JP3787433B2 - 定着装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ等に使用される定着装置及びこれを使用した画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば、複写機・プリンタ・ファクシミリ等の画像形成装置における加熱定着装置、すなわち、電子写真方式・静電記録方式・磁気記録方式等の適宜の画像形成プロセスにより加熱定着性の顕画剤(トナー)を用いて記録材(転写材シート・印刷紙・エレクトロファックスシート・静電記録シートなど)の表面に間接(転写)方式、又は直接方式で形成され担持された未定着トナー像(目的の画像情報に対応した未定着顕画剤像)を記録材に熱定着させるための加熱装置としては、一般に、熱ローラ方式の加熱装置が使用されている。
【0003】
この熱ローラ方式の加熱装置は、ハロゲンヒータ等の内蔵熱源によって加熱され所定の温度に維持された加熱ローラ(定着ローラ)と、これに圧接された弾性を有する加圧ローラとの圧接ニップ部(定着ニップ部)に記録材を導入して挟持搬送することで定着ローラの熱で記録材表面の未定着トナー像を熱定着させるものである。
【0004】
最近では、フィルム加熱方式の加熱装置が提案され、実用化されている(例えば、特開昭63−313182号公報・特開平1−263679号公報、特開平2−157878号公報・特開平4−44075〜44083号公報、特開平4−204980〜204984号公報等)。
【0005】
この加熱装置は、支持部材に固定支持された加熱体に被加熱材としての記録材を、耐熱性・薄肉の定着フィルム(フィルム材)を介して密着させ、定着フィルムを加熱体に摺動移動させて加熱体の熱を定着フィルムを介して記録材へ与える方式・構成のものであり、未定着トナー画像を記録材表面に永久固着像として熱定着処理する装置として活用されている。また、例えば、トナー像を担持した記録材を加熱して艶などの表面性を改質する装置、仮定着処理する装置、その他、シート状の被加熱材を加熱処理する装置としても広く使用することができる。
【0006】
このようなフィルム加熱方式の加熱装置は、加熱体として、昇温の速い低熱容量のもの、例えば、絶縁性・良熱伝導性のセラミック基材と、この基材の表面に設けられた通電により発熱する抵抗発熱層を基本構成体とするいわゆるセラミックヒータを用いることができ、また定着フィルムとして薄膜で低熱容量のものを用いることができ、このため、短時間で加熱体及び定着フィルムの温度を上昇させることができる。したがって、スタンバイ時に加熱体に電力供給をしておく必要がない。これにより、次のような利点がある。被加熱材としての記録材をすぐに通紙しても記録材が定着ニップ部に到達するまでに加熱体を所定温度まで十分に昇温させることができるので、ウェイトタイムの短縮化(クイックスタート性:オンデマンドで作動)や省電力化が可能となり、また、画像形成装置本体の装置内の昇温を抑えることができるといった利点である。
【0007】
ここで、記録材表面に担持された未定着トナーは、そのすべてが適度に加熱溶融されて、記録材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、溶け過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、定着フィルムにオフセットしたトナー等が存在すると、これらのトナーは、記録材表面に接する定着ローラや定着フィルムに転移し、またこれら定着ローラや定着フィルムに転移したトナーが紙間等で加圧ローラにさらに転移し、これにより、定着ローラ、定着フィルム、加圧ローラに付着して、トナー汚れを発生させることになる。
【0008】
これら、トナー汚れを蓄積させないために、定着装置に用いられる定着ローラ、定着フィルム、加圧ローラの表層には、トナーとの離型性を考慮して、PTFE、PFA、FEPといったフッ素樹脂層や、LTV、RTVといったシリコーンゴム層からなる離型層を設けるのが一般的である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来例にある定着ローラ、定着フィルム、加圧ローラの表層に用いるフッ素樹脂等の離型層は、トナー汚れに対してこれを完全になくすことはできない。このため、トナー接触面側である定着ローラや定着フィルムにトナー汚れが付着した場合、定着ローラや定着フィルムは画像形成中は常にトナー溶融温度に加熱されているため、トナー汚れは溶融した状態となっており、次の記録材が定着ニップ部に到達したときに、その表面のトナー像と混ざって記録材側に移動したり、紙間で加圧ローラに移動するために、定着ローラや定着フィルムが継続的に汚れているという状態は存在しない。
【0010】
一方、加圧ローラの場合は、トナー汚れは、一旦、定着ローラや定着フィルムにオフセットした後、加圧ローラに移ることになる。加圧ローラは定着ローラや定着フィルムと比べて温度が低いため、移動したトナー汚れ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。特に、定着フィルムを用いたオンデマンド方式の定着装置においては、加圧ローラは通紙以外は加熱されないため温度が上昇しにくく、最大でも100℃程度にしか昇温しない。このため、前述のようにオフセットして加圧ローラに転移したトナー汚れはほとんど加圧ローラ上では溶融しない。また、加圧ローラ側には記録材表面のトナー像は接触しないため、トナー汚れがトナー像に持って行かれることは少なく、一旦、汚れると汚れが蓄積されていくといった欠点があった。そして、加圧ローラ上の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、記録材(特に記録材がOHPフィルムの場合)が加圧ローラに巻き付いたり、蓄積されたトナー汚れが一気に剥離して記録材を汚したりするという欠点があった。
【0011】
特に、昨今、電子写真方式のプリンタは全世界で幅広く使用され、これに伴ってプリンタで使用される記録材も多種多様化してきている。
【0012】
例えば、ヨーロッパ市場では、記録材は腰があり白色度の良いものが好まれており、記録材に用いられるフィラーとしてCaCO3 が多く使われている。ところが、CaCO3 が加圧ローラに付着すると、加圧ローラの離型性は悪くなり、上述の加圧ローラ上のトナー汚れが促進されて一層悪化する。このCaCO3 の加圧ローラへの付着は低湿環境下ほどひどくなる。また、加圧ローラのトナー汚れは低温環境下ほどひどくなる。
【0013】
例えば、温度15℃、湿度10%の環境下でCaCO3 を10〜15%含んだ記録材を用いて通紙耐久テストを行うと、1000〜2000枚の通紙枚数で加圧ローラは汚れはじめ、それとほぼ同じ枚数で記録材にトナー汚れが発生し画像不良となる。
【0014】
本発明は、上述事情に鑑みてなされたものであり、定着回転体としての加圧ローラに対するトナー汚れの蓄積を防止し、これにより、加圧ローラに対する記録材の巻き付きや加圧ローラに蓄積されたトナー汚れが一気に記録材を汚すといった不具合を防止するようにした定着装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項1の発明は、定着フィルムと、前記定着フィルムよりも熱容量の大きな加圧ローラとを一対の定着回転体として接触させて定着ニップ部を構成し、未定着トナー像を担持した記録材を前記定着ニップ部にて挟持搬送しつつ加熱し、前記記録材上に前記トナー像を定着させる定着装置において、前記定着ニップ部を加熱する加熱体と、前記定着回転体の回転を制御する回転制御手段と、前記加熱体の温度を制御する温度制御手段と、を備え、該温度制御手段は、少なくとも画像形成終了時の前記回転制御手段による前記定着回転体の後回転停止後に、前記定着ニップ部を前記トナーの軟化点以上の温度で所定時間にわたって加熱する第1の温度制御値を有するとともに、前記回転制御手段による前記定着回転体の起動時に、前記加熱体による加熱開始以前に、前記定着回転体を回転させて温度を検出し該検出結果に基づいて定着時の制御温度を決定する、ことを特徴とする。
【0016】
請求項2の発明は、請求項1の定着装置において、前記定着回転体の起動時の温度検出タイミングを、前記定着回転体のうちの起動前に前記定着ニップ部に位置した部分が該定着ニップ部から外れたときに設定する、ことを特徴とする。
【0017】
請求項3の発明は、定着フィルムと、前記定着フィルムよりも熱容量の大きな加圧ローラとを一対の定着回転体として接触させて定着ニップ部を構成し、未定着トナー像を担持した記録材を前記定着ニップ部にて挟持搬送しつつ加熱し、前記記録材上に前記トナー像を定着させる定着装置において、前記定着ニップ部を加熱する加熱体と、前記定着回転体の回転を制御する回転制御手段と、前記加熱体の温度を制御する温度制御手段と、を備え、該温度制御手段は、少なくとも画像形成終了時の前記回転制御手段による前記定着回転体の後回転停止後に、前記定着ニップ部を前記トナーの軟化点以上の温度で所定時間にわたって加熱する第1の温度制御値を有するとともに、前記回転制御手段による前記定着回転体の起動時に、該定着回転体が第2の制御温度未満の場合には、そのままの温度を定着時の制御温度を決定するために使用し、前記第2の制御温度以上の場合には、加熱開始以前に、前記定着回転体を回転させて該定着回転体の温度を検出し、該検出結果に基づいて定着時の制御温度を決定する、ことを特徴とする。
【0018】
請求項4の発明は、定着フィルムと、前記定着フィルムよりも熱容量の大きな加圧ローラとを一対の定着回転体として接触させて定着ニップ部を構成し、未定着トナー像を担持した記録材を前記定着ニップ部にて挟持搬送しつつ加熱し、前記記録材上に前記トナー像を定着させる定着装置において、前記定着ニップ部を加熱する加熱体と、前記定着回転体の回転を制御する回転制御手段と、前記加熱体の温度を制御する温度制御手段と、を備え、該温度制御手段は、少なくとも画像形成終了時の前記回転制御手段による前記定着回転体の後回転停止後に、前記定着ニップ部を前記トナーの軟化点以上の温度で所定時間にわたって加熱する第1の温度制御値を有するとともに、前記回転制御手段は、前記第1の制御温度値での加熱終了後に、前記定着ニップ部の温度がトナーの軟化点以下に下がったときに、前記定着回転体を、前記定着ニップ部のニップ幅以上の回転でかつ1回転以下だけ回転させた後、停止させる、ことを特徴とする。
【0019】
請求項5の発明は、請求項4の定着装置において、前記回転制御手段による前記定着回転体の起動時に、該定着回転体の回転開始以前に該定着回転体の温度を検出して定着時の制御温度を決定するとともに、その後、前記定着回転体の回転開始前に所定時間の加熱を行う、ことを特徴とする。
【0020】
請求項6の発明は、請求項1、2、3、4、又は5の定着装置において、定着時に前記記録材が前記定着ニップ部を抜けるのとほぼ同時に加熱を停止し、非加熱状態での前記定着回転体の回転の後の停止状態で、再度、前記定着ニップ部を加熱する、ことを特徴とする。
【0021】
請求項7の発明は、請求項1、2、3、4、5、又は6の定着装置において、前記一対の定着回転体のうちの一方が、前記定着ニップ部において、前記記録材のトナー担持面側に配置された耐熱性の定着フィルムである、ことを特徴とする。
【0022】
請求項8の発明は、定着フィルムと、前記定着フィルムよりも熱容量の大きな加圧ローラとを一対の定着回転体として接触させて定着ニップ部を構成し、未定着トナー像を担持した記録材を前記定着ニップ部にて挟持搬送しつつ加熱し、前記記録材上に前記トナー像を定着させる定着装置において、定着動作を終了する場合、加熱を停止した後、前記定着回転体の回転を停止し、前記定着回転体の停止状態で、再度、前記定着ニップ部を加熱する、ことを特徴とする。
請求項9の発明は、画像形成装置において、像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を記録材に転写する画像形成部と、請求項1〜8のいずれか記載の定着装置と、を備える、ことを特徴とする。
【0023】
〔作用〕
請求項1の発明によると、まず、オフセット等で付着したトナーのうち定着ニップ部にあるトナーを軟化点以上に加熱して溶融することで、溶融前よりも大きなトナーの固まりにすることができる。このようなトナーは、定着フィルムとこの定着フィルムよりも熱容量の大きい加圧ローラとからなる一対の定着回転体のうちの、熱容量の小さい低温の方の定着回転体(定着フィルム)に付着させることができる。そして、一対の定着回転体に記録材を挿通すると、この記録材は、低温の方の定着回転体よりもさらに低温であるので、一旦、低温の定着回転体に付着したトナーは、ここから記録材上に付着され、記録材とともに排出される。なお、こうして記録材に付着されるトナーは、微量で、目に見えないレベルのものである。このような加熱動作を各定着動作終了後に行うことで、定着回転体をクリーンに保つことができる。
【0024】
しかし、この方法では、定着動作終了直後に再度、定着動作を行う場合に、制御温度を決定するのに困難が生じる。すなわち、通常は、定着動作開始前に定着回転体の温度を測定して、その値を基に定着装置の暖まり具合を判断して、定着動作時の制御温度を決定するのであるが、上述したように、加熱しているとこの判断が正確にできなくなる。
【0025】
そこで、請求項1に発明においては、さらに、定着回転体のうちの定着ニップ部で加熱された部分を、定着ニップ部から移動させて、定着回転体の温度を測定することで、判断精度を上げるものである。
【0026】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、定着回転体の温度を検出するタイミングを具体的に規定するものである。すなわち、そのタイミングを、定着回転体のうちの起動前に前記定着ニップ部に位置した部分が定着ニップ部から外れたときと設定している。
【0027】
請求項3の発明によると、請求項1では定着回転体のうちの加熱した部分を必ず定着ニップ部からずらしてから温度検知を行っていたのとは異なり、定着回転体の温度が第1の制御温度よりも低い場合には、加熱の影響が内のでそのままその温度を次の定着時の制御温度を決定する際の基準として用い、他方、第2の制御温度以上の場合には、請求項1と同様に定着回転体を回転させてから制御温度決定のための温度検知を開始する。これにより、定着装置の不要な起動をなくすことができる。
【0028】
請求項4の発明によると、定着動作終了時に、加熱と回転とを行うので、次の起動時に定着回転体の温度を即座に測定して、定着動作を開始することができる。
【0029】
請求項5の発明によると、定着回転体の起動時のトルクを低減することができる。
【0030】
請求項6の発明によると、定着動作直後の不要な加熱をなくし、それによって、定着ニップ部での停止後の加熱から冷却の時間を短縮することができる。
【0031】
請求項7の発明は、一対の定着回転体のうちの一方を具体的に、耐熱性の定着フィルムとするものである。
【0032】
請求項の発明は、画像形成装置が上述の請求項1〜のいずれかの定着装置を備えるものであり、したがって、画像形成装置はその定着装置が上述の作用・効果を奏するものである。
【0033】
【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。
【0034】
〈実施の形態1〉
図1に、本発明に係る画像形成装置、すなわち本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置を示す。なお、同図は、本発明に係る画像形成装置の一例としてのレーザービームプリンタの概略構成を示す縦断面図である。
【0035】
まず、同図を参照してレーザービームプリンタ(以下「画像形成装置」という)の構成を説明する。
【0036】
同図に示す画像形成装置は、装置本体M内に、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」という。)1を備えている。感光ドラム1は、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(周速度)で回転駆動される。
【0037】
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。
【0038】
また、装置本体M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、記録材Pの搬送経路に沿って上流側から順に、給紙ローラ15、搬送ローラ8、トップセンサ9、搬送ガイド10、本発明に係る定着装置11、搬送ローラ12、排紙ローラ13、排紙トレイ14が配置されている。
【0039】
次に、上述構成の画像形成装置の動作を説明する。
【0040】
駆動手段(不図示)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。
【0041】
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等の露光手段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。
【0042】
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、現像ローラ4aを有しており、この現像ローラ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トナー像として現像(顕像化)する。
【0043】
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15によって給紙され、搬送ローラ8によって搬送され、トップセンサ9を介して、感光ドラム1と転写ローラ5との間の転写ニップ部に搬送される。このとき記録材Pは、トップセンサ9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。
【0044】
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、搬送ガイド10に沿って定着装置11に搬送され、ここで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。なお、定着装置11については後に詳述する。
【0045】
トナー像定着後の記録材Pは、搬送ローラ12によって搬送され、排出ローラ13によって装置本体M上面の排紙トレイ14上に排出される。
【0046】
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(以下「転写残トナー」という。)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、次の画像形成に供される。
【0047】
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。
【0048】
次に、図2を参照して、本発明に係る定着装置11の一例について詳述する。なお、同図は、記録材Pの搬送方向(矢印K方向)に沿った縦断面図である。
【0049】
同図に示す定着装置11は、トナーを加熱する加熱体としてのセラミックヒータ(ヒータ)20と、このセラミックヒータ20を内包する定着フィルム(定着回転体)25と、定着フィルム25に当接された別の定着回転体としての加圧ローラ26と、セラミックヒータ20の温度を制御する温度制御手段27と、記録材Pの搬送を制御する回転制御手段28とを主要構成部材として構成されている。
【0050】
セラミックヒータ20は、アルミナ等の耐熱性の基材20a上に例えば印刷によって抵抗体パターン20bを形成し、その表面をガラス層20cで被覆したものであり、記録材Pの搬送方向(矢印K方向)に直角な左右方向に長く、すなわち、記録材Pの幅よりも長く形成されている。セラミックヒータ20は、装置本体Mに取り付けられたヒータホルダ22によって支持されている。ヒータホルダ22は、耐熱樹脂によって半円状に形成された部材であり、次の定着フィルム25の回転をガイドするガイド部材としても作用する。
【0051】
定着フィルム25は、ポリイミド等の耐熱樹脂を円筒状に形成したものであり、上述のセラミックヒータ20及びヒータホルダ22に遊嵌されている。定着フィルム25は、後述の加圧ローラ26によってセラミックヒータ20に押し付けられており、これにより定着フィルム25の裏面がセラミックヒータ20の下面に当接されるようになっている。定着フィルム25は、加圧ローラ26の矢印R26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矢印R25方向に回転されるように構成されている。なお、定着フィルム25の左右の両端部は、ヒータホルダ22のガイド部(不図示)によって規制されており、セラミックヒータ20の長手方向にはずれないようになっている。また、定着フィルム25の内面には、セラミックヒータ20やヒータホルダ22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。
【0052】
加圧ローラ26は、金属製の芯金26aの外周面に、シリコーンゴム等の弾性を有する耐熱性の離型層26bを設けたものであり、離型層26bの外周面により下方から定着フィルム25をセラミックヒータ20に押し付けて、定着フィルム25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26の回転方向についての幅(ニップ幅)をaとすると、このニップ幅a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。
【0053】
回転制御手段28は、加圧ローラ26を回転駆動するモータ29と、モータ29の回転を制御するCPU30とを有する。モータ29としては、例えばステッピングモータ等を使用することができ、加圧ローラ26の回転を矢印R26方向に連続的に行う外、所定の角度ずつ断続的に行うことも可能である。つまり、加圧ローラ26の回転と停止とを繰り返しながら、記録材Pをステップ送りすることもできる。
【0054】
温度制御手段27は、セラミックヒータ20の裏面に取り付けられたサーミスタ(温度検知素子)21と、サーミスタ21が検出する温度に基づいてトライアック24を制御し、セラミックヒータ20に対する通電を制御するCPU23とを有する。
【0055】
上述のように、定着装置11は、加圧ローラ26の矢印R26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、セラミックヒータ20によって記録材P上のトナーを加熱する。この際、回転制御手段28によって加圧ローラ26の回転を制御することにより、記録材Pの送りを適宜に制御することができ、また、温度制御手段27によってセラミックヒータ20の温度を適宜に制御することができるものである。
【0056】
次に、本発明の詳細について以下に説明する。
【0057】
図11は、従来の、定着フィルム表面(ただし、図中では「フィルム表面」と記載。)と加圧ローラ26との温度を示す図である。また、図3は、本実施の形態における同様の図である。
【0058】
図11に示すように、従来は、モータ29の回転を始めると同時に加熱を開始している。
【0059】
これに対し、本実施の形態では、図3に示すように、プリント信号が送られてきたときに定着フィルム表面と加圧ローラ26との温度差が無い状態で定着ニップ部Nに位置する部分を移動させる制御、すなわち加熱を始める前に回転を始める制御を行っている。図11からわかるように、従来は、前回転が開始される間に定着フィルム表面の温度が急激に上昇し、加圧ローラの温度が穏やかに上昇するため、定着ニップ部N中にあるトナーは、温度の低い加圧ローラ26に移転する。
【0060】
本実施の形態では、プリントを終了した際に、定着ニップ部Nを、定着フィルム25に付着したトナーを軟化する温度以上に昇温し、各々のトナーを結合させて加圧ローラ26に転移させないための温調を行う。
【0061】
定着フィルム25等に付着したオフセットトナーを軟化させるためには、トナーの温度を120℃以上にする必要がある。
【0062】
図4に、そのときの定着温調制御と、定着フィルム表面及び加圧ローラ26の温度との関係を示す。図4の後回転・後温調は、プリントを終えたときの温調制御である。同図からも明らかなように、定着温調温度は従来とほぼ同じの185℃であるものの、プリント直後の後回転では、従来と異なり、一定の温度を保つ。そして加圧ローラ温度をトナーの軟化する温度120℃にまで上昇させている。さらに停止した際、急激な加熱を行うことにより定着ニップ部N中の加圧ローラ温度とフィルム表面温度をトナーが十分に軟化する温度に制御している。この制御温度は、200℃で5秒程度維持するとよい。こうすることで加圧ローラ26の膨張にも助長されて、定着ニップ部N中の各々のトナーを結合させることが可能になる。そしてトナーが結合したところで温調を切る。
【0063】
熱容量の大きな加圧ローラ26と熱容量が小さくて冷めやすい定着フィルム25とで定着ニップ部Nを構成しているため、トナーの軟化する温度120℃以上において、温度下降の緩やかな加圧ローラ26より定着フィルム表面が冷めた状態(図4中のG参照)が生じる。したがって、結合したトナーは冷めた定着フィルム25の方へ固着し始める。
【0064】
このような状態で定着装置11を回転させると、トナー各々では保持しにくい状況でも、トナーを結合させることにより定着フィルム25上に保持することが容易になる。そして、定着ニップ部Nで定着フィルム25に保持されているトナーが、加圧ローラ26に転移することを軽減させることができる。なお、定着装置11を回転させるとき、定着ニップ部Nの温度をトナーの軟化点以下まで下げることにより、さらに定着フィルム25側に固着するトナーを増加させることができる。
【0065】
さらに、定着ニップ部Nに突入してきた記録材Pは、常温であるため、定着フィルム表面と記録材Pとの間には、温度差が生じる。そして、定着ニップ部Nにおいて定着フィルム25に保持されているトナーは目には見えない程度の微量のものであり、このトナーは、記録材P上に付着されて定着フィルム25から吐き出される。
【0066】
加圧ローラ26の外周面のうち、プリント終了後に定着ニップ部Nに停止する部分は、加圧ローラ26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26の外周面の全周にわたってトナー汚れを吐き出すことができる。これにより加圧ローラ26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る。
【0067】
さらに、このトナーを吐き出させる制御の後に、次のプリントを行う場合を考える。
【0068】
通常、この種の定着フィルム25を用いる定着装置11の場合には、プリント開始前(定着装置11の加熱開始前)に定着装置11の温度を測定して、その暖まり具合によって、プリント時(定着時)の制御温度を決定している。これは、プリント直後で定着装置11が暖まっていると、記録材Pに過剰の熱が供給されてオフセットが発生し、逆に、熱の供給が不足すると定着不良になるからである。
【0069】
しかし、この方式を前述のトナー吐き出しシーケンスと組み合わせると、定着ニップ部Nだけに熱が供給されているため、この検知温度が不正確になる。そこで、本実施の形態では、定着ニップ部Nで加熱されていた部分を定着ニップ部Nから移動させてから、定着装置11の温度を検出することで、この問題を解決するものである。なお、温度検出には、前述のセラミックヒータ20に取り付けられた、サーミスタ21を用いればよい。
【0070】
図5(a)は、本実施の形態が適用された場合の温度検出を示す図であり、また、(b)は本実施の形態が適用されない場合のそれである。
【0071】
図6は、本実施の形態のタイミングチャートである。図6中、プリント信号、ヒータ加熱、定着器(定着装置)起動、温度検知において、それぞれ高いレベルが通電又は起動状態を示している。
【0072】
このようにして検知された定着装置11の温度をもとに、プリント時の制御温度を決定する方法は、例えば、特開平5−289562号公報、特開平6−242700号公報、特開平7−248700号公報等に記載されている。
【0073】
本実施の形態では、定着装置11の状態を検知する際に、加圧ローラ26、定着フィルム25の加熱されていない部分を用いているので、正確に測定することができる。一方、本実施の形態が適用されない場合は、プリント直後に再度、プリントすると、定着ニップ部N内には熱が残っており、このために次のプリント制御温度が低めに設定されてしまうため、定着不良が発生していた。
【0074】
従来の、トナーの吐き出しの無い温度制御で間欠耐久(2枚/10分)を行うと、約2000枚で加圧ローラ26に汚れが発生していた。これに対し、今回、本実施の形態を用いて、後回転温調165℃・後温調200℃・5秒・次にプリントするときの定着ニップ部温度を100℃以下(第1の温度制御値)とする温度制御(第1の温度制御)を行うことにより、加圧ローラ26に付着するトナーの量を半分以下に軽減させることが可能となり、間欠耐久4000枚でもトナー汚れの発生は見られなかった。
【0075】
本実施の形態を実施することにより、加圧ローラ26の表面コートの粗さ等のバラツキがあった場合でも加圧ローラ26のトナー付着を有効に防止することができるため、加圧ローラ26の表面コートを必要以上に高精度にする必要がなくなり、このため、加圧ローラ26の歩留まり向上、ひいてはコストダウンを図ることが可能となった。
【0076】
なお、本実施の形態で、定着装置11の温度を検出するタイミングは、加圧ローラ26を半回転させる程度が最もよい。これは、暖められた部分が最も定着ニップ部Nから遠ざかる位置であり、逆に、定着ニップ部Nから最も遠くて熱が伝わっていない部分が定着ニップ部Nに達しているときであるからである。また、加圧ローラ26を基準とするのは、熱容量的にみて、最も大きくセラミックヒータ20の温度検知に影響するからである。
【0077】
〈実施の形態2〉
上述の実施の形態1では、再度、プリントする前に定着装置11を起動させていたが、本実施の形態では、起動する前に温度を測定して、暖まっていなければそのまま検知温度を制御温度決定に用い、暖まっている場合だけ、加圧ローラ26を回転させて、定着ニップ部Nをずらせて温度検知を行うものである。なお、暖まっているかどうかの判断は、50℃をしきい値(第2の制御温度)として、それ以上は暖まっているとし、それ未満では暖まっていないものとした。
【0078】
この結果、不必要に定着装置11を回転させることがなくなり、定着装置11への負荷が軽減された。これは、定着ニップ部Nが低温にもかかわらずに起動されると定着フィルム25内面に塗布されているグリースの粘度が高く、起動トルクが大きくなってギヤや定着フィルム25に過剰に負荷が生じるため、好ましくなかったが、本実施の形態ではギヤの歯飛びや定着フィルム25のシワといったダメージも無くなった。
【0079】
〈実施の形態3〉
上述の実施の形態2では、再プリント時の起動の仕方を変えていたが、本実施の形態では、後回転の中でもこれを行う。すなわち、プリント終了後、停止した後に、定着ニップ部N内をトナーの軟化点以上(およそ100℃)まで加熱し、5秒程度の加熱でトナーを溶融させて、大きな粒子にまとめる。その後、軟化点以下にまで定着ニップ部Nの温度が低下した後、定着装置11を非加熱状態で回転させ、定着ニップ部Nをずらす。このずらす変位量は、定着ニップ部Nのニップ幅以上、1回転以下である。
【0080】
図7は、本実施の形態のタイミングチャートである。高いレベルが通電又は起動状態を示している。軟化点温度以下、例えば90℃以下で直ちに回転させるようにしておくと、この時点ではまだグリースも十分暖かく、粘性も低いので、非常にスムースに回転させることができる。このようすを図8に示す。
【0081】
このように、後回転の一貫として、回転までいれておくことで、次回のプリントを即座に開始することができる。すなわち、即座に状態検知のための温度検知を行うことができるので、ファーストプリント時間を延ばすことなく、かつ定着装置11にダメージを与えずにクリーンな状態を保つことができる。
【0082】
〈実施の形態4〉
前述の実施の形態1では、後回転中に定着装置11は加熱を続け、120℃を維持しているが、本実施の形態では、後回転中に、加熱を停止する。例えば、定着装置11の下流側にある紙センサで記録材Pの後端が検知されると、加熱を停止して、冷却を行う。この間、回転は維持される。
【0083】
図9は、本実施の形態のタイミングチャートである。高いレベルが通電又は起動状態を示している。後回転中の加熱が内分だけ、加圧ローラ26、定着フィルム25とも温度が低い。そのため、停止後の定着ニップ部Nを加熱した後の冷却が速く進み、次のプリント開始までに軟化点以下にまで定着ニップ部N内の温度が下がりやすいという利点がある。このようすを図10に示す。
【0084】
本実施の形態4は、上述の実施の形態2及び実施の形態3に対しても適用することができる。
【0085】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、定着回転体として加圧ローラに対するトナー汚れの蓄積を有効に防止することができ、これにより、加圧ローラに対する記録材の巻き付きや加圧ローラに蓄積されたトナー汚れが一気に剥離して記録材を汚すといった不具合を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。
【図2】本発明に係る定着装置の概略構成を示す縦断面図。
【図3】実施の形態1の制御と、定着フィルム及び加圧ローラの温度との関係を示す図。
【図4】実施の形態1の制御と、定着フィルム及び加圧ローラの温度との関係を示す図。
【図5】(a)は、本発明の実施の形態1が適用された場合の温度検出を示す図。
(b)は、本発明が適用されない場合の温度検出を示す図。
【図6】実施の形態1のタイミングチャート。
【図7】実施の形態3のタイミングチャート。
【図8】実施の形態3における加圧ローラの温度変化を示す図。
【図9】実施の形態4のタイミングチャート。
【図10】実施の形態4における加圧ローラの温度変化を示す図。
【図11】従来の制御と、定着フィルム及び加圧ローラの温度との関係を示す図。
【符号の説明】
1 像担持体(感光ドラム)
11 定着装置
20 加熱体(セラミックヒータ)
21 温度検知素子(サーミスタ)
22 ヒータホルダ
23 CPU
24 トライアック
25 定着回転体(定着フィルム)
26 定着回転体(加圧ローラ)
27 温度制御手段
28 回転制御手段
29 モータ
30 CPU
N 定着ニップ部
P 記録材

Claims (9)

  1. 定着フィルムと、前記定着フィルムよりも熱容量の大きな加圧ローラとを一対の定着回転体として接触させて定着ニップ部を構成し、未定着トナー像を担持した記録材を前記定着ニップ部にて挟持搬送しつつ加熱し、前記記録材上に前記トナー像を定着させる定着装置において、
    前記定着ニップ部を加熱する加熱体と、
    前記定着回転体の回転を制御する回転制御手段と、
    前記加熱体の温度を制御する温度制御手段と、を備え、
    該温度制御手段は、
    少なくとも画像形成終了時の前記回転制御手段による前記定着回転体の後回転停止後に、前記定着ニップ部を前記トナーの軟化点以上の温度で所定時間にわたって加熱する第1の温度制御値を有するとともに、
    前記回転制御手段による前記定着回転体の起動時に、前記加熱体による加熱開始以前に、前記定着回転体を回転させて温度を検出し該検出結果に基づいて定着時の制御温度を決定する、
    ことを特徴とする定着装置。
  2. 前記定着回転体の起動時の温度検出タイミングを、前記定着回転体のうちの起動前に前記定着ニップ部に位置した部分が該定着ニップ部から外れたときに設定する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
  3. 定着フィルムと、前記定着フィルムよりも熱容量の大きな加圧ローラとを一対の定着回転体として接触させて定着ニップ部を構成し、未定着トナー像を担持した記録材を前記定着ニップ部にて挟持搬送しつつ加熱し、前記記録材上に前記トナー像を定着させる定着装置において、
    前記定着ニップ部を加熱する加熱体と、
    前記定着回転体の回転を制御する回転制御手段と、
    前記加熱体の温度を制御する温度制御手段と、を備え、
    該温度制御手段は、
    少なくとも画像形成終了時の前記回転制御手段による前記定着回転体の後回転停止後に、前記定着ニップ部を前記トナーの軟化点以上の温度で所定時間にわたって加熱する第1の温度制御値を有するとともに、
    前記回転制御手段による前記定着回転体の起動時に、該定着回転体が第2の制御温度未満の場合には、そのままの温度を定着時の制御温度を決定するために使用し、前記第2の制御温度以上の場合には、加熱開始以前に、前記定着回転体を回転させて該定着回転体の温度を検出し、該検出結果に基づいて定着時の制御温度を決定する、
    ことを特徴とする定着装置。
  4. 定着フィルムと、前記定着フィルムよりも熱容量の大きな加圧ローラとを一対の定着回転体として接触させて定着ニップ部を構成し、未定着トナー像を担持した記録材を前記定着ニップ部にて挟持搬送しつつ加熱し、前記記録材上に前記トナー像を定着させる定着装置において、
    前記定着ニップ部を加熱する加熱体と、
    前記定着回転体の回転を制御する回転制御手段と、
    前記加熱体の温度を制御する温度制御手段と、を備え、
    該温度制御手段は、
    少なくとも画像形成終了時の前記回転制御手段による前記定着回転体の後回転停止後に、前記定着ニップ部を前記トナーの軟化点以上の温度で所定時間にわたって加熱する第1の温度制御値を有するとともに、
    前記回転制御手段は、
    前記第1の制御温度値での加熱終了後に、前記定着ニップ部の温度がトナーの軟化点以下に下がったときに、前記定着回転体を、前記定着ニップ部のニップ幅以上の回転でかつ1回転以下だけ回転させた後、停止させる、
    ことを特徴とする定着装置。
  5. 前記回転制御手段による前記定着回転体の起動時に、該定着回転体の回転開始以前に該定着回転体の温度を検出して定着時の制御温度を決定するとともに、その後、前記定着回転体の回転開始前に所定時間の加熱を行う、
    ことを特徴とする請求項4に記載の定着装置。
  6. 定着時に前記記録材が前記定着ニップ部を抜けるのとほぼ同時に加熱を停止し、非加熱状態での前記定着回転体の回転の後の停止状態で、再度、前記定着ニップ部を加熱する、
    ことを特徴とする請求項1、2、3、4、又は5に記載の定着装置。
  7. 前記一対の定着回転体のうちの一方が、前記定着ニップ部において、前記記録材のトナー担持面側に配置された耐熱性の定着フィルムである、
    ことを特徴とする請求項1、2、3、4、5、又は6に記載の定着装置。
  8. 定着フィルムと、前記定着フィルムよりも熱容量の大きな加圧ローラとを一対の定着回転体として接触させて定着ニップ部を構成し、未定着トナー像を担持した記録材を前記定着ニップ部にて挟持搬送しつつ加熱し、前記記録材上に前記トナー像を定着させる定着装置において、
    定着動作を終了する場合、加熱を停止した後、前記定着回転体の回転を停止し、前記定着回転体の停止状態で、再度、前記定着ニップ部を加熱する、
    ことを特徴とする定着装置。
  9. 像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を記録材に転写する画像形成部と、
    請求項1〜8のいずれか記載の定着装置と、を備える、
    ことを特徴とする画像形成装置。
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