JP4489470B2 - 定着装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、電子写真方式の定着装置及びそれを備えた画像形成装置に関し、特に少なくとも片面にカラー画像を転写した転写材の巻き付きを防止可能な定着装置及びそれを備えた画像形成装置に関する。

従来、この種の画像形成装置の定着装置には、表面が非粘着性の弾性体で内部に加熱源を有する定着ローラと、弾性体で被覆された加圧ローラとを所定の圧力を加えて圧接させ、そのニップ部にトナーを転写した転写材を通過させて定着させる熱ローラ方式が用いられている。一般に定着ローラは、表面に転写材に溶着したトナーが接触するので、離型性の良好なフッ素系樹脂のコーティングや、ＰＦＡチューブの被覆を行っている。しかし、このような定着ローラを用いても、溶融したトナーは粘性が高いため、定着ローラ表面に付着しやすく定着ローラに転写材が巻き付くおそれがある。そのため、定着ローラに剥離爪を接触させて強制剥離して定着ローラへの転写材の巻き付きを防止する方法が採用され、さらにその剥離爪の接触跡が定着ローラ表面に残らないように、定着ローラ表面にシリコンオイル等の離型剤を塗布している。

図１０は、従来の定着装置の一例を示す構成図である。トナー像Ｐｔを有する転写材Ｐは図で左方へ搬送され、時計方向に回転する定着ローラ１０ａとそれに圧接して反時計方向に従動回転する加圧ローラ１０ｂとからなる定着手段１０のニップ部を通過する。定着ローラ１０ａ及び加圧ローラ１０ｂには軸部にハロゲンヒータ１３ａ，１３ｂがそれぞれ内蔵され、表面付近に転写材Ｐを定着ローラ１０ａ及び加圧ローラ１０ｂから剥離させる非接触の剥離板１４，１４及び表面温度検知用のサーミスタ１５，１５がそれぞれ配設されて温度制御を行っている。これにより、定着ローラ１０ａと加圧ローラ１０ｂとのニップ部を通過した転写材Ｐのトナー像Ｐｔは溶融して定着する。

図１１は、このような定着装置における転写材上のトナーの転写材側から定着ローラ側への温度勾配を示す図であり、従来の定着装置では転写材上のトナーの温度勾配は線（ａ）に示すように大きくなっている。トナーの温度勾配がこのように大きいと、転写材側のトナー温度をコールドオフセットしない定着可能温度Ｔ以上にするためには定着ローラ側のトナー温度Ｔａを高くしなければならない。そのため定着ローラ側のトナー粘性が上がって定着ローラ１０ａに巻き付きやすくなる。逆にトナー温度勾配を図の線（ｂ）のように小さくすることができれば、定着ローラ１０ａ側の温度はＴｂとなってトナー粘性を下げ得ることが分かる。

このトナー粘性Ｖは図１２に示すように、低温から高温にかけて増大し、所定のピーク点を超えると減少する。図１２おいて、定着ローラ表面温度（定着下限温度）をｔ（℃）とし、定着ローラ表面温度を定着手段側のトナー温度と考えると、定着ローラ表面の設定温度はｔ（℃）以上になる。
「トナー粘性」と「定着ローラの分離力」の関係は巻き付きに大きく影響する。図１２でラインＣ，Ｄはそれぞれ小径の定着ローラと大径の定着ローラにおけるトナー粘性Ｖに対する巻き付き発生の境界ラインを示すものであり、定着ローラ径が大きい場合はトナー粘性がラインＤより上にあると巻き付きが発生し、定着ローラ径が小さい場合はラインＣより上にあると巻き付きが発生する。このことは、定着ローラの分離力よりトナー粘性の方が大きいと巻き付きが発生することを表すと同時に、小径ローラは曲率分離効果により大径ローラより高い粘性のトナーを分離でき、定着ローラの表面温度を大径ローラより高く設定できることを示している。

この図１２に図１１の定着ローラ温度Ｔａ，ＴｂをプロットするとＴａは点Ａ，Ｔｂは点Ｂとなる。点Ａは小径ローラの場合でもラインＣを超えているので巻き付きが発生するのに対し、点Ｂは大径ローラの場合でもラインＤを超えていないので巻き付きが発生しない。このように、転写材側のトナー温度が同温度であっても、温度勾配の小さい方が巻き付きが発生しにくい。また、ニップ時間が短いと定着ローラ側の熱が転写材側のトナーに伝わりにくいので、トナー像の温度勾配が大きくなり、ニップ時間が長いと定着ローラ側の熱が転写材側のトナーに伝わりやすいので、トナー像の温度勾配が小さくなる。

一方、近年カラー画像形成装置においては、画像の色再現性や光沢性を確保するために、トナーを十分溶融することが要求され、低い融点のトナーが用いられている。このような融点の低いトナーは、高温オフセットを起こしやすいため、離型剤として低粘度のシリコンオイルを多量に塗布する必要がある。高温オフセットとは、トナーの温度が上昇しすぎてトナーが液状化し、トナーの凝集力が低下して定着時にトナーの一部が定着ローラに付着する現象である。また、シリコンオイルを多量に用いると、シリコンオイルのこぼれによる装置内のオイル汚染や転写材へのオイル付着による加筆性の低下等の問題が発生する。

このような問題点を解決するため、従来からシリコンオイルを全く用いないか、あるいは僅かに用いて定着後の優れた色再現性と光沢性を得るための定着装置がいくつか提案されている。
すなわち、定着ローラと加圧ローラとを対として、そのニップ部を少なくとも２回以上連続して未定着画像を通過させる定着方法であって、加圧ローラの表面粗さを十点平均粗さＲｚで０．８μｍ以下にすると共に、複数の加熱，加圧ローラの表面温度を順次Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３・・・Ｔｎ＞Ｔｓ（Ｔｎ：最後に配置されるローラの表面温度、Ｔｓ：ガラス転移温度）とする画質向上方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。

また、定着ローラまたは定着フィルムと加圧ローラとを備えてニップ部を形成し、そのニップ部よりも転写材進行方向下流側に上記加圧ローラ、または上記加圧ローラとは別に新たに設けた加圧ローラと圧接するように定着ローラを設け、その定着ローラの表面を十点平均粗さＲｚで１〜５０μｍとした定着装置も提案されている（例えば特許文献２参照）。
さらに、第１，第２の定着手段が転写材の移動方向に沿って配置され、その第２の定着手段はトナーの温度がガラス転位点以下にならない位置に配置され、光沢度に応じてトナーの表面平滑度を第２の定着手段の再加圧によって変更可能である定着装置も提案されている（例えば特許文献３参照）。

特開昭６３−１９２０６８号公報 特開平７−３１１５０５号公報 特開２００２−３０４０７２号公報

これらの従来技術は、いずれも画像を形成した転写紙を定着装置のニップ部を２回以上通過させることによって、定着後画像の色再現性と光沢性の向上を図ることを目的としたものであるが、シリコンオイルを全く用いない場合、以下のような問題が発生する。すなわち、定着ローラの摩擦係数が高いので、剥離板の接触跡が定着ローラに付き、定着画像にその傷跡が出てしまう。また、接触型の剥離板を用いない場合、付着量が多く巻き付き力の強い画像は定着ローラに巻き付いてしまう。

この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、特にトナー付着量が大きく巻き付き力の強い場合でもオイルレスのカラー定着が可能であり、さらに、先端部に余白が存在しない全面画像の転写材でも巻き付きが発生しない定着装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

この発明は上記の目的を達成するため、回転可能な定着ローラとこの定着ローラに圧接して従動回転可能で上記定着ローラとの間にニップ部を形成する加圧ローラとからなる定着手段を備え、転写材に担持されたトナー像を上記ニップ部で加熱及び加圧して上記転写材に定着させる定着装置において、上記定着手段の上記転写材の進行方向上流側に、上記転写材を予め加熱する予備加熱手段を設けるとともに、両面定着時、あるいは同時両面定着時において、上記転写材の先端部における表面と裏面の画像比率の高い面に接する側の上気定着ローラまたは加圧ローラの加熱設定温度を、他方の加熱設定温度より低くした定着装置を提供するものである。

そして、上記定着手段は片面定着時において、上記定着ローラが転写材のトナー像を担持している表面側に接し、上記加圧ローラが転写材のトナー像を担持していない裏面側に接するように配置されており、上記予備加熱手段は上記転写材の裏面側を加熱するようにし、上記加圧ローラの加熱設定温度を、上記定着ローラの加熱設定温度より高くするのがよい。

さらに、上記定着手段を複数段備え、その各定着手段は片面定着時において、上記定着ローラが転写材のトナー像を担持している表面側に接し、上記加圧ローラが転写材のトナー像を担持していない裏面側に接するように配置されており、上記転写材の進行方向の最下流側に配置された定着手段の少なくとも定着ローラの径を、他の定着手段の定着ローラの径よりも小さくし、少なくとも上記転写材の進行方向の最上流側に配置された定着手段の上記定着ローラ及び上記加圧ローラの加熱設定温度を、両面定着時、あるいは同時両面定着時において、上記転写材の先端部における表面と裏面の画像比率の高い面に接する側の上記定着ローラまたは加圧ローラの加熱設定温度を他方の加熱設定温度より低くするとよい。

そして、上記の定着装置の片面定着時においては、少なくとも上記転写材の進行方向の最上流側に配置された定着手段の上記加圧ローラの加熱設定温度を、上記定着ローラの加熱設定温度より高くするのがよく、上記転写材の進行方向の最上流側に配置された定着手段の上記定着ローラ及び上記加圧ローラの加熱設定温度を、上記転写材の種類も加味して制御するとなおよい。上記予備加熱手段を、上記転写材の進行方向の最上流側に配置された定着手段のさらに上流側に設けるとよい。

さらに、上記転写材の進行方向の最上流側に配置された定着手段と、この定着手段の下流側に配置された定着手段との間に、上記転写材の表面側と裏面側との光沢度とを検知する光沢度検知手段をそれぞれ設け、その検知した光沢度に応じて、上記転写材の進行方向の最下流側に配置された定着手段の上記定着ローラと上記加圧ローラの加熱設定温度を制御することも可能である。そして、これらの定着装置において、上記定着ローラ及び上記加圧ローラの線速は２５０ｍｍ／ｓｅｃ以上とするとよい。
また、上記のいずれかの定着装置を備えた画像形成装置も提供する。

この発明による定着装置は上記のように構成することにより、転写材に担持されているトナー像の上下方向の温度勾配を小さくすることができるので、定着ローラや加圧ローラの加熱設定温度を低くし得て巻き付きを防止することが可能になる。また、複数段の定着手段を設けたものは、転写材側から定着部材側にかけてのトナー像の温度勾配を殆どなくすることができ、各定着手段における定着ローラ表面の加熱温度を低く設定し得て、巻き付き防止効果をさらに向上させることができ、さらに進行方向下流側の定着ローラほど小径にして分離性を高めたので、転写材の定着ローラへの巻き付き防止効果が一層向上する。なお、この発明による定着装置を備えた画像形成装置によれば、いかなる種類の転写材に対しても巻き付きを有効に防止することが可能になる。

以下、この発明を実施するための最良の方法を図面に基づいて説明する。
図９は、この発明による定着装置を適用する同時両面定着が可能なカラー画像形成装置の画像形成部の構成図である。この構成図では、転写材Ｐの搬送路を挾んで上下に一対の画像形成部が対称に設けられているので、図を簡略化するため、下部の一部を省略し、主として上部のみについて説明する。

電子写真方式のフルカラー画像形成装置では、一般に色分解重ね合わせ転写方式が用いられている。図示しない原稿を青，赤，緑の３色に色分解した画像情報光をそれぞれ原稿読み取り部で読み取り、その各色光の強度レベルを画像演算処理を行って得られたイエロー（Ｙ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），黒（Ｂ）の色光で現像すべき書込画像データに基づいて、レーザ書込装置３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｂにより、同一平面上に上下に配列され、帯電装置４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｂにより負に帯電された４つの感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂ上に光書き込みを行う。なお、各感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂはそれぞれ光導電性を有する有機または無機材料で構成されており、矢示方向に回転する。光書き込みにより得られた静電潜像をそれぞれイエロー，シアン，マゼンタ，黒の現像剤を内蔵した現像器２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｂで現像して光書き込みが行われた部分が負帯電トナーにより反転現像される。

感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂに対向して、転写面を有する中間転写体としての中間転写ベルト２０が設けられている。この中間転写ベルト２０は、駆動ローラ２１，２次転写ローラ２２，従動ローラ２３，テンションローラ２４に掛け渡されて矢示方向に循環移動する。それぞれの感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂ上のトナー像は所定のバイアスが印加される１次転写ローラ５Ｙ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｂにより中間転写ベルト２０上に順に１次転写されて重ね合わされる。なお、従動ローラ２３と対向する位置には、中間転写ベルト２０の表面をクリーニングするクリーニング装置２５が設けられている。また、すでに述べたように、下部にも２次転写ローラ２２に対向して、転写材Ｐの裏面側の２次転写ローラ２２を有する中間転写ベルト２０が対称に設けられており、この裏面側の中間転写ベルト２０上のトナーに電荷を与えるチャージャ２６が設けられている。このチャージャ２６による放電は、転写材Ｐの表面側の中間転写ベルト２０上のトナーの電荷と逆極性の電荷を与えるものである。

給紙部３０から給送された転写材Ｐは、レジストローラ３１を経て対向して配設された２次転写ローラ２２，２２間に向けて搬送される。このとき、転写材Ｐは中間転写ベルト２０に形成された画像の先端と転写材搬送方向の所定位置とが一致するタイミングでレジストローラ３１により送り出される。転写材Ｐの表面側の２次転写ローラ２２は２次転写バイアス印加手段（図示しない）によってバイアスを印加され、表面側と裏面側の各中間転写ベルト２０上のトナー像を転写材Ｐの表裏両面にそれぞれ転写する。なお、転写材Ｐの裏面側の２次転写ローラ２２は接地されている。２次転写部を通過した転写材Ｐは、２次転写出口近傍に設けられた定着装置に送られ、トナー像が定着されてカラー画像が得られる。以下、定着装置の具体的構成を各実施例について説明する。

〔実施例１〕
図１はこの発明による定着装置の実施例１の構成図である。定着手段１０は、時計方向に回転する定着ローラ１０ａと、この定着ローラ１０ａに圧接しながら反時計方向に従動回転する加圧ローラ１０ｂとを有する。定着ローラ１０ａは、アルミ，ステンレスもしくは炭素鋼等の芯金の表面に厚さ４ｍｍの弾性層を設け、その上に厚さ５０μｍのＰＦＡチューブを被覆し、内部に熱源としてハロゲンヒータ１３ａを有している。また、この実施例１では、加圧ローラ１０ｂにも上記の定着ローラ１０ａと同様の構成からなるローラを用い、内部に熱源としてハロゲンヒータ１３ｂを有している。定着ローラ１０ａ及び加圧ローラ１０ｂの表面付近には、それぞれの表面温度を検知するサーミスタ１５を配置して、それぞれ予め定められた加熱設定温度になるように温度制御装置（図示しない）によって各ハロゲンヒータ１３ａ，１３ｂへの通電を制御している。
この実施例１では図１から明かなように、その定着手段１０は片面定着時において、定着ローラ１０ａが転写材Ｐのトナー像Ｐｔを担持している表面側に接し、加圧ローラ１０ｂが転写材のトナー像を担持していない裏面側に接するように配置されており、加圧ローラ１０ｂの加熱設定温度を定着ローラ１０ａの加熱設定温度より高く設定している。

また、定着ローラ１０ａと加圧ローラ１０ｂとのニップ部よりも転写材Ｐの搬送方向の上流側に、転写材Ｐの裏面側から転写材Ｐを加熱する予備加熱手段４０を設ける。この予備加熱手段４０は、ハロゲンヒータ４３とその反射板４１とからなり、反射板４１にはサーミスタ４５を付設して反射板４１の温度を検知することによってハロゲンヒータ４３への通電を制御している。ニップ部よりも下流側にはニップ部を通過した転写材Ｐを定着ローラ１０ａ及び加圧ローラ１０ｂから剥離する剥離板１４，１４をそれぞれ非接触状態に配設している。

このように、ニップ部の上流側で転写材を裏面側から予備加熱することにより、転写材側のトナー温度が高められ、ニップ部内でのトナー温度勾配が図１１の線（ｂ）に示すように緩くなるので、定着ローラ１０ａの設定温度を従来の線（ａ）よりも低く設定することができる。その結果、トナーの粘性を低く抑えることができ、トナー付着量が多く巻き付きやすいオイルレスカラー定着や、先端余白がない全面画像の定着においても巻き付きを防止することができる。

〔実施例２〕
図２は上記の実施例１を両面定着あるいは同時両面定着に対応させた実施例２の構成図である。この実施例２では、定着ローラ１０ａと加圧ローラ１０ｂのニップ部より転写材Ｐの搬送方向上流側に、転写材Ｐを表裏両面側から加熱する予備加熱手段４０，４０を転写材Ｐを挾んで上下にそれぞれ設ける。定着ローラ１０ａ，加圧ローラ１０ｂのハロゲンヒータ１３ａ，１３ｂ及び予備加熱手段４０のハロゲンヒータ４３，４３は温度制御装置１０２にそれぞれ繋がっており、転写材Ｐが担持する表裏のトナー像Ｐｔに対する画像情報１０１に基づいて、予備加熱手段４０，定着ローラ１０ａ，加圧ローラ１０ｂの加熱設定温度が制御される。

すなわち、制御部１００が画像情報１０１を取り込んで表裏の先端画像比率を検知し、予備加熱手段４０，定着ローラ１０ａ，加圧ローラ１０ｂの加熱設定温度を設定し、温度制御装置１０２によりハロゲンヒータ１３ａ，１３ｂ及び４３への通電を制御する。この温度制御装置１０２にはそれぞれのサーミスタ１５，４５での検知温度がフィードバックされる。なお、その他の構成は図１に示した実施例１の構成と同様である。

両面定着時あるいは同時両面定着時において、転写材先端部における画像比率が高い面はトナー付着量が多く、トナー粘性が上がった場合、先端画像比率が低い面より巻き付き力が強くなるので、巻き付きやすい。そのため、この実施例２では、転写材の表面と裏面の先端画像比率の高い面に接する側の定着ローラまたは加圧ローラの加熱設定温度を、他方の加圧ローラまたは定着ローラの加熱設定温度より低くしている。このようにすると、表面と裏面の巻き付き力を同等にすることができ、それぞれの巻き付き力が打ち消されて両面定着時あるいは同時両面定着時においても巻き付きが防止できる。ここでは、先端画像比率を検知する領域を転写材Ｐの先端がニップ部を出た位置から剥離板１４までの距離とし、その検知方法は、制御部１００が画像情報１０１を取り込んで表裏の先端画像比率を検知する方法を採用している。

〔実施例３〕
図３はこの発明による定着装置の実施例３の構成図である。この実施例３は２段以上の複数段の定着手段を備えたものであるが、ここでは定着手段を２段備えた形態で説明する。図で転写材Ｐの上流側の第１の定着手段１１は、前実施例１と同様である。その下流側に配置した第２の定着手段１２は、第１の定着手段１１と同様に、定着ローラ１２ａ，加圧ローラ１２ｂを備え、それぞれの表面付近にそれぞれサーミスタ１５を配置して定着ローラ１２ａ，加圧ローラ１２ｂの表面温度を検知している。定着ローラ１２ａ，加圧ローラ１２ｂはそれぞれ加熱設定温度が設定されており、各サーミスタ１５の温度検知に基づき、それぞれの設定温度になるように温度制御装置（図示しない）によって定着ローラ１２ａ，加圧ローラ１２ｂに内蔵したハロゲンヒータ１３ｃ，１３ｄへの通電が制御される。

この定着装置の各定着手段１１，１２も図３から明かなように、片面定着時において、定着ローラ１１ａ，１２ａが転写材Ｐのトナー像Ｐｔを担持している表面側に接し、加圧ローラ１１ｂ，１２ｂが転写材Ｐのトナー像Ｐｔを担持していない裏面側に接するように配置されている。そして、下流側の定着ローラ１２ａ及び加圧ローラ１２ｂは、上流側の定着ローラ１１ａ及び加圧ローラ１１ｂよりそれぞれ小径とする。この実施例３では、定着ローラ１２ａ，加圧ローラ１２ｂの弾性層を２ｍｍとした。また、定着，加圧両ローラ１２ａ，１２ｂのニップ部より回転方向下流側に、ニップ部を通過した転写材Ｐを定着ローラ１２ａ，加圧ローラ１２ｂから剥離する剥離板１４を非接触で設ける。

以上のような構成で片面定着時において、第１の定着手段１１の加圧ローラ１１ｂの加熱設定温度を、定着ローラ１１ａの加熱設定温度より高く設定する。なお、定着ローラ１１ａの加熱設定温度は、転写材Ｐ上のトナー像Ｐｔが定着ローラ１１ａにコールドオフセットしない程度の低温に設定する。このようにすると、上流側の第１の定着手段１１では巻き付きが発生せず、第１の定着手段１１を通過した転写材Ｐのトナー像Ｐｔの温度を高くすることができる。

したがって、このような状態で転写材Ｐが下流側の第２の定着手段１２に入ると、定着ローラ１２ａの加熱設定温度を従来よりも低く設定しても、第２の定着手段１２のニップ部内でのトナー温度勾配を図１１に示す線（ｂ）のようにすることができる。その結果、定着ローラ１２ａの加熱設定温度を従来よりも低く設定することができ、トナーの粘性を低く抑えられ、トナー付着量が多くなって巻き付きやすいオイルレスカラー定着や、先端部に余白がない全面画像の定着においても巻き付きを防止することができる。

また、加圧ローラ１２ｂの加熱設定温度は、定着ローラ１２ａの加熱設定温度より高くし、転写材Ｐ側のトナー像Ｐｔの温度を定着下限温度まで上昇させる。少なくとも定着ローラ１２ａは、定着ローラ１１ａより小径としているので、第２の定着手段では第１の定着手段より高い分離性を得ることができる。図４は、定着ローラの加熱設定温度ｔ℃と定着ローラ径φｍｍとの関係を示す図であり、定着ローラ径が大きい場合は定着ローラの加熱設定温度を低く設定し、定着ローラ径が小さくなるに従って、定着ローラの加熱設定温度を高くできることが分かる。その理由は、定着ローラを小径化するに従って曲率分離による分離性が高まるので、大径の場合に比べ、トナー粘性が上がっても分離が可能になるためである。したがって、この実施例３の構成によれば、第２の定着手段１２のトナー粘性が第１の定着手段１１のトナー粘性より高くなっても巻き付き防止が可能になる。

さらに、第１の定着手段１１の定着ローラ１１ａの加熱設定温度と、加圧ローラ１１ｂの加熱設定温度を転写材Ｐの種類に応じて制御することにより、転写材Ｐの種類によらずにトナーの温度勾配を図１１の線（ｂ）に示したようにフラットに近付けることができるので、いかなる転写材においても巻き付きを防止することができる。また同様に、第２の定着手段１２の定着ローラ１２ａ及び加圧ローラ１２ｂの加熱設定温度を転写材Ｐの種類に応じて制御すると巻き付き防止にさらに効果的である。このとき、転写材Ｐが厚くなるに従い、加圧ローラ１１ｂ，１２ｂの加熱設定温度を高くするのがよい。

〔実施例４〕
図５は上記の実施例３を両面定着あるいは同時両面定着に対応させた実施例４の構成図である。両面定着時あるいは同時両面定着時において、転写材先端部における画像比率が大きい面の方が巻き付きが発生しやすい。そのため、この実施例４では画像情報１０１に基づき定着ローラ１１ａ及び加圧ローラ１１ｂの加熱設定温度を制御するようにした。すなわち、制御部１００は画像情報１０１に基づき、定着ローラ１１ａ及び加圧ローラ１１ｂの加熱設定温度を設定し、温度制御装置１０２によりハロゲンヒータ１３ａ，１３ｂの通電を制御する。このとき、温度制御装置１０２にはそれぞれのサーミスタ１５での検知温度がフィードバックされる。なお、その他の構成は図３に示した実施例３と同様である。

以下、定着ローラ１１ａ及び加圧ローラ１１ｂの加熱設定温度をＴ１及びＴ２、定着ローラ１２ａ及び加圧ローラ１２ｂの加熱設定温度をＴ３及びＴ４として説明する。転写材Ｐの先端部の画像比率が裏面より表面の方が高い場合は、上流側の第１の定着手段１１においてＴ２＞Ｔ１とする。このとき、定着ローラ１１ａの加熱設定温度Ｔ１はコールドオフセットしない程度の温度とする。さらに、下流側の第２の定着手段１２において、Ｔを図１１に示した定着可能温度としてＴ４＞Ｔ３＞Ｔとすると、一層効果的に巻き付きを防止することができる。

逆に、転写材先端部の表面より裏面の画像比率が高い場合は、第１の定着手段１１において、Ｔ２を加圧ローラ１１ｂにコールドオフセットしない程度の温度としてＴ１＞Ｔ２とし、第２の定着手段１２においてＴ３＞Ｔ４＞Ｔとすると一層効果的に巻き付きを防止できる。この場合もＴ３＞Ｔ１，Ｔ４＞Ｔ２とする。
また、転写材情報１０３を制御部１００に転送し、転写材の種類を加味して加熱設定温度Ｔ１〜Ｔ４を制御すると、いかなる転写材においても巻き付きを防止できる。そして、転写材が厚くなるに従って先端部の画像比率が小さい面に接する側のローラ加熱設定温度を高くするとよい。

〔実施例５〕
図６は実施例４を両面定着あるいは同時両面定着に対応させた実施例５の構成図である。この実施例５では、図５の構成に加えて第１の定着手段１１の上流側に、転写材Ｐの表裏両面を予め加熱する予備加熱手段４０，４０を設け、転写材先端部における画像比率に応じてそれぞれの予備加熱手段４０の温度制御を行うようにしている。これにより、第１の定着手段１１の定着ローラ１１ａ及び加圧ローラ１１ｂの加熱設定温度をさらに低く設定することが可能になる。なお、両面定着時あるいは同時両面定着時における予備加熱手段４０の温度制御方法及び先端画像検知方法は図２に示した実施例２と同様である。

〔実施例６〕
図７はこの発明による定着装置の実施例６の構成図である。定着後の転写材Ｐの光沢度は定着温度が高いほど高くなり、光沢度が高いと転写材Ｐが巻き付きやすくなる。換言すれば、定着後の転写材Ｐの光沢度が高いということは、その定着温度が高かったということを示し、ニップ部直後のトナー温度は高くなっている。その場合、下流側の第２の定着手段１２の定着温度が高いトナー温度も高くなり、第２の定着手段１２で巻き付きが発生しやすくなる。

したがって、第１の定着手段１１のニップ部通過後の転写紙Ｐの光沢度が高い場合は、第２の定着手段１２の定着温度を下げれば巻き付きが防止できる。
この実施例６では、第１の定着手段１１と第２の定着手段１２との間に、転写材Ｐの表裏の光沢度を検知可能な光沢度検知手段４４，４４を転写材搬送路の上下に設け、第１の定着手段１１のニップ部通過後の転写材Ｐの両面における先端部の光沢度を検知するようにした。なお、その他の構成は図３に示した実施例３と同様である。

すなわち、制御部１００は、光沢度検知手段４４，４４により検知された転写材Ｐの表裏両面の光沢度に基づき、第２の定着手段１２の定着ローラ１２ａ及び加圧ローラ１２ｂの加熱設定温度を設定し、温度制御装置１０２によりハロゲンヒータ１３ｃ，１３ｄへの通電を制御する。なお、温度制御装置１０２にはそれぞれのサーミスタ１５での検知温度がフィードバックされる。

ここで、第２の定着手段１２の定着ローラ１２ａの加熱設定温度をＴ５、加圧ローラ１２ｂの加熱設定温度をＴ６とし、これらの加熱設定温度Ｔ５，Ｔ６をそれぞれ高温Ｈと低温Ｌの２段階を設け、通常は高温Ｈに設定する。第１の定着手段１１のニップ部直後の転写材Ｐの光沢度に設定値を設けておき、光沢度検知手段４４，４４により検知した転写紙Ｐの光沢度が設定値より高い場合は、その面に接する側のローラ加熱設定温度を低温Ｌに切り換える。それにより、第２の定着手段１２でのトナー温度上昇を抑えることができ、両面定着時あるいは同時両面定着時における第２の定着手段１２での転写紙巻き付きを防止することが可能になるとともに、表裏光沢差の小さい定着画像を得ることができる。

〔実施例７〕
図８は、図７の下流側の第２の定着手段１２を熱容量の小さいベルト方式として熱応答性を高め、より確実に巻き付きを防止し得るようにしたこの発明の実施例７の構成図であり、その他の構成は図７に示した実施例６と同様であるので、加熱設定温度の制御系の図示は省略する。また、この実施例７も両面定着あるいは同時両面定着に対応するものであり、第２の定着手段も上下対称であるので、説明を簡略化するため一方についてのみ説明する。

定着ベルト１６は、ポリイミドの基体にシリコンゴムの弾性体層を設け、さらにその上にＰＦＡチューブを被覆したものである。定着ローラ１７はアルミニウムの芯金を有し、その表面に発泡シリコンゴムを設けてなり、加熱ローラ１８はアルミニウムの中空円筒状の薄肉ローラとし、内部に熱源としてハロゲンヒータ１３ｅを備え、定着ベルト１６は表面側と裏面側は同様の構成からなり、その温度はサーミスタ１５で検知するようになっている。

このような構成によれば、定着ローラ１７を発泡シリコンゴムで形成したので、転写材Ｐのニップ時間を長くすることができ、転写材Ｐの搬送速度が例えば２５０ｍｍ／ｓ以上の高速でも十分な定着が可能である。
なお、上記の各実施例においては熱源としてハロゲンヒータをローラの内部に設けるようにしたが、これをローラの外部に設けてもよい。また、ローラ周辺に励磁コイルを設け、誘導発熱による加熱を利用することも可能である。これらの外部加熱または誘導発熱はローラ表面の熱応答性が良好なため、ローラの温度制御を俊敏に行うことができ、巻き付き防止に有効である。

この発明による定着装置の構成図である。（実施例１） この発明による定着装置の構成図である。（実施例２） この発明による定着装置の構成図である。（実施例３） この発明による定着ローラの加熱設定温度と定着ローラ径の関係を示す線図である。 この発明による定着装置の構成図である。（実施例４） この発明による定着装置の構成図である。（実施例５）

この発明による定着装置の構成図である。（実施例６） この発明による定着装置の構成図である。（実施例７） この発明を実施する画像形成装置の概略構成図である。 従来の定着装置の一例を示す構成図である。 転写材上のトナー温度勾配を示す説明図である。 トナー粘性と定着ローラ径による巻き付きの存否を示す説明図である。

符号の説明

１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂ：感光体 ２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｂ：現像器 １０：定着手段 １１：第１の定着手段 １２：第２の定着手段 １０ａ，１１ａ，１２ａ，１７：定着ローラ １０ｂ，１１ｂ，１２ｂ：加圧ローラ １３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ：ハロゲンヒータ １４：剥離板 １５，４５：サーミスタ １６：定着ベルト ２０：中間転写ベルト ３０：給紙部 ４０：予備加熱手段 Ｐ：転写材 Ｐｔ：トナー像

Claims (10)

1. 回転可能な定着ローラと該定着ローラに圧接して従動回転可能で前記定着ローラとの間にニップ部を形成する加圧ローラとからなる定着手段を備え、転写材に担持されたトナー像を前記ニップ部で加熱及び加圧して前記転写材に定着させる定着装置において、
   前記定着手段の前記転写材進行方向の上流側に、前記転写材を予め加熱する予備加熱手段を設けるとともに、
   両面定着時、あるいは同時両面定着時において、前記転写材の先端部における表面と裏面の画像比率の高い面に接する側の前記定着ローラまたは前記加圧ローラの加熱設定温度を、他方の加熱設定温度より低くしたことを特徴とする定着装置。
2. 前記定着手段は片面定着時において、前記定着ローラが前記転写材の前記トナー像を担持している表面側に接し、前記加圧ローラが該転写材の前記トナー像を担持していない裏面側に接するように配置されており、前記予備加熱手段は前記転写材の前記裏面側を加熱するようにし、前記加圧ローラの加熱設定温度を、前記定着ローラの加熱設定温度より高くしたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 両面定着時、あるいは同時両面定着時において、前記転写材の先端部における表面と裏面の画像比率に応じて、前記予備加熱手段の加熱設定温度を制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
4. 請求項１記載の定着装置において、
   前記定着手段を複数段備え、その各定着手段は片面定着時において、前記定着ローラが前記転写材の前記トナー像を担持している表面側に接し、前記加圧ローラが該転写材の前記トナー像を担持していない裏面側に接するように配置されており、前記転写材の進行方向の最下流側に配置された定着手段の少なくとも前記定着ローラの径を、他の定着手段の前記定着ローラの径よりも小さくし、
   少なくとも前記転写材の進行方向の最上流側に配置された定着手段の前記定着ローラ及び前記加圧ローラの加熱設定温度を、両面定着時、あるいは同時両面定着時において、前記転写材の先端部における表面と裏面の画像比率の高い面に接する側の前記定着ローラまたは前記加圧ローラの加熱設定温度を他方の加熱設定温度より低くしたことを特徴とする定着装置。
5. 片面定着時において、少なくとも前記転写材の進行方向の最上流側に配置された前記定着手段の前記加圧ローラの加熱設定温度を、前記定着ローラの加熱設定温度より高くしたことを特徴とする請求項４記載の定着装置。
6. 少なくとも前記転写材の進行方向の最上流側に配置された定着手段の前記定着ローラ及び前記加圧ローラの加熱設定温度を、前記転写材の種類も加味して制御するようにしたことを特徴とする請求項４または５記載の定着装置。
7. 前記予備加熱手段を、前記転写材の進行方向の最上流側に配置された定着手段のさらに上流側に設けたことを特徴とする請求項４記載の定着装置。
8. 前記転写材の進行方向の最上流側に配置された定着手段と、該定着手段の下流側に配置された定着手段との間に、前記転写材の表面側の光沢度と裏面側の光沢度とを検知する光沢度検知手段をそれぞれ設け、その検知した光沢度に応じて、前記転写材の進行方向の最下流側に配置された定着手段の前記定着ローラと前記加圧ローラの加熱設定温度を制御するようにしたことを特徴とする請求項４記載の定着装置。
9. 前記定着ローラ及び前記加圧ローラの線速は、２５０ｍｍ／ｓｅｃ以上であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の定着装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。

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