JP2007248825A

JP2007248825A - 定着装置、画像形成装置及びファクシミリ装置

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Publication number: JP2007248825A
Application number: JP2006072347A
Authority: JP
Inventors: Kensei Otsubo; 研成大坪
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-03-16
Filing date: 2006-03-16
Publication date: 2007-09-27
Also published as: US20070217799A1

Abstract

【課題】本発明は、加熱ローラの端部で発生するオフセットを減少して外気の環境温度によらず良好な画像を形成でき、通紙不良を防止できる定着装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の定着装置は、周囲の環境温度を検出するための環境温度センサ２６と、加熱ローラ２０の表面温度を検出するための定着温度センサ２５と、加熱ローラ２０の加熱温度を制御する制御部と、を備え、記録媒体を加熱する加熱ローラ２０には、長手方向の両端部と中央部において同等の発熱を行う配光特性を有する発熱体２０ａが設けられ、制御部が、環境温度が複数の温度レベルでどのレベルに属すかを判定し、判定された温度レベルで定着強度不足とオフセットを回避できる所定の温度に制御することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、加熱ローラで発生するオフセットを減少して環境温度によらず良好な画像を形成でき、通紙不良を防止できる定着装置、及びこれを備えた画像形成装置、さらにファクシミリ装置に関する。

加熱ローラによってトナーを複写用紙に定着させる定着装置はすでに一般に知られている（例えば特許文献１参照）。この定着装置の構成について図９を参照しながら説明する。図９（ａ）は従来の定着装置の正面図、図９（ｂ）は（ａ）の断面図、図９（ｃ）は（ａ）の定着装置の発熱体の構成図である。

図９に示すように、この定着装置には、両側に立設された軸支板１０１に回転自在に軸支された中空の加熱ローラ１０２と、ゴム製の加圧ローラ１０３が設けられ、両者は圧接手段１０４により圧接されて両者の間でニップ幅が形成されている。そして、加熱ローラ１０２と加圧ローラ１０３は同期して回転し、トナーが電着された複写用紙を加圧して搬送し、トナーを複写用紙に加熱定着させる。

この加熱ローラ１０２の中空部には、加熱ローラ１０２を加熱するコイル状の発熱体１０５が貫通して配設されている。そして、この発熱体１０５は、一般的に加熱ローラ１０２の両端部の温度が低くなることを考慮して、加熱ローラ１０２の表面温度を中央部と両端部とが均一になるように、両端部のコイル１０６の間隔を密に、中央部のコイル１０７の間隔を疎に形成する。そして、（特許文献１）の定着装置はさらに、加熱ローラ１０２の表面温度を中央部から両端部にいくに従って低くしたものである。
特開平３−６２８５９号公報

（特許文献１）の定着装置は、加熱ローラの中央部の表面温度を両端部の表面温度よりも高くして、加圧ローラの加熱ローラへの圧接力が両端部より中央部の方が弱い場合にも中央部の熱の伝達の遅れを補うことができるため、長手方向の定着ムラをなくし、定着強度（定着率）を均一にできるきわめて有効な装置であった。

しかし、（特許文献１）の定着装置は、中央部の定着強度が一次的に考慮されるため、両端部の定着特性やオフセット等の特性に対する視点が二次的になっていた。すなわち、両端部と中央部とですべての点に配慮した最適な定着特性とは言いにくいものであった。なお、オフセットとは加熱ローラの表面に残った残留トナーがその後の回転で複写用紙に定着されるものである。

この定着特性とオフセット等の特性は矛盾した関係を有する。例えば、両端部の表面温度が高くなってしまうと、両端部においてオフセットを生じ複写用紙を汚してしまうし、逆にオフセットを抑えようとすると、両端部と中央部で定着強度不足を招いてしまう。同様に、両端部の表面温度が高くなると、耳折れ（給紙突入両端部の変形）やカール、シワ等の通紙不良やジャム（紙詰まり）が発生する。

また、このとき定着装置が置かれた環境温度も影響する。外気（定着装置内部の雰囲気）が高温のときに低温のときと同じ定着を行った場合は、オフセットが生じ易くなるし、通紙不良を起こす。外気が低温のときに高温のときと同じ定着を行った場合は、オフセットが起こり難くなるが、定着強度不足になる。

そこで、本発明は、オフセットを減少して外気の環境温度によらず良好な画像を形成でき、通紙不良を防止できる定着装置と、これを搭載した画像形成装置及びファクシミリ装置を提供することを目的とする。

本発明の定着装置は、転写後の記録媒体を加熱する加熱ローラと、加熱ローラに対向して設けられ記録媒体を加熱ローラに圧接する加圧ローラと、周囲の環境温度を検出するための環境温度センサと、加熱ローラの表面温度を検出するための定着温度センサと、加熱ローラの加熱温度を制御する制御部と、を備え、加熱ローラには、長手方向の両端部と中央部において同等の発熱を行う配光特性を有する発熱体が設けられ、制御部が、環境温度が複数の温度レベルでどのレベルに属すかを判定し、判定された温度レベルで定着強度不足及びオフセットを回避できる所定の温度に制御することを特徴とする。

また、本発明の画像形成装置は、静電潜像を形成する感光体と、静電潜像を現像する現像器と、現像した可視画像を搬送した印字媒体に転写する転写ローラと、上記の定着装置を備えたことを特徴とする。

本発明の定着装置と画像形成装置、ファクシミリ装置によれば、定着ローラで発生するオフセットを減少して外気温度によらず良好な画像を形成でき、通紙不良を防止できる。

本発明の請求項１の発明は、転写後の記録媒体を加熱する加熱ローラと、加熱ローラに対向して設けられ記録媒体を加熱ローラに圧接する加圧ローラと、周囲の環境温度を検出するための環境温度センサと、加熱ローラの表面温度を検出するための定着温度センサと、加熱ローラの加熱温度を制御する制御部と、を備え、加熱ローラには、長手方向の両端部と中央部において同等の発熱を行う配光特性を有する発熱体が設けられ、制御部が、環境温度が複数の温度レベルでどのレベルに属すかを判定し、判定された温度レベルで定着強度不足及びオフセットを回避できる所定の温度に制御することを特徴とする定着装置である。この構成によって、加熱ローラの端部で発生するオフセットを減少して外気の環境温度によらず良好な画像を形成でき、通紙不良を防止できる。

本発明の請求項２の発明は、請求項１の発明において、発熱体が配光度１００（％）の発光特性を備えていることを特徴とする定着装置であり、安価に、加熱ローラの端部で発生するオフセットを減少して外気の環境温度によらず良好な画像を形成でき、通紙不良を防止できる。

本発明の請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、温度レベルが、２５℃〜３０℃の常温域と、３０℃以上の高温域と、１０℃〜１５℃のやや低温域と、１５℃より低い低温域の４つのレベルから構成されたことを特徴とする定着装置である。この構成によって、４段階できめの細かい加熱制御が行え、オフセットを減少して良好な画像を形成でき、通紙不良を防止できる。

本発明の請求項４の発明は、請求項３の発明において、定着強度不足とオフセットを回避できる所定の温度が、常温域では１７０℃、高温域では１６５℃、やや低温域では１８０℃、低温域では１８５℃であることを特徴とする定着装置である。この構成によって、４段階できめの細かい加熱制御が行え、オフセットを減少して良好な画像を形成でき、通紙不良を防止できる。

本発明の請求項５の発明は、請求項１〜請求項４の発明において、低温域において、加熱ローラの表面温度が１３０℃未満の場合は定着のための定着安定時間を設けて定着することを特徴とする定着装置である。この構成によって、きめの細かい加熱制御が行え、オフセットを減少して良好な画像を形成でき、通紙不良を防止できる。

本発明の請求項６の発明は、請求項１〜請求項５の発明において、加熱ローラと加圧ローラの排出側に設けられた定着記録媒体ガイドには、搬送路の幅方向の両端部にそれぞれ切り欠きが設けられ、加熱ローラと加圧ローラから排出された記録媒体の給紙突入両端部が定着記録媒体ガイドに当って通紙不良を起こさないことを特徴とする定着装置である。この構成によって、耳折れ（給紙突入両端部の変形）やカール、シワ等の通紙不良やジャム（紙詰まり）を確実に防止できる。

本発明の請求項７の発明は、請求項１〜請求項６の発明において、加熱ローラの表面に表面粗さ０．６Ｒａの表層が設けられたことを特徴とする定着装置であり、ジャム等を防止して、定着装置の寿命を延ばすことができる。

本発明の請求項８の発明は、静電潜像を形成する感光体と、静電潜像を現像する現像器と、現像した可視画像を搬送した記録媒体に転写する転写ローラと、請求項１〜請求項７の発明のいずれかの定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置である。この構成により、加熱ローラの端部で発生するオフセットを減少して外気の環境温度によらず良好な画像を形成でき、通紙不良を防止できる画像形成装置を提供できる。

本発明の請求項９の発明は、請求項８の発明の画像形成装置と、通信回線に接続してファクシミリの送受信を行う通信制御部と、原稿の画像を読み取るイメージセンサ部と、画像信号を記憶する画像メモリと、を備え、ファクシミリ送信時には原稿をイメージセンサ部によって読み取り、通信回線から送信することを特徴とするファクシミリ装置である。この構成により、オフセットを減少して外気の環境温度によらず良好な画像を形成でき、通紙不良を防止できるファクシミリ装置を提供できる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態１の画像形成装置の定着装置、とくにファクシミリ装置の定着装置について詳細に説明する。なお、本発明の画像形成装置は、電子写真プロセスで画像を形成するものであればよく、ファクシミリに限られない。プリンタ、複合機等のようにトナーを使って画像形成を行い、定着を行うものであればよい。

図１は本発明の実施の形態１における画像形成装置の断面の構成図、図２は本発明の実施の形態１における画像形成装置の外観図である。実施の形態１のファクシミリ装置は、ファクシミリ送信時またはコピーモードの画像読取時に原稿が搬送路Ａを搬送されて原稿の読み取りが行われ、ファクシミリ受信時またはコピーモードの画像印刷時には複写用紙（本発明の記録媒体）が搬送路Ｂを搬送されてこの複写用紙に画像形成が行われる。

先ず、原稿の読み取りを行うときの説明を行う。図１に示す搬送路Ａは画像の読み取りに使用されるものである。搬送路Ａに沿って、１は原稿を載置する原稿スタック、２は原稿スタック１から原稿を搬送路Ａに取り込む原稿ピックアップローラ、３は搬送路Ａに沿って搬送される原稿をイメージセンサ部４に密着させるための原稿搬送ローラである。また、４は光源とイメージセンサを内蔵したイメージセンサ部であり、ここで原稿は画像を読み取られる。５は原稿をイメージセンサ部４からの原稿を搬送する原稿搬送ローラ、６は原稿搬送ローラ５と一対となった原稿搬送ガイドローラであり、原稿を挟持して搬送路Ａを搬送する。７はファクシミリ装置本体から原稿を排出する原稿排出口である（図２参照）。

次に、ファクシミリ受信時若しくはコピーモードの画像印刷時に複写用紙に対して画像の形成をするときの説明を行う。図１に示すように複写用紙は搬送路Ｂに沿って搬送されて途中で画像を印刷されて排出される。図１の搬送路Ｂに沿って、８は複写用紙を載置する給紙スタック、８ａは給紙スタック８に装着される給紙トレイ、９は給紙スタック８から複写用紙を搬送路Ｂに１枚ずつ搬入するための原稿ピックアップローラ、１０は給紙スタック８に収容した複写用紙を１枚ずつ原稿ピックアップローラ９で挟持して送り出すための仕切り板である。１１は搬送のための給紙搬送ローラ、１２は給紙ガイドローラである。

図１において、１３は矢印Ｒの方向に回転する感光体ドラム（本発明の感光体）、１４は感光体ドラム１３の表面に一様に電荷を帯電させる帯電器、１５はイメージセンサ部４で取得した画像信号またはファクシミリ受信時に受信した画像信号に基づいて感光体ドラム１３を露光して感光体ドラム１３の表面に静電潜像を形成するレーザー光等を出射する静電潜像形成部、１６は感光体ドラム１３の静電潜像をトナーによって可視画像を形成する現像ローラ（本発明の請求項７の現像器）、１７は原稿搬送ローラ３によって搬送路Ａに沿って搬送されてくる複写用紙に感光体ドラム１３のトナーの可視画像を転写する転写ローラ、１８はトナーの供給ローラ、１９はトナーの蓄積部（トナーボトル）、１９ａはパドルローラである。

続いて、２０はトナーの可視画像が転写された複写用紙を搬送路Ｂに沿って搬送させながらこの可視画像を複写用紙に加熱定着する表面粗さ０．６Ｒａ程度の加熱ローラで、２０ａは中空の加熱ローラ２０内に設けられたハロゲンランプ等の発熱体、２０ｂは発熱体２０ａ内に設けられた通電を行うフィラメントである。そして、２１は加熱ローラ２０と圧接され表面にゴム層若しくはスポンジ層が形成された加圧ローラである。加熱ローラ２０と加圧ローラ２１が圧接手段（図示せず）により圧接されて両者の間でニップ幅が形成される。この加熱ローラ２０，加圧ローラ２１などが本発明の実施の形態１の定着装置を構成する。２２は画像が記録された複写用紙を搬送路Ｂにより排出する排紙ローラ、２３は排紙ローラ２２と一対で複写用紙の排出を行うガイドローラ（図２参照）であり、２４は複写用紙の記録後の排出を行う排出口（図２参照）である。

次に、図１において、２５は加熱ローラ２０傍に設けられて発熱体２０ａの発熱温度、若しくは加熱ローラ２０の表面温度を検出するサーミスタ等の定着温度センサ、２６はファクシミリ装置内に設けられ内部の空気の温度、すなわち環境温度を検出するサーミスタ等の環境温度センサ２６（図１参照）である。実施の形態１の定着装置は、加熱ローラ２０の端部で発生するオフセット等を減少して環境温度によらず良好な画像を形成するために、周囲の環境温度を考慮して加熱ローラ２０の発熱温度を制御する。この詳細については後述する。

２７は搬送路Ｂの加熱ローラ２０，加圧ローラ２１と排出口２４との間に設けられ複写用紙を案内する排出紙ガイド（本発明の定着記録媒体ガイド）、２７ａは排出紙ガイド２７の複写用紙幅の両端に形成された切り欠き（図５参照）である。この詳細についても後述する。なお、図１に示す２７ｂは排出する複写用紙の測定を行う排出センサである。

次に、図２に基づいて実施の形態１のファクシミリ装置の外観の説明を行う。図２において、２８は送信相手先のダイヤル番号を入力するとき等に用いる１０個の数字キーと「＊」，「＃」からなる１２キー、２９は短縮ダイヤル登録，リダイヤル等の各種機能を操作するためのキーやダイヤルからなるファンクション部材、３０はファクシミリ送信スタートキー、３１はコピーモード時にコピーするコピーキー、３２は処理の中止をストップするストップキーである。また、３３はハンドセットを載置するハンドセット置き台、３４は日時や電話番号，ガイダンス等の文字等を表示する液晶表示装置（以下、ＬＣＤ）、３５は内部の熱を放熱する冷却ファンのファン通気孔である。

ここで、実施の形態１のファクシミリ装置の定着装置について説明する。図３は本発明の実施の形態１の画像形成装置の定着装置の概略横断面図、図４（ａ）は配光特性を比較するための従来の配光特性図、図４（ｂ）は本発明の実施の形態１の画像形成装置における定着装置の配光特性図である。図３において、２０ａはハロゲンヒータ等の発熱体である。この発熱体２０ａは加熱ローラ２０内をフィラメント２０ｂが貫通して設けられている。実施の形態１の発熱体２０ａは、図４の（ｂ）に示す配光特性のように、中央領域Ｃと両端部Ｄ領域の配光特性が同等であり、両者に差はなく、発熱量の発熱分布が一定である。発熱量が一定になるのであれば、フィラメント２０ｂの巻き方などはどのような形態であってもよい。ここで、配光特性の配光度とは、配光度＝Ｔ／Ｔ₀（％）とし、Ｔは発熱体の各位置の発熱温度、Ｔ₀は基準となる発熱体の中央領域の発熱温度とする。

これに対して、従来の発熱体においては、図４の（ａ）に示すように両端部Ｄ領域の配光度が中央領域Ｃの配光度より高くなっている。すなわち、両端部Ｄ領域のフィラメント２０ｂの間隔を密でこの領域での発熱量は長手方向の両端に向かうほど高くし、中央領域Ｃの発熱量はフィラメント２０ｂの間隔を密にして基本的に一定にしている。これは、従来の発熱体では、熱を奪われることにより、両端部Ｄ領域の表面温度が中央領域Ｃの表面温度よりも低くなるため、定着強度不足を回避することをまず第１に考慮して発熱させることによる。

なお、従来の発熱体も、中央領域Ｃだけを取り出せば発熱量の分布は一定であり、これによって画像品質を良好にできる場合もある。しかし、これは中央領域Ｃだけで発熱分布を一定にするものであり、実施の形態１のような両端部Ｄ領域の表面温度を央領域Ｃの配光特性と同等のものにするものではない。

さて、従来の発熱体のように両端部Ｄ領域の表面温度を高くしてしまうと、加熱ローラの両端部においてオフセットを生じて複写用紙を汚し、同時に、耳折れやカール、シワ等の通紙不良やジャム（紙詰まり）が発生する。これを回避するため、オフセットを抑えようとすると、両端部Ｄと中央領域Ｃの双方で定着強度不足を招いてしまう。つまり、トナーの定着性は高温では良好になるが、低温になると剥離し易い。またこのトナーの性質ゆえに、オフセットは高温で発生し易く、低温になると良好になる。従って、定着性の向上とオフセット回避等は矛盾した関係にある。

そこで、本発明者はこの矛盾した関係を克服するため、繰り返し実験を行い、画像強度不足、通紙不良、ジャムの関係を矛盾なく満足する最適な条件は何かを鋭意研究した。この結果、中央領域Ｃと両端部Ｄ領域でフィラメント２０ｂのピッチの粗密に関わらず、中央領域Ｃと両端部Ｄ領域に対して或る特定の配光特性を与えれば、すなわち配光特性を一定、若しくは発熱量の分布を一定とすれば、画像強度不足、通紙不良、ジャムがすべて解消できることを発見した。

（表１）は、従来の配光特性のように両端部の配光度Ｔ／Ｔ₀が１１０（％）、１２０（％）のとき、定着強度がきわめて良好であることを示し、オフセット、通紙不良、ジャムが発生する可能性が高いことが分かる。これに対し、配光度Ｔ／Ｔ₀が９０（％）、８０（％）のときには、両端部の定着強度が悪く、オフセット、通紙不良、ジャムは良好であることを示している。

ただ、トナーの性質（組成、極性がプラスかマイナスか）、加熱ローラ２０の導電性、非導電性の性質、加圧ローラ２１の非導電性、導電性の性質の組み合わせにより、発熱温度の具体的な数値は異なる。例えば、プラストナー、導電性の加熱ローラ２０、非導電性の加圧ローラの第１の組み合わせの場合と、マイナストナー、非導電性の加熱ローラ２０、導電性の加圧ローラ２１の第２の組み合わせの場合によって、第１の組み合わせが第２の組み合わせより数℃定着制御温度が高くなる。しかし、いずれも配光度を使って表現したときは共通の配光特性を示し、このとき最適の発熱温度分布となる。

このように、実施の形態１のファクシミリ装置の定着装置は、定着強度、オフセット、通紙不良、ジャム等のすべての点を良好にする配光特性がピンポイント的に存在することに着目し、中央領域Ｃと両端部Ｄ領域間で配光度を一定とし、発熱量の発熱分布を発熱体の長手方向に沿って一定とした配光度１００（％）の配光特性としたものである。そして、少なくとも定着強度の好適化とオフセット回避の両立を実現できれば、定着強度、オフセット、通紙不良、ジャム等のすべてを最適に制御することができるものである。これにより、加熱ローラの製造コストも低減できる。

さらに、本発明者は、この配光度１００（％）の配光特性で実用性のある定着装置を実現するには、外気の環境温度を考慮して微妙なコントロールをしなければ、この最適な状態を維持できないとの知見を得た。これに関して、従来、このピンポイント的に存在する配光特性が看過されてきたのは、定着性を好適にすることを中心に考えられてきたからでもあるが、比較的変化の大きな環境温度の中に埋没して、このような特性が発見できなかったからとも考えられる。

なお、上記発熱温度Ｔ₀は、例えば、環境温度２６℃、環境湿度５０％下において、プラストナー、導電性加熱ローラ（表面粗さ０．６Ｒａ）、非導電性加圧ローラ（ゴム硬度ＪＩＳ５０度）を使い、ハロゲンランプを２３０Ｖで発光させ、印字速度１０ｐｐｍで印刷した場合には、１７０℃となる。しかし、この発熱温度１７０℃という温度は環境温度が２５℃〜３０℃の常温レベルだけで好適な値であり、さらに、１５℃以下の低温域や、１５℃〜２５℃の範囲、３０℃を越えた高温域では、それぞれ別の発熱温度Ｔ₀が好適な値となる。なお、発熱温度Ｔ₀は環境温度θ以外の他の要因によってはあまり変動を受けない。そして、これらの各温度範囲が、本発明の複数の温度レベルである。

現在、多くの画像形成装置が存在するが、まず例外なく、常温での使用を考えての仕様となっている。従来のように定着強度だけを最良にするのであれば、常温での使用を考えておけば十分であるが、本発明のように、定着性とオフセット回避、通紙不良、ジャム等をすべてにわたって最適にする微妙な制御を行うためには、環境温度を考慮した温度制御が欠かせない。

そこで、実施の形態１のファクシミリ装置の定着装置では、定着温度センサ２５で測定した外気の環境温度θ１と、定着温度センサ２５によって検出した温度θ２（発熱体２０ａの発熱温度若しくは加熱ローラ２０の表面温度）と、発熱温度Ｔ₀の関係から、定着強度、オフセット、通紙不良、ジャム等の状態をあらゆる温度で最適にする制御を実現する。すなわち、環境温度θ１と温度θ２との関係が（表２）の関係を充たすとき、最適な制御となる。

この（表２）を基に、本発明の実施の形態１の定着装置においては、外気の環境温度θ１が０℃以下の低温域〜１５℃以下の範囲では、定着制御温度＝１８５℃で制御する。また、やや低温域になる１５℃を越えて２５℃以下の範囲では、定着制御温度＝１８０℃で制御する。２５℃を越えて３０℃以下の常温域の範囲では、定着制御温度＝１７０℃で制御し、３０℃を越えた高温域では、定着制御温度＝１６５℃で制御する。

但し、このとき、定着温度センサ２５が検出した温度θ２が１３０℃未満の場合と１３０℃以上の場合とで、また同時に、冷却ファンの蓄熱積算値が所定のカウント値以上か未満かによって、定着安定時間を設ける必要があるか否か、の判断を行って制御する。この定着安定時間は、定着性を安定化するために設けられ、ニップ幅や加圧ローラ２１のゴム硬度、印字速度、加熱ローラ制御温度（加圧ローラ蓄熱温度）、環境温度及び湿度、複写用紙、加熱ローラ径、発熱体のＯＮ／ＯＦＦのタイミングなど、複数の要因が影響する。そして、実施の形態１においては、定着安定時間の必要性を判断するため、冷却ファンによる放熱状態をパラメータとして採用している。

従って、本発明の実施の形態１の定着装置では、定着強度だけに着目するのでなく、定着強度、オフセット、通紙不良、ジャム等にすべて着目し、従来の発熱体２０ａの常識を打ち破り、中央領域Ｃと両端部Ｄ領域間で発熱量の分布を一定として、ピンポイント的に最適条件を達成したものである。但し、上記の着目点のうち、少なくとも定着強度の好適化とオフセット回避の両立を実現できれば、定着強度、オフセット、通紙不良、ジャム等のすべてを好適に制御することが可能になる。そして、このときの配光特性は、環境温度θ１に従って、図４（ｂ）に示すように配光度１００（％）を中心に環境温度θ１によって下限である８５（％）から上限の１１５（％）の範囲内で変化する。

ところで、実施の形態１の定着装置においては、耳折れ（給紙突入両端部の変形）やカール、シワ等の通紙不良、ジャム等を確実に発生しないように、さらに、物理的な構造にも対策が施されている。図５は本発明の実施の形態１の画像形成装置における定着装置の排出側の分解した部分斜視図、図６は本発明の実施の形態１の画像形成装置における定着装置の部分断面図である。

加熱ローラ２０と加圧ローラ２１の間から排出される定着後の複写用紙は、トナーの溶融した粘着力のためにローラから剥がれ難く、両端部Ｄ領域と中央領域Ｃとで分離力の差が生じ、複写用紙の給紙突入両端部が曲がってしまう。また、加熱ローラ２０と加圧ローラ２１間の圧接力、長手方向の温度分布でシワが生じることもある。実施の形態１の定着装置は微妙に温度制御されるため、加熱ローラ２０の中央領域Ｃと両端部Ｄ領域間で定着性に大きな差がなくなり、排出複写用紙に長手方向の温度分布で紙に曲がりが生じることはまずないが、図５、図６に示す排出紙ガイド２７に設けた切り欠き２７ａは、仮に複写用紙の給紙突入両端部が少し曲がった状態で排出されても、耳折れやカール、シワ等の通紙不良、ジャム等を起こさないように、複写用紙の給紙突入両端部を排出紙ガイド２７との衝突を避け、自由にするためのものである。これにより、実施の形態１の画像形成装置の定着装置から排出される複写用紙に、通紙不良、ジャム等が発生することはなく、プリント品質を飛躍的に高めることができる。

このように、実施の形態１の画像形成装置における定着装置では、長手方向の温度分布が均一で、最適条件の温度で加熱しているために、シワが生じることなく、また、耳折れやカール、ジャムが発生する可能性はきわめて低い。その上、排出紙ガイド２７に切り欠き２７ａが設けられているので、定着後の複写用紙は自由度を確保し、排出複写用紙の給紙突入両端部が排出紙ガイド２７によって妨げられることはなく、耳折れやカール、ジャムが発生する可能性をさらに低下させることができる。

また、発熱温度Ｔ₀の一例を挙げたときに説明したが、加熱ローラ２０の表面粗さを０．６Ｒａ（言い換えれば、算術平均粗さの値０．６μｍ）程度としたことも、実施の形態１の定着装置のジャム等を起こし難くし、定着装置の寿命を延ばすことに寄与する。すなわち、表面粗さを０．６Ｒａ程度（０．５Ｒａ〜０．７Ｒａ、できれば０．６Ｒａ）とすることで、ゴム硬度ＪＩＳ５０度の加熱ローラ２０であれば表面を研磨レスで仕上げ、これによって、トナーが導電性の加熱ローラ２０の表層に付着しづらい構造としたものである。きめの細かい表層の場合、９μｍ程度のトナーの粒子が加熱ローラ２０の表層に簡単に付着してしまうが、表面を逆に粗く形成することによって付着し難くなる。

高画質（１２００ｄｐｉ以上）の画像形成装置の場合、加熱ローラ２０の表層を研磨し、表面粗さ０．２Ｒａ以下の極めて微細な表面に仕上げることも多い。しかし、実施の形態１のようなファクシミリ装置では、画質だけでなく、定着強度、オフセット、通紙不良、ジャム等のすべての問題を同時に解決する必要があり、中途半端なきめ細やかさにするのでなく、逆に研磨レスとし、これによってジャム等を防止し、しかも６００ｄｐｉ以上を実現し、定着装置の寿命を延ばすことができるものである。

さらに、実施の形態１のファクシミリ装置における定着制御モード時の各モードの説明を行う。図１，図２に示すように、実施の形態１のファクシミリ装置の原稿スタック１に複写用紙を載置した状態で、電話回線から画像信号を受信したり、コピーキー３１を押したりすると、定着制御が開始され、ＣＰＵから印刷信号が入力される前に、ファクシミリ装置の画像形成装置を印刷可能にするためのスタンバイモードに入る。このモードになると加熱ローラ２０が定着制御温度にまで急速に加熱される。環境温度から定着制御温度が選択される。この温度になってその後印刷信号が入力されたとき、上述した蓄熱積算値によって定着安定時間の必要性が判断され、定着安定時間が必要な場合は定着安定モードになり、この定着安定時間だけ待機してから印刷開始される。定着安定時間が不要と判断された場合は、直ちに印刷開始される。

印刷を行うプリントモードでは、電話回線から画像メモリに記憶された画像信号、または読み取られた画像信号に従って静電潜像形成部１５から射出されるレーザー光等によって感光体ドラム１３の表面上が走査される。この感光体ドラム１３は帯電器１４によりトナーと逆極性に帯電されており、この走査によって感光体ドラム１３表面に静電潜像が形成される。そして現像ローラ１６に現像バイアス電圧が印加され、感光体ドラム１３に形成された静電潜像がトナーで現像され、トナーの可視画像になる。これが転写ローラ１７によって複写用紙に転写され、画像信号に応じた画像が複写用紙にプリントされ、排紙される。

さらに、この実施の形態１におけるファクシミリ装置の制御部の構成について説明する。図７は本発明の実施の形態１の画像形成装置の制御部の構成図である。図７において、３６はハードウェアとしてのＣＰＵ（中央演算処理装置）と読み込まれたプログラムから構成されファクシミリ装置全体を制御する主制御部、３７は主制御部３６のためのプログラムを記憶するＲＯＭ、３８は主制御部３６の作業用の記憶領域であるＲＡＭ、３９は定着温度センサ２５や環境温度センサ２６の検出信号に対して補正等を行うセンサ制御部、４０は画像信号を静電潜像形成部１５に出力する画像形成部である。なお、ＲＯＭ３７にはフラッシュメモリ等の不揮発性の書き換え可能なメモリも設けられている。

４１は画像信号の符号化，復号化を行うＣＯＤＥＣ、４２は符号化された画像信号を記憶する画像メモリ、４３は電話回線を介して通信制御を行う通信制御部、４４（図示せず）はその電話回線、４５はＬＣＤ３４（図示せず）の表示を制御する液晶表示装置３４の表示制御部、４６は１２キー２８やファンクション部材２９等の入力制御を行う入力部である。また、４７は定着安定時間を測定するタイマである。そして、４８（図示せず）は入力部４６が設けられると共に背面に環境温度センサ２６が設けられる操作基板である。

さらに、実施の形態１においては、主制御部３６には上述した微妙な温度制御を行う次のような機能実現手段が搭載されている。３６ａはセンサ制御部３９から出力された定着温度センサ２５と環境温度センサ２６の検出信号を基にそれぞれの温度を判定する温度判定手段、３６ｂは温度判定手段３６ａが判定した温度に基づいて不揮発メモリに記憶されている（表２）のテーブルに従って４段階の温度レベルに分けて定着制御温度を選択する定着温度選択手段である。３６ｃは定着温度選択手段３６ｂの選択結果を受けて加熱ローラ２０のフィラメント２０ｂの発熱量を制御する加熱ローラ温度制御手段である。加熱ローラ温度制御手段３６ｃからの出力で、交流電源からの電流をＡＣ制御手段（図示はしない）が制御し、加熱ローラ２０の表面温度が制御される。

そこで、本発明の実施の形態１における画像形成装置の定着装置の制御動作について説明する。図８は本発明の実施の形態１における定着温度制御のフローチャートである。図８に示すように、画像を形成するとき定着装置は定着温度センサ２５で環境温度θ１を検出する（ｓｔｅｐ１）。次いで、この環境温度θ１が常温であるか否かを判定し（ｓｔｅｐ２）、常温に属す１５℃〜２５℃と判定された場合、定着制御温度１７０℃を選択し（ｓｔｅｐ３）、加熱ローラの温度制御を行う（ｓｔｅｐ１１）。

ｓｔｅｐ２において、環境温度θ１が常温でなかった場合、高温域に属すのか、やや低温域に属すのか、低温域に属すのか、を判定する（ｓｔｅｐ４）。ｓｔｅｐ４において、環境温度θ１が高温域に属する３０℃以上の温度である場合、定着制御温度１６５℃を選択し（ｓｔｅｐ５）、加熱ローラの温度制御を行う（ｓｔｅｐ１１）。

同様に、ｓｔｅｐ４において、環境温度θ１がやや低温域に属す１０℃〜１５℃と判定された場合、定着制御温度１８０℃を選択して（ｓｔｅｐ６）、加熱ローラの温度制御を行う（ｓｔｅｐ１１）。

さらに、ｓｔｅｐ４において、環境温度θ１が低温域に属す０℃以下〜１５℃と判定された場合、定着制御温度１８５℃を選択して（ｓｔｅｐ７）、温度θ２が１３０℃以上か否かを判定する（ｓｔｅｐ８）。ｓｔｅｐ８において１３０℃以上の場合には、蓄熱積算値を参照して設定値以上か未満かを判定し（ｓｔｅｐ９）、未満である場合定着安定時間を設定する（ｓｔｅｐ１０）。ｓｔｅｐ８において１３０℃未満の場合には、２０秒という所定の定着安定時間に設定する（ｓｔｅｐ１０）。その後、この定着安定時間と定着制御温度１８５℃で加熱ローラの温度制御を行う（ｓｔｅｐ１１）。

このように、実施の形態１の定着装置と、これを備えた画像形成装置、ファクシミリ装置によれば、加熱ローラの端部で発生するオフセットを減少して外気の環境温度によらず良好な画像を形成でき、定着強度、オフセットの調和をとり、通紙不良、ジャム等を防止できる。

本発明は、トナーを使った電子写真プロセスで画像を形成する画像形成装置にファクシミリやプリンタ、複合機等に適用することができる。

本発明の実施の形態１における画像形成装置の断面の構成図本発明の実施の形態１における画像形成装置の外観図本発明の実施の形態１の画像形成装置の定着装置の概略横断面図（ａ）配光特性を比較するための従来の配光特性図、（ｂ）本発明の実施の形態１の画像形成装置における定着装置の配光特性図本発明の実施の形態１の画像形成装置における定着装置の排出側の分解斜視図本発明の実施の形態１の画像形成装置における定着装置の排出側の断面図本発明の実施の形態１の画像形成装置の制御部の構成図本発明の実施の形態１における定着温度制御のフローチャート（ａ）従来の定着装置の正面図、（ｂ）（ａ）の断面図、（ｃ）（ａ）の定着装置の発熱体の構成図

符号の説明

１原稿スタック
２原稿ピックアップローラ
３原稿搬送ローラ
４イメージセンサ部
５原稿搬送ローラ
６原稿搬送ガイドローラ
７原稿排出口
８給紙スタック
８ａ給紙トレイ
９原稿ピックアップローラ
１０仕切り板
１１給紙搬送ローラ
１２給紙ガイドローラ
１３感光体ドラム
１４帯電器
１５静電潜像形成部
１６現像ローラ
１７転写ローラ
１８供給ローラ
１９蓄積部（トナーボトル）
１９ａパドルローラ
２０加熱ローラ
２０ａ発熱体
２０ｂフィラメント
２１加圧ローラ
２２排紙ローラ
２３ガイドローラ
２４排出口
２５定着温度センサ
２６環境温度センサ
２７排出紙ガイド
２７ａ切り欠き
２７ｂ排出センサ
２８１２キー
２９ファンクション部材
３０ファクシミリ送信スタートキー
３１コピーキー
３２ストップキー
３３ハンドセット置き台
３４液晶表示装置
３５ファン通気孔
３６主制御部
３６ａ温度判定手段
３６ｂ定着温度選択手段
３６ｃ加熱ローラ温度制御手段
３７ＲＯＭ
３８ＲＡＭ
３９センサ制御部
４０画像形成部
４１ＣＯＤＥＣ
４２画像メモリ
４３通信制御部
４５表示制御部（ＬＣＤ）
４６入力部
４７タイマ
１０１軸支板
１０２加熱ローラ
１０３加圧ローラ
１０４圧接手段
１０５発熱体
１０６コイル
１０７コイル

Claims

転写後の記録媒体を加熱する加熱ローラと、
前記加熱ローラに対向して設けられ前記記録媒体を前記加熱ローラに圧接する加圧ローラと、
周囲の環境温度を検出するための環境温度センサと、
前記加熱ローラの表面温度を検出するための定着温度センサと、
前記加熱ローラの加熱温度を制御する制御部と、を備え、
前記加熱ローラには、長手方向の両端部と中央部において同等の発熱を行う配光特性を有する発熱体が設けられ、
前記制御部が、前記環境温度が複数の温度レベルでどのレベルに属すかを判定し、判定された温度レベルで定着強度不足とオフセットを回避できる所定の温度に制御することを特徴とする定着装置。
前記発熱体が配光度１００（％）の発光特性を備えていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
前記温度レベルが、２５℃〜３０℃の常温域と、３０℃以上の高温域と、１０℃〜１５℃のやや低温域と、１５℃より低い低温域の４つのレベルから構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
前記定着強度不足とオフセットを回避できる所定の温度が、前記常温域では１７０℃、前記高温域では１６５℃、前記やや低温域では１８０℃、前記低温域では１８５℃であることを特徴とする請求項３記載の定着装置。
前記低温域において、前記加熱ローラの表面温度が１３０℃未満の場合は定着のための定着安定時間を設けて定着することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の定着装置。
前記加熱ローラと前記加圧ローラの排出側に設けられた定着記録媒体ガイドには、前記搬送路の幅方向の両端部にそれぞれ切り欠きが設けられ、前記加熱ローラと前記加圧ローラから排出された記録媒体の給紙突入両端部が前記定着記録媒体ガイドに当って通紙不良を起こさないことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の定着装置。
前記加熱ローラの表面に表面粗さ０．６Ｒａの表層が設けられたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の定着装置。
静電潜像を形成する感光体と、前記静電潜像を現像する現像器と、現像した可視画像を搬送した記録媒体に転写する転写ローラと、請求項１〜７のいずれかに記載された定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
請求項８の画像形成装置と、通信回線に接続してファクシミリの送受信を行う通信制御部と、原稿の画像を読み取るイメージセンサ部と、画像信号を記憶する画像メモリと、を備え、ファクシミリ送信時には前記原稿をイメージセンサ部によって読み取り、前記通信回線から送信することを特徴とするファクシミリ装置。