JP2008096728A - 画像加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着ローラ表層のグロス差の解消し、その効果がトナー汚れによって弱まることのない定着装置及びこれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】回転可能な定着ローラ91と、定着ローラ91に圧接して定着ニップを形成する加圧ローラ92と、内部に加熱源を有し定着ローラ91に当接して回転可能な外部加熱ローラ93と、を有する定着装置において、定着ローラ91の表面粗さを変更する粗面化モードと、表面粗さを変更しない画像加熱処理モードとを有し、画像加熱処理モードにおいては外部加熱ローラ93は定着ローラ91の回転に従動回転し、粗面化モードにおいては外部加熱ローラ93が定着ローラ91に対して周速差を有する回転を行うことを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、記録材上のトナー画像を画像加熱部材とニップ形成部材とのニップ部で加熱する画像加熱装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置における定着装置として、画像加熱部材である定着ローラとニップ形成部材である加圧ローラを用いた熱ローラ対方式の定着装置が一般的に用いられる。定着ローラはアルミニウムや鉄の芯金の表層にシリコーンゴムやフッ素ゴムからなる弾性層を備えており、その耐久性が問題となっている。特に、定着ローラの表層は通紙によるアタックや、紙粉、オフセットトナーなどの汚れにより、徐々に荒れてくるという問題点があった。

この表層の荒れの不均一性を解消するために、サーミスタの当接する部位の荒れを一定に保つための荒らし部材を定着ローラに当接させることが提案されている（特許文献１）。

しかし、この摺擦部材の当接では定着ローラの回転に対して摺擦部材の送り速度が不動、または非常に遅く、摺擦部材の同位置が定着ローラに当たり続けることになる。その結果、定着ローラ回転方向に筋状の荒れが生じてしまい、定着後の記録材画像上にグロスむらとして表れるおそれがある。

また他には、定着ローラ表層を加熱・融解した後、表面状態変更部材の表面状態を定着ローラに転写させることで、表面の修復やグロスコントロールを可能としたものがある（特許文献２）。

しかし、上記定着ローラ表層の融点付近までの加熱と、通常温調までの冷却が必須で修復動作に時間がかかる。さらに定着ローラ表層の離型層の材料が融点の低いものに制限されて、定着性や離型性に影響を与えるおそれがある。

また、定着ローラ表層のクリーニング効果を上げる目的で、外部加熱ローラの表面粗さを定着ローラの表面粗さよりも高くしているものがある（特許文献３）。しかし、これは外部加熱ローラが従動回転であるために定着ローラの表層状態は変化しない。仮に定着ローラの表面状態を変更すためには表面十点平均粗さＲｚ（以下、「表面粗さＲｚ」と略す）を10μmよりも大きな値にする必要がある。この結果、トナーや紙粉の付着堆積が起こりやすくなることで、定着画像の画像不良や加熱ムラが生じるおそれがある。

特開平０４−２１３４８２号公報 特開２００５−２６６７８５号公報 特開２００２−６２７５２号公報

定着ローラに対して記録材が多数枚通紙されると、記録材通紙部・記録材横端部・非通紙部で定着ローラ表層の荒れ方が異なる。

記録材通紙部では紙先端コバのアタックにより、定着ローラ表層が徐々に均され、表面粗さＲｚは低めに推移する。

記録材横端部では横コバ部が連続して同位置を通過するために通過部が荒らされ、表面粗さＲｚが徐々に高くなる。

非通紙部では、記録材の通過がなく、定着ローラ表層は対向の加圧部材に当接しながら緩やかな速度で荒れていく。

この結果、連続通紙後の定着ローラの表面粗さＲｚは、
（記録材横端部）＞（非通紙部）＞（通紙前）＞（記録材通紙部）
の順に変化し、定着後の画像間にグロスの差が生じてしまう。

この問題を解決するために、定着ローラの摺擦部材を定着ローラに対して従動回転可能なローラ状にする検討を試みた。その結果、定着ローラ表層を均一に均す、均しローラを設けることで、上記の問題を解消できた。

しかし、定着ローラの表層の状態を均一に保つ目的で定着ローラに対して接する均しローラを設けると、定着ローラの表面粗さを変更するためには均しローラの表面粗さが10μmを超える値にする必要がある。これは定着ローラ表層の粗さよりも大きく高いため、プリント時にトナーや紙粉などの汚れが均しローラに付着し易い。その結果、定着ローラ表層が傷つけられることや、均しローラの表面粗さ変更の効果が発揮されなくなるという問題点が生ずる。また、トナーの融点以下の温度で表面状態の変更を試みると、定着ローラや均しローラ表面において一旦軟化したトナーが固化している可能性があり、この場合、この固化したトナーが定着ローラ表層に傷を付けることがある。

本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的は、画像加熱部材の表面を粗す機能を外部加熱部材に担わせたことにより、装置の簡易化を図ることができる画像加熱装置を提供することである。

上記課題を解決するための本発明における代表的な手段は、記録材上のトナー画像をニップ部にて加熱する回転可能な画像加熱部材と、この画像加熱部材との間でニップ部を形成するニップ形成部材と、前記画像加熱部材に当接してその外部から加熱する回転可能な外部加熱部材と、を有する画像加熱装置において、前記画像加熱部材に対し前記外部加熱部材を従動もしくは実質的に等速駆動することで前記画像加熱部材を加熱する画像加熱処理モードと、前記画像加熱部材に対し前記外部加熱部材を摺擦駆動することで前記画像加熱部材を粗面化する粗面化モードと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、画像加熱部材の表面を粗す機能を外部加熱部材に担わせたことにより、装置の簡易化を図ることができる。従って、画像加熱部材の表面性により画像の光沢度が変動してしまうのを長期に亘って抑制することができる。

次に本発明の一実施形態に係る画像加熱装置としての定着装置及びこれを備えた画像形成装置について、図面を参照して説明する。

〔第１実施形態〕
図１は第１実施形態に係る定着装置を備えた画像形成装置の全体模式断面説明図である。

｛画像形成装置｝
まず、画像形成装置の全体構成について、画像形成動作とともに説明する。本実施形態の画像形成装置は、装置内には第１、第２、第３、第４の画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄが併設され、各々異なった色のトナー像が潜像、現像、転写のプロセスを経て形成され、その画像を定着装置で定着する電子写真画像形成装置である。

前記第１〜第４画像形成部は、順にシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色画像を形成する画像形成部であり、トナーの色が異なる以外は同じ構成である。そこで、図１に示した符号ａ，ｂ，ｃ，ｄはそれぞれ、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各画像形成部に対応した部材を示すが、以下の説明では、特に色を区別する必要がない場合には、符号ａ，ｂ，ｃ，ｄは省略する。

各画像形成部Ｐは、それぞれ専用の像担持体として電子写真感光体ドラム３を具備し、各感光体ドラム３上に各色のトナー像が形成される。各感光体ドラム３に隣接して中間転写体130が設置され、感光体ドラム３上に形成された各色のトナー像が、中間転写体130上に一次転写され、この一次転写像が二次転写部で記録材Ｓ上に転写される。さらにトナー像が転写された記録材Ｓは、定着装置９で加熱及び加圧によりトナー像を定着した後、記録画像として装置外に排出される。

感光体ドラム３の外周には、それぞれドラム帯電器２、現像器１、一次転写帯電器24及びクリーナ４が設けられている。また、装置の上方部には図示しない光源装置およびポリゴンミラーが設置されている。

光源装置から発せられたレーザ光をポリゴンミラーを回転して走査し、その走査光の光束を反射ミラー等により感光体ドラム３に集光して露光することにより、感光体ドラム３上に画像信号に応じた潜像が形成される。

現像器１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄには、現像剤としてそれぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナーが、図示しない供給装置により所定量充填されている。現像器１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、それぞれ感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上の潜像を現像して、シアントナー像、マゼンタトナー像、イエロートナー像及びブラックトナー像として可視化し、これが回転する中間転写体130に順次重畳転写される。

11は二次転写ローラで、中間転写体130に対応し平行に軸受させて下面部に接触させて配設してある。二次転写ローラ11には、二次転写バイアス源によって所望の二次転写バイアスが印加されている。前記中間転写体130上に重畳転写されたトナー像が二次転写部において搬送される記録材Ｓに転写される。

すなわち、前記画像形成と同期して記録材Ｓが給送カセット10からレジストローラ12、転写前ガイドを通過して中間転写体130と二次転写ローラ11との当接ニップである二次転写部へ搬送される。そして、二次転写ローラ11へのバイアス印加により中間転写体130から記録材Ｓへカラートナー画像が転写され、その記録材Ｓが定着装置９へ搬送されて加熱、加圧されてトナー像が定着された後、排出部へと排出される。

一方、一次転写が終了した感光体ドラム３は、それぞれのクリーナ４により、転写残トナーをクリーニング、除去され、引き続き次の潜像の形成以下に備えられる。また、転写ベルト130上に残留したトナー及びその他の異物は、転写ベルト130の表面にベルトクリーナ22によって除去される。

｛定着装置｝
次に前記画像形成装置に用いられている定着装置９について説明する。図２は本実施形態に係る定着器の断面模式拡大図である。

本実施形態の定着装置９は、図２に示すように、記録材上のトナー画像をニップ部にて加熱する回転可能な定着ローラ（画像加熱部材）91を有している。さらに、定着ローラ91との間でニップ部を形成する加圧ローラ（ニップ形成部材）92を有している。そして、本定着装置は、このニップ間に記録材を通過させて加熱、加圧することで記録材に転写されたトナー像を定着するものである。そして、前記定着ローラ91には、定着ローラ91に当接してその外部から加熱する回転可能な外部加熱ローラ（外部加熱部材）93及びクリーニング部材94が当接している。

本実施形態の定着ローラ91は、外形φ68mmのアルミニウム製の中空芯金上に弾性層としてゴム硬度20°（ＪＩＳ−Ａ１kg加重）のシリコーンゴムを1.0mm成形し、その表面に50μm厚のフッ素樹脂を被覆した外径φ70mmのものを使用している。

上記定着ローラ91は、内部に加熱源としてハロゲンヒータ95を有し、不図示の温度センサと不図示の温度制御回路によって160℃に温調される。

また、本実施形態の定着ローラ91は上記金属芯軸上にゴム層を形成し、表面離型層がフッ素樹脂チューブであるものを使用している。このフッ素樹脂チューブはＰＦＡ樹脂（４フッ化エチレン樹脂、パーフロロアルコキシエチレン樹脂の共重合体）、ＰＴＦＥ（４フッ化エチレン樹脂）等で構成されている。

上記構成は表面離型性に優れ、ゴム層により外部加熱ローラ93と幅広いニップを形成することが可能なので、表面粗さを変更する時間を短縮できる効果がある。他にも離型性に優れ、外部加熱ローラ91とニップを形成するものならば利用することができる。例えばアルミニウム製の芯金上に2.8mm厚のＨＴＶ(高温加硫型)シリコーンゴム層と、その外層に200μm厚のＲＴＶ(室温加硫型)シリコーンゴムからなるジメチルシリコーンゴム層を被覆した外径φ40mmのもの。あるいは、１mm厚のアルミニウム芯金上に、厚さ50μmのＰＦＡチューブを接着剤を用いて被覆したもの等が挙げられる。

本実施形態の加圧ローラ92は外形φ48mmのアルミニウム製中空芯金上に、弾性層としてゴム硬度20°（ＪＩＳ−Ａ１kg加重）のシリコーンゴムを1.0mm成形し、さらにその表面に30μm厚みのフッ素樹脂を被覆した外径φ50mmのものを用いた。この加圧ローラ92は定着ローラ91に対して80kgfの圧で加圧されている。

本実施形態の外部加熱ローラ93は、外径φ30mmのＳＵＳローラの表層をブラスト処理し、さらに表層に析出硬化処理を行い、その上にフッ素樹脂が被覆することで離型性を高めたものを使用している。また、前記フッ素樹脂にチタンフィラー等のフィラーを含有させてもよい。フッ素樹脂のコーティングの効果で定着ローラ表層に僅かにオフセットしたトナーが外部加熱ローラ93表層に吸着し難くなる。さらに、定着ローラ91との磨耗に強く、安定した表面粗さ変更処理を行うことができる。

このとき、外部加熱ローラ93の初期状態での表面粗さＲｚの値は、3.0〜3.8μmであり、合計250分間の表面粗さ変更処理で周速差回転を続けた際の表面粗さＲｚも3.5〜3.8μmとなり、初期とほぼ変わらない。

外部加熱ローラ93は支持部にモータを有し、定着ローラ91に対して図示しない離接機構によって当接、離間することが可能である。通常は、図２に示すように、当接されている。このとき、外部加熱ローラ93はローラ軸両端に10kgfずつのバネを用いて計20kgfの加圧力で定着ローラ91に対し加圧され、定着ローラ91の回転に対して従動回転する。つまり、外部加熱ローラ93はその当接部において定着ローラ91と同方向に且つ同速度で移動するように構成されている。従って、通常の画像加熱処理時においては、外部加熱ローラ93による後述する粗し処理は行われない。

一方、図３に示すように、外部加熱ローラ93の離間時は、完全に定着ローラ91表層から離間する。

外部加熱ローラ93の表層は、定着ローラ91の表層よりも高離型性で、かつ、定着ローラ91に対して周速差回転をする粗面化モードの際に磨耗せずに定着ローラ91の表面状態を変更できる微細形状を有していることが必要である。この条件を満たす表層として、表層にチタンやカーボン等のフィラーを含有したフッ素コートを施したものが一例として挙げられる。その基層は金属のローラ芯金をブラスト処理後に析出硬化処理したものを挙げることができる。また、酸化アルミニウム、水酸化酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化セリウム、酸化チタン、ジルコニア、リチウムシリケート、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化鉄、酸化クロム、酸化アンチモン、ダイヤモンドを挙げることができる。更には、これらの混合物の何れかの砥粒を接着層で接着処理したもの等が上記の条件を満たす。

外部加熱ローラ93の表面粗さが高いほど定着ローラ91を荒らした際の定着ローラ91表面粗さの上限は上昇し、周速差が大きいほど最大粗さに達するまでの所要時間が短くなる。外部加熱ローラの表面粗さと加圧力を所定値に設定にすることにより、定着ローラ91表層の表面粗さの範囲を所定の範囲にすることが可能である。

本実施形態での表面粗さは表面粗さ測定器ＳＥ-3400（株式会社小坂研究所製）を使用し、測定条件は送り速さ：0.5mm/s、カットオフ：0.8mm、測定長さ：2.5mmで行った。

本構成の諸条件では外部加熱ローラ93表層の十点平均粗さＲｚが２μm以上10μm以下、平均山間隔Ｓｍが１μm以上40μm以下であることが好ましい。

外部加熱ローラ93の表面粗さＲｚが10μm以上に粗れ過ぎていると、定着ローラ91表層に実画に影響する深さの傷を形成することや、離型性が低下してトナーの融着が起こりやすくなる等の弊害が生じる。

Ｒｚが２μm未満の時は定着ローラ91の表面粗さを所望の値に変更することができないことや、接触抵抗が高すぎるために回転トルクがモータの最大トルクを超えてしまう弊害が生じる。

また前記平均間隔Ｓｍ値が40μmよりも大きい時は、表層の凹凸の数が少ないため、表面粗さＲｚが低い上記の場合と同じく表面の粗さを変更する能力が弱い。逆に１μm未満の時は耐久劣化の影響で、表面粗さ変更処理を繰り返した際に、外部加熱ローラ93の表層が磨耗して表面粗さが低下する。

外部加熱ローラ93は定着ローラ91と同様に内部に加熱源としてハロゲンヒータ95を有し、その表層温度は180℃以上で温調されており、定着ローラ91表層の160℃よりも常に温度が高くなるように構成されている。トナーの軟化時の粘性は一般に高温である方が低いため、定着ローラ表層のトナー粘度よりも外部加熱ローラ93表層のトナー粘度の方が低く、この点でも外部加熱ローラ93にトナーが付着固化し難くなる効果がある。

クリーニング部材94は弾性体のローラと定着ローラの形成するニップ間を、繊維状のクリーニングウエブが一定量ずつ送り出される構成である。

定着ローラ91には回転方向上流側から、加圧ローラ92、クリーニング部材94、外部加熱ローラ93の順に当接される。そして、加圧ローラ92と定着ローラ91の間を通過する記録材から生じた異物がクリーニング部材94によって除去され、外部加熱ローラ93までまわり難くしている。

この定着装置９は、定着ローラ91を加熱させて通常の定着動作を行う画像加熱処理モードのほかに、定着ローラ91に対して外部加熱ローラ93が摺動するように回転することで定着ローラ91を粗面化する粗面化モードを有する。この粗面化モードは、画像形成装置の操作パネルに粗面化モード選択ボタンが設けられ、使用者がこのボタンを操作することによって粗面化モードを選択的に実行させることができるようになっている。

そして、外部加熱ローラ93は回転部に駆動機構を有している。外部加熱ローラ93は、粗面化モードが選択されたときのみ駆動ギアと被駆動ギアが組み合わさることで、外部加熱ローラ93に駆動が伝達され、画像加熱処理モードのときは外部加熱ローラ93は自由回転状態となるように構成されている。すなわち、図４に示すように、モータ81の駆動力がクラッチ82を介して外部加熱ローラ93に切り替え伝達可能となっている。そして、通常時の画像加熱処理時はクラッチＯＦＦとなって外部加熱ローラ93は回動自由となり、定着ローラ91に当接して従動回転する。一方、表面粗さ変更モード時はクラッチＯＮとなり、モータ81の駆動力によって外部加熱ローラ93が定着ローラ91よりも若干速く回転する。

なお、上記例とは異なり、通常の画像加熱処理時に外部加熱ローラ93がその当接部において定着ローラ91と同方向に且つ同速度で駆動するように構成しても構わない。ここで、製造誤差などにより両者に僅かな速度差がある場合も含めて「同速度」であるということにする。

｛定着動作｝
次に、本実施形態の定着装置９の動作について説明する。まず、定着ローラ91の表面が定着ローラ91内と外部加熱ローラ93内のハロゲンヒータ95の加熱により所定の設定温度になり、画像形成装置における画像形成動作の開始信号が受け付けられると、記録材Ｓが給送デッキより搬送される。

画像形成部において記録材Ｓ上にトナー像が転写形成され、その記録材Ｓが定着装置に搬送されてくる。この画像形成動作の開始と同期して、定着ローラ91が図２の矢印方向に回転し始めると同時に、加圧ローラ92が定着ローラ91に従動して図中の矢印方向に回転し始める。

定着ローラ91の回転により、加圧ローラ92は定着ローラ91に対して従動回転し、その間を記録材Ｓが通過することにより、トナー像が記録材Ｓに定着される。

不図示の定着ローラ表層の温度センサにより、ハロゲンヒータ95での温調制御が行われることで、定着温度を保つ。

通紙が連続で行われると、本実施形態の構成では通紙1000枚程度で、定着ローラ91上で通紙部と非通紙部の表面粗さの差により、定着後のトナーのグロス差としてあらわれる。このグロス差を解消するために、使用者が粗面化モードを行うように設定する。

粗面化モードが選択実行されると（図４）、外部加熱ローラ93に駆動ギアから動力が伝達され、外部加熱ローラ93は定着ローラ91の回転方向と同方向に周速比103％で周速差をもった回転を行う。この粗面化モードが実行されている際も定着動作は可能であり、外部加熱ローラ93は通常動作時と同様に温度センサとハロゲンヒータで温調を続けながら定着ローラ91表層の粗さを変更できる。本実施形態では粗面化モードは５分間連続して実行され、この間はプリント動作が行われなくても定着ローラ91と外部加熱ローラ93は当接して回転を続ける。

なお、外部加熱ローラ93の回転の周速比が大きいほど、定着ローラ表層を変更する時間を短縮できる。しかし、駆動モータの回転トルクが限られているため、この周速比の上限は定着ローラ91と外部加熱ローラ93との間の摩擦抵抗に依存する。本実施形態の構成では、周速比が101％未満のときは表面粗さ変更処理の効果がほとんどない。また、周速比が300％を超える時には駆動ギアの回転が不安定になり、安定した表面荒らし処理を行うことができなかった。理想的には周速比が103％以上、150％以下の条件で、定着ローラ91の粗さの変更を初期から安定して一定値なり、より好ましい。さらに、外部加熱ローラ93を定着ローラ91の回転方向に対し、順方向ではなくてカウンタ方向に−１％以下、−300％以上で回転させても、同様の効果が得られる。

さらに、粗面化モード時の温調は通常の定着動作時と同様なので、前記特許文献２のように表面粗さ変更処理時に定着ローラ表層の融点付近まで加熱する必要がない。このため、例えば融点の高いＰＦＡチューブ等の表層でも実施できる。

ここで、記録材を通紙して通紙枚数に対して定着ローラ91の表面粗さＲｚを長手位置で数点計測し、その最大値と最小値の最大差分ΔＲｚを求めた実験結果を図５に示す。この実験結果から明らかなように、前述した粗面化モードを実行しないときは、通紙枚数に略比例して前記最大差分ΔＲｚが増加していた。しかし、前述した粗面化モードを実行したときは、通紙枚数が10万枚時でも0.3μm程度に抑えることができた。

さらに、図５に示すように、特許文献２に示される従来例の場合、表面状態変更部材は１万枚から10万枚にかけて表層にトナーが付着し、表面粗さの最大差分ΔＲｚが大きくなって効果が弱まった。これに対して本実施形態の粗面化モードを実行した場合はトナーの付着はほとんど見られず、10万枚まで効果が持続していることがわかる。

本実施形態の構成で粗面化モードを長時間連続して行うと、数万枚通紙後の耐久時に定着ローラ表層の離型性が悪化することや、外部加熱ローラ93の表層が磨耗する弊害が見られることがある。このため、通常時には駆動ギアは離間し、定着ローラ91に対して外部加熱ローラ93は従動回転をしていることが望ましい。通紙500枚程度につき１回の粗面化モードで、定着後画像のグロスを均一に保つことが可能である。

また、本実施形態にあっては、外部加熱ローラ93が表面粗さ変更部材を兼ねることで、表面粗さ変更部材を省略でき、省スペース化と低コスト化が実現できる。さらに表面粗さ変更時に定着ローラ91の加熱源で全体を加熱する必要が省け、外部加熱ローラ93の加熱源で定着ローラ91表層を集中して加熱できるので、省エネと時間短縮が実現できる。また、外部加熱ローラ93の表層は表面離型性が高く、定着ローラ91表層よりも高温であるため、トナーの付着固化が起こり難く、汚れ付着による傷などのリスクを回避し易い。

〔第２実施形態〕
次に第２実施形態に係る装置について図６乃至図８を参照して説明する。なお、本実施形態の装置の基本構成は前述した実施形態と同一であるため重複する説明は省略し、ここでは本実施形態の特徴となる構成について説明する。また、前述した実施形態と同一機能を有する部材には同一符号を付す。

本実施形態は記録材Ｓが一定枚数定着処理される毎に、粗面化モードが自動的に設定されることを特徴とするものである。

本実施形態の外部加熱ローラ93は定着ローラ91に常に加圧してニップを形成している。このような構成では、定着動作中に定着ニップ部で定着ローラ91表層に僅かにオフセットしたトナーがマイナス極性の場合、静電的に相性の良い外部加熱ローラ93に移行し易い。

そこで、本実施形態では、図６に示すように、外部加熱ローラ93よりもトナー離型性の悪いクリーニングローラ96を外部加熱ローラ93に当接するように設けている。

これにより、外部加熱ローラ93に移行したトナーをクリーニングローラ96によってクリーニングすることが可能である。このため、クリーニングローラ96のクリーニング効果が続く限りは、外部加熱ローラ93には極微量のトナーや紙粉しか付着しない。さらに、外部加熱ローラ93の表面温度はトナーの融点を上回る180〜200℃であるため、極微量のトナーが固化することが少ない。

もしもトナーや紙粉汚れが目立つ場合、必要ならば外部加熱ローラ93が定着ローラ91から離間している際も、外部加熱ローラ93に駆動を入れることができるので、コントローラによるモータ81の制御で外部加熱ローラ93を高速回転する。これにより、図７に示すように、外部加熱ローラ93を定着ローラ91から離間するときに外部加熱ローラ93を回転させ、クリーニングローラ96でクリーニングすることができる。

プロセススピード100mm/s、10ppmの定着装置で、初期の定着ローラ91の表層粗さＲｚが長手方向均一に0.5±0.1μmである。この状態で定着処理が繰り返されると、通紙部と非通紙部、紙の両端部通過域で表面粗さに差が生じる。同サイズ紙1000枚通紙後の表面粗さＲｚは通紙部が0.4μm、非通紙部が0.5〜0.7μm、紙両端部で0.7〜1.0μmとなり、定着ローラの長手方向で表面粗さの差が生じて、定着画像にグロスむらが出てしまう。

上記定着ローラの表面粗さの差を解消するために、本実施形態では定着装置に記録材Ｓが通紙される枚数をカウントする通紙枚数カウンタを設け、通紙枚数カウンタ500枚通紙ごとに前述した粗面化モードが設定されることにする。

図８に本実施形態における定着ローラの粗面化モードの実行手順のフローチャートを示す。このフローチャートに示すように、枚数カウンタｎを初期０枚に設定し（Ｓ１）、プリントが行われるとｎに１枚ずつ加算していく（Ｓ２、Ｓ３）。ｎが500枚を超えると粗面化モードが設定され（Ｓ４、Ｓ５）、タイムカウンタｔが０秒から経過時間をカウントする（Ｓ６）。その後ｎが０枚に戻る（Ｓ１）。

上記カウント値ｎが500枚を超えない場合、タイムカウンタｔが120秒を超えるか否かの判定をし（Ｓ７）、120秒を超えると粗面化モードを解除し、ｔのカウントも停止する（Ｓ８）。

粗面化モードが設定されると、外部加熱ローラ93に駆動ギアから動力が伝達され、外部加熱ローラ93は定着ローラ91の回転に対して順方向に105％の周速差で回転を行う。120秒間この粗面化モードが持続し、その後は通常状態に戻る。このとき駆動ギアが外部加熱ローラ93から離れ、外部加熱ローラ93は定着ローラに対して従動回転をするようになる。表層粗さを変更した直後の定着ローラ91表面粗さは0.5〜0.7μmの範囲になる。

なお、表面粗さ変更部材が定着ローラ外部加熱機能を兼ねているために、定着ローラ91を外部から加熱可能で定着温度を維持できるので、粗面化モード時にもプリント動作は持続可能である。

〔第３実施形態〕
次に第３実施形態に係る装置について図９を参照して説明する。なお、本実施形態の装置の基本構成も前述した第１実施形態と同一であるため重複する説明は省略し、ここでは本実施形態の特徴となる構成について説明する。また、前述した実施形態と同一機能を有する部材には同一符号を付す。

本実施形態は粗面化モードを、スリープモードからの復帰時や初期立ち上げ時に実行することを特徴としたものである。

本実施形態の粗面化モードは、図９のフローチャートの手順により設定される。すなわち、画像形成装置の電源ＯＮ時またはスリープモード復帰時から定着ローラ91と外部加熱ローラ93がハロゲンヒータ95で加熱され、記録材の定着可能温度となるスタンバイ状態に向けて温調が始まる。外部加熱ローラ93がトナーの軟化する温度である90℃を超えているか判定し（Ｓ11）、超えている場合、次にスタンバイ状態の温調に達しているか判定し（Ｓ12）、達していたら終了する。

スタンバイ状態の温調に達していない場合、粗面化モードが設定され、表面粗さ変更処理がハロゲンヒータ95による温調と平行して行われる（Ｓ13）。同時にタイムカウンタｔが０秒から経過時間のカウントを開始する（Ｓ14）。そしてスタンバイ状態の温調になるか、またはタイムカウンタが60秒を超えたかを判別し（Ｓ15、Ｓ16）、スタンバイ状態の温調、またはタイムカウンタが60秒を超えたときに粗面化モードが解除される（Ｓ17）。

スタンバイ状態へ復帰する間は記録材の通紙が無いので、定着ローラ91の回転数を通常よりも高速にすることが可能である。通常、定着動作中はプロセススピード100mm/s、10ppmの定着装置で、粗面化モード時は定着ローラを200mm/s、外部加熱ローラ93を210mm/sで高速回転する。これにより前述した第２実施形態では120秒の所要時間がかかるところを、60秒程度で定着ローラ91の表面粗さを長手均一に変更することができる。

さらに記録材の通紙が無いことで、表面状態変更モード時のトナーや紙粉の汚れの吸着が起こることが無い。

また、温調が低いときには外部加熱ローラ93に微量吸着したトナーが固化していることがあるが、外部加熱ローラ93自身が加熱源を有することで、外部加熱ローラ93表層をトナー軟化温度以上にする際の時間とエネルギーを節約できるという利点がある。

本実施形態では常温時からの立ち上げ時には、外部加熱ローラ93の表層温度がトナーの軟化温度90度を越えた時点から、定着動作可能なスタンバイ状態になるまで約60秒要するので、立ち上げ時のダウンタイム無しに定着ローラ91の表面粗さを変更できる。

このような本実施形態の定着装置は１日当たりの合計定着処理枚数が500枚程度と少ない低速機等に特に有効である。

画像形成装置の断面図である。 通常動作時を示す定着装置の断面図である。 外部加熱ローラ離間時を示す定着装置の断面図である。 粗面化モードを示す定着装置の断面図である。 実施形態の効果を示す従来例との比較を示すグラフである。 外部加熱ローラクリーニング部材を示す定着装置の断面図である。 外部加熱ローラクリーニング時を示す定着装置の断面図である。 第２実施形態の定着ローラの表面粗さ変更処理に関するフローチャートである。 第３実施形態の定着ローラの表面粗さ変更処理に関するフローチャートである。

符号の説明

Ｐ …画像形成部
Ｓ …記録材
１ …現像器
２ …ドラム帯電器
３ …感光体ドラム
４ …クリーナ
９ …定着装置
10 …給送カセット
11 …二次転写ローラ
12 …レジストローラ
22 …ベルトクリーナ
24 …一次転写帯電器
91 …定着ローラ
92 …加圧ローラ
93 …外部加熱ローラ
94 …クリーニング部材
95 …ハロゲンヒータ
96 …クリーニングローラ
130 …中間転写体

Claims (5)

1. 記録材上のトナー画像をニップ部にて加熱する回転可能な画像加熱部材と、この画像加熱部材との間でニップ部を形成するニップ形成部材と、前記画像加熱部材に当接してその外部から加熱する回転可能な外部加熱部材と、を有する画像加熱装置において、
   前記画像加熱部材に対し前記外部加熱部材を従動もしくは実質的に等速駆動することで前記画像加熱部材を加熱する画像加熱処理モードと、前記画像加熱部材に対し前記外部加熱部材を摺擦駆動することで前記画像加熱部材を粗面化する粗面化モードと、を有することを特徴とする画像加熱装置。
2. 前記粗面化モードでは前記外部加熱部材による加熱動作を並行して行うことを特徴とする請求項１の画像加熱装置。
3. 前記外部加熱部材の十点平均粗さをＲｚ、平均山間隔をＳｍとしたとき、
   ２μｍ≦Ｒｚ≦１０μｍ
   １μｍ≦Ｓｍ≦４０μｍ
   を満たすことを特徴とする請求項１又は２の画像加熱装置。
4. 前記外部加熱部材をクリーニングするクリーニング部材を有し、このクリーニング部材は前記外部加熱部材が前記画像加熱部材から離間した状態のときにクリーニング動作を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの画像加熱装置。
5. 前記画像加熱部材はその表面にフッ素樹脂チューブが被覆されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの画像加熱装置。

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