JP2005203181A - 加熱装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 定着装置の劣化により生じる紙搬送速度変化を調整し、紙搬送性を安定させることができる加熱装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】 画像形成装置上または定着装置上にメモリー機能を搭載することにより定着装置の通紙枚数、または通紙時間をカウントし、定着装置の寿命に対するトータルカウントによって定着装置の駆動回転数を変え、紙搬送速度を調整するように制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、加熱装置および画像形成装置に関する。

さらに詳しくは、電子写真、静電記録、磁気記録等の適時の画像形成プロセス手段により、加熱溶融性の樹脂等よりなるトナーを用いて、記録材（紙、印刷紙、転写材シート、ＯＨＴシート、光沢紙、光沢フィルム等）の面に転写方式で形成担持させた目的の画像情報に対応した未定着トナー画像を、該画像を担持している記録材面上に永久固着画像として加熱定着処理する装置を搭載したレーザービームプリンター、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。

近年、プリンターや複写機等の画像形成装置におけるカラー化が進んで来ている。

図１０は従来からの電子写真カラープリンタの断面図である。１１は有機感光体でできた感光体ドラム、１２はこの感光体ドラム１１に一様な帯電を行なうための帯電装置、１３は不図示の画像信号発生装置からの信号をレーザー光のオン／オフに変換し、感光体ドラム１１に静電潜像を形成するレーザー光学箱である。

１１０１はレーザー光、１１０２はミラーである。感光体ドラム１１の静電潜像は現像器１４によってトナーを選択的に付着させることで顕像化される。現像器１４は、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣのカラー現像器と黒用の現像器Ｂｋから構成され、一色ずつ感光体ドラム１１上の潜像を現像しこのトナー像を中間転写体ドラム１６上に順次重ねてカラー画像を得る。中間転写体ドラム１６は金属ドラム上に中抵抗の弾性層と高抵抗の表層を有するもので、金属ドラムにバイアス電位を与えて感光体ドラム１１との電位差でトナー像の転写を行なうものである。

一方、給紙カセットから給紙ローラによって送り出された記録材Ｐは、感光体ドラム１１の静電潜像と同期するように転写ローラ１５と中間転写体ドラム１６との間に送り込まれる。転写ローラ１５は記録材Ｐの背面からトナーと逆極性の電荷を供給することで、中間転写体ドラム１６上のトナー像を記録材Ｐ上に転写する。こうして、未定着のトナー像をのせた記録材Ｐは定着装置１０で熱と圧を加えられて、記録材Ｐ上に永久固着させられて、排紙トレー（不図示）へと排出される。

感光体ドラム１１上に残ったトナーや紙粉はクリーナ１７によって除去され、また、中間転写体ドラム１６上に残ったトナーや紙粉はクリーナ１８によって除去され、感光体ドラム１１は帯電以降の工程を繰り返す。

１）このようなカラー画像形成装置に使用される定着装置１０としては、定着部材に弾性層を有する熱ローラ定着が良く知られている。このような弾性層を有する定着ローラを使用する定着装置の一例を図１１に示す。

この定着装置では、矢印の方向に回転駆動され、所定の定着温度に調整された定着ローラ１０１及び加圧ローラ１０２からなる二本の加熱ローラの当接ニップ部（定着ニップ）Ｎで未定着トナー画像ｔを載せた記録材Ｐが通過できるように構成されている。

未定着トナー画像ｔはニップ部Ｎを通過する際に、定着ローラ１０１および加圧ローラ１０２により加熱、加圧されて、記録材Ｐ上に完成画像（永久固着画像）として定着される。

各々のローラ１０１、１０２は、中央にハロゲンヒーターＨを備えており、該ヒーターＨから発生する輻射エネルギーを各ローラ内側のアルミ芯金１０１ａ、１０２ａで吸収して加熱される。各々のローラ１０１、１０２の表面にはサーミスタ１０３、１０４を弾性的に接触させて配設してあり、該サーミスタ１０３、１０４により検知した温度に基づいて各々のローラ１０１、１０２のハロゲンヒーターＨに対する給電が制御されて温度調整が行われている。

各々のローラ１０１、１０２のアルミ芯金１０１ａ、１０２ａの周りには厚さ２ｍｍのシリコーンゴムからなる弾性層１０１ｂ、１０２ｂが設けられており、さらにその外側の、各ローラの表面には、トナーや紙紛等が固着することを防ぐためにＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルエーテル共重合体／４フッ化エチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体／４フッ化エチレン・６フッ化プロピレン共重合樹脂）等の、離型性かつ耐熱性の良い樹脂によるコーティング層１０１ｃ、１０２ｃが設けられている。

定着ニップ部Ｎにおいて、未定着トナーｔが接する定着部材である定着ローラ１０１側に弾性層１０１ｂを設けている理由は、トナー画像表面をできるだけ均一に定着するためである。

定着ローラ１０１側に弾性層１０１ｂを設けることにより、トナー画像ｔが定着ニップ部Ｎを通過する際に、弾性層１０１ｂがトナー層に沿って変形することで、画像上不均一に載っているトナーが、弾性層１０１ｂによって包み込まれ、均一に熱を与えられることにより、均一な定着が達成される。

このように均一に定着された画像は、光沢ムラがなく、特にＯＨＴを定着した際に、画像の光透過性が優れるという特徴をもつ。

しかし、このような弾性層を有する熱ローラ方式の定着装置においては、熱ローラ自体の熱容量が大きくなってしまい、定着ローラ１０１をトナー画像定着に適した温度までに昇温させるまでに必要な時間（ウォームアップタイム）が長いという問題があった。また、定着部材のコストも高価なものとなっていた。

２）一方、ウォームアップタイムが短く、安価な定着装置として、白黒プリンター等に使用されている、フィルム定着方式の定着装置が良く知られている（例えば、特許文献１ないし１６参照）。

このようなフィルム定着装置の一例を図１２に示す。

この定着装置では、支持部材１１５に固定支持させたヒーター１１２と弾性加圧ローラ１１４との間に薄肉の定着フィルム１１１をはさませて定着ニップ部Ｎを形成させ、定着フィルム１１１をヒーター１１２の面に摺動移動させ、固定支持させ、定着ニップ部の定着フィルム１１１と加圧ローラ１１４の間でトナー画像ｔを担持した記録材Ｐを挟持搬送して定着フィルム１１１を介したヒーター１１２からの熱により記録材上のトナー画像を加熱する構成である。記録材Ｐ上の未定着トナー画像ｔは、定着ニップ部Ｎを通過する際に、熱と圧力を受け、記録材Ｐ上に完成定着画像（永久固着画像）として定着される。

定着フィルム１１１は、例えば厚さ５０μｍ程度の耐熱樹脂製のエンドレスフィルムを用い、その表面に厚さ１０μｍ程度の離型性層（フッ素樹脂コーティング層など）を形成したものであり、ヒーター１１２はセラミック基板上に抵抗発熱体を形成したものである。ヒーター１１２に温度検知手段１１３が当接され、ヒーター１１２の温度が検知され、不図示の制御手段によりヒーター１１２の温度が所望の温度になるように温調制御される。

また、定着フィルム１１１の熱容量を小さくするため、定着フィルム１１１には弾性層を設けていない。

このような構成の定着装置では、定着フィルム１１１の熱容量が非常に小さくなっているので、ヒーター１１２に電力を投入した後、短時間で定着ニップ部Ｎをトナー画像の定着可能温度まで昇温させることが可能である。

また、カラー画像においては、複数色のトナー層を重ねて混色させ使用するので、トナー層の凹凸が白黒画像に比べて大きく、定着部材である定着フィルムに弾性層が無い場合、定着画像の光沢ムラが大きくなって画像品質を劣化させたり、記録材がＯＨＴの場合は、定着画像を投影した際に透過性が悪かったりして、画像品質の低下があった。

そこで、特許文献１７に開示されているような、弾性層を有する定着ベルト（定着フィルム）をフィルム定着装置に使用することで、低コストなカラーオンデマンド定着装置を構成する定着装置が提案されている。
特開昭６３−３１３１８２号公報 特開平２−１５７８７８号公報 特開平４−４４０７５号公報 特開平４−４４０７６号公報 特開平４−４４０７７号公報 特開平４−４４０７８号公報 特開平４−４４０７９号公報 特開平４−４４０８０号公報 特開平４−４４０８１号公報 特開平４−４４０８２号公報 特開平４−４４０８３号公報 特開平４−２０４９８０号公報 特開平４−２０４９８１号公報 特開平４−２０４９８２号公報 特開平４−２０４９８３号公報 特開平４−２０４９８４号公報 特開平１１−１５３０３号公報

しかしながら、この様な定着装置では通紙枚数、通紙時間や加熱時間等の定着装置の使用が増加するに連れて、定着部材の弾性層のゴム硬度が熱によって変化する。その為、ニップ幅が広くなったり、狭くなったりして搬送速度が変わってしまっていた。その為、転写装置の搬送速度とバランスが取れなくなり、紙のループ量が適正量から外れ、ループ量が小さすぎる場合、紙が引っ張られることによる紙シワや、ブレ等の画像不良、また、ループ量が大きすぎる場合、紙が弛むことによる搬送路への接触や、摩擦帯電による画像不良等を引き起こしてしまうのであった。また、フィルム定着方式の定着装置では特開平０７―２６１５８４に開示されているようにローラの熱膨張による搬送速度変化に対して、定着装置の駆動回転数を可変することは提案されているが、通紙枚数が増加するに連れて生じる搬送速度変化について回避されていない。

本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とする処は、この種の定着装置について、定着装置の使用量である通紙枚数、または加熱時間に応じて搬送速度を可変することで、転写装置の搬送速度と常にバランスを取り、紙搬送の安定化を図ると共に、良好なカラー画像を確保することができる加熱装置および画像形成装置を提供することにある。

本発明は、下記の技術的構成により前記目的を達成できたものである。

（１）加熱体と、それに圧接する加圧部材を有し、該加熱体と該加圧部材との圧接ニップ部に上流側の処理部から搬送された被加熱材を導入して挟持搬送させることにより加熱体の熱を被加熱材へ付与する加熱装置において、該装置の被加熱材移動速度を加熱装置の使用量に応じて、可変することを特徴とする加熱装置。

（２）固定支持された加熱体と、耐熱性フィルムと、該耐熱性フィルムを挟んで加熱体に圧接され駆動回転される加圧部材を有し、耐熱性フィルムを挟んで該加熱体と該加圧部材とで形成される圧接ニップ部の耐熱性フィルムと加圧部材との間に上流側の処理部から搬送された被加熱材を導入して加圧部材の駆動回転で耐熱性フィルムと被加熱材とを一緒に圧接ニップ部を挟持搬送させることにより加熱体の熱を耐熱性フィルムを介して被加熱材へ付与する加熱装置において、該装置の被加熱材移動速度を加熱装置の使用量に応じて、可変することを特徴とする前記（１）記載の加熱装置。

（３）前記加熱装置における被加熱材の移動を行う駆動手段と、該加熱装置の上流側の処理部における被加熱材の移動を行う駆動手段を設けたことを特徴とする前記（１）または（２）記載の加熱装置。

（４）前記加熱装置の使用量とは、被加熱材の搬送枚数、または加熱時間であり、これらをカウントする計数手段を有し、この計数手段の計数情報に応じて加熱装置における被加熱材の移動を行う駆動速度を変化させることを特徴とする前記（１）ないし（３）のいずれか一つに記載の加熱装置。

（５）上流側の処理部が画像形成装置の作像部であり、被加熱材が該作像部で画像形成された被記録材であり、該被記録材の画像を加熱処理する像加熱装置であることを特徴とする前記（１）ないし（４）のいずれか一つに記載の加熱装置。

（６）該像加熱装置が被記録材面に形成担持されている未定着画像を被記録材面に加熱定着させる定着装置であることを特徴とする前記（５）記載の加熱装置。

（７）該作像部が被記録材に対する画像形成部であることを特徴とする前記（５）記載の加熱装置。

（８）被記録材に画像を形成する画像形成手段と、前記（１）ないし（４）のいずれか一つに記載の加熱装置を前記画像形成手段側からの被記録材上の画像を加熱処理する像加熱装置として備えたことを特徴とする画像形成装置。

（９）該像加熱装置が被記録材面に形成担持されている未定着画像を被記録材面に加熱定着させる定着装置であることを特徴とする前記（８）記載の画像形成装置。

（１０）該画像形成手段が転写方式の画像形成手段であることを特徴とする前記（８）記載の画像形成装置。

（１１）該画像形成装置は、複数色のトナー像を重ねることによりカラー画像を形成するカラー画像形成装置であることを特徴とする前記（８）記載の画像形成装置。

本発明によれば、この種の加熱装置について被加熱材の移動を行う駆動速度を被加熱材の通紙枚数、または加熱時間に応じて可変できるようにするので、該装置の劣化における被加熱材挟持搬送速度の変動を所定の一定速度に維持させるように速度調整させるものである。

これにより、像加熱装置ないし該像加熱装置を用いた画像形成装置にあっては、転写部−定着部間の被記録材の搬送性が安定化されて、装置の劣化における被記録材挟持搬送速度の変動による被記録材の転写部−定着部間での引っ張り現象や不要なループ形成現象による画像ブレ・画像飛散り等の弊害を転写部−定着部間の被記録材搬送距離を長くすることなしに解消することが可能となり、従って良好な画像を出力させることができ、画像成型装置本体の小型化ができる。

以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。

以下に図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
（１）画像形成装置例
図１に、本発明の実施例であるカラー画像形成装置の概略構成図を示す。本例は、中間転写方式のカラー画像形成装置を用いた例であり、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のトナー像を重ね合わせることでフルカラー画像を得る装置である。

以下、図面に沿って本実施例のカラー画像形成装置を説明する。本画像形成装置は、４つの感光体ドラム、中間転写方式のフルカラープリンタに構成されている。画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色の画像形成部（画像形成ステーション９）９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋを有し、さらに中間転写体としての中間転写ベルト１６を含む転写装置と、転写材Ｐに転写されずに中間転写ベルト１６上に残った廃トナーを回収するベルトクリーナ１８と定着装置１０とを有する。

各画像形成ステーション９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋは画像形成ユニットに構成され、それぞれ第一の像担持体としての感光体ドラム（ドラム状電子写真感光体）１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋが矢印ａ方向に回転可能に設置されている。この感光体ドラム外周表面上には、それぞれの感光体ドラム表面を一様に帯電する一次帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋが配置され、その感光体ドラム回転方向下流側に、画像信号に対応して変調されたレーザー光を感光体ドラム表面に露光するレーザー露光器１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋが、さらにその下流側に、レーザー露光により形成された感光体ドラム表面上の各色の静電潜像を、対応する色のイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを用いて現像する現像器１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋが配置されている。

感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの中間転写ベルト１６を挟んだ位置（転写位置）には、感光体ドラムとともに一次転写部を形成する一次転写ローラ１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋが対向設置されている。この一次転写ローラ１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋには、一次転写電源としてそれぞれ一次転写電源２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋが接続され、それぞれ可変な一次転写電圧Ｖｙ、Ｖｍ、Ｖｃ、Ｖｋが印加される。

第二の像担持体としての中間転写ベルト１６は、駆動ローラ２１、テンションローラ２２、二次転写対向ローラ２３の３本のローラに張架して設置され、各画像形成ステーション９Ｙ〜９Ｋを縦貫して、感光体ドラム１１Ｙ〜１１Ｋに接触配置されている。中間転写ベルト１６は、駆動ローラ２１により図の矢印ｂの方向に回転駆動される。感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの一次転写ローラ１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋの下流側には、ドラムクリーナ１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋが設置されている。

また、中間転写ベルト１６のテンションローラ２２と対向するところには、二次転写ベルトクリーナ１８が配置されている。ベルトクリーナ１８は、中間転写ベルト１６の画像形成時における回転方向ｂとカウンター方向に配設されたクリーニングブレード１８１と、これを中間転写ベルト１６に押し当てる加圧バネ１８２と、これらを保持したクリーナ容器１８５とを備えたクリーナ装置である。クリーニングブレード１８１により掻き落とされたトナーは、廃トナーとしてクリーナ容器１８５に一時的に回収され、クリーナ容器１８５内の最下部に設置したスクリュー１８４により送られ、装置本体内に別途設置された不図示の廃トナーボックスに収容される。

以上のように構成された画像形成装置の画像形成動作について、図１を用いてイエローの画像形成ステーション９Ｙを例にして説明する。

イエローステーション９Ｙの感光体ドラム１１Ｙは、矢印ａ方向へ回転する過程で一次帯電ローラ１２Ｙにより、表面を一様にマイナス帯電され、ついでレーザー露光器１３Ｙにより画像露光が行われて、感光体ドラム１１Ｙの表面に原稿のイエロー画像成分と対応した静電潜像が形成される。この潜像は、現像器１４Ｙによりマイナス帯電したイエロートナーを用いて現像され、潜像がイエロートナー像として可視化される。得られたイエロートナー像は、一次転写ローラ１９Ｙに一次転写電源２０Ｙから一次転写電圧を印加することによって、中間転写ベルト１６上に一次転写される。転写後の感光体ドラム１１Ｙは、表面に付着している転写残トナーがドラムクリーナ１７Ｙによって除去され、次の画像形成に供される。

以上の画像形成動作を、各画像形成ステーション９Ｙ〜９Ｋにおいて所定のタイミングを持って行い、感光体ドラム１１Ｙ〜１１Ｋ上のトナー像をそれぞれの一次転写部で中間転写ベルト１６上に順次重ねて一次転写する。フルカラーモードの場合は、中間転写ベルト１６に対してイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順でトナー像を順次転写し、単色や２〜３色モードの場合は、必要な色のトナー像が上記と同じ順で転写される。

その後、中間転写ベルト１６上の４色のトナー像は、中間転写ベルト１６の矢印ｂ方向の回動にともない、二次転写ローラ１５が中間転写ベルト１６を挟んで接地された二次転写対向ローラ２３と当接された二次転写部に移動され、そこに給送ローラ２４により所定のタイミングをもって供給された転写材Ｐ上に、二次転写ローラ１５に二次転写電源２５から二次転写電圧を印加することにより一括して二次転写される。

４色のトナー像が二次転写された転写材Ｐは定着装置１０に搬送され、そこで加圧および加熱されて４色のトナーが溶融混色して転写材Ｐに定着され、かくして転写材Ｐにフルカラー画像が形成される。一方、二次転写を終了した中間転写ベルト１６は、ベルトクリーナ１８によって表面に残留した転写残トナーが除去される。以上が本実施例における画像形成装置の画像形成動作である。

転写材Ｐ上に二次転写されたトナー画像は、定着手段たる定着装置１０を通過することで、転写材Ｐ上に溶融定着され、不図示の排紙トレイに送り出されて画像形成装置の出力画像となる。

ここで、本実施例においてトナーとしては、重合法により製造され、低軟化点物質を５〜３０重量％含み、形状係数ＳＦ−１が１００〜１１０である実質球形トナー（重合トナー）を用いている。このトナーについては後述する。

また本実施例の画像形成装置はプロセススピードとして、通常モードと、低速モードを有していて、使用される転写材の種類により該両モードの切換えが自動的に或はマニュアルでなされる。

使用される転写材が普通紙であるときには、通常モードが選択され、本実施例の場合はプロセススピード約１００ｍｍ／ｓｅｃに設定される。

また、使用される転写材が、ＯＨＴ、グロス紙、封筒、ハガキ等、熱容量の大きい転写材であるときには、十分な定着性を確保するために、低速モードが選択され、本実施例の場合はプロセススピード約３０〜５０ｍｍ／ｓｅｃとし、通常モードの１／２以下としている。

（２）定着装置１０
図２は定着装置１０の概略構成模型図である。本例の定着装置１０は、熱ローラ定着方式の加熱装置である。

１０１は定着ローラ、１０１ａはアルミニウム等の芯金である。Ｈは熱源としてのヒーターであり、１０１ｂは芯金１０１ａの表面に形成された基層である弾性層であり、カラー画像における単色〜４色の多重トナーの厚み（数〜数１０μｍ）に追従するために、数１０μｍ以上の層厚を有している。なお、この弾性層１０１ｂにおいて、弾性が小さいとトナー凹部の未定着やトナーのつぶれによる解像低下をもたらす。このため、弾性層１０１ｂの材質はメチル系、メチルビニル系の液体シリコーンゴムＲＴＶ、ＬＴＶタイプのものが弾性を備えているのが好適である。

弾性層１０１ｂの硬度としては１５゜（ＪＩＳ−Ａ）以下、より好ましくは１０゜（ＪＩＳ−Ａ）以下がよい。弾性層１０１ｂの熱伝導率に関しては０．４４［Ｗ／ｍ・Ｋ］以上がよい。熱伝導率λが０．４４［Ｗ／ｍ・Ｋ］よりも小さい場合には、熱抵抗が大きく、定着ローラ１０１の表層における温度上昇が遅くなる。

弾性層１０１ｂの上には表層である離型層１０１ｃが形成されてあり、離型層１０１ｃとしてはＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂以外に、シリコーン樹脂、シリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム等の離型性かつ耐熱性のよい材料を選択することができる。離型層１０１ｃの厚さは２０〜１００μｍが好ましく、離型層１０１ｃの厚さが２０μｍよりも小さいと塗膜の塗ムラで離型性の悪い部分ができたり、耐久性が不足するといった問題が発生する。また、離型層が１００μｍを超えると熱伝導が悪化するという問題が発生し、特に樹脂系の離型層の場合は硬度が高くなりすぎ、弾性層１０１ｂの効果がなくなってしまう。

１０２は加圧ローラであり、定着ローラ１０１と同様にヒーターＨを内包した芯金１０２ａ上に弾性層１０２ｂを設けてある。弾性層１０２ｂの厚みは定着ローラ１０１と同様にカラー画像における単色〜４色の多重トナーの厚み（数〜数１０μｍ）に追従するために、数１０μｍ以上の層厚を有している。なお、この弾性層１０２ｂにおいて、弾性が小さいとトナー凹部の未定着やトナーのつぶれによる解像低下をもたらす。このため、弾性層１０２ｂの材質はメチル系、メチルビニル系の液体シリコーンゴムＲＴＶ、ＬＴＶタイプのものが弾性を備えているのが好適である。

弾性層１０２ｂの硬度としては１５゜（ＪＩＳ−Ａ）以下、より好ましくは１０゜（ＪＩＳ−Ａ）以下がよい。弾性層１０２ｂの熱伝導率に関しては、直接画像面に対して熱供給を与えることがないため、定着ローラのそれより小さくすることが可能で、０．２２［Ｗ／ｍ・Ｋ］以上、０．４４［Ｗ／ｍ・Ｋ］以下の範囲がよい。熱伝導率λが０．２２［Ｗ／ｍ・Ｋ］よりも小さい場合には、熱抵抗が大きく、加圧ローラ１０２の表層における温度上昇が遅くなる。また、０．４４［Ｗ／ｍ・Ｋ］より大きい場合には、熱抵抗が小さく、加圧ローラ１０２の表層における蓄熱効果が少なくなる。

弾性層１０２ｂの上には表層である離型層１０２ｃが定着ローラ１０１と同様に形成されてあり、離型層１０２ｃとしてはＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂以外に、シリコーン樹脂、シリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム等の離型性かつ耐熱性のよい材料を選択することができる。離型層１０２ｃの厚さは定着ローラと同等かそれ以上でも可能であるが、１００μｍを超えると特に樹脂系の離型層の場合は硬度が高くなりすぎ、弾性層１０２ｂの効果がなくなってしまう。

定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２は不図示の加圧スプリングにより加圧され、総加圧力４９０〜６８６Ｎにて、定着ニップ幅約８．０〜９．０ｍｍを得ている。１０３、１０４はサーミスタであり、温度検出器として定着ローラ１０１、加圧ローラ１０２の各表面に当接され、検出されたローラ表面温度に基づき、不図示のヒーター駆動回路により、ローラ表面温度がスタンバイ時及びプリント時の温調目標温度になるように、リップル±数℃の範囲で温調制御している。本実施例ではスタンバイ時の温調目標温度を１６５℃、プリント時の温調目標温度を１７５℃、リップルを±５℃で温調制御している。尚、スタンバイ時の温調目標温度１６５℃は、機内昇温と定着不良の観点から決定される（これ以下になると定着不良が発生する）。

温調制御としては従来大電力を必要とするフルカラー画像記録装置では、起動時、スタンバイ時、プリント時も定着ローラ及び加圧ローラのヒーターＨを同時点灯させていた。しかし、省エネや高速化、高熱効率化に伴い、加圧ローラのヒーターＨはスタンバイ時のみ点灯させ、起動時、プリント時には加圧ローラヒーターに使用する電力を定着ローラヒーターに加算して、大熱量を得る制御の方が効果的であった。

本実施例でも加圧ローラのヒーター点灯はスタンバイ時のみで、プリント時は消灯させる制御を行っている。Ｈはヒーターであり、大熱容量の定着ローラを加熱するのには、５００［Ｗ］以上が好ましく、ウェイトタイムの短縮化から９００〜１３００［Ｗ］がより好ましい。また、スタンバイ時のみ点灯させる加圧ローラは定着ローラのヒーター電力より小さくでき、２００〜４００［Ｗ］でよい。

本実施例においては定着ローラ１０１用として９００［Ｗ］（１００［Ｖ］定格）、加圧ローラ１０２として２００［Ｗ］（１００［Ｖ］定格）を用いている。１０５、１０６はサーモスイッチであり、安全素子として定着ローラ１０１、加圧ローラ１０２の近傍に配置されており、ローラ表面への傷を阻止するため、非接触タイプのサーモスイッチとしている。１０７は入口ガイドであり、未定着のトナーＴを載せた転写材Ｐがニップ部Ｎに突入するように導いている。ニップ部Ｎから排出された転写材Ｐは定着ジャム検知手段の定着排紙センサー１０９に接触して、定着排紙上ローラ１０８と定着排紙下ローラ１１０とが作るニップにより挟持搬送され、機外に排出される。定着排紙センサー１０９は転写材Ｐより押し倒され、押し倒されることにより不図示のフォトインラプタ―を遮り、その時間でジャムを検知している。

（３）定着装置１０の搬送速度制御
図３に示すように中間転写ベルト１６と定着装置１０の搬送速度制御を、ブロック図を用いて説明する。

中間転写ベルト１６と定着装置１０は、画像形成装置のコントローラ３２の制御で異なる駆動装置３０、３１から動力を得て、異なる搬送速度で転写材Ｐを搬送している。二次転写ローラ１５は中間転写ベルト１６に対して、駆動、または従動でも良く、中間転写ベルト１６と同速で駆動回転し、転写材Ｐを搬送している。

コントローラ３２は後に詳述するメモリー手段３３からのある所定カウントに到達した信号を受けて、その所定の駆動回転数になるように駆動装置３０、３１を制御している。

今、中間転写ベルト１６の搬送速度をＶｔ、定着装置１０の搬送速度をＶｆとすると、中間転写ベルト１６の搬送速度Ｖｔは１２０ｍｍ／ｓｅｃであり、定着装置１０の搬送速度Ｖｆは１１９ｍｍ／ｓｅｃである。定着装置１０の搬送速度Ｖｆは駆動装置３０の不図示のモーターとギア列により決まり、搬送速度Ｖｆが１１９ｍｍ／ｓｅｃのときモーターの回転数は２０２８ｒｐｍとし、モーターの回転数に搬送速度Ｖｆは比例する。Ｖｔに対しＶｆを若干低速にしているのは、図４に示すように転写材Ｐを引っぱらない、また、搬送ガイド２６に接触するほど弛ませない最適なループ量を形成する速度としている。

本実施例ではＶｔに対して良好な紙搬送を得るためには定着装置１０の搬送速度ＶｆをＶｔの０．５〜１．０％減にすることが好ましい。０．５％減未満だと速度差が小さすぎて図５に示すようにループ量がなく記録紙Ｐを引っぱって搬送してしまい、紙シワが出来易く、１．０％減より大きいと速度差が大きすぎて図６に示すように転写材Ｐのループ量が大き過ぎてしまい、搬送路に接触し摩擦帯電を起こし、画像不良を発生させてしまうのである。

次に定着装置１０の通紙枚数による転写材Ｐの搬送速度を説明する。新品の定着装置１０は中間転写ベルト１６との搬送速度との調整が取れており、図４に示すような良好な紙搬送を実現できているものの、通紙枚数が増加するに連れて定着装置１０の搬送速度が速くなり、図５に示すような紙搬送になってしまっている。

これは、ローラ表層の弾性層１０１ｂ、１０２ｂが熱により軟化劣化し、ニップ幅が増加するためである。ローラ表層の弾性層には軟化劣化する材料と硬化劣化する材料があり、本実施例の定着装置１０の弾性層１０１ｂ、１０２ｂは軟化劣化して、ニップ幅が増加することで、搬送速度が速くなってしまっていた。実際に定着装置１０は表１に示すように２万枚通紙毎に、０．２％の搬送速度増加があり、１０万枚通紙後には１．０％の搬送速度増加が確認されている。その後、１０万枚〜２０万枚ではその１．０％の搬送速度増加が維持されているのであった。

そこで、本実施例では表２に示すように通紙枚数によって定着装置１０の駆動装置からのモーター回転数を可変して、搬送速度Ｖｆを初期値の１１９ｍｍ／ｓｅｃになるように調整した。

図３に示すようにカウンター手段３４により通紙枚数を計数して、その累積計枚数をＮＶＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性のメモリー手段３３に記憶させる。コントローラ３２はこの累積枚数と、表２で示した通紙枚数とモーター回転数を参照し、駆動装置３０のモーター回転数の制御を行う。具体的には通紙枚数２万枚毎に搬送速度Ｖｆの初期値１１９ｍｍ／ｓｅｃのモーター回転数２０２８ｒｐｍに対して、−０．２％ずつ、また１０万枚以上では−１．０％回転数を低下させ、搬送速度Ｖｆが常に１１９ｍｍ／ｓｅｃになるようなモーター回転数とした。これにより通紙枚数が増えるに連れて、定着装置の劣化により搬送速度が増加しても、中間転写ベルト１６の搬送速度Ｖｔと常にバランスを取ることができ、良好な紙搬送を得られる。

本実施例のカウンターの計数方法は、Ａ４サイズ紙の横送りを基準とし、他のサイズ紙に対しては、Ａ４サイズ紙の短辺長の比とした。例えば、Ａ３サイズ紙の縦送りなら通紙枚数２枚、Ａ４サイズ紙の縦送りなら通紙枚数１．４１枚である。そして、定着装置を新品に交換したときは、ユーザーがメモリーに記憶された累積枚数をリセットして、また最初からカウントするようにしてある。

また、前述したようにローラの弾性層に硬化劣化する材料を選定した場合には、通紙枚数が増加するに連れて、ニップ幅が減少して搬送速度が低下していく。このような場合でも、本実施例と同様な考え方で搬送速度が低下する分、定着装置の駆動回転を調整して、適正な搬送速度に合わせ込めば良い。

また、加圧ローラが駆動回転するフィルム定着装置においても同様である。加圧ローラ表層の弾性層が劣化して、通紙枚数が増加するに連れて搬送速度が低下、または増加してしまうので、本実施例と同様に搬送速度が低下、または増加する分、定着装置の駆動回転を調整して、適正な搬送速度に合わせ込めば良い。

以上、本実施例に示したように定着装置の搬送速度を通紙枚数が増えるに連れて可変することにより、２次転写ローラの搬送速度と常に良好なバランスを維持できるので、普通紙の良好な搬送性を確保しつつ、紙シワのない良好なカラー画像を出力することが出来る。

本実施例は、定着装置の大まかな構成は第１の実施例と同様だが、定着装置の駆動回転時にヒーターＯＮしている時間（以下、加熱時間と呼ぶ）をカウントして、所定の累積加熱時間経過後に定着装置の駆動回転数を所定の回転数に可変することが異なる。

定着装置の劣化は、そのユーザーの使用状態で様々である。例えば、１万枚通紙するのに数日間かけるユーザーと、一ヶ月間かけるユーザーとでは、同じ通紙枚数の定着装置ではあるが、劣化状態に差がある。定着装置のローラ弾性層の劣化は、通紙によるストレスと、熱の寄与度が大きい。つまり、ローラ弾性層の劣化は通紙時に紙が与える繰返し応力や、熱応答性が悪いがためにローラ表層を所定の温度に維持するのに、弾性層の芯金近傍（ヒーター側）がローラ表層より高温に晒されていることに寄る。

そこで、表３に示すように定着装置の加熱時間をカウントして、所定の累積加熱時間経過後に定着装置の回転数を所定の回転数に可変することでユーザーの使用状態が異なっていても対応することができる。

以上、本実施例に示したように定着装置の搬送速度を加熱時間が増えるに連れて可変することにより、二次転写ローラの搬送速度と常に良好なバランスを維持できるので、普通紙の良好な搬送性を確保しつつ、紙シワのない良好なカラー画像を出力することが出来るのである。

本実施例は、定着装置の大まかな構成は第１の実施例と同様だが、定着装置自体に通紙枚数、または加熱時間をカウントするメモリー手段を搭載し、そのメモリー手段からの情報を基に定着装置の駆動回転数を可変することが異なる。

図７に示すように二次転写ローラ１５と定着装置１０の搬送速度制御を、ブロック図を用いて説明する。

二次転写ローラ１５と定着装置１０は、画像形成装置のコントローラ３２の制御で異なる駆動装置３０、３１から動力を得て、異なる搬送速度で転写材Ｐを搬送している。コントローラ３２は定着装置１０上のメモリー手段３３からのある所定カウントに到達した信号を受けて、その所定の駆動回転数になるように駆動装置３０、３１を制御している。

図７に示すようにカウンター手段３４により通紙枚数または加熱時間を計数して、その累積値を定着装置１０上のＮＶＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性のメモリー手段３３に記憶させる。コントローラ３２はこの累積値と、表２または表３で示した通紙枚数または加熱時間とモーター回転数を参照し、駆動装置３０のモーター回転数の制御を行う。

このようにすることで寿命途中の定着装置を搭載されても、どのくらい定着装置が使われているのか常に判るので、その通紙状況によって適正な搬送速度に設定することが可能である。また、定着装置を新品に交換したとき、ユーザーがカウント数をリセットする必要がないので、ユーザーにとってリセット忘れの防止となり、ユーザビリティーとしても良い。

図８に示すようにプリンターＰ−Ｎｏ．１とＰ−Ｎｏ．２は同機種のプリンターであり、Ｐ−Ｎｏ．１には通紙枚数７２０００枚の定着装置Ｆ−Ｎｏ．１が、Ｐ−Ｎｏ．２には通紙枚数１７０００枚の定着装置Ｆ−Ｎｏ．２が装着されている。プリンターＰ−Ｎｏ．１及びＰ−Ｎｏ．２は各々搭載されている定着装置Ｆ−Ｎｏ．１及びＦ−Ｎｏ．２から通紙枚数の記録情報を得て、その記録情報を基に表２に示した駆動回転数により初期の搬送速度Ｖｆに制御するのである。

ここで図９に示すように何らかの問題により定着装置Ｆ−Ｎｏ．１及びＦ−Ｎｏ．２を入れ替えなければならないとき、Ｐ−Ｎｏ．１は今まで通紙枚数７２０００枚の定着装置Ｆ−Ｎｏ．１に適した駆動回転数で動作していたので、通紙枚数１７０００枚の定着装置Ｆ−Ｎｏ．２を搭載すると、定着装置Ｆ−Ｎｏ．２の駆動回転数は本来の通紙枚数より多い通紙枚数の駆動回転数になってしまっている。従って、定着装置Ｆ−Ｎｏ．２の適正な搬送速度Ｖｆより低下し過ぎた搬送速度Ｖｆになってしまい、図６に示したように記録紙Ｐを弛ませて搬送してしまい、搬送路に接触し摩擦帯電を起こし、画像不良を発生させてしまうのである。

また、Ｐ−Ｎｏ．２は今まで通紙枚数１７０００枚の定着装置Ｆ−Ｎｏ．２に適した駆動回転数で動作していたので、通紙枚数７２０００枚の定着装置Ｆ−Ｎｏ．１を搭載すると、定着装置Ｆ−Ｎｏ．１の駆動回転数は本来の通紙枚数より少ない通紙枚数の駆動回転数になってしまっている。従って、定着装置Ｆ−Ｎｏ．１の適正な搬送速度Ｖｆより大き過ぎる搬送速度Ｖｆになってしまい、図５に示したように記録紙Ｐを引っぱって搬送してしまい、紙シワが出来しまうのである。

この時、定着装置Ｆ−Ｎｏ．１及びＦ−Ｎｏ．２自身が通紙枚数を記録していれば、プリンターＰ−Ｎｏ．１及びＰ−Ｎｏ．２はその記録情報を基に新たに投入された定着装置を最適な搬送速度に制御することが出来るのである。また、本実施例では通紙枚数について記したが、通紙時間についても同様に制御できる。

以上述べたようにすることで第１の実施例と同様に普通紙の良好な搬送性を確保しつつ、紙シワのない良好なカラー画像を出力することが出来のである。

以上、定着装置の使用量として通紙枚数及び加熱時間について述べたが、回転時間等のパラメーターを用いても良い。また、複数のパラメーターを用いても良い。

（その他）
１）上述した実施例においてトナーとしては、重合法により製造され、低軟化点物質を５〜３０重量％含み、形状係数ＳＦ−１が１００〜１１０である実質球形トナー（重合トナー）を用いている。

低軟化点物質としては、ＡＳＴＭＤ３４１８−８に準拠し測定された主体極大ピーク値が４０〜９０℃を示す化合物である。重合トナーの極大ピーク値温度の測定は、例えばパーキンエルマー社製ＤＳＣ−７を用いる。装置検出部の温度補正は、インジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。サンプルは、アルミニウム製パンを用い対照用に空パンをセットし、昇温速度１０℃／ｍｉｎで測定を行った。

具体的には、パラフィンワックス、ポリオレフィン、フィッシャートロピッシュワックス、アミドワックス、高級脂肪酸、エステルワックス及びこれらの誘導体またはこれらのグラフト／ブロック化合物が利用できる。

上記トナーは低軟化点物質を内包する為、従来のオフセット防止のために必要であった定着ローラやベルト表面へのシリコンオイル塗布機構が不必要となり、その分装置の小型化、コストダウン、更には定着器の熱容量を下げることができ、オンデマンド化が可能である。

好ましくは、下記の一般構造式で示す炭素数が１０以上の長鎖エステル部分を一個以上有するエステルワックスである。具体的なエステルワックスの代表的な化合物の構造式を下記に一般構造式（１）、（２）、及び（３）として示す。

本発明で好ましく用いられるエステルワックスは、硬度０．５〜５．０を有するものである。エステルワックスの硬度は、直径２０ｍｍで厚さが５ｍｍの円筒状のサンプルを作成した後、島津製作所製ダイナミック微小硬度計（ＤＵＨ−２００）を用い、ビッカース硬度を測定した値である。測定条件は、０．５ｇの荷重で負荷速度が９．６７ｍｍ／ｓｅｃの条件で１０μｍ変位させた後、１５秒間保持し、得られた打痕形状を測定しビッカース硬度を求める。本発明に好ましく用いられるエステルワックスの硬度は、０．５〜５．０の値を示す。具体的化合物の例を下記の化学式（１）、（２）、（３）、（４）に示す。

なお、ここでいう形状係数ＳＦ−１とは、球状物質の球状の丸さの割合を示す数値であり、球状物質を２次元平面上に投影してできる楕円状の図形の最大長ＭＡＸＬＮＧの２乗を図形面積ＡＲＥＡで割って、１００π／４を乗じたときの値で表わされる。つまり、形状係数ＳＦ−１は次式

で定義されるものである。日立製作所ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用いトナー像を無作為に１００個サンプリングし、その画像情報をインターフェースを介してニコレ社製画像解析装置（Ｌｕｚｅｘ３）に導入し解析を行い上式より算出したものである。

シアントナーは、次のごとくして調整した。高速攪拌装置を備えた２１リットル用四つ口フラスコ中にイオン交換水７１０重量部と０．１モル／リットル？ｍａ_３ＰＯ_４水溶液４５０重量部を添加し回転数を１２０００回転に調整し、６５℃に加温せしめた。ここに１．０モル／リットル？＠ＣａＣｌ_２水溶液６８重量部を徐々に添加し、微少な難水溶液性分散剤Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２を含む分散媒系を調整した。

一方、分散質系は、
スチレン単量体・・・・・・・・・・・・・１６５重量部
ｎ−ブチルアクリレート単量体・・・ ３５重量部
Ｉ．ピクメントブルー１５：３０・・・ １４重量部
飽和ポリエステル・・・・・・・・・・・・・１０重量部
｛テレフタール酸−プロピレンオキサイド変性ビスフェノール Ａ酸価１５、
ピーク分子量：６０００｝
サリチル酸金属化合物・・・・・・・・・・・・２重量部
下記化合物（極大ピーク値５９．４℃）・・・６０重量部

上記混合物をアトライターを用い３時間分散させた後、重合開始剤である２、２′−アゾビス（２、４−ジメチルバレロニトリル）１０重量部を添加した分散物を分散媒中に投入し回転数を維持しつつ１５分間造粒した。その後、高速攪拌器からプロペラ攪拌羽根に攪拌器を変え、内温を８０℃に昇温させ５０回転で重合を１０時間継続させた。重合終了後スリラーを冷却し、希塩酸を添加し分散媒を除去せしめた。更に洗浄し乾燥を行う事でコールターカウンターで測定したシアントナーの重量平均粒径は６．２μｍで個数変動係数が２７％であり、ＳＦ−１が１０４であった。

同様にして、ＳＦ−１が１０４のイエロートナー、マゼンタトナー及びブラックトナーを製造した。なお、着色剤としては、イエロートナーでは、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１７、マゼンタトナーでは、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２及びブラックトナーでは、カーボンブラックを用いた。

このようなトナーを用いることで、定着装置の通紙枚数、または加熱時間によって定着装置の駆動回転数を可変しても安定した高品質のトナー画像を得ることができる。

第１の実施例におけるカラー画像形成装置の概略構成図 第１の実施例における定着装置の断面模型図 第１の実施例におけるブロック図 第１の実施例における紙搬送の断面模型図１ 第１の実施例における紙搬送の断面模型図２ 第１の実施例における紙搬送の断面模型図３ 第３の実施例におけるブロック図 第３の実施例における説明図１ 第３の実施例における説明図２ 従来のカラー画像形成装置の概略構成図 従来の熱ローラ方式定着装置の断面模型図 従来のフィルム定着方式の定着装置の断面模型図

符号の説明

１０ 定着装置
１５ 二次転写ローラ
３０ 定着装置の駆動装置
３２ コントローラ
３３ メモリー手段
３４ カウンター手段
１０１ 定着ローラ
１０２ 加圧ローラ
１０３、１０４ サーミスタ
１０５、１０６ サーモスイッチ
１０７ 入口ガイド
１０８ 定着排紙上ローラ
１０９ 定着排紙センサー
１１０ 定着排紙下ローラ
Ｈ ヒーター
Ｐ 転写材
Ｎ ニップ部
Ｔ トナー

Claims (11)

1. 加熱体と、それに圧接する加圧部材を有し、該加熱体と該加圧部材との圧接ニップ部に上流側の処理部から搬送された被加熱材を導入して挟持搬送させることにより加熱体の熱を被加熱材へ付与する加熱装置において、該装置の被加熱材移動速度を加熱装置の使用量に応じて、可変することを特徴とする加熱装置。
2. 固定支持された加熱体と、耐熱性フィルムと、該耐熱性フィルムを挟んで加熱体に圧接され駆動回転される加圧部材を有し、耐熱性フィルムを挟んで該加熱体と該加圧部材とで形成される圧接ニップ部の耐熱性フィルムと加圧部材との間に上流側の処理部から搬送された被加熱材を導入して加圧部材の駆動回転で耐熱性フィルムと被加熱材とを一緒に圧接ニップ部を挟持搬送させることにより加熱体の熱を耐熱性フィルムを介して被加熱材へ付与する加熱装置において、該装置の被加熱材移動速度を加熱装置の使用量に応じて、可変することを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
3. 前記加熱装置における被加熱材の移動を行う駆動手段と、該加熱装置の上流側の処理部における被加熱材の移動を行う駆動手段を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の加熱装置。
4. 前記加熱装置の使用量とは、被加熱材の搬送枚数、または加熱時間であり、これらをカウントする計数手段を有し、この計数手段の計数情報に応じて加熱装置における被加熱材の移動を行う駆動速度を変化させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の加熱装置。
5. 上流側の処理部が画像形成装置の作像部であり、被加熱材が該作像部で画像形成された被記録材であり、該被記録材の画像を加熱処理する像加熱装置であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の加熱装置。
6. 該像加熱装置が被記録材面に形成担持されている未定着画像を被記録材面に加熱定着させる定着装置であることを特徴とする請求項５記載の加熱装置。
7. 該作像部が被記録材に対する画像形成部であることを特徴とする請求項５記載の加熱装置。
8. 被記録材に画像を形成する画像形成手段と、請求項１ないし４のいずれか一つに記載の加熱装置を前記画像形成手段側からの被記録材上の画像を加熱処理する像加熱装置として備えたことを特徴とする画像形成装置。
9. 該像加熱装置が被記録材面に形成担持されている未定着画像を被記録材面に加熱定着させる定着装置であることを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
10. 該画像形成手段が転写方式の画像形成手段であることを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
11. 該画像形成装置は、複数色のトナー像を重ねることによりカラー画像を形成するカラー画像形成装置であることを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。