JP2005091605A - 定着装置及び定着方法並びに画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ローラ対へのトナー移行（記録紙裏面から加圧ローラへの移行、加圧ローラから定着ローラへの移行）現象を低減あるいは防止できる定着装置を提供する。
【解決手段】 トナー画像面に接する定着ローラ１３１（第１圧接部材）とトナー画像面の反対側の面に接する加圧ローラ１３２（第２圧接部材）とを有し、上記定着ローラ１３１と加圧ローラ１３２とが圧接する定着ニップ部Ｙ（圧接領域）を、未定着のトナー画像が形成された記録紙Ｐ（記録材）が通過することにより、上記トナー画像を記録紙Ｐに定着する定着装置２３であって、加圧ローラ１３２の表面温度が、定着ローラ１３１の低温オフセット発生境界温度Ｔｈｃおよび/または定着ローラ１３１の高温オフセット発生境界温度Ｔｈｈで規定される温度範囲になるようにヒータランプ１３４〜１３６（加熱手段）を制御する制御回路１５０（制御手段）とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、乾式電子写真機器における定着装置及び定着方法に関する。

複写機、プリンタ等の電子写真機器に用いられる代表的な加熱装置の一種である定着装置は、一般的に、互いに圧接されたローラ対（定着ローラおよび加圧ローラ）を有し、定着方式として、トナー画像面側に接する定着ローラの内部に配置されたハロゲンヒータ等の加熱手段により定着ローラを所定の温度（定着温度）に加熱した後、未定着トナー画像が形成された記録紙を該定着ローラと加圧ローラの圧接部（定着ニップ部）に通過させて、熱と圧力によってトナー画像の定着を行う熱ローラ定着方式が採用されている。

このような定着装置においては、溶融したトナー等の一部が定着ローラに付着する現象が発生するため、通常、定着ローラに付着したトナーを除去するためにクリーニングローラが設けられている。

ところで、上記クリーニングローラは、定着ローラに付着したトナーを除去するために、通常、定着ローラに直接接触して設けられている。このため、定着ローラの表面温度の上昇に伴ってクリーニングローラの表面温度が上昇し、定着ローラ表面から取り除いたトナーがクリーニングローラ表面で再度溶融する。この結果、クリーニングローラ表面にトナーが付着した状態となり、定着ローラ表面のクリーニングを充分に行なうことができないという問題が生じる。

また、定着ローラにクリーニングローラが直接接触しているので、定着ローラの昇温時に、該定着ローラ表面からクリーニングローラに熱が移動するようになり、定着ローラに加えるべき熱量が増大し消費電力が増加したり、ウオームアップ時間が長くなったりする等の問題が生じる。

そこで、定着ローラの熱負荷を低減し、低消費電力化を図るべく、定着ローラに付着したトナーを加圧ローラに移し、定着ローラより温度の低い加圧ローラに直接接触して設けられたクリーニングローラによって加圧ローラ上のトナーを回収する構成が提案されている。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１６２１７１号公報（公開日：２００３年６月６日）

しかしながら上記の構成では、クリーニング手段が加圧ローラ側にしかないために、クリーニング手段のトナー汚れが顕著でクリーニング手段のライフが短く、頻繁にクリーニング手段を交換しなければならないことから、メンテナンス性が悪いといった問題があった。

また、クリーニング手段で完全にクリーニングしきれなかったトナーが、再度、加圧ローラ側から定着ローラ側に移行し、記録紙画像面側のトナー汚れを発生してしまうといった課題もある。

特に、転写ローラ、転写ベルト等の接触方式の転写手段を有する画像形成装置においては、連続通紙時の紙間で、感光体上のかぶりトナーにより転写手段が汚れ、その結果、紙の裏面にかぶりトナーが付着し、転写手段より下流側にある定着装置において加圧ローラが顕著に汚れてしまうことがわかった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、不要なトナー移行現象（記録紙裏面から加圧ローラへの移行、加圧ローラから定着ローラへの移行）を低減あるいは防止することで、記録紙にトナー汚れが発生するおそれが少なく、かつメンテナンス性に優れた定着装置を提供することにある。

本発明に係る定着装置は、上記課題を解決するために、トナー画像面に接する第１圧接部材とトナー画像面の反対側の面に接する第２圧接部材とを有し、上記第１圧接部材と第２圧接部材とが圧接する圧接領域を、トナー定着温度に加熱した状態で、未定着のトナー画像が形成された記録材が通過することにより、上記トナー画像を記録材に定着する定着装置であって、上記第１圧接部材および上記第２圧接部材を加熱する加熱手段と、上記第２圧接部材の表面温度が、上記第１圧接部材の低温オフセット発生境界温度および/または上記第１圧接部材の高温オフセット発生境界温度で規定される温度範囲になるように上記加熱手段を制御する制御手段とを備えていることを特徴としている。

また、本発明に係る定着装置においては、上記制御手段は、上記第２圧接部材の表面温度をＴｐ(°Ｃ)、上記第１圧接部材の低温オフセット発生境界温度をＴｈｃ（°Ｃ）として、上記Ｔｐが、Ｔｐ≧０．６６９Ｔｈｃ＋５３．４を満たすように上記加熱手段を制御することが好ましい。

また、本発明に係る定着装置においては、上記制御手段は、上記第２圧接部材の表面温度をＴｐ(°Ｃ)、上記第１圧接部材の表面温度をＴｈ(°Ｃ)、上記第１圧接部材の高温オフセット発生境界温度をＴｈｈ（°Ｃ）として、上記Ｔｐが、Ｔｐ≦１．５５２Ｔｈｈ−Ｔｈを満たすように上記加熱手段を制御することが好ましい。

また、本発明に係る定着装置においては、上記制御手段は、上記第２圧接部材の表面温度をＴｐ(°Ｃ)、上記第１圧接部材の表面温度をＴｈ(°Ｃ)、上記第１圧接部材の低温オフセット発生境界温度をＴｈｃ（°Ｃ）、上記第１圧接部材の高温オフセット発生境界温度をＴｈｈ（°Ｃ）として、上記Ｔｐが、０．６６９Ｔｈｃ＋５３．４≦Ｔｐ≦１．５５２Ｔｈｈ−Ｔｈを満たすように上記加熱手段を制御することを特徴としている。

また、本発明に係る定着装置においては、上記第２圧接部材の表面をクリーニングするクリーニング手段が設けられていることが好ましい。

また、本発明に係る定着装置においては、上記加熱手段は、上記第２圧接部材表面近傍を直接加熱する外部加熱手段を含んでいることが好ましい。

また、本発明に係る定着装置においては、上記外部加熱手段は、第２圧接部材表面に当接された外部加熱ローラであることが好ましい。

また、本発明に係る定着装置においては、上記制御手段は、記録材のサイズに応じて、上記外部加熱ローラの温度を制御することが好ましい。

また、本発明に係る定着装置においては、上記外部加熱手段は、上記第２圧接部材表面近傍を誘導加熱する誘導加熱手段であることが好ましい。

また、本発明に係る定着方法は、上記課題を解決するために、トナー画像面に接する第１圧接部材とトナー画像面の反対側の面に接する第２圧接部材とが圧接して形成され、トナー定着温度に加熱された状態の圧接領域に、未定着のトナー画像が形成された記録材が通過することにより、上記トナー画像を記録材に定着する定着方法において、上記第１圧接部材と第２圧接部材とを定着可能状態にするためのステップとして、上記第１圧接部材を昇温し、第１圧接部材が所定の温度よりも低い第１温度に達した後、該第１圧接部材によって第２圧接部材を昇温する第１ステップと、第１圧接部材が所定の温度よりも高い第２温度に達した後、上記第２圧接部材を外部から加熱すると略同時に、上記圧接領域に記録材を送り始める第２ステップとを含むことを特徴としている。

また、本発明に係る定着方法は、上記課題を解決するために、トナー画像面に接する第１圧接部材とトナー画像面の反対側の面に接し且つ外部加熱手段により加熱可能な第２圧接部材とが圧接して形成され、トナー定着温度に加熱された状態の圧接領域に、未定着のトナー画像が形成された記録材が通過することにより、上記トナー画像を記録材に定着する定着方法において、上記定着完了後の第１圧接部材及び第２圧接部材に付着したトナーをクリーニングするステップとして、上記第１圧接部材の温度を降温する第１ステップと、
上記外部加熱手段の温度を、記録材通過時の温度より低い温度に維持する第２ステップとを含むことを特徴としている。

また、本発明に係る画像形成装置は、未定着トナーが表面に形成される感光体と、上記感光体と接触し、未定着トナー画像を感光体から記録紙へ転写する転写手段と、上記転写手段によって記録材上に転写された未定着トナー画像を定着する定着手段とを備えた画像形成装置であって、上記定着手段に、請求項１記載の定着装置が用いられていることを特徴としている。

本発明の定着装置は、以上のように、上記第１圧接部材および上記第２圧接部材を加熱する加熱手段と、上記第２圧接部材の表面温度が、上記第１圧接部材の低温オフセット発生境界温度および/または上記第１圧接部材の高温オフセット発生境界温度で規定される温度範囲になるように上記加熱手段を制御する制御手段とを備えている。

ここで、第１圧接部材の低温オフセットとは、第１圧接部材の表面温度がトナー定着温度に対して低すぎるために、記録材表面（画像面）側のトナーが第１圧接部材に移行（オフセット）する現象である。

また、第１圧接部材の高温オフセットとは、第１圧接部材の表面温度がトナー定着温度に対して高すぎるために、記録材表面（画像面）側のトナーが第１圧接部材に移行（オフセット）する現象である。

また、上記第１圧接部材の低温オフセット発生境界温度とは、低温オフセットが発生し始める時の第１圧接部材の表面温度である。上記第１圧接部材の高温オフセット発生境界温度とは、高温オフセットが発生し始める時の第１圧接部材の表面温度である。

上記構成は、従来より問題とされてきた、第１圧接部材の表面温度に起因して発生する記録紙表面から第１圧接部材（定着ローラ）へのトナー移行現象（低温オフセット、高温オフセット）のメカニズム（発生の際のトナー温度等）を利用して、第２圧接部材（加圧ローラ）についてのトナー移行現象（記録材裏面に付着したトナーの第２圧接部材への移行現象）や第２圧接部材（加圧ローラ）に付着したトナーの第１圧接部材への移行現象を抑制するものである。

具体的には、上記制御手段によって、上記第２圧接部材の表面温度が、上記第１圧接部材の低温オフセット発生境界温度および/または上記第１圧接部材の高温オフセット発生境界温度で規定される温度範囲になるように上記加熱手段を制御する。

これにより、上記したように、記録材裏面からの第２圧接部材へのトナー移行現象（記録材（記録紙）裏面からのトナー移行現象）や第２圧接部材からの第１圧接部材へのトナー移行現象（第２圧接部材（加圧ローラ）からのトナー移行現象）を抑制することができる。

この結果、第１圧接部材（定着ローラ）、第２圧接部材（加圧ローラ）の一対のローラにおけるトナー汚れを低減でき、記録材のトナー汚れの発生のおそれが少なく、且つ、トナー汚れに対するメンテナンス頻度の少ない定着装置を提供することができる。

また、上記定着装置においては、以上のように、上記制御手段は、上記第２圧接部材の表面温度をＴｐ(°Ｃ)、上記第１圧接部材の低温オフセット発生境界温度をＴｈｃ（°Ｃ）として、上記Ｔｐが、Ｔｐ≧０．６６９Ｔｈｃ＋５３．４を満たすように上記加熱手段を制御していることが好ましい。

上記構成のように、第２圧接部材の表面温度を、第１圧接部材の低温オフセット発生境界温度によって決定される上記の温度（０．６６９Ｔｈｃ＋５３．４）以上に制御することによって、記録材裏面に付着したトナーが第２圧接部材に移行する現象（記録材裏面からのトナー移行現象）を抑制できる。

また、上記定着装置においては、以上のように、上記制御手段は、上記第２圧接部材の表面温度をＴｐ(°Ｃ)、上記第１圧接部材の表面温度をＴｈ(°Ｃ)、上記第１圧接部材の高温オフセット発生境界温度をＴｈｈ（°Ｃ）として、上記Ｔｐが、Ｔｐ≦１．５５２Ｔｈｈ−Ｔｈを満たすように上記加熱手段を制御していることが好ましい。

上記構成のように、第２圧接部材の表面温度を、高温オフセット発生境界温度および第１圧接部材の表面温度によって決定される上記の温度（１．５５２Ｔｈｈ−Ｔｈ）以下に制御することによって、第２圧接部材表面に付着したトナーの第１圧接部材への移行現象（第２圧接部材からのトナー移行現象）を抑制することができる。

また、上記定着装置においては、以上のように、上記制御手段は、上記第２圧接部材の表面温度をＴｐ(°Ｃ)、上記第１圧接部材の表面温度をＴｈ(°Ｃ)、上記第１圧接部材の低温オフセット発生境界温度をＴｈｃ（°Ｃ）、上記第１圧接部材の高温オフセット発生境界温度をＴｈｈ（°Ｃ）として、上記Ｔｐが、０．６６９Ｔｈｃ＋５３．４≦Ｔｐ≦１．５５２Ｔｈｈ−Ｔｈを満たすように上記加熱手段を制御していることが好ましい。

上記構成のように、第２圧接部材の表面温度を、低温および高温オフセット発生境界温度並びに第１圧接部材の表面温度によって決定される上記の範囲に制御することによって、上記記録材裏面からのトナー移行現象および第２圧接部材からのトナー移行現象の双方を抑制することができる。

また、上記定着装置においては、以上のように、上記第２圧接部材の表面をクリーニングするクリーニング手段が設けられていることが好ましい。

上記構成によれば、前述のように記録材裏面から第２圧接部材へのトナー移行、あるいは第２圧接部材から第１圧接部材へのトナー移行が低減されており、第２圧接部材に設けられたクリーニング手段で十分なクリーニング効果を得ることができる。これにより、第１圧接部材側にクリーニング手段を設ける必要がなくなる。このため、従来のように、第２圧接部材（加圧ローラ）より高温であることが必要な第１圧接部材（定着ローラ）に接触してクリーニング手段を設ける必要がなくなるので、ウオームアップ時間の短縮や低消費電力化が可能となる。

また、上記定着装置においては、以上のように、上記加熱手段は、上記第２圧接部材表面近傍を直接加熱するような外部加熱手段を含んでいることが好ましい。

上記構成によれば、第２圧接部材の内部に熱源を設ける構成に比較して、第２圧接部材表面を素早く昇温させることができ、第２圧接部材表面の正確な温度制御が可能となる。

また、上記定着装置においては、以上のように、上記外部加熱手段は、第２圧接部材表面に当接された外部加熱ローラであることが好ましい。

上記構成によれば、第２圧接部材における記録材が当接しない部分の熱は上記外部加熱ローラを介して記録材が当接する部分に移動する（熱均一化効果）。

これにより、第２圧接部材における記録材が当接しない部分が高温になりすぎるのを防止でき、第２圧接部材の温度を所定の温度以下に制御することが容易となる。

また、上記定着装置においては、以上のように、上記制御手段が記録材のサイズに応じて、外部加熱ローラの温度を制御することが好ましい。

上記構成によれば、特に、記録材のサイズが小さい場合に、上記の熱均一化効果と相まって、第２圧接部材における記録材が当接しない部分が高温になりすぎるのを防止でき、第２圧接部材の温度を所定の温度以下に制御することが容易となる。

また、上記定着装置においては、以上のように、上記外部加熱手段が上記第２圧接部材表面近傍を誘導加熱する誘導加熱手段であることが好ましい。

上記構成によれば、第２圧接部材表面を効率的により素早く昇温させることができ、第２圧接部材表面の温度制御の精度をより一層高めることができる。

また、本発明のトナー定着方法は、以上のように、上記第１圧接部材と第２圧接部材とを定着可能状態にするためのステップとして、上記第１圧接部材を昇温し、第１圧接部材が所定の温度よりも低い第１温度に達した後、該第１圧接部材によって第２圧接部材を昇温する第１ステップと、第１圧接部材が所定の温度よりも高い第２温度に達した後、上記第２圧接部材を外部から加熱すると略同時に、上記圧接領域に記録材を送り始める第２ステップとを含んでいる。

上記定着方法によれば、第１圧接部材を第１温度に昇温した後、該第１圧接部材によって（例えば、第１圧接部材からの伝熱によって）第２圧接部材を昇温する。

さらに、第２圧接部材が第２温度に達した後、上記記録材を圧接領域に送り始めるのとほぼ同時に第２圧接部材を外部過熱手段により昇温させる。これにより、第２圧接部材の表面温度を過上昇させることなく、該第２圧接部材の表面温度を容易に所定の温度以下に制御することができる。

この結果、定着可能状態にする際（ウオームアップ時）に、第２圧接部材に付着したトナーが第１圧接部材へ移行することを抑制できる。

また、本発明のトナー定着方法は、以上のように、上記定着完了後の第１圧接部材及び第２圧接部材に付着したトナーをクリーニングするステップとして、上記第１圧接部材の温度を降温する第１ステップと、上記外部加熱手段の温度を、記録材通過時の温度より低い温度に維持する第２ステップとを含んでいる。

上記定着方法によれば、第１圧接部材の温度を低下させた状態で、第２圧接部材を加熱する外部加熱手段の温度を、記録材通過時の温度より低く維持しているので、第２圧接部材の表面温度が上昇しすぎることがなく、該第２圧接部材の表面温度を容易に所定の温度以下に制御することができる。

これにより、第２圧接部材に付着したトナーの第１圧接部材への移行現象を発生させることなく、第２圧接部材を確実にクリーニングすることができる。

また、未定着トナーが表面に形成される感光体と、上記感光体と接触し、未定着トナー画像を感光体から記録紙へ転写する転写手段と、上記転写手段によって記録材上に転写された未定着トナー画像を定着する定着手段とを備え画像形成装置の上記定着手段に、上述した定着装置を用いてもよい。

この場合、上記のような画像形成装置では、転写手段表面に付着したトナー（かぶりトナー）によって記録材裏面にトナー汚れが発生しやすいので、上記定着装置を適用することで、不要なトナーの移行現象（記録材裏面からのトナー移行や加圧ローラからのトナー移行現象）を抑制することができ、形成される画像の品位を向上させることができる。

本発明の実施の一形態について図１〜図２５（ａ）（ｂ）に基づいて説明すれば、以下の通りである。

（定着装置の構成）
まず、本実施の形態に係る定着装置の構成について図１を用いて説明する。

図１は、本実施の形態に係る定着装置２３の要部の構成を断面を用いて示す説明図である。なお、上記定着装置２３が適用される複写機の構成、機能等の説明は後に詳述する。

同図に示すように、本定着装置２３は、定着ローラ（第１圧接部材）１３１、加圧ローラ（第２圧接部材）１３２、外部加熱ローラ（外部加熱手段）１３３、ヒータランプ１３４、１３５、１３６、温度センサ１３７、１３８、１３９、クリーニングローラ（クリーニング手段）１４０、温度制御回路（温度制御手段）１５０を備えている。

ここで、外部加熱ローラ１３３は加圧ローラ１３２の加熱手段である。ヒータランプ（加熱手段）１３４および１３５は定着ローラ１３１を加熱するための熱源であり、ヒータランプ１３６は外部加熱ローラ１３３を加熱するための熱源である。また、温度センサ１３７および１３８は定着ローラ１３１の温度を、温度センサ１３９は外部加熱ローラ１３３の温度を検出するためのものである。

以下にこれら各部を詳細に説明する。

まず、ヒータランプ１３４および１３５はハロゲンヒータからなり、定着ローラ１３１の内部に配置されている。ヒータランプ１３６もハロゲンヒータからなり、外部加熱ローラ１３３の内部に配置されている。そして、温度制御回路からヒータランプ１３４〜１３６に通電することによって、所定の発熱分布でヒータランプ１３４〜１３６が発光し、赤外線が放射され、定着ローラ１３１および外部加熱ローラ１３３の内周面が加熱される。

定着ローラ１３１は、ヒータランプ１３４、１３５により所定の温度（例えば、２００°Ｃ）に加熱され、この熱によって定着装置の定着ニップ部Ｙ（圧接領域）を通過する未定着トナー画像が形成された記録紙（記録材）Ｐを加熱する。

定着ローラ１３１は、その本体である芯金１３１aと、離型層１３１ｂとを備えている。離型層１３１ｂは、芯金１３１aの外周表面に形成され、記録紙Ｐ上のトナーＴが定着ローラ１３１にオフセットするのを防止する。

芯金１３１aには、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属あるいはそれらの合金等が用いられる。本実施の形態では、芯金１３１aに直径４０ｍｍの鉄（STKM）製芯金を用い、低熱容量化を図るべく、その肉厚を１．３ｍｍとしている。

離型層１３１ｂには、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂、シリコーンゴム、フッ素ゴム等が適している。本実施の形態では、離型層１３１ｂとしてＰＦＡとＰＴＦＥのブレンドしたものを厚さ２５μｍに塗布焼成して形成したものを用いている。

加圧ローラ１３２は、鉄鋼、ステンレス鋼、アルミニウム等の芯金１３２aの外周表面にシリコーンゴム等からなる耐熱弾性材層１３２ｂを有するように構成されている。なお、耐熱弾性材層１３２ｂの表面には、定着ローラ１３１の場合と同様のフッ素樹脂による離型層１３２ｃが形成されていてもよい。

本実施の形態の加圧ローラ１３２は、直径４０ｍｍのステンレス製の芯金１３２ａ上に、厚さ６ｍｍのシリコーンゴム（ゴム硬度ＪＩＳ−Ａ ５０°）からなる耐熱弾性材層１３２ｂと該耐熱弾性材層１３２ｂ表面に設けられた厚さ５０μｍのＰＦＡチューブからなる離型層１３２ｃとを備えたものである。そして、該加圧ローラ１３２は、図示しないばね等の加圧部材により定着ローラ１３１に７６ｋｇｆ（７４５Ｎ）の力で圧接されており、これにより、定着ローラ１３１との間に幅が約６ｍｍの定着ニップ部Ｙが形成される。

外部加熱ローラ１３３は、内部に加熱源としてのヒータランプ１３６を有し、加圧ローラ１３２に対し、定着ニップ部Ｙの上流側に設けられて、所定の押圧力をもって圧接するようになっている。そして、加圧ローラ１３２との間に加熱ニップ部Ｚが形成されている。

外部加熱ローラ１３３は、中空円筒状の芯材１３３aの上に耐熱離型層１３３ｂを備えた構成である。芯材１３３ａはアルミニウムや鉄系材料等からなり、また耐熱離型層１３３ｂには耐熱性と離型性に優れた合成樹脂材料、例えばシリコンゴムやフッ素ゴム等のエラストマー、またはＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂が用いられる。なお、本実施の形態では離型層１３３ｂを構成する離型材として、ＰＦＡとＰＴＦＥをブレンドしたものを２５μｍの厚さに塗布焼成したものを用いた。

クリーニングローラ１４０は、加圧ローラ１３２に付着したトナーや紙粉等を除去し、加圧ローラ１３２の汚れを防止するためのものである。すなわち、加圧ローラ１３２に回転に従動して回転するように加熱ニップ部Ｚの上流側に軸支され、所定の押圧力をもって加圧ローラ１３２に圧接されている。該クリーニングローラ１４０にはアルミニウムや鉄系材料等からなる円筒状の金属製芯材が用いられる。本実施の形態では、より熱伝導性に優れるアルミニウム系材料を用いている。

定着ローラ１３１の周面にはその温度を検知するためのサーミスタ１３７、１３８が配設され、同様に外部加熱ローラ１３３の周面にもその温度を検知するためのサーミスタ１３９が配設されており、各ローラの表面温度を検出するようになっている。そして、各サーミスタ１３７〜１３９により検出された温度データに基づいて、温度制御回路１５０が各ローラ１３１〜１３３の温度が所定の温度となるようヒータランプ１３４〜１３６への通電を制御する。

なお、本実施の形態では、ヒータランプ１３４、１３５の定格出力はトータルで９５０Ｗとし、ヒータランプ１３６の定格出力を２００Ｗとした。

このように、温度制御回路１５０によって定着ローラ１３１および加圧ローラ１３２が所定の温度に制御され（特に加圧ローラ１３２の温度制御については以下に詳述する）、その状態において、定着ニップ部Ｙに所定の定着速度及び複写速度で未定着トナー画像が形成された記録紙Ｐが搬送され、熱と圧力により未定着トナー画像の定着が行われる。

（温度制御回路による加圧ローラの温度制御）
以下に、記録紙裏面に付着したトナーＴの加圧ローラ１３２への移行現象および加圧ローラ１３２表面に付着したトナーＴの定着ローラ１３１への移行現象を防止するための、加圧ローラ１３２の温度制御について、図１〜図１１および図１５を用いて説明する。

はじめに、記録紙裏面に付着したトナーＴの加圧ローラ１３２への移行現象の防止について、図１〜図７および図１５を用いて説明する。

本実施の形態では、後述するように、転写ユニット２６（図２０参照）に転写ベルトを用いた接触方式を採用している。このように、接触方式の転写手段を用いた場合、従来技術においては、連続通紙時の紙間で感光体上のかぶりトナーＴによって転写ベルトが汚れ、その結果、記録紙Ｐの裏面にかぶりトナーＴが付着し、該トナーＴによって転写ベルトの下流側に配置された定着装置２３の加圧ローラ１３２が顕著に汚れてしまうおそれがあった。

この記録紙裏面に付着したトナーＴが加圧ローラ１３２へ移行する現象は、加圧ローラ１３２の温度が定着ローラ１３１の温度に比べかなり低い温度であることに鑑みると、定着装置２３で一般的に問題となる低温オフセット現象（定着ローラ１３１の温度が低すぎるために、記録紙Ｐ表面（画像面）側のトナーＴが定着ローラ１３１にオフセットする現象）と同種の現象ではないかと考えられる。

そこで、まず、加圧ローラ１３２の温度と、記録紙裏面に付着したトナーＴの加圧ローラ１３２への移行量との関係を検討するべく、以下に示す実験を行った。図１５は、この実験に用いた定着装置２３（装置１〜３）の説明である。

当該実験には、図１５に示す、装置１（定着速度；３６５ｍｍ/ｓ、定着ローラ径；φ４０、定着ローラ芯金材質；ＳＴＫＭ、定着ローラ芯金肉厚
；１．３ｍｍ、加圧ローラ径；φ４０、加圧ローラゴム層；シリコンソリッド
定着ニップ幅；６ｍｍ）、装置２（定着速度；２２５ｍｍ/ｓ、定着ローラ径；φ３５、定着ローラ芯金材質；ＳＴＫＭ、定着ローラ芯金肉厚；０．４ｍｍ、加圧ローラ径；φ３５、加圧ローラゴム層；シリコンスポンジ、定着ニップ幅；４ｍｍ）、装置３（定着速度；１２２ｍｍ/ｓ、定着ローラ径；φ２５、定着ローラ芯金材質；アルミニウム、定着ローラ芯金肉厚；１ｍｍ、加圧ローラ径；φ２５、加圧ローラゴム層；シリコンスポンジ、定着ニップ幅；２ｍｍ）の３種類の定着装置２３を用意し、定着ローラ１３１の温度を２００°Ｃで一定とし、外部加熱ローラ１３３によって加圧ローラ１３２の温度を所定の温度に制御した状態で記録紙Ｐを３００枚連続通紙した。

そして、通紙後の加圧ローラ１３２及び外部加熱ローラ１３３に付着したトナーＴをメンディングテープで採取し、目視による比較を行った。なお、トナーＴがクリーニングローラ１４０に付着すると、付着力が強くメンディングテープでは採取できないことから、クリーニングローラ１４０をはずした状態で実験を行った。

この実験結果を図２（a）〜（c）に示す。図２（a）〜（c）はそれぞれ、装置１〜３における各ローラ（定着ローラ１３１・外部加熱ローラ１３３・加圧ローラ１３２）の温度（°Ｃ）とトナーＴの移行状態との関係（目視による比較）を示したものである。ここで定着ローラ１３１の温度は２００°Ｃで一定とし、加圧ローラ１３２の温度を、装置１（図２（ａ））では９９°Ｃ〜１３６°Ｃ、装置２（同図（ｂ））では１０２°Ｃ〜１３８°Ｃ、装置３（同図（ｃ））では１０５°Ｃ〜１４１°Ｃとした。

同図（a）〜（ｃ）より、加圧ローラ１３２の温度が上記のような低温域である場合には、定着装置２３の種類に関わらず、加圧ローラ１３２の温度が高くなる程記録紙裏面に付着したトナーＴの加圧ローラ１３２への移行量は減少し、加圧ローラ１３２の温度が１３０°Ｃ以上になると、すべての装置についてトナーＴの移行がほぼなくなることがわかる。

次に、加圧ローラ１３２への移行発生時の記録紙裏面のトナー温度に着目し、定着ローラ１３１および加圧ローラ１３２の温度（°Ｃ）と定着ニップ部Ｙ通過直後の記録紙裏面のトナー温度（以下、記録紙裏面のトナー温度とする）（°Ｃ）との関係を検討した。

定着ニップ部Ｙ通過直後のトナー温度は、実際に赤外線放射温度計を用いて実験により計測することも可能であるが、ここではより簡単に求めるために、１次元の熱伝導解析を用いたシミュレーションを行った。

ここでは、上記３種類の定着装置２３（装置１〜３）の定着ニップ部Ｙに関して、裏面にトナー層を有する記録紙Ｐが通紙された状態を１次元モデルでモデル化し、定着ローラ１３１および加圧ローラ１３２の温度（°Ｃ）と記録紙裏面のトナー温度（°Ｃ）との関係を解析した。

この解析結果を図３（ａ）〜（ｃ）に示す。同図（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ装置１〜３において、定着ローラ１３１の温度が１９０°Ｃ、２００°Ｃ、２１０°Ｃの各場合につき、加圧ローラ１３２温度を１００〜１４０（°Ｃ）に変化させたときの、該加圧ローラ１３２の温度（°Ｃ）と記録紙裏面のトナー温度（°Ｃ）との関係を示すものである。

同図（ａ）〜（ｃ）に示すように、加圧ローラ１３２の温度をｘ、記録紙裏面のトナー温度をｙとすると、装置１に関して、ｘとｙとの関係は、
ｙ＝０．４４５ｘ＋４１．３
と近似することができ、同様に、装置２に関して、
ｙ＝０．４２０ｘ＋４４．６
と近似することができ、また、装置３に関して、
ｙ＝０．４４９ｘ＋４０．６
と近似することができる。

このように、記録紙裏面のトナー温度は、ほぼ定着ローラ１３１の温度に関わりなく、加圧ローラ１３２の温度と線形の関係になることがわかる。また、定着装置の種類（装置１〜３）に関係なく、近似直線はほぼ一致することがわかる。

そこで、３種類の定着装置における結果をひとまとめにした結果を図４に示す。図４は、装置の種類、定着ローラ１３１の温度を特定することなく、加圧ローラ１３２の温度を１００〜１４０（°Ｃ）に変化させたときの、加圧ローラ１３２の温度（°Ｃ）と記録紙裏面のトナー温度（°Ｃ）との関係（近似直線）を示すものである。

図４より、加圧ローラ１３２の温度をＴｐ、記録紙裏面のトナー温度をＴｔ１として、
Ｔｔ１＝０．４３８Ｔｐ＋４２．２ （１）
で近似できることがわかる。このように、記録紙裏面のトナー温度Ｔｔ１が加圧ローラ１３２の温度Ｔｐだけで表せるのは、加圧ローラ１３２側からの熱は直接、記録紙裏面に付着したトナー層に伝わるのに対し、定着ローラ１３１側からの熱は記録紙Ｐを介して記録紙裏面に付着したトナー層に伝わることから、トナーＴの昇温に対する寄与率が加圧ローラ１３２に比べてはるかに小さいためである。

そして、図２（a）〜（c）より加圧ローラ１３２の温度Ｔｐが１３０°Ｃの時に加圧ローラ１３２へのオフセット（記録紙裏面に付着したトナーＴの加圧ローラ１３２への移行）が発生し始めることから、加圧ローラ１３２へのオフセット発生開始時のトナー温度は、式（１）より、９９．１°Ｃとなることがわかる。

次に、定着ローラ１３１の温度と低温オフセット現象（記録紙Ｐの表面から定着ローラ１３１へのオフセット）との関係を検討するべく、以下の実験を行った。

実験方法としては、外部加熱ローラ１３３用のヒータランプ１３６をＯＦＦとし、定着ローラ１３１の温度を所定の温度（２００°Ｃ〜１１０°Ｃまで１０°Ｃ間隔の温度）にした状態で空転を行い、加圧ローラ１３２の温度が安定した時点で、用紙の先端に黒帯状の未定着画像を形成した坪量７５ｇの記録紙Ｐを通紙し、低温オフセットが発生するかどうかを調べた。

この実験結果を図５（a）〜（c）に示す。図５（a）〜（c）はそれぞれ、装置１〜３における加圧ローラ１３２および定着ローラ１３１の温度（°Ｃ）と低温オフセットの発生との関係を示したものである。ここで定着ローラ１３１の温度を１１０〜２００°Ｃとし、これに対応して加圧ローラ１３２の温度を１００°Ｃ〜１８５°Ｃとした。

同図（a）〜（c）より、定着装置２３の種類に関わらず、定着ローラ１３１の温度が１３０°Ｃまでは低温オフセットは発生しないが、１２０°Ｃ以下になると低温オフセットが発生することがわかる。

次に、低温オフセット発生時の記録紙表面のトナー温度に着目し、定着ローラ１３１および加圧ローラ１３２の温度と、定着ニップ部Ｙ通過直後の記録紙表面（画像面）側のトナー温度（以下、記録紙表面のトナー温度とする）との関係を検討した。

なお、この記録紙表面（画像面側）のトナー温度については、１次元の熱伝導解析を用いてシミュレーションを行った。

この結果を図６に示す。図６（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ装置１〜３において、加圧ローラ１３２の温度が１１０°Ｃ、１２０°Ｃ、１３０°Ｃの各場合につき、定着ローラ１３１の温度を１２０〜１５０（°Ｃ）に変化させたときの、該定着ローラ１３１の温度（°Ｃ）と記録紙表面のトナー温度（°Ｃ）との関係を示すものである。

同図（ａ）〜（ｃ）に示すように、定着ローラ１３１の温度をｘ、記録紙表面のトナー温度をｙとすると、装置１に関して、ｘとｙとの関係は、
ｙ＝０．３０４ｘ＋６３．６
と近似することができ、同様に、装置２に関して、
ｙ＝０．２８０ｘ＋６７．６
と近似することができ、また、装置３に関して、
ｙ＝０．２９３ｘ＋６５．６
と近似することができる。

このように、記録紙表面のトナー温度は、ほぼ加圧ローラ１３２の温度には関係なく、定着ローラ１３１の温度と線形の関係になることがわかる。また、定着装置２３の種類に関係なく、近似直線はほぼ一致することがわかる。

そこで、３種類の定着装置における結果をひとまとめにした結果を図７に示す。図７は、装置の種類、加圧ローラ１３２の温度を特定することなく、定着ローラ１３１の温度を１２０〜１５０（°Ｃ）に変化させたときの、該定着ローラ１３１の温度（°Ｃ）と記録紙表面のトナー温度（°Ｃ）との関係（近似直線）を示すものである。

同図より、定着ローラ１３１の温度をＴｈ、（定着ニップ部Ｙ通過直後の）記録紙表面（画像面）側のトナー温度をＴｔ２として、
Ｔｔ２＝０．２９３Ｔｈ＋６５．６ （２）
で近似できることがわかる。

このように、記録紙表面のトナー温度が定着ローラ１３１の温度Ｔｈだけで表せるのは、定着ローラ１３１側からの熱は直接記録紙画像面側のトナー層に伝わるのに対し、加圧ローラ１３２側からの熱は記録紙Ｐを介して画像面側のトナー層に伝わることから、トナーＴの昇温に対する寄与率が定着ローラ１３１に比べてはるかに小さいためである。

そして、図５（ａ）〜（ｃ）より定着ローラ１３１の温度Ｔｈが１２０°Ｃの時に定着ローラ１３１への低温オフセットが発生し始めることから、上記低温オフセット発生開始時の記録紙表面のトナー温度は、式（２）より、１００．８°となることがわかる。

これは、加圧ローラ１３２へのトナー移行発生開始時のトナー温度（９９．１°Ｃ）とほぼ一致することから、記録紙裏面に付着したトナーＴの加圧ローラ１３２への移行現象は、加圧ローラ１３２への一種の低温オフセット現象であるということができる。

以上の検討結果から、記録紙裏面に付着したトナーＴの加圧ローラ１３２への移行現象を防止するには、（定着ニップ部Ｙ通過直後の）記録紙裏面のトナー温度が低温オフセットの発生しない温度以上になるよう、加圧ローラ１３２の温度を設定すればよいことになる。

すなわち、低温オフセットが発生し始める時の定着ローラ１３１の温度（定着ローラ１３１の低温オフセット発生境界温度）をＴｈｃとすれば、（２）式より、低温オフセット発生開始時の記録紙表面のトナー温度（低温オフセット開始時トナー温度）Ｔｔ２’は、
Ｔｔ２’＝０．２９３Ｔｈｃ＋６５．６ （３）
となる。

ここで、記録紙裏面に付着したトナーＴの加圧ローラ１３２への移行現象は、加圧ローラ１３２への一種の低温オフセット現象であるということができることに鑑みれば、
加圧ローラ１３２への移行開始時の記録紙裏面のトナー温度Ｔｔ１’と低温オフセット開始時の記録紙表面のトナー温度Ｔｔ２’との間には、
Ｔｔ１’＝Ｔｔ２’ （４）

の関係があると考えることができ、
さらに、加圧ローラ１３２へのトナー移行発生開始時の加圧ローラ１３２の温度をＴｐ’とすれば
式（４）（１）（３）より
Ｔｔ１’＝０．４３８Ｔｐ’＋４２．２＝０．２９３Ｔｈｃ＋６５．６
∴Ｔｐ’＝０．６６９Ｔｈｃ＋５３．４ （５）
となる。

これにより、記録紙裏面に付着したトナーＴの加圧ローラ１３２への移行現象を防止するには、加圧ローラ１３２の温度Ｔｐを
∴Ｔｐ≧０．６６９Ｔｈｃ＋５３．４ （６）
となるように制御すればよいことになる。

なお、本実施の形態における、定着ローラ１３１の低温オフセット発生境界温度Ｔｈｃは、図５（a）〜（ｃ）において、定着ローラ１３１の温度が１３０°Ｃでは低温オフセットが発生せず、１２０°Ｃで発生する結果となっていることに鑑み、１２０°Ｃと１３０°Ｃの間の１２５°Ｃとすればよい。

次いで、加圧ローラ１３２表面に付着したトナーＴの定着ローラ１３１への移行現象の防止について、図８（a）〜（ｃ）〜図１１および図１５を用いて説明する。

本実施の形態のように、加圧ローラ１３２側にのみクリーニングローラ１４０を設けた場合、従来においては、クリーニングローラ１４０で完全にクリーニングしきれなかった加圧ローラ１３２表面のトナーＴが、再度、加圧ローラ１３２側から定着ローラ１３１側に移行し、記録紙画像面側のトナー汚れを引き起こしてしまうおそれがあった。

この加圧ローラ１３２表面に付着したトナーＴの定着ローラ１３１への移行現象は、該現象が加圧ローラ１３２が定着ローラ１３１の温度に近い高温状態になったときに発生することから、定着装置で一般的に問題となる高温オフセット現象（定着ローラ１３１の温度が高すぎるために、記録紙表面（画像面）側のトナーが定着ローラ１３１にオフセットする現象）と同種の現象ではないかと考えられる。

そこで、まず、加圧ローラ１３２および定着ローラ１３１の温度と、加圧ローラ１３２表面に付着したトナーＴの定着ローラ１３１への移行量との関係を検討するべく、以下に示す実験を行った。

実験には、図１５に示す３種類の定着装置２３（装置１〜３）を用い、まず定着ローラ１３１の温度を２００°Ｃに制御し、外部加熱ローラ１３３用のヒータランプ１３６をＯＦＦした状態で、記録紙Ｐを３００枚連続通紙し、加圧ローラ１３２及び外部加熱ローラ１３３表面に強制的にトナー汚れを発生させた。その後、定着ローラ１３１の温度を所定の温度に制御した状態で外部加熱ローラ１３３用のヒータランプ１３６をＯＮすると同時に定着装置２３を空転させることで加圧ローラ１３２の温度を昇温させ、外部加熱ローラ１３３および加圧ローラ１３２に付着したトナーＴが定着ローラ１３１にオフセットする瞬間の加圧ローラ１３２の温度を測定した。なお、本実験では、クリーニングローラ１４０をはずした状態で実験を行った。

さらに、前述の１次元熱伝導解析により、外部加熱ローラ１３３および加圧ローラ１３２に付着したトナーＴが定着ローラ１３１にオフセットする瞬間における定着ニップ部Ｙ出口でのトナー温度も計算した。

この実験結果を図８（ａ）〜（ｃ）に示す。同図（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ装置１〜３についての、外部加熱ローラ１３３および加圧ローラ１３２に付着したトナーＴが定着ローラ１３１に移行する瞬間における、定着ローラ１３１および加圧ローラ１３２の温度（°Ｃ）並びに定着ニップ部Ｙ出口でのトナー温度（°Ｃ）である。

同図（ａ）〜（ｃ）より、定着装置２３の種類や定着ローラ１３１の温度、加圧ローラ１３２の温度に関係なく、定着ニップ部Ｙ出口でのトナー温度がおおよそ１９０°Ｃの場合に、加圧ローラ１３２側から定着ローラ１３１側へのトナーＴの移行が発生することがわかる。

また同図（ａ）〜（ｃ）より、定着ニップ部Ｙ出口でのトナー温度をＴｔ３、定着ローラ１３１の温度をＴｈ、加圧ローラ１３２の温度をＴｐとすると、
Ｔｔ３＝（Ｔｈ＋Ｔｐ）／２ （７）
で近似できることがわかる。これは、定着ニップ部Ｙに記録紙Ｐが存在しないため、定着ローラ１３１側からの熱も加圧ローラ１３２側からの熱も、直接トナー層（加圧ローラ１３２等に付着したトナーＴ）に伝わるためである。

次に、定着ローラ１３１および加圧ローラ１３２の温度と、高温オフセット現象（記録紙表面から定着ローラ１３１へのオフセット）との関係について検討した。

実験方法としては、外部加熱ローラ用ヒータランプをＯＦＦとし、定着ローラ１３１の温度を所定の温度（２２０°Ｃ〜２６０°Ｃまで１０°Ｃ間隔の温度）にした状態で空転を行い、加圧ローラ１３２の温度が飽和した時点で、用紙の先端に黒帯状の未定着画像を形成した坪量７５ｇの記録紙を通紙し、高温オフセットが発生するかどうかを調べた。

さらに、前述した１次元熱伝導解析により、各実験条件における定着ニップ部Ｙ通過直後の記録紙表面のトナー温度を計算した。

この結果を図９（ａ）〜（ｃ）に示す。同図（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、装置１〜３における、加圧ローラ１３２および定着ローラ１３１の温度（°Ｃ）と高温オフセットの発生の有無と記録紙表面のトナー温度（°Ｃ）との関係を示したものである。ここで定着ローラ１３１の温度は上記のように２２０〜２６０°Ｃとした。

同図（ａ）〜（ｃ）より、定着装置２３の種類に関係なく、定着ローラ１３１の温度が２４０°Ｃまでは高温オフセットは発生しないが、２５０°Ｃ以上になると高温オフセットが発生することがわかる。

次に、図９（ａ）〜（ｃ）の結果をもとに、定着ローラ１３１の温度Ｔｈと（定着ニップ部Ｙ通過直後の）記録紙表面のトナー温度Ｔｔ４との関係を調べた。

この結果を図１０（ａ）〜（ｃ）に示す。同図（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ装置１〜３において、定着ローラ１３１の温度Ｔｈを２２０〜２６０（°Ｃ）に変化させたときの、該定着ローラ１３１の温度Ｔｈ（°Ｃ）と記録紙表面のトナー温度Ｔｔ４（°Ｃ）との関係を示すものである。

同図（ａ）〜（ｃ）に示すように、定着ローラ１３１の温度Ｔｈをｘ、記録紙表面のトナー温度Ｔｔ４をｙとすると、装置１に関して、ｘとｙとの関係は、
ｙ＝０．７６７ｘ
と近似することができ、同様に、装置２に関して、
ｙ＝０．７８６ｘ
と近似することができ、また、装置３に関して、
ｙ＝０．７７７ｘ
と近似することができる。

このように、記録紙表面のトナー温度Ｔｔ４は、定着ローラ１３１の温度Ｔｈと線形の関係になることがわかる。また、定着装置２３の種類に関係なく、近似直線はほぼ一致することがわかる。

そこで、３種類の定着装置２３における結果をひとまとめにした結果を図１１に示す。同図は、装置の種類、加圧ローラ１３２の温度を特定することなく、定着ローラ１３１の温度Ｔｈを２２０〜２６０（°Ｃ）と変化させたときの、該定着ローラ１３１の温度Ｔｈ（°Ｃ）と記録紙表面のトナー温度Ｔｔ４（°Ｃ）との関係（近似直線）を示すものである。

図１１より、定着ローラ１３１の温度Ｔｈと記録紙表面のトナー温度をＴｔ４とは、
Ｔｔ４＝０．７７６Ｔｈ （８）
で近似できることがわかる。

そして、図９（ａ）〜（ｃ）より定着ローラ１３１の温度Ｔｈが２５０°Ｃの時に定着ローラ１３１への高温オフセットが発生し始めることから、上記高温オフセットの発生開始時の記録紙表面のトナー温度は、式（８）より、１９４°Ｃとなることがわかる。

これは、加圧ローラ１３２に付着したトナーＴが定着ローラ１３１にオフセットする時のトナー温度（１９０°Ｃ、図８（ａ）〜（ｃ）参照）とほぼ一致することから、加圧ローラ１３２に付着したトナーＴの定着ローラ１３１への移行現象は、一種の高温オフセット現象であるということができる。

以上の検討結果から、加圧ローラ１３２表面に付着したトナーＴの定着ローラ１３１への移行現象を防止するには、（定着ニップ部Ｙ通過直後の）加圧ローラ１３２表面に付着したトナーＴの温度が高温オフセットの発生しない温度以下となるよう、加圧ローラ１３２の温度を設定すればよいことになる。

すなわち、高温オフセット発生開始時の定着ローラ１３１の温度（定着ローラ１３１の高温オフセット発生境界温度）をＴｈｈとすれば、（８）式より、高温オフセット発生開始時の記録紙表面側のトナー温度（高温オフセット開始時のトナー温度）Ｔｔ４’
は、
Ｔｔ４’＝０．７７６Ｔｈｈ （９）
となる。

ここで、加圧ローラ１３２に付着したトナーＴの定着ローラ１３１への移行現象は、一種の高温オフセット現象であるといえることに鑑みれば、
加圧ローラ１３２から定着ローラ１３１への移行開始時のトナー温度Ｔｔ３’と高温オフセット開始時のトナー温度Ｔｔ４’との間には、
Ｔｔ３’＝Ｔｔ４’ （１０）
の関係があると考えることができ、
さらに、加圧ローラ１３２に付着したトナーＴの定着ローラ１３１への移行開始時の加圧ローラ１３２の温度をＴｐ’とすれば
式（１０）（７）（９）より
Ｔｔ３’＝（Ｔｈ＋Ｔｐ’）／２＝０．７７６Ｔｈｈ
∴Ｔｐ’＝１．５５２Ｔｈｈ−Ｔｈ （１１）
となり、これにより、加圧ローラ１３２表面に付着したトナーＴの定着ローラ１３１への移行現象を防止するには、加圧ローラ１３２の温度Ｔｐを
∴Ｔｐ≦１．５５２Ｔｈｈ−Ｔｈ （１２）
となるように制御すればよいことになる。

なお、本実施の形態における、定着ローラ１３１の高温オフセット発生境界温度Ｔｈｈは、図９（ａ）〜（ｃ）において、定着ローラ１３１の温度が２４０°Ｃでは高温オフセットが発生せず、２５０°Ｃで発生する結果となっていることに鑑み、２４０°Ｃと２５０°Ｃの間の２４５°Ｃとすればよい。

以上から、記録紙裏面に付着したトナーＴの加圧ローラ１３２への移行現象を防ぐとともに、加圧ローラ１３２表面に付着したトナーＴの定着ローラ１３１への移行現象を防ぐためには、式（６）（１２）から、加圧ローラ１３２の温度Ｔｐ（°Ｃ）を
０．６６９Ｔｈｃ＋５３．４≦Ｔｐ≦１．５５２Ｔｈｈ−Ｔｈ （１３）
（Ｔｈｃは定着ローラ１３１の低温オフセット発生境界温度（低温オフセット発生開始時の定着ローラ１３１の温度）（°Ｃ）、Ｔｈｈは定着ローラ１３１の高温オフセット発生境界温度（高温オフセット発生開始時の定着ローラ１３１の温度）（°Ｃ）、Ｔｈは定着ローラ１３１の温度（°Ｃ））
となるように制御すればよいことになる。

（定着装置の制御シーケンス）
次に、加圧ローラ１３２の温度を上記のような所定範囲に制御するための定着装置の制御シーケンスを図１２（ａ）（ｂ）および図２５（ａ）（ｂ）を用いて説明する。

まず、ウオームアップ時及びスリープ復帰時における最適な制御シーケンスについて検討した。

ウオームアップ時及びスリープモードからの復帰時においては、記録紙の通紙が行われないため、加圧ローラ１３２の温度が上がりすぎ、加圧ローラ１３２に付着したトナーＴが定着ローラ１３１に移行し、ウオームアップ完了直後の１枚目の記録紙において、画像面側にトナー汚れが発生する懸念がある。

特に加圧ローラ１３２は外部加熱ローラ１３３等の外部加熱手段による加熱作用により、急速に加熱され表面温度が上昇してしまう。

従来、ウオームアップ時及びスリープ復帰時においては、より短い時間で定着可能温度への復帰を完了させるため、図２５（a）・（ｂ）に示す制御シーケンスを用いることが普通である。ここで、図２５（a）・（ｂ）は従来の制御シーケンスを示しており、（ａ）は定着装置の駆動開始時からの時間経過と各ローラ（定着ローラ１３１・加圧ローラ１３２・外部加熱ローラ１３３）温度との関係を、（ｂ）は各シーケンスにおける定着ローラ１３１および外部加熱ローラ１３３の状態を示している。

同図（a）・（ｂ）に示すように、従来の制御シーケンスは、
１）各ローラが停止した状態で、外部加熱ローラ１３３に比べて熱容量が大きく昇温の遅い定着ローラ１３１の熱源をＯＮし、定着ローラ１３１の昇温を行う（Ａ−１）。
２）定着ローラ１３１が所定の温度（ここでは１５０°Ｃ）に達した後、各ローラの回転駆動を開始し、定着ローラ１３１からの伝熱により加圧ローラ１３２を昇温させる（Ａ−２）。
３）定着ローラ１３１が制御温度（ここでは２００°Ｃ）に復帰した後、外部加熱ローラ１３３の熱源をＯＮし、外部加熱ローラ１３３を昇温させる（Ａ−３）。
４）外部加熱ローラ１３３が制御温度（ここでは２００°Ｃ）に復帰した後、記録紙Ｐの通紙を開始する（Ｂ）。
ものである。

しかしながら、このような制御シーケンスでウオームアップやスリープ復帰を行った場合、図２５（ａ）・（ｂ）に示すように、外部加熱ローラ１３３の熱源がＯＮしたとき（Ａ−３）の加圧ローラ１３２の昇温速度が速すぎるために、加圧ローラ１３２の温度Ｔｐを式（１２）を満たすように制御するのが困難となる。

すなわち、本実施の形態では、図５（ａ）〜（ｃ）や図９（ａ）〜（ｃ）に示したように、低温オフセット発生境界温度Ｔｈｃが１２５°Ｃ、高温オフセット発生境界温度Ｔｈｈが２４５°Ｃであるので、通紙開始時における定着ローラ１３１の温度Ｔｈを２００°Ｃとすると、式（１３）から
０．６６９Ｔｈｃ＋５３．４＝１３７（加圧ローラ１３２の温度Ｔｐの下限）
０．５５２Ｔｈｈ−Ｔｈ＝１８０（加圧ローラ１３２の温度Ｔｐの上限）
となるが、上記従来の制御シーケンスによると通紙開始直前の加圧ローラ１３２の温度Ｔｐは１８２°Ｃとなってしまうことから、加圧ローラ１３２にトナーＴが付着していた場合、トナーＴが定着ローラ１３１側に移行し、通紙開始１枚目の記録紙の画像面側を汚してしまう。

反面、これを防止するために、例えば、加圧ローラ１３２に応答性の良い温度センサ等を設けると、構造や制御シーケンスが複雑となり、コストアップを招来してしまう。

そこで、本実施の形態の定着装置２３においては、図１２（ａ）・（ｂ）に示す制御シーケンスを行っている。ここで、図１２（ａ）・（ｂ）は本実施の形態における制御シーケンスを示しており、（ａ）は定着装置２３の駆動開始時からの時間経過と各ローラ（定着ローラ１３１・加圧ローラ１３２・外部加熱ローラ１３３）温度との関係を、（ｂ）は各シーケンスにおける定着ローラ１３１および外部加熱ローラ１３３の状態を示している。

同図１２（ａ）・（ｂ）に示すように、
１）まず各ローラが停止した状態で、外部加熱ローラ１３３に比べて熱容量が大きく昇温の遅い定着ローラ１３１の熱源をＯＮし、定着ローラ１３１の昇温を行う（Ａ−１）。
２）定着ローラ１３１が所定の温度（ここでは１５０°Ｃ）に達した後、定着装置２３の回転駆動を開始し、定着ローラ１３１からの伝熱により加圧ローラ１３２を昇温させる（Ａ−２）。
３）定着ローラ１３１が制御温度（ここでは２００°Ｃ）に復帰した後、外部加熱ローラ１３３の熱源をＯＮすると同時に記録紙Ｐの通紙を開始する（Ｂ）。

すなわち、従来、ウオームアップの段階で外部加熱ローラ１３３の熱源をＯＮし（Ａ−３）、外部加熱ローラ１３３が制御温度に復帰した後に通紙を開始していたが、本実施の形態では、ウオームアップの段階では外部加熱ローラ１３３の熱源をＯＦＦとし、該電源をＯＮすると同時に通紙を開始するものである。

上記のような制御シーケンスを取ることで、外部加熱ローラ１３３がＯＮされた後通紙開始までに加圧ローラ１３２が急速に昇温することを避けることができ、通紙開始直前の加圧ローラ１３２の温度Ｔｐが１６５°Ｃ（＜１８０°Ｃ）となることから、加圧ローラ１３２から定着ローラ１３１へのトナーＴの移行を防止できる。（図１２（ａ）・図２５（ａ）におけるウオームアップ開始後８０〜１００秒の加圧ローラ１３２の温度変化を比較参照のこと）
一方、図１２（ａ）より、通紙中（Ｂ）においても、加圧ローラ１３２の温度は１３７°Ｃ〜１８０°Ｃの間に収まっていることから、記録紙裏面に付着したトナーＴが加圧ローラ１３２へオフセットしたり、記録紙間において加圧ローラ１３２に付着したトナーＴが定着ローラ１３１へ移行したりする不具合を防止することができる。

（通紙終了後の後回転時）
次に、通紙終了後の後回転時における最適なシーケンスについて検討した。

通紙中、加圧ローラ１３２を最適な温度に制御したとしても、環境条件や記録紙Ｐの初期温度、湿度等のばらつき、加圧ローラ１３２表面の経時変化等により、若干トナーＴで汚れる可能性がある。

そこで後回転時に、加圧ローラ１３２に付着したトナーが、加圧ローラ１３２側に設けたクリーニングローラ１４０によりクリーニングされるようなシーケンスを設けることが望ましい。

クリーニングローラ１４０によるクリーニング効果は、トナーＴが十分溶融しているほど高く、トナーが凝集固化してしまうと低下してしまうことから、本実施の形態におけるクリーニングローラ１４０としては、図１に示すように、外部加熱ローラ１３３の下流側で加圧ローラ１３２表面に当接するように配置されている。

これにより、加圧ローラ１３２表面に付着したトナーＴが外部加熱ローラ１３３によって加熱されるため、クリーニングローラ１４０によるクリーニング効果が高まる。

また、加圧ローラ１３２に付着したトナーＴは外部加熱ローラ１３３にも付着、堆積することがあり、この外部加熱ローラ１３３に付着したトナーＴが加圧ローラ１３２に再転移する場合があるが、本実施の形態においてはクリーニングローラ１４０が外部加熱ローラ１３３の下流側に設けられているため、このようなトナーＴをクリーニングローラ１４０にて回収できる。したがって、外部加熱ローラ１３３から加圧ローラ１３２に再移行したトナーＴが記録紙裏面を汚すことを防止できる。

なお、後回転時にクリーニングローラ１４０によって加圧ローラ１３２に付着したトナーＴのクリーニングを効果的に行うために、従来は図２５（ｂ）のＣに示すように、定着ローラ１３１及び外部加熱ローラ１３３の温度を通紙時と同じ温度（ここでは２００°Ｃ）に制御し、これによって加圧ローラ１３２の表面に付着したトナーＴを加熱溶融し、回収していた。

しかしながら、この従来のクリーニングシーケンスでは、図２５（ａ）のＣに示すように、後回転時の加圧ローラ１３２の温度が１８３°Ｃとなり、定着ローラ１３１への移行開始温度である１８０°Ｃ以上に昇温してしまう。すなわち、クリーニングローラ１４０によって１回でクリーニングし切れなかった場合には、残留トナーが定着ローラ１３１側へ移行し、次のジョブの１枚目で画像面側にトナー汚れが発生するおそれがある。

そこで、本実施の形態における後回転時のクリーニングシーケンスにおいては、図１２（ａ）・（ｂ）に示すように、定着ローラ１３１の熱源はＯＦＦにし、外部加熱ローラ１３３は１８０°Ｃの温度制御に切り替えて、約５〜１０秒間、空転によるクリーニングを行う。

この場合の加圧ローラ１３２の温度は約１７１°Ｃ（図１２（ａ）のＣ参照）となり、また定着ローラ１３１の温度も２００°Ｃから降下するため、定着ローラ１３１へのトナー移行を効果的に防止することができる。加えて、外部加熱ローラ１３３は約１８０°Ｃ（図１２（ａ）のＣ参照）に維持され、加圧ローラ１３２表面に付着したトナーＴを十分加熱溶融することができるため、クリーニングローラ１４０によるクリーニング効果も十分保持できる。

（小サイズ紙通紙時）
次に、小サイズ紙通紙時の制御方法について検討した。

従来の一般的な定着装置は、例えば、Ａ４サイズやＢ５サイズの記録紙の縦方向通紙やはがきや封筒等、定着ローラ１３１の幅に比べて幅の小さい記録紙を連続で通紙した場合、記録紙幅よりも外側における定着ローラ１３１の温度および加圧ローラ１３２の温度が異常に昇温してしまういわゆる非通紙部異常昇温が問題となる。

本実施の形態の定着装置２３においても、小サイズ紙の連続通紙による非通紙部昇温が生じた場合、定着ローラ１３１みならず、加圧ローラ１３２の非通紙部が異常に昇温してしまい、加圧ローラ１３２の温度を、記録紙裏面から加圧ローラ１３２へのトナー移行あるいは加圧ローラ１３２から定着ローラ１３１へのトナー移行が発生しない温度、すなわち（１２）式の範囲に制御するのが困難となる。

そこで、小サイズ紙の中でも非通紙部昇温に関して最も条件の厳しいＢ５サイズの記録紙Ｐを４０枚/分の通紙速度で連続１００枚通紙したときの定着ローラ１３１および加圧ローラ１３２の温度について実験により測定を行った。該実験には、
比較例Ｘとして、外部加熱ローラ１３３もクリーニングローラ１４０も備えていない定着装置を用い、
比較例Ｙとして、外部加熱ローラ１３３及びクリーニングローラ１４０を備え、通紙中、外部加熱ローラ１３３を２００°Ｃに制御する定着装置を用い、
本実施の形態として、外部加熱ローラ１３３及びクリーニングローラ１４０を備え、通紙中は外部加熱ローラ１３３の熱源（ヒータランプ）をＯＦＦするような定着装置２３を用い、
比較例Ｘ・Ｙおよび本実施の形態について検討を行った。この結果を図１３（ａ）〜（ｃ）、図１４に示す。ここで、図１３（ａ）は、本実施の形態における、記録紙Ｐの長手方向の位置（中心ラインを０とする）とその位置に接するローラ（定着ローラ１３１および加圧ローラ１３２）温度との関係を示す。
なお、同図（ｂ）（ｃ）はそれぞれ比較例Ｘ・比較例Ｙのものである。また図１４は、比較例Ｘ・Ｙおよび本実施の形態における、各条件およびトナー移行の発生の有無をまとめたものである。

図１３（ｂ）に示すように、比較例Ｘでは、外部加熱ローラ１３３による加圧ローラ１３２の加熱作用がないため、通紙部においては加圧ローラ温度が１３１．２°Ｃまでしか昇温せず、その結果、記録紙裏面に付着したトナーＴの加圧ローラへの移行現象が発生する。

また、非通紙部においては、非通紙部異常昇温により、加圧ローラ温度が１９４．８°Ｃまで昇温するため、加圧ローラ１３２に付着したトナーＴの定着ローラ１３１への移行現象が発生する。

比較例Ｙにおいては、外部加熱ローラ１３３による加圧ローラ１３２の加熱作用が働くため、通紙部においては加圧ローラ１３２の温度が１５３．９°Ｃまで昇温するため、記録紙裏面に付着したトナーＴが加圧ローラ１３２に移行することはない。

また、非通紙部においては、外部加熱ローラ１３２及びクリーニングローラ１４０による熱均一化作用（熱伝導性のよいアルミ製の外部加熱ローラ１３３及びクリーニングローラ１４０により、加圧ローラ１３２の非通紙部における熱が外部加熱ローラ１３３並びにクリーニングローラ１４０を介して通紙部に移動することで、加圧ローラ１３２の温度ムラが解消される方向に作用する。）により、比較例Ｘに比べると非通紙部昇温は抑制されるものの、外部加熱ローラ１３３から熱が供給されることから、加圧ローラ１３２の非通紙部温度は１８１．１°Ｃまで昇温し、その結果、加圧ローラ１３２に付着したトナーＴの定着ローラ１３１への移行現象が発生する。

そこで、本実施の形態においては、図１３（ａ）に示すように、通紙中、外部加熱ローラ１３３の熱源（ヒータランプ１３６）をＯＦＦし、外部加熱ローラ１３３から加圧ローラ１３２への熱供給を停止することで、加圧ローラ１３２の非通紙部昇温を１６６．３°Ｃに抑制している。これにより、小サイズ紙連続通紙時においても、加圧ローラ１３２に付着したトナーの定着ローラ１３１への移行を防止することができる。

また、小サイズ紙の場合は、普通サイズ紙に比べ、一般的に通紙速度が遅いことから、外部加熱ローラ１３３の熱源をＯＦＦしても、図１３（ａ）に示すように、通紙部における加圧ローラ１３２の温度は１３８．３°Ｃに維持されることから、記録紙裏面に付着したトナーＴの加圧ローラ１３２への移行も防止することができる。

なお、本実施の形態では外部加熱ローラ１３３の熱源（ヒータランプ１３６）を完全にＯＦＦしたが、この場合、外部加熱ローラ１３３の温度は加圧ローラ１３２からの熱供給により１５０°Ｃに維持され、加圧ローラ１３２の温度は１６６．３°Ｃである。（図１３（ａ）・（ｂ）参照）
したがって、小サイズ紙通紙時においては、例えば外部加熱ローラ１３３への供給電力を低減するなどして熱源（ヒータランプ１３６）はＯＮのまま外部加熱ローラ１３３を２００°Ｃから降温させ、加圧ローラ１３２の温度を普通サイズ紙通紙時の制御温度よりも低く、オフセットの発生しない温度（この場合１７５．４°Ｃ以下）に制御しても良い。

なお、本実施の形態の定着装置２３は、上記したような構成（図１参照）に限定されない。例えば、図１６に示すような構成であってもよい。これを以下に説明する。

なお、定着ローラ１３１については上記の構成と同じであるため、ここでは説明を省略する。また、同じ機能を有する部材には同一の符号を付している。

本構成の定着装置２３は、図１６に示すように、定着ローラ１３１（第１圧接部材）、加圧ローラ１３２（第２圧接部材）、誘導加熱コイル（外部熱源）１４１、定着ローラ用熱源であるヒータランプ１３４・１３５、定着ローラ１３１の温度を検出する温度センサ１３７・１３８、加圧ローラ１３２の温度を検出する温度センサ１３９、クリーニングローラ１４０、制御回路（図示せず）、および誘導加熱コイル駆動電源（図示せず）を備えている。

ヒータランプ１３４・１３５はハロゲンヒータからなり、定着ローラ１３１内部に配置されている。そして、制御回路からヒータランプに通電することにより、所定の発熱分布でヒータランプが発光し、赤外線が放射される。これにより、定着ローラ１３１の内周面が加熱される。なお、ヒータランプ１３４・１３５の定格出力はトータルで９５０Ｗである。

加圧ローラ１３２は、鉄鋼、ステンレス鋼、アルミニウム等の芯金１３２aの外周表面にシリコーンゴム等の耐熱弾性材層１３２ｂ、さらにその外側に発熱層１３２ｄ、そして最外層に離型層１３２cが設けられた４層構造となっている。

ここでは、アルミニウム、鉄もしくはステンレス等の金属からなる（誘導加熱による発熱を防止するため、アルミニウムがより望ましい）直径４０ｍｍの芯金１３２a上に厚さ６ｍｍの発泡シリコーンゴムからなる耐熱弾性体層１３２ｂが形成されている。

また、発熱層１３２ｄは、誘導加熱作用により発熱する発熱体であり、表面温度の立ち上がり時間を短縮するために、その肉厚は、４０μｍ〜５０μｍと薄肉化されている。

また、発熱層１３２ｄは誘導加熱されるものであるから、その材質には、鉄やＳＵＳ４３０ステンレス材等、磁性を有する導電性部材が用いられる。ただし、これらに限定されるものではなく、特に比透磁率が高ければ、珪素鋼板や電磁鋼板、ニッケル鋼等であってもよい。ここでは、電鋳法により作製した厚さ４０μｍのニッケルを使用している。

なお、非磁性体であっても、ＳＵＳ３０４ステンレス材など抵抗値の高い材料は、誘導加熱が可能であるため、発熱層１３２ｄに使用可能である。さらに、非磁性のベース部材（例えば、セラミックなど）であっても、比透磁率の高い前記材料が導電性を有するように配置されているような構成であれば、同様に使用可能である。また、発熱量を増大させるために、発熱層を複数の材料からなる層で構成しても良い。

また、発熱層１３２ｄ表面（外周面）には、ニップ部Ｙで加熱され粘度が低下したトナーＴが加圧ローラ１３２に付着するのを防止するために、離型層１３２ｃが被覆されている。該離型層１３２ｃにはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）等のフッ素樹脂、あるいはシリコンゴムやフッ素ゴムやフロロシリコンゴム等の弾性体が用いられる。なお、これらの樹脂や弾性体が複数積層されていてもよい。

加圧ローラ１３２は、図示しないばね等の加圧部材により定着ローラ１３１に２７４Ｎの力で圧接され、これにより、定着ローラ１３１との間に幅約７ｍｍの定着ニップ部Ｙが形成されるよう構成されている。

また、加圧ローラ１３２の外周部の少なくとも一部には、加圧ローラ１３２の誘導加熱手段として誘導コイル１４１が設けられている。

誘導コイル１４１を加圧ローラ１３２の外周部を取り囲むように曲率をもって配置することで、誘導コイル１４１の中心側に磁束が集中し、渦電流の発生量が多くなる。この結果、加圧ローラ１３２の表面温度をすばやく立ち上げることができる。

誘導コイル１４１の材質としては、ここでは、耐熱性を考慮してアルミニウム単線で表面に絶縁層（例えば、酸化膜）のあるものを使用しているが、銅線もしくは銅ベースの複合部材線であっても良いし、リッツ線（エナメル線等を撚り線にしたもの）であってもよい。何れの線材を使用しても、コイルでのジュール損を抑えるため、誘導コイル１４１の全抵抗値は０．５Ω以下（望ましくは０．１Ω以下）が好ましい。また、記録紙Ｐのサイズに応じて、誘導コイル１４１を複数個配置しても良い。

誘導コイル１４１には励磁回路（図示せず）より高周波電流が流され、これによって生じる交番磁界により加圧ローラ１３２が誘導加熱される。

定着ローラ１３１の周面には温度検知手段としてのサーミスタ１３７・１３８が配設され、また、加圧ローラ１３２の周面には同じく温度検知手段としてサーミスタ１３９が配設されており、各ローラの表面温度を検出するようになっている。

そして、各サーミスタ１３７〜１３９により検出された温度データに基づいて、温度制御手段（図示せず）が各ローラ温度が所定の温度となるようヒータランプ１３４・１３５および誘導加熱コイル１４１への通電を制御する。

本構成によれば、加圧ローラ１３２のより広い範囲を効率よく加熱できることから、外部加熱ローラ１３３を用いる構成に比べ、加圧ローラ１３２の表面をより急速に加熱できる。よって、加圧ローラ１３２の温度制御の精度をより一層高めることができる。さらに、加圧ローラ１３２と誘導コイル１４１とを非接触で配置できるため、誘導コイル１４１がトナーＴや紙粉等で汚れる心配もない。

（画像形成装置の構成について）
以下に、上記の定着装置２３が適用される、画像形成装置（複写機）について、図１７〜図２４を用いてその構成、機能を説明する。

図１７は、画像形成装置を外側から見た構成を示す斜視図であり、図１８は、画像形成装置の内部の構成を示す図である。また、図２０は、画像形成装置を外側から見た構成を示す斜視図である。

図１７・図１８に示すように、画像形成装置は、原稿画像読取装置１１、画像記録装置１２、記録材供給装置１３、後処理装置１４、外部記録材供給装置１５を備えている。なお、上述した定着装置２３（図２０参照）は、後述するように、画像記録装置１２に備えられている。

画像形成部である画像記録装置１２と、記録材供給部である記録材供給装置１３とにより、デジタルプリンタなどの画像形成装置本体を構成する。この画像形成装置本体には、図１８に示すように、記録材供給装置１３から画像記録装置１２を経て記録材排出部１６まで記録材を搬送する搬送部１７が配されている。また、画像形成装置本体に、画像読取装置である原稿画像読取装置１１をさらに備えることにより、デジタル複写機やファクシミリ装置などを構成することができる。

画像形成装置の動作について、以下に説明する。ここで、図１９は、原稿画像読取装置１１の構成を示す。

まず、原稿画像読取装置１１が原稿を読み取って画像データを取得し、画像データを画像記録装置１２に出力する。画像記録装置１２は、入力された画像データに適切な画像処理を施す。

一方、記録材供給装置１３からは、印刷用紙およびＯＨＰ（Over Head Projector）シートなどのシート状の記録材（記録紙）が１枚ずつ分離して搬出され、搬送部１７によって画像記録装置１２に搬送される。

そして、画像記録装置１２により、画像データに基づく画像が記録材に形成（印刷）される。画像が印刷された記録材は、搬送部１７によって記録材排出部１６まで搬送されて装置外部に排出される。

また、原稿画像読取装置１１には、図１９に示すように、原稿供給部もしくは原稿回収部である原稿トレイ１８が取り付けられている。

この原稿トレイ１８が原稿供給部として働く場合は、複数ページからなる一連の原稿を原稿トレイ１８に載置する。この場合、原稿トレイ１８は、載置された原稿を１枚ずつ分離して連続的に読取部に供給することができる。

一方、原稿トレイ１８が原稿回収部として働く場合は、連続的に排出される読み取り済み原稿を、原稿トレイ１８で受けて保持する。

なお、読み取った一連の原稿を複数部印刷する場合に、印刷された記録材を記録材排出部１６に排出すると、同じページが印刷された記録材が連続して排出されるなど混合されてしまうため、印刷後にユーザが記録材を分別しなければならない。

そこで、図１８に示すように、画像形成装置本体に後処理装置１４を取り付けることにより、例えば、記録材が混合しないように複数の排出トレイに区別して排出することが可能となっている。また、画像形成装置本体と後処理装置１４とは所定の距離を隔てて設置されており、画像形成装置本体と後処理装置１４との間には空間が形成される。

なお、画像形成装置本体と後処理装置１４とは外部搬送部１９によって接続されており、画像が印刷された記録材は、搬送部１７から外部搬送部１９を経て後処理装置１４まで搬送される。

また、省エネルギー化および低コスト化などの観点から、印刷用紙などの記録材では、その両面に画像を印刷する機能が求められている。この機能は、片面に画像が印刷された記録材を、その表裏を反転させて再び画像記録装置１２に搬送する両面印刷用搬送部２１によって実現可能となっている。

片面に印刷された記録材は、記録材排出部１６にも後処理装置１４にも搬送されず、両面印刷用搬送部２１で表裏が反転されて、再び画像記録装置１２の後述する電子写真プロセス部に搬送される。画像記録装置１２は、画像が印刷されていない面に画像を印刷することで両面印刷が可能となる。

さらに、記録材供給装置１３に保持可能な種類または数量を越える記録材を供給したい場合は、機能拡張用の周辺装置として外部記録材供給装置１５を画像形成装置本体に取り付け、所望の種類および数量の記録材を外部記録材供給装置１５に収容することで供給可能となっている。

次に、画像形成装置を構成する各装置および部位について詳細に説明する。

図２０は、画像記録装置１２の構成を示す図である。同図に示すように、画像記録装置１２の略中央左側には、感光体ドラム２２を中心とする電子写真プロセス部が配置されている。

電子写真プロセス部は、感光体ドラム２２を中心としてその周囲に、感光体ドラム２２表面を均一に帯電させる帯電ユニット３１と、均一に帯電された感光体ドラム２２に光像を走査して静電潜像を書き込む光走査ユニット２４と、光走査ユニット２４によって書き込まれた静電潜像を現像剤により現像する現像ユニット２５と、感光体ドラム２２表面に記録現像された画像を記録材に転写する転写ユニット２６と、感光体ドラム２２表面に残留した現像剤を除去して感光体ドラム２２に新たな画像を記録することを可能とするクリーニングユニット２７等などが順次配置されている。

電子写真プロセス部（像転写装置）の上方には、定着装置２３が配置されており、転写ユニット２６によって画像が転写された記録材を順次受け入れ、記録材に転写された現像剤（トナーＴ）を加熱定着する。

画像が印刷された記録材は、印刷面を下に向けた状態（フェイスダウン）で画像記録装置１２上部の記録材排出部１６から排出される。なお、このクリーニングユニット２７により除去された残留現像剤は回収され、現像ユニット２５の現像剤供給部２５ａに戻されて再利用される。

画像記録装置１２の下部には、記録材を収容する記録材供給部２０が装置内に内装されて配置されている。記録材供給部２０は、記録材を１枚ずつ分離して電子写真プロセス部に供給する。

搬送部１７は、複数のローラおよびガイドからなり、記録材は、記録材供給部２０から、ローラ間、ガイド間および感光体ドラム２２と転写ユニット２６との間などで規定される第１の搬送経路を通り、画像が印刷された後、ローラ間、ガイド間および定着装置２３のローラ間などで規定される第２の搬送経路を通って記録材排出部１６に排出される。

なお、この記録材供給部２０に記録材をセットする場合は、画像記録装置１２の搬送方向に直交する方向、即ち、前面側方向に記録材収容トレイを引き出して記録材の補給、あるいは記録材の交換などを行う。

また、画像記録装置１２の下面には、増設ユニットの記録材供給装置１３から送られてくる記録材を受け入れ、感光体ドラム２２と転写ユニット２６との間に向かって順次供給するための記録材受け入れ部３２が設けられている。

さらに、光走査ユニット２４周辺の空隙部には、電子写真プロセス部をコントロールするプロセスコントロールユニット（ＰＣＵ）基板、装置外部からの画像データを受け入れるインターフェイス基板、インターフェイス基板から受け入れられた画像データおよび原稿画像読取装置１１が読み取った画像データに対して所定の画像処理を施し、光走査ユニットにより画像として走査記録させるためのイメージコントロールユニット（ＩＣＵ）基板、そして、これら各種基板、ならびにユニットに対して電力を供給する電源ユニット等が配置されている。

なお、画像記録装置１２単体でもインターフェイス基板を介してパーソナルコンピュータなどの外部機器と接続し、外部機器からの画像データを記録材に形成するプリンタとして動作させることが可能である。

上記の説明においては、画像記録装置１２内に内装された記録材供給部２０は１つとして説明しているが、これに限定されるものではなく、例えば、それ以上の記録材供給部を装置内に内装することも可能である。

図２１は、増設ユニットの記録材供給装置１３の構成を示す断面図である。記録材供給装置１３は、記録材供給部２０だけでは記録材の数量が不足する場合などに画像記録装置１２の一部として増設することができる。

記録材供給装置１３は、記録材供給部２０に収容される記録材よりも大きなサイズの記録材を収容することも可能であり、収容されている記録材を１枚ずつ分離して、記録材供給装置１３上面に設けられた記録材排出部３３に向かって搬出する。

記録材供給装置１３において、トレイは、記録材収容トレイ３４ａ〜３４ｃの３段からなり、積層された記録材収容トレイ３４ａ〜３４ｃの中から所望する記録材を収容した記録材収容トレイを、ＰＣＵなどが制御して選択的に動作させ、収容されている記録材を分離搬出する。

搬出された記録材は、記録材排出部３３から画像記録装置１２の下部に設けられた記録材受け入れ部３２を通って電子写真プロセス部へと至る。なお、記録材供給装置１３に記録材をセットする場合は、記録材供給装置１３の前面側方向に記録材収容トレイ３４ａ〜３４ｃのいずれかを引き出して記録材の補給、あるいは記録材の交換などを行うものである。

上記の説明では３つの記録材収容トレイ３４ａ〜３４ｃが積層された場合について説明しているが、積層するトレイのかすは、例えば、少なくとも１つ、もしくは３つ以上とすることができる。

なお、記録材供給装置１３の下面には、複数の車輪３５…が設けられており、増設時などに容易に記録材供給装置１３を含む画像形成装置本体が移動可能となっている。また、ストッパ３６によって設置場所に固定することも可能である。

図２２は、外部記録材供給装置１５の構成を示す図である。外部記録材供給装置１５は、画像記録装置１２が備える記録材供給装置１３に収容可能な種類および数量を越える記録材を収容することが可能であると共に、収容されている記録材を１枚ずつ分離して、装置右側面上部に設けられた記録材排出部３７に向かって搬出する。

記録材排出部３７から搬出された記録材は、画像記録装置１２の左側面下部に設けられた外部記録材受け入れ部３８（図２０参照）へと受け渡される。

外部記録材供給装置１５に記録材をセットする場合は、外部記録材供給装置１５の上部に形成された図１７に示す補給口１５１から記録材の補給、あるいは記録材の交換などを行う。また、補給口１５１には開閉可能な蓋１５２が設けられ、補給あるいは交換などの場合以外では、補給口が閉じられている構成にしてもよい。

なお、外部記録材供給装置１５の下面には、複数の車輪３９…が設けられており、増設時などに容易に移動可能となっている。また、ストッパによって設置場所に固定することも可能である。

図２３は、後処理装置１４の構成を示す図である。同図に示すように、後処理装置１４は、画像形成装置本体と所定の距離を隔てて設置される。後処理装置１４と画像形成装置本体とは、外部搬送部１９によって接続されており、画像形成装置本体によって画像が印刷された記録材は、外部搬送部１９を経て後処理装置１４に搬送される。

なお、外部搬送部１９の一端は、図１８に示すように、画像記録装置１２の外部排出部２１２と接続し、他端は、後処理装置１４の記録材受け入れ部４１と接続している。

後処理装置１４は、図２３に示すように、搬送された記録材を排出トレイ４２あるいは排出トレイ４３に選択的に排出可能なソート搬送部４４を有している。ソート搬送部４４は、複数のローラ４５…、ガイドおよび搬送方向切換ガイド４６からなり、搬送方向切換ガイド４６を制御することによって排出先を切り換えることができる。ユーザは、記録材の排出先として排出トレイ４２・４３のいずれかを選択することが可能で、画像が印刷された記録材を区別して排出することができる。

なお、後処理としては、上述のようなソータ処理以外に、所定枚数の記録材に対してステープル処理を施したり、Ｂ４，Ａ３サイズなどの印刷用紙を紙折りしたり、記録材にファイリング用の穴をあけたりする後処理を施すことも可能である。

また、後処理装置１４の下面には、車輪４８が設けられており、容易に移動させることが可能である。

なお、外部搬送部１９の構成としては特に限定されるものではなく、外部搬送部１９が後処理装置１４に備えられ、外部搬送部１９と画像記録装置１２とが着脱可能に構成されていてもよいし、外部搬送部１９と後処理装置１４および画像形成装置本体２０とが、着脱可能に構成されていてもよい。

図１９は、原稿画像読取装置１１の構成を示す図である。原稿画像読取装置１１は、シート状の原稿を自動原稿供給装置（ＡＤＦ）により自動的に供給して１枚ずつ順次露光走査し、原稿を読み取る自動読み取りモードと、ブック状の原稿、もしくはＡＤＦによる自動供給が不可能なシート状の原稿を手動操作によりセットして原稿を読み取る手動読み取りモードとで動作可能である。

自動もしくは手動によって読取部である透明な原稿読取台４９上にセットされた原稿の画像は、露光走査して光電変換素子上に結像され、電気的信号に変換されて画像データを取得する。取得した画像データは、画像記録装置１２との接続部を介して出力される。

また、両面原稿を読み取る場合、原稿搬送経路に沿って原稿を搬送する過程において、原稿の両面から原稿画像を同時に走査して読み取ることが可能である。

原稿の下面の読み取りについては、原稿台下面を走査する移動走査露光光学系が、原稿搬送経路の所定の位置に停止した状態でＣＣＤまで光像を導き、原稿画像を読み取る構成となっている。また、原稿の上面の読み取りについては、原稿搬送経路の上方に位置し、原稿を露光する光源、光像を光電変換素子まで導く光学レンズ、光像を画像データに変換する光電変換素子などから一体的に構成される密着センサ（ＣＩＳ）が配置されている。

両面原稿の読み取りが選択されると、原稿供給部１１１にセットされた原稿が順次搬送され、搬送に伴って両面の画像がほぼ同時に読み取られる。

原稿画像読取装置１１には、原稿トレイ１８が取り付けられている。原稿トレイ１８、読み取り前の原稿を供給する場合、もしくは読み取り済みの原稿を受ける場合に使用する。原稿を供給する場合、原稿トレイ１８に読み取り前の原稿を載置すると、ＡＤＦの取り込み部が原稿を取り込み、原稿読取台４９に搬送する。読み取られた原稿は、原稿排出部によって、装置外に排出される。原稿を受ける場合、原稿供給部１１１に原稿を載置すると、ＡＤＦの取り込み部が原稿を取り込み、原稿読取台４９に搬送する。読み取られた原稿は、原稿排出部によって、原稿トレイ１８に排出される。

図２４は、両面印刷用搬送装置２１の構成を示す図である。両面印刷用搬送装置２１は、両面印刷用搬送部を有し、図２０に示した画像記録装置１２の左側面に取り付けられる。

両面印刷用搬送部は、複数のローラ２１０…を備え、定着装置２３から排出された記録材を、画像記録装置上部の排出部１６を用いてスイッチバック搬送する。即ち、記録材の表裏を反転し、再度、画像記録装置１２の電子写真プロセス部の感光体ドラム２２と転写装置２６との間に向かって記録材を供給することができる。

なお、画像形成装置１２において、装置上部の排出部１６に向かって記録材を排出する搬送経路において印刷された記録材をスイッチバック搬送することにより、図２３に示す後処理装置１４や図２４に示す両面印刷用装置２１に記録材を導くことが可能となる。

なお、上記定着装置２３においては、クリーニング手段（クリーニングローラ１４０）は、外部加熱手段（外部加熱ローラ１３３）による加熱領域の下流側に設置されていることが好ましい。

上記の構成であれば、加圧ローラ１３２表面が外部加熱ローラ１３３により加熱された後にクリーニングされることになるため、クリーニング時の加圧ローラ１３２に付着したトナー温度が高く、クリーニングローラ１４０よるクリーニング効果が向上する。また、万一定着ローラ１３１に付着したトナーＴが加圧ローラ１３２表面に再度移行した場合でも、下流側のクリーニングローラ１４０でクリーニングされることから、記録紙Ｐを汚すことはない。

なお、ウオームアップ時或いはスリープモードから定着可能状態に復帰させるときのシーケンスにおいては、
１）定着ローラ１３１の熱源をＯＮにし、定着ローラ１３１を昇温させる第１のステップ、
２）定着ローラ１３１が所定の温度に達した後、定着装置２３の回転駆動を開始し、定着ローラ１３１からの伝熱により加圧ローラ１３２を昇温させる第２のステップ、
３）定着ローラ１３１が制御温度に復帰した後、加圧ローラ１３２の熱源をＯＮするのとほぼ同時に記録紙Ｐの通紙を開始する第３のステップ、
からなるようなものであってもよい。

また、通紙終了後の後回転シーケンスにおいては、
１）定着ローラ１３１の熱源をＯＦＦにし、定着ローラ１３１の温度を降温させる第１のステップ、
２）加圧ローラ１３２を所定の温度に制御した状態で、所定の時間、空転させる第２のステップ、
３）上記所定の空転後、加圧ローラ１３２の熱源をＯＦＦするとともに、空転を停止する第３のステップ、
からなるものであってもよい。

実施の形態の定着装置の構成を断面を用いて示す説明図である。 （a）〜（c）は本実施の形態に係る各装置における、各ローラの温度（°Ｃ）とトナーのオフセット状態との関係を示す説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、上記各装置における、加圧ローラの温度（°Ｃ）と記録紙裏面のトナー温度（°Ｃ）との関係を示す説明図である。 本実施の形態における、加圧ローラの温度（°Ｃ）と記録紙裏面のトナー温度（°Ｃ）との関係を示す説明図である。 （a）〜（c）は、各装置における、加圧ローラおよび定着ローラの温度（°Ｃ）と低温オフセットの発生との関係を示す説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、上記各装置における、定着ローラの温度（低温域）（°Ｃ）と記録紙表面のトナー温度（°Ｃ）との関係を示す説明図である。 本実施の形態における、定着ローラの温度（低温域）（°Ｃ）と記録紙表面のトナー温度（°Ｃ）との関係を示す説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、上記各装置における、加圧ローラに付着したトナーＴが定着ローラにオフセットする瞬間における、定着ローラおよび加圧ローラの温度（°Ｃ）並びに定着ニップ部Ｙ出口でのトナー温度（°Ｃ）を示す説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は上記各装置における、加圧ローラおよび定着ローラの温度（°Ｃ）と高温オフセットの発生の有無と記録紙表面のトナー温度（°Ｃ）との関係を示す説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、上記各装置における、定着ローラの温度（高温域）（°Ｃ）と記録紙表面のトナー温度（°Ｃ）との関係を示す説明図である。 本実施の形態における、定着ローラの温度（高温域）（°Ｃ）と記録紙表面のトナー温度（°Ｃ）との関係を示す説明図である。 （ａ）は、本実施の形態における、ウオームアップおよびスリープ復帰時の制御シーケンスであり、定着装置の駆動開始時からの時間経過と各ローラ温度との関係を示す説明図、 （ｂ）は、（ａ）記載の各シーケンスにおける定着ローラおよび外部加熱ローラの状態を示す説明図である。 （ａ）は、本実施の形態における、記録紙の長手方向の位置とその位置に接する各ローラ温度との関係を示す説明図である。 （ｂ）・（ｃ）は、それぞれ比較例Ｘ・Ｙにおける、記録紙の長手方向の位置とその位置に接する各ローラ温度との関係を示す説明図である。 比較例Ｘ・Ｙおよび本実施の形態における各条件およびオフセットの発生の有無をまとめた説明図である。 実施の形態に用いた定着装置の種類を示す説明図である。 実施の形態の定着装置の他の構成を断面を用いて示す説明図である。 図１に示す定着装置を備えた画像形成装置の斜視図である。 上記画像形成装置の内部の構成を示す図である。 上記画像形成装置における原稿画像読取装置の構成を示す図である。 （ａ）は、上記画像形成装置における画像記録装置の構成を示す図であり、 （ｂ）は、（ａ）における転写ユニットを示す拡大図である。 上記画像形成装置における記録材供給装置の構成を示す図である。 上記画像形成装置における外部記録材供給装置の構成を示す図である。 上記画像形成装置における後処理装置の構成を示す図である。 上記画像形成装置における両面印刷用搬送部の構成を示す図である。 （ａ）は、従来のウオームアップおよびスリープ復帰時の制御シーケンスであり、定着装置の駆動開始時からの時間経過と各ローラ温度との関係を示す説明図、 （ｂ）は、（ａ）記載のシーケンスにおける定着ローラおよび外部加熱ローラの状態を示す説明図である。

符号の説明

２３ 定着装置
１３１ 定着ローラ（第１圧接部材）
１３２ 加圧ローラ（第２圧接部材）
１３３ 外部加熱ローラ（加熱手段・外部加熱手段）
１３４・１３５ ヒータランプ（加熱手段）
１４０ クリーニングローラ（クリーニング手段）
１４１ 誘導加熱コイルユニット（誘導加熱手段）
１５０ 温度制御回路（温度制御手段）
Ｔｐ 定着ローラ（第１圧接部材）の表面温度
Ｔｈ 加圧ローラ（第２圧接部材）の表面温度
Ｔｈｃ 定着ローラ（第１圧接部材）の低温オフセットの発生境界温度
Ｔｈｈ 定着ローラ（第１圧接部材）の高温オフセットの発生境界温度
Ｙ 定着ニップ部（圧接領域）
Ｐ 記録紙（記録材）
Ｔ トナー

Claims (12)

1. トナー画像面に接する第１圧接部材とトナー画像面の反対側の面に接する第２圧接部材とを有し、
   上記第１圧接部材と第２圧接部材とが圧接する圧接領域を、トナー定着温度に加熱した状態で、未定着のトナー画像が形成された記録材が通過することにより、上記トナー画像を記録材に定着する定着装置であって、
   上記第１圧接部材および上記第２圧接部材を加熱する加熱手段と、
   上記第２圧接部材の表面温度が、上記第１圧接部材の低温オフセット発生境界温度および/または上記第１圧接部材の高温オフセット発生境界温度で規定される温度範囲になるように上記加熱手段を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする定着装置。
2. 上記制御手段は、
   上記第２圧接部材の表面温度をＴｐ(°Ｃ)、
   上記第１圧接部材の低温オフセット発生境界温度をＴｈｃ（°Ｃ）として、
   上記Ｔｐが、
   Ｔｐ≧０．６６９Ｔｈｃ＋５３．４
   を満たすように上記加熱手段を制御することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 上記制御手段は、
   上記第２圧接部材の表面温度をＴｐ(°Ｃ)、
   上記第１圧接部材の表面温度をＴｈ(°Ｃ)、
   上記第１圧接部材の高温オフセット発生境界温度をＴｈｈ（°Ｃ）として、
   上記Ｔｐが、
   Ｔｐ≦１．５５２Ｔｈｈ−Ｔｈ
   を満たすように上記加熱手段を制御することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
4. 上記制御手段は、
   上記第２圧接部材の表面温度をＴｐ(°Ｃ)、
   上記第１圧接部材の表面温度をＴｈ(°Ｃ)、
   上記第１圧接部材の低温オフセット発生境界温度をＴｈｃ（°Ｃ）、
   上記第１圧接部材の高温オフセット発生境界温度をＴｈｈ（°Ｃ）として、
   上記Ｔｐが、
   ０．６６９Ｔｈｃ＋５３．４≦Ｔｐ≦１．５５２Ｔｈｈ−Ｔｈ
   を満たすように上記加熱手段を制御することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
5. 上記第２圧接部材の表面をクリーニングするクリーニング手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
6. 上記加熱手段は、上記第２圧接部材表面近傍を直接加熱する外部加熱手段を含んでいることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
7. 上記外部加熱手段は、第２圧接部材表面に当接された外部加熱ローラであることを特徴とする請求項６記載の定着装置。
8. 上記制御手段は、記録材のサイズに応じて、外部加熱ローラの温度を制御することを特徴とする請求項７記載の定着装置。
9. 上記外部加熱手段は、上記第２圧接部材表面近傍を誘導加熱する誘導加熱手段であることを特徴とする請求項６記載の定着装置。
10. トナー画像面に接する第１圧接部材とトナー画像面の反対側の面に接する第２圧接部材とが圧接して形成され、トナー定着温度に加熱された状態の圧接領域に、未定着のトナー画像が形成された記録材が通過することにより、上記トナー画像を記録材に定着する定着方法において、
    上記第１圧接部材と第２圧接部材とを定着可能状態にするためのステップとして、
    上記第１圧接部材を昇温し、第１圧接部材が所定の温度よりも低い第１温度に達した後、該第１圧接部材によって第２圧接部材を昇温する第１ステップと、
    第１圧接部材が所定の温度よりも高い第２温度に達した後、上記第２圧接部材を外部から加熱すると略同時に、上記圧接領域に記録材を送り始める第２ステップとを含むことを特徴とする定着方法。
11. トナー画像面に接する第１圧接部材とトナー画像面の反対側の面に接し且つ外部加熱手段により加熱可能な第２圧接部材とが圧接して形成され、トナー定着温度に加熱された状態の圧接領域に、未定着のトナー画像が形成された記録材が通過することにより、上記トナー画像を記録材に定着する定着方法において、
    上記定着完了後の第１圧接部材及び第２圧接部材に付着したトナーをクリーニングするステップとして、
    上記第１圧接部材の温度を降温する第１ステップと、
    上記外部加熱手段の温度を、記録材通過時の温度より低い温度に維持する第２ステップとを含むことを特徴とする定着方法。
12. 未定着トナーが表面に形成される感光体と、
    上記感光体と接触し、未定着トナー画像を感光体から記録紙へ転写する転写手段と、
    上記転写手段によって記録材上に転写された未定着トナー画像を定着する定着手段とを備えた画像形成装置であって、
    上記定着手段に、請求項１記載の定着装置が用いられていることを特徴とする画像形成装置。

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