JP4594125B2

JP4594125B2 - 画像定着装置

Info

Publication number: JP4594125B2
Application number: JP2005034838A
Authority: JP
Inventors: 和久剱持
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-02-20
Filing date: 2005-02-10
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2025-02-10
Also published as: US20050185978A1; US7224922B2; JP2005266785A

Description

本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置に搭載される画像定着装置に関する。

電子写真方式の複写機やプリンタには記録材に形成したトナー像を加熱定着する画像定着装置が搭載されている。画像定着装置の種類としては、内部に設けたハロゲンランプで加熱された定着ローラと、加圧ローラと、で記録材を挟持搬送しつつ加熱定着するヒートローラタイプがある。また耐熱樹脂や金属をベースにした可撓性のスリーブ(定着フィルム、定着ベルト)の内面にセラミックヒータを接触させ、可撓性スリーブを介して記録材を加熱するオンデマンドタイプ(フィルム加熱タイプとも呼ばれている)がある。また記録材と接触する回転体自体が発熱する電磁誘導加熱タイプもある。いずれのタイプの画像定着装置もトナー像と接触する定着ローラや可撓性スリーブ等の回転体の表面には、通常、離型層(releasing layer)が設けられている。この離型層によりトナーが回転体にオフセットするのを抑えている。離型層には耐熱性能や離型性能が求められる。これらの性能を満たす材料として、ポリテトラフルオロエチレン（以降、ＰＴＦＥとも記す）、パーフルオロアルキルビニルエーテル及びテトラフルオロエチレンの共重合体（以降、ＰＦＡとも記す）、ヘキサフルオロプロピレン及びテトラフルオロエチレンの共重合体（以降、ＦＥＰとも記す）等のフッ素樹脂があり、定着用回転体の離型層の材料として広く用いられている。

上述のようにフッ素樹脂は耐熱性能や離型性能が優れているが、定着用回転体の離型層として一般に用いられているフッ素樹脂は融点が高い（例えば、ＰＦＡの融点は約３００℃）ので、比較的高い硬度を有する。トナーの定着性を良好にするには、トナーに対する適正な加熱や加圧以外に、定着用回転体によってトナーを包み込む必要がある。トナーを包み込む状態を得るには定着用回転体が適度な弾性を有する必要があるが、上述のようにフッ素樹脂の硬度は比較的高いので、フッ素樹脂を定着用回転体の離型層として用いる場合には薄く設けなければならない。

しかしながら、薄すぎる離型層は破けやすいといった問題があり、当然ながら耐久性が低い。また、適度な厚みの離型層でも、例えば、長時間の使用に伴い離型層表面が粗れる等の経時的な劣化の他、定着用回転体から記録材を分離するための分離爪による離型層の傷、記録材が定着装置付近でジャムした時の記録材による離型層の傷、などの要因によっても離型層の寿命は低下する。なぜなら、これらの要因による離型層のダメージは定着工程時にトナー画像に転写され、画像品位を低下させるからである。したがって傷ついた定着用回転体は交換を余儀なくされる。

一方、最近の画像形成装置、特にフルカラーの画像形成装置では、装置から出力する画像のグロス（光沢度）を変更できる機能が求められている。定着装置によりグロスを変更する方法として、定着温度、プロセススピード(定着速度)、加圧力などを適宜調節する方法が知られている。
特開平０２−１５７８７８号公報特開平０６−３１８００１号公報特開平０９−４４０１４号公報特開平０９−３０５０５８号公報特開平１１−１３３７７６号公報特開２００１−２２２１９号公報特開２００３−１８６３２７号公報

ところで、フルカラーの画像形成装置は、出力する画像の良好な色再現性が求められるが、色再現性を良くするためには、トナーの溶融状態を安定させる、定着後のトナー像の透明性を上げる、トナーを充分に混色させる、等の条件が求められる。これらの条件はフルカラーの画像に限らず、単色の画像の場合でも同じである。

しかしながら、特許文献４に記載されているように、定着温度や定着速度を変化させてグロスをコントロールする場合、トナーの溶融状態が変わってしまう。つまり、トナー像表面の状態が変化することによりグロスを調節できるものの、表面の溶融状態だけでなく、トナー層内部の溶融状態も変わってしまう。例えば、グロスを高くする場合、トナー層内部の溶融が進行する（例えば、トナー層の樹脂自体の透明性が上がり、トナー層の混色も進む）。これに対し、グロスを低くする場合、トナー層内部の溶融は進まない（例えば、トナー層の樹脂自体の透明性が上がらず、トナー層の混色も進まない）。

特許文献４に記載されている方法でグロスの変化幅を大きくするには、定着温度や定着速度の調節幅を大きくしなければならない。この場合、高グロス状態と低グロス状態夫々のトナー層内部の溶融状態の差は大きくなり、しかも、低グロス側はコールドオフセット、高グロス側はホットオフセット限界があるため、色再現性を犠牲にしてしまう。色再現性を犠牲にしない設定にすると、定着温度や定着速度の調節幅を小さくせざるを得ない。したがって、この方法では実際にはグロスコントロールの調節幅を大きくすることは出来なかった。

一方、特許文献６に記載されている方法は、加圧力を変えることによってグロスをコントロールするものである。しかしながら加圧力の調節によりグロスを変える方法は、加圧力の違いにより、トナー層内のトナー間に存在する空気層の押し出し度合いが変化するため、やはりトナー層の樹脂自体の透明度に影響してしまう。また、記録材の種類によっては、紙の繊維間へのトナーの染み込みが影響する。例えば低グロスの画像を得る場合、加圧力を低く設定するため、紙繊維へのトナーの染み込みは少なく、逆に高グロスの画像を得る場合、加圧力を高く設定するため、紙繊維へトナーが大きく染み込むなど、やはり色再現性を犠牲にしてしまう。色再現性を犠牲にしない設定にすると、加圧力の調節幅を小さくせざるを得ない。したがって、この方法も実際にはグロスコントロールの調節幅を大きくすることは出来なかった。

また、トナー像と接触する定着用回転体の表面状態がグロスに影響を与えることも知られている。画像のグロスを変えるためには、その都度、表面状態の異なる定着用回転体、または、この定着用回転体を備える定着装置を変更する必要があり、現実的にはグロスをコントロールすることは出来なかった。

このように、従来提案されているグロスコントロール方法は、画像の色再現性と、調節幅の大きいグロスコントロールと、を両立できるものではなかった。

本発明に係る画像定着装置の構成は、
定着用回転体と、
前記定着用回転体を加熱するヒータと、
前記ヒータの発熱を制御する制御手段と、
を有し、前記定着用回転体によって記録材上のトナー像を加熱する画像定着装置において、
前記装置は前記定着用回転体の表面状態を変更する表面状態変更モードを有し、
記録材上のトナー像を加熱する時は、前記定着用回転体の表面温度がトナーの融点より高く前記定着用回転体の表面層の融点未満の温度を維持するように前記ヒータの発熱を制御し、
前記表面状態変更モードが設定されると、前記制御手段は、前記定着用回転体の表面温度が前記定着用回転体の表面層の融点以上の温度になるように前記ヒータの発熱を制御し、この状態で前記定着用回転体の表面に表面状態変更部材を当接すると前記表面状態変更部材の表面状態が前記定着用回転体の表面に転写されることによって前記定着用回転体の表面状態を変更できるようにすることを特徴とする。

本発明によれば、定着用回転体の表面を修復したり、あるいはトナー画像の光沢度を変更できたりする画像定着装置を提供できる。

以下、本発明を添付図面に基づいて詳しく説明する。

（１）画像形成装置例
図１に本発明に係る画像定着装置を備えた画像形成装置を示す。本例の画像形成装置は転写式電子写真プロセス利用のレーザービームプリンタである。本例の画像形成装置は、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）１０１を備えている。感光ドラム１０１は、装置本体Ａによって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で回転駆動される。感光ドラム１０１の周囲には、その回転方向に沿ってほぼ順に、帯電ローラ（帯電手段）１０２、露光装置１０３、現像装置(現像手段)１０４、転写ローラ(転写手段)１０５、クリーニング装置１０６が配設されている。また、装置本体Ａ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１０７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１０８、搬送ローラ１０９、トップセンサ１１０、搬送ガイド１１１、画像定着装置１１２、排紙センサ１１３、搬送ローラ１１４、排紙ローラ１１５、排紙トレイ１１６が配置されている。

駆動手段によって矢印Ｒ１方向に回転駆動された感光ドラム１０１は、帯電ローラ１０２によって所定の極性、所定の電位に一様に帯電される。帯電後の感光ドラム１０１は、その表面に対しレーザー光学系等の露光装置１０３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。静電潜像は、現像装置１０４によって現像される。現像装置１０４は、現像ローラ１０４ａを有しており、この現像ローラに現像バイアスを印加して感光ドラム１０１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。トナー像は、転写ローラ１０５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１０７に収納されており、給紙ローラ１０８によって給紙され、搬送ローラ１０９によって搬送され、トップセンサ１１０を介して、感光ドラム１０１と転写ローラ１０５との間の転写部に搬送される。このとき記録材Ｐはトップセンサ１０によって先端が検知され、感光ドラム１０１上のトナー像と同期がとられる。転写ローラ１０５には、転写バイアスが印加され、これにより、感光ドラム１０１上のトナー像が記録材Ｐ上の所定位置に未定着画像として転写される。

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１１１に沿って定着装置１１２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の表面に定着される。

トナー像定着後の記録材Ｐは、搬送ローラ１１４によって搬送され、排紙ローラ１１５によって装置本体Ａの排紙トレイ１１６上に排出される。

一方、記録材Ｐに対するトナー像転写後の感光ドラム１０１は、記録材Ｐに転写されないで表面に残ったトナーがクリーニング装置１０６のクリーニングブレード１０６ａによって除去され、次の画像形成に供される。

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。

（２）定着装置(画像定着装置)
図２に定着装置の概略構成模式図を示す。本実施例の定着装置１１２は、互いに圧接させて定着ニップ部Ｎを形成させた定着用回転体としての定着ローラ１と加圧部材としての加圧ローラ２を有し、定着ローラ１を内部のヒータ１２で加熱し、定着ニップ部Ｎによってトナー像ｔを担持した記録材Ｐを挟持搬送してトナー像ｔを記録材Ｐに定着させるヒートローラ方式の定着装置である。３は表面形状改善部材（表面状態変更部材）である。後述するが、本実施例の定着装置は、定着ローラの表面温度を定着ローラ表面の離型層の融点以上に加熱し、この状態で表面が鏡面加工された表面状態変更部材を当接させることにより、定着ローラ表面の傷を修復する機能を有するものである。

１）定着ローラ(定着用回転体)
定着ローラ１は、例えば、外径４０ｍｍ、ローラ長２４０ｍｍであり、肉厚２．５ｍｍのシリンダ状の芯金(ベース層)１１の内部に熱源としてのヒータ１２（例えば、４９０Ｗ／１２７Ｖ定格のハロゲンヒータ等）を有し、芯金１１上に弾性層１３、表面層としての表面離型層１４が積層されている。

弾性層１３は、低硬度ゴムから主に形成されれば特に制限されない。低硬度ゴムは任意に選択することができるが、例えば加硫系については、ＨＶＲ（熱加硫型シリコーンゴム）、ＬＳＲ（液状シリコーンゴム）、ＬＴＶ（低温硬化型シリコーンゴム）を好適に使用することができる。

更に、必要に応じて、弾性層１３にはシリコーンゴムに一般に添加される充填剤が使用される。例えば、ヒュームドシリカ、沈降性シリカ、疎水化処理したシリカ、カーボンブラック、二酸化チタン、酸化第二鉄、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、石英粉末、ケイソウ土、ケイ酸カルシウム、タルク、ベントナイト、アスベスト、ガラス繊維、有機繊維などである。中でも耐熱性、機械的強度などの観点から好ましい無機フィラーとしては、ベンガラ、黒ベンガラ、酸化セリウムおよび、シリカなどを挙げることができる。

定着ローラ１の表面離型層１４には、離型層として一般に使用されているＰＦＡ等よりも融点が低い熱可塑性の材料を使用している。融点以上に加熱することにより変形可能(表面状態変更可能)な状態に出来、且つ離型性を兼ね備えた材料であれば、どのような材料でも使用することが出来るが、ＰＦＡ等のように融点が高いと、離型層を表面状態(condition)変更可能な状態(state)にするには表面温度を非常に高温にしなければならない。定着ローラ表面温度を３００℃以上に加熱すると、定着ローラの弾性層(例えばシリコーンゴム層)にダメージを与えたり、定着装置の他の部品にもダメージを与えてしまう。したがって、トナーの融点、より好ましくはトナーの定着温度に対して表面離型層１４の融点が高ければ特に制約はないが、離型層の融点は２５０℃以下が実用的で好ましい。また、表面離型層１４としての機能を損なわない範囲で、他の材料との混合することも可能である。例えば、熱伝導性向上のための添加剤混合などがそれに当たる。表面離型層の具体例としては、住友３Ｍ(株)製の熱可塑性フッ素樹脂であるダイニオン^TMＴＨＶ(Dyneon^TMTHV)が挙げられる。

２）加圧ローラ
加圧ローラ２は定着ローラ１と略等しい外径、ローラ長に形成されてあり、中実の芯金２１の外周面周りに定着ローラ１と同様な材質の弾性層２２を有する。加圧ローラ２は定着ローラ１の下側に並行に配され、芯金２１の長手方向両端部に設けられた不図示の支持部材に回転自在に支持されている。支持部材は加圧バネ（付勢手段）を具備し、この加圧バネによって加圧ローラは定着ローラに所定の圧力で加圧圧接されて定着ローラ１とで所定幅の定着ニップ部Ｎを形成している。支持部材は加圧ローラ２を定着ローラ１に対して当接・離間させる回動可能な構成とされており、後述の表面形状形成動作(表面状態変更動作)を行う際に、適宜の機構・装置により支持部材が加圧ローラの離間方向に回動動作されることによって、加圧ローラ２は定着ローラ１から離間される。

３）表面形状改善部材(表面状態変更部材)
本実施例の表面形状改善部材３は定着ローラ１表面に当接して当該ローラの表面形状(表面状態)を改善させるためのものである。表面形状改善部材３の表面は、予め、例えば、鏡面加工など、定着ローラ１の表面状態に求められる必要な表面状態を有し、例えばＳＵＳなどの強度ある金属ローラ等を用いることが望ましい。本例に示す表面形状改善部材３は、定着ローラ１よりも小さい外径を有し該定着ローラと軸方向が略同一長さに形成された金属ローラからなり、長手方向両端部が回動可能な支持部材３１に回転自在に支持されている。支持部材３１には駆動手段として例えばソレノイド４が結合されており、後述の表面形状形成動作(表面状態変更動作)を行う際に、ＣＰＵとＲＯＭやＲＡＭなどのメモリからなる制御部（制御手段）５によってソレノイド駆動回路６を制御してソレノイド４をオン・オフ駆動することにより、表面形状改善部材３は定着ローラ１の表面に当接および定着ローラ１から離間する動作を行う。つまり、本実施例の定着装置は定着用回転体の表面状態を変更する表面状態変更モードを有する。そして表面形状改善部材３は、定着ローラ１表面に当接する位置と、定着ローラ１表面から離間する位置に移動可能である。

４）動作説明
本実施例において、定着ローラ１は、表面離型層１４を熱付与により変形可能(表面状態変更可能)な状態に出来る熱可塑性の材料、特に離型層として一般に使用されているＰＦＡ等よりも融点が低い材料で構成されていることを特徴とする。また、定着装置１１２は、定着ローラ１の表面離型層１４の表面状態が殆ど変化しない温度領域での定着動作（１）と、表面離型層１４の表面状態を変えられる温度領域での表面形状形成動作(表面状態変更動作)（２）の２つの動作を実行できることを特徴とする。

本実施の形態において、「表面離型層の変形」とは、熱可塑性による変形を意味するものであり、熱可塑性状態に無い、融点以下における弾性変形を意味するものではない。

上記（１）では、表面離型層１４の表面状態が、離型層に当接するもの(例えば加圧ローラ)から実質的に影響を受けない状態にあることで、トナーｔを溶融しながら押しつぶす、いわゆる加熱加圧定着が従来のＰＦＡ等の表面離型層と同様以上に行なうことが出来る（詳細後述）。

上記（２）では、表面離型層１４の表面状態が、離型層に当接するものから影響を受ける状態にあることで、表面形状改善部材３等を当接することに表面離型層１４の表面の形状を修復することが出来る。

図３に、定着ローラ１の熱可塑性の表面離型層１４の熱付与に対する形状変更(状態変更)の可否、および定着装置１１２の動作が行なわれる温度領域を示す。また、使用するトナーの定着領域も示した。

図３に示す定着ローラ表面温度において、使用するトナーのコールドオフセットとホットオフセット間のトナー定着良好領域に対して、上記の表面離型層１４の融点を高く設定することにより、その表面離型層１４の融点より低い温度が、形状変形不可能な領域であり、その範囲内において、上記の定着動作（１）によって、従来通りの定着が行なえる
また、表面離型層１４の融点より高い温度が、形状変形可能な領域であり、その範囲内において上記の表面形状形成動作（２）を行った後に、定着動作（１）によって、従来通りの定着が行なえる。

このような２つの動作は、トナー画像定着のための動作として、定常時は定着動作（１）を繰り返すものであるが、表面離型層１４の形状(状態)に何らかのダメージが生じた際に、必要に応じて、上記の表面形状形成動作（２）を行なうことにより、表面離型層１４の表面状態を修復することができ、再び、トナー画像定着のための動作として、定常時は定着動作（１）を行なうことが出来る。

ａ）定着動作（１）
図４（１）は、定着動作（１）時を示すものである。この定着動作（１）は制御部５のメモリに記憶された定着動作プログラム（定着動作モード）に従って制御部５により実行される。

定着ローラ１のローラ表面に対して非接触に配された図２に示す温度検知器（温度検知手段）７によって検出されるローラ表面温度に基づいて、制御部５はヒータ駆動回路８をＯＮ・ＯＦＦ制御してヒータ１２への通電を制御する、すなわちヒータの発熱を制御することにより、ローラ表面温度が定着工程時の温調目標温度(第１設定温度)になるように（温調目標温度(第１設定温度)を維持するように）定着ローラ１を温調制御する。第１設定温度はトナーの融点より高く、定着ローラの離型層の融点未満の温度である。温度検知器７は任意の機構・装置によって定着動作時に定着ローラ１のローラ表面に当接させてもよいが、定着ローラ１の表面形状形成時(表面状態変更時)にはローラ表面の傷付けを防止するためローラ表面から離間させる。

定着ローラ１のローラ表面温度が温調目標温度（以下、定着温度と記す）に達した後、定着ローラ１を駆動系Ｍにより矢印の時計方向に回転駆動させ、加圧ローラ２は定着ローラ１の回転方向に従動して反時計方向に回転し、ニップ部Ｎに未定着トナー像（未定着画像）ｔを担持した記録材Ｐが導入されたときに定着ローラ１と協動して記録材Ｐを挟持搬送する。記録材Ｐがニップ部Ｎを挟持搬送されていく過程において未定着トナー像ｔが記録材Ｐの面に熱と圧力で加熱定着される。

つまり、トナーｔを記録材Ｐ５に付着させた状態（Ｉ）、すなわち、未定着画像に対して、熱可塑性の表面離型層１４を持つ定着ローラー１と加圧ローラ２で圧着する定着操作（Ａ）を行い（この際、定着温度を表面離型層１４の融点より低いものとする）、トナーｔが記録材上に定着される（ＩＩ）。画像が形成された記録材Ｐは定着ローラ１と加圧ローラ２によりニップ部Ｎから排出される（ＩＩＩ）。通常の画像形成においては、この定着動作（１）を繰り返す。

かかる定着動作において、表面形状改善部材３は、熱効率、傷付き・汚れ防止などの面から定着ローラ１から離間していることが望ましいが、必ずしも離間しなくても構わない。なぜなら、定着動作時の定着ローラ表面温度は表面離型層１４の融点より低い温度領域なので、定着動作（１）時においては、定着ローラ表面は表面形状改善部材３の影響を受けないからである。

ｂ）表面形状形成動作（２）
図４（２）は、表面形状形成動作(表面状態変更動作)（２）時を示すものである。この表面形状形成動作（２）は制御部５のメモリに記憶された表面形状形成動作プログラム（表面形状形成動作モード、表面状態変更モード）に従って制御部５により実行される。表面形状形成動作プログラムの実行タイミングは、定着ローラ１の表面が粗れて画像に悪影響が認められた場合に、画像形成装置Ａに設けられた表示パネルの表面形状形成動作スイッチをユーザが操作したとき、画像形成処理枚数が定着ローラ１の表面が粗れて画像に悪影響が認められると推測される所定枚数に達したとき、或いはジャム処理後、などに実行するように設定される。

先ず上述した加圧ローラ２の支持部材を離間方向に回動させて定着ローラ１から加圧ローラ２を離間し、ソレノイド４をオンさせて定着ローラ１に表面形状改善部材３を当接させる（ＩＶ）。

その当接状態で定着ローラ１を駆動系Ｍにより矢印方向（時計方向）に回転駆動させて表面形状改善部材３を矢印方向（反時計方向）に従動回転させながら、定着ローラを徐々に表面離型層１４の融点以上の温度領域まで加熱し、（非接触に配された）温度検知器７によって検出されたローラ表面温度に基づいてヒータ駆動回路８をＯＮ・ＯＦＦ制御してヒータ１２への通電を制御することにより、一定温度(第２設定温度)に温調し、表面形状形成(表面状態変更)を行なう（Ｖ）。すなわち、表面離型層１４が融点以上の温度領域まで加熱され、その状態で表面形状改善部材３が定着ローラ１から駆動を受けて従動回転するので、表面形状改善部材３の表面状態が定着ローラの表面に転写され、定着ローラ１の表面すなわち表面離型層１４の表面形状が改善される。第２設定温度は定着ローラの離型層の融点以上の温度である。表面離型層１４を改善するため、表面離型層１４の融点以上の温度領域に対応させて、例えば定着ローラ１の回転数、回転駆動時間などが適宜設定される。定着ローラ表面を離型層の融点以上の温度まで加熱した後に表面形状改善部材３を定着ローラ表面に当接させても良い。

このように制御手段は、トナーの融点より高く定着用回転体の表面層の融点未満の第１設定温度と、定着用回転体の表面層の融点以上の第２設定温度と、を設定できるものである。また、表面状態変更モードが設定されると、定着用回転体の表面温度が定着用回転体の表面層の融点以上の温度になるようにヒータの発熱を制御する。

表面形状を改善できたら、温度検知器７によって検出されたローラ表面温度に基づきヒータ駆動回路８をＯＮ・ＯＦＦ制御してヒータ１２への通電を制御することで、定着ローラ１の表面温度を徐々に表面離型層１４の融点以下の温度領域まで下げて冷却を開始する。この際、定着ローラ１の周方向での表面形状形成のムラ発生を防止するために、冷却進行時に定着ローラ１から表面形状改善部材３を途中離間しない。表面形状改善部材３は、表面離型層１４がその融点以下の温度領域までの冷却が完了した際に、ソレノイド４がオフされて定着ローラ表面から離間される（ＶＩ）。これにより表面形状形成動作（２）は終了する。

上記の表面形状形成動作（２）において、冷却が完了した時点で、定着ローラ１の表面離型層１４の表面状態は、表面形状改善部材３の表面状態が転写されることにより、良好な状態に修復される。つまり、表面形状改善部材３の表面は鏡面加工が施されているので、その鏡面が定着ローラ１の表面離型層１４の表面に転写されることとなる。

また、冷却完了後に、加圧ローラ２は定着ローラ１に再当接させる。なぜなら、冷却終了前に当接すると、定着ローラ１の表面形状に加圧ローラ２の表面状態が影響してしまうからである。

上記の表面形状形成動作（２）において、表面形状改善部材３の離間は、冷却開始前に徐々に表面形状改善部材３を減圧離間してもよい。この場合、ソレノイドに代えて、表面形状改善部材３を定着ローラに減圧離間可能な任意の機構・装置が用いられる。または前述の通り、表面形状改善部材３を離間しなくても構わない。

５）評価
次に、離型層の種類を変更した場合の定着性能(定着性、記録材の分離性、定着後の画像品位)を検証するため、トナーの定着温度と、定着ローラの表面離型層の融点と、のより詳細な温度関係について一実施例を示す。

上記実施例の表面離型層１４に５種類の異なる熱可塑性の表面離型層を用いた例について説明する。

表面離型層１４として、住友３Ｍ(株)製の熱可塑性フッ素樹脂であるダイニオン^TMＴＨＶ(Dyneon^TMTHV)のうち、ＴＨＶ２２０，ＴＨＶ４１５，ＴＨＶ５００，ＴＨＶ６１０，ＴＨＶ８１５を用いた。なお、離型層１４はチューブ状のものを定着ローラの芯金或いは弾性層の上に被覆しても良いし、塗布により被覆しても良い。定着対象のトナーとしては、ワックス内包型の１５５〜１７５℃において良好な定着がされるものを用い、表面離型層１４の種類(融点が異なる)と定着温度との関係を示すために、定着温度を１６５℃で行なった。

表１の横軸に、各フッ素樹脂の融点を示し、縦軸に表面離型層１４の厚みを示し、フッ素樹脂の種類と厚みを変えた際の画像性(画像品位)および、定着性を示した。

×：悪い △：まあまあ ○：良い ◎：とても良い
表１からわかる通り、定着温度１６５℃に対して、フッ素樹脂の融点が高いもの(ＴＨＶ６１０及びＴＨＶ８１５)でなければ、良好な結果が得られないことがわかる。

また、従来のフッ素樹脂と異なる大きな点として、厚さ２００μmという大きい厚みの時に、フッ素樹脂の融点が定着温度に近いほど良好な結果が得られていることが挙げられる。これは、例えば、ＴＨＶ６１０の様にフッ素樹脂の融点と定着温度の差が約２０℃前後であるように、その差が非常に小さいものになっているために、定着温度(１６５℃)では表面離型層１４が適度な弾性体としての反発弾性を有しているからである。すなわち、従来、耐久性と画像性のトレードオフとなっていた厚みに関して、厚くしても画像性を落とさないコントロールも効果の一つとしてあげられ、更なる耐久性が実現できる。

また、従来のＰＦＡの様に、融点が約３００℃以上のフッ素樹脂に対し、本実施例におけるフッ素樹脂は、２５０℃以下の融点を持つフッ素樹脂であるので、弾性層１３や、定着装置１１２の他の部材に劣化やダメージを与えることなく、定着動作および表面形状形成動作を行なうことが可能となり、高い耐久性が実現できている。

なお、上述した評価は定着温度が１６５℃で良好な定着性を示すトナーを用いて行っている。したがってＴＨＶ２２０、ＴＨＶ４１５、ＴＨＶ５００の３種類のフッ素樹脂は融点が１６５℃付近またはそれよりも低い温度であるため、表１のように何らかの不具合を生じたが、定着に適した温度が本評価で用いたトナーより低いトナーを用いた場合、これら３種類のフッ素樹脂も良好な定着性能を得られる可能性がある。つまり、離型層の融点が画像形成装置に使用するトナーの融点よりも高く、且つ２５０℃以下であれば、定着性能や、定着装置の部品の保護等を満足できることがわかるであろう。

また上述の説明で理解できるように、本実施例の定着装置の制御手段５は、少なくともトナーの融点より高く定着ローラの表面層の融点未満の第１設定温度と、定着ローラの表面層の融点以上の第２設定温度と、を設定できるものである。

このような定着ローラ(定着用回転体)の離型層として要求される条件、及び制御手段の機能は、以下に示す全ての実施例においても同様である。

実施例１に示す定着装置１１２では、表面形状改善部材３を備え、これによって、定着ローラ１の表面形状形成を行なったが、表面形状改善部材３は必ずしも必要ではなく、図５に示されるように、例えば、加圧ローラ２を表面形状改善部材として兼用させて定着装置を構成しても構わない。その際、加圧ローラ２の表面は、表面形状改善部材３同様、予め、弾性層２２の表面を改質して鏡面加工など、定着ローラ１の表面状態に求められる必要な表面状態としておく必要があることは言うまでもない。更に、加圧ローラ２では、金属、ポリイミドや厚みを十分に持ったフッ素樹脂など、弾性層２２に積層させる表層（図示せず）に強度を持たせることが好ましい。

定着ローラ１の表面形状形成動作を行う場合、定着ローラ１と加圧ローラ２の当接状態で定着ローラ１を駆動系Ｍにより矢印方向（時計方向）に回転駆動させて加圧ローラ２を矢印方向（反時計方向）に従動回転させながら、徐々に表面離型層１４の融点以上の温度領域まで加熱し、（非接触に配された）温度検知器７によって検出されたローラ表面温度に基づいてヒータ駆動回路８をＯＮ・ＯＦＦ制御してヒータ１２への通電を制御することにより、一定温度(第２設定温度)に温調し、表面形状形成を行なう。すなわち、表面離型層１４が融点以上の温度領域まで加熱され、その状態で加圧ローラ２が定着ローラ１から駆動を受けて従動回転するので、定着ローラ１の表面すなわち表面離型層１４の表面形状が改善される。

表面形状を改善できたら、温度検知器７によって検出されたローラ表面温度に基づきヒータ駆動回路８をＯＮ・ＯＦＦ制御してヒータ１２への通電を制御することで、定着ローラ１の温調を徐々に表面離型層１４の融点以下の温度領域まで下げて冷却を開始する。表面離型層１４の融点以下の温度領域まで冷却することで、表面形状形成動作は終了する。

実施例１に示す定着装置１１２では定着ローラ１の内部にヒータ１２を具備させたが、該ヒータに代えて定着ローラ１の外部に熱源を具備させてもよい。図６に本実施例３の定着装置の概略構成模式図を示す。本実施例３では、熱源として例えば従来公知のフィルム加熱方式のセラミックヒータユニット１５を使用している。このヒータユニット１５は、加熱体としてのセラミックヒータ１５ａと、ヒータ１５ａを断熱支持する支持体であるステー１５ｂと、ヒータ１５ａを支持させたステー１５ｂの周りを回転するように設けた耐熱性樹脂材からなる薄肉円筒状のフィルム１５ｃなどを具備する。このヒータユニット１５をヒータ１５ａ側を定着ローラ１に対して並行になるように配列し、所定の圧力で定着ローラ１に圧接させてある。このとき定着ローラ１とヒータ１５ａとによりフィルム１５ｃを介してニップ部Ｎ１が形成される。定着ローラ１が回転駆動されると、それに伴って、ヒータユニット１５のフィルム１５ｃがヒータ１５ａおよびステー１５ｂと摺動摩擦しながら従動回転状態となる。その後、ヒータ１５ａに通電がなされて発熱し、定着ローラ表面が加熱される。ヒータ１５ａの裏面には温度検知器（温度検知手段）１５ｄが設けられており、この温度検知器１５ｄによって検出されたヒータ温度に基づいて、不図示の制御部はヒータ駆動回路をＯＮ・ＯＦＦ制御してヒータ１５ａへの通電を制御することにより、ローラ表面温度を前述の定着動作に応じた定着温度に温調制御し、もしくはローラ表面温度を前述の表面形状形成動作に応じた温度領域に温調制御する。定着ローラ１の表面形状形成動作は実施例１に示す定着装置１１２と同じであるので再度の説明を省略する。

本例に示す定着装置では熱源としてフィルム加熱方式のセラミックヒータユニット１５を用いたが、これに代えて、定着ローラ１の回転に伴い従動回転する金属製ローラの内部にハロゲンヒータを具備させたハロゲンヒータユニットを用いてもよい。

本例のように定着ローラ１の外部に熱源を具備させた外部加熱方式の定着装置においては、上記のセラミックヒータユニット１５またはハロゲンヒータユニットそのものを表面形状改善部材として利用することも可能である。

実施例１に示す定着装置１１２では定着ローラ１にヒータ１２を具備させたが、加圧ローラ２にも熱源を具備させてもよい。図７に本実施例４の定着装置の概略構成模式図を示す。本実施例４では、熱源としてのハロゲンヒータ等のヒータ２３をシリンダ状の芯金２１の内部に具備させて定着装置を構成している。本例の定着装置では、ヒータ２３は不図示のヒータ駆動回路から通電がなされて発熱し、加圧ローラ表面が加熱される。加圧ローラ２の周上には温度検知器（温度検知手段）２４が当接されており、この温度検知器２４によって検出されたローラ表面温度に基づいて、不図示の制御部はヒータ駆動回路をＯＮ・ＯＦＦ制御してヒータ１２及びヒータ２３への通電を制御することにより、加圧ローラ表面温度が温調目標温度になるように温調制御する。本例では加圧ローラの表面温度をモニターすることにより定着ローラの表面温度を推測している。本例に示す定着装置１１２においても定着ローラ１の表面形状形成動作は実施例１に示す定着装置１１２と同じであるので再度の説明を省略する。

実施例４に示す定着装置１１２では加圧ローラ２の内部にヒータ２３を具備させたが、該ヒータに代えて加圧ローラ２の外部に熱源を具備させてもよい。図８に本実施例５の定着装置の概略構成模式図を示す。本実施例では、熱源として実施例３で用いた従来公知のフィルム加熱方式のセラミックヒータユニット１５を使用した。本例に示す定着装置１１２においても定着ローラ１の表面形状形成動作は実施例１に示す定着装置１１２と同じであるので再度の説明を省略する。

本例に示す定着装置では熱源としてフィルム加熱方式のセラミックヒータユニット１５を用いたが、これに代えて、前述のハロゲンヒータユニットを用いてもよい。

実施例２に示した加圧ローラを表面形状改善部材として用いる定着装置１１２では、定着ローラ１の内部にヒータ１２を具備させたが、定着ローラの外部に具備させてもよい。図９に本実施例６の定着装置の概略構成模式図を示す。本実施例６では、熱源として実施例３で用いたフィルム加熱方式のセラミックヒータユニット１５を使用した。本例に示す定着装置１１２においても定着ローラ１の表面形状形成動作は実施例２に示す定着装置１１２と同じであるので再度の説明を省略する。

本例のような定着ローラ１の外部に熱源を具備させた外部加熱方式の定着装置においても、上記のセラミックヒータユニット１５またはハロゲンヒータユニットそのものを表面形状改善部材として利用することも可能である。

上述した実施例１〜６は定着用回転体の表面を修復するものであった。これに対し、これから説明する実施例は、定着用回転体の表面離型層の全面、または一部、の表面状態を変更することにより、記録材の全面(記録材上のトナー層がない領域を含む)または一部の領域や、トナー画像部分だけ(トナー層の部分だけ)、のグロスをコントロールするものである。本実施例の定着装置の構造は、表面状態変更部材が二つ備わっている点以外は実施例１のものと同じであるので再度の説明は省略する。定着ローラ(定着用回転体)の離型層も実施例１と同じで、住友３Ｍ(株)製の熱可塑性フッ素樹脂であるダイニオン^TMＴＨＶ(Dyneon^TMTHV)を用いた。

図１０に後述するグロスコントロール動作(表面状態変更動作)を示す。この動作は表面状態変更モードが設定されると実行される。

３A、３Bはともに表面状態変更部材であり、３Ａは、表面が鏡面加工されたような均し部材、３Ｂは、表面がブラスト加工されたような粗し部材である。粗し部材の表面は均し部材の表面よりも粗い表面を有する。表面状態変更部材３A、３Bはともに定着ローラ１の長さと略同じ長さを有するローラである。

本実施例の定着装置は、定着ローラの離型層を均した(平滑にした)状態(第１状態)と粗らした状態(第２状態)に切り換えることができる。そして、夫々の状態で定着動作を行うことができる。

上述したように定着ローラ１の表面離型層１４は、実施例１同様、融点が２５０℃以下の熱可塑性の材料、特に離型層として一般に使用されているＰＦＡ等よりも融点が低い材料で構成されている。また、本実施例の定着装置は、表面離型層１４の表面状態を変えられる温度領域での表面状態変更動作（Ａ）と、表面離型層１４の表面状態が殆ど変化しない温度領域での定着動作（Ｂ）の２つの動作を実行できる。つまり、実施例１と同様、制御手段は、トナーの融点より高く定着用回転体の表面層の融点未満の第１設定温度と、定着用回転体の表面層の融点以上の第２設定温度と、を設定できるものである。また、表面状態変更モードが設定されると、定着用回転体の表面温度が定着用回転体の表面層の融点以上の温度になるようにヒータの発熱を制御する。

表面離型層１４の融点以上の温度領域では、表面離型層１４の表面状態が、離型層に当接する物から影響を受ける状態にある。この状態の時に均し部材３Ａを離型層１４に当接すれば、離型層１４の表面状態を均し部材３Ａの表面性に近い状態にすることができるし、粗し部材３Ｂを当接すれば、離型層１４の表面の状態を粗し部材３Ｂの表面性に近いものにすることが出来る。なお、離型層１４の表面を粗し部材３Ｂを用いて粗す場合、粗し部材３Ｂを当接する前に、表面が鏡面加工された均し部材３Ａを離型層１４に当接し、離型層１４の表面状態をイニシャル状態、すなわち鏡面状態にしておくのが好ましい。粗し部材３Ｂを当接する前に離型層１４の表面状態をイニシャル状態にすることにより、粗し部材３Ｂ当接後の離型層の表面を所望の粗面に設定しやすくなるメリットがある。

実施例１同様、離型層１４は、画像形成装置に使用するトナーのコールドオフセットとホットオフセット間のトナー定着良好領域に対して融点が高く、且つ融点が２５０℃以下の材料を用いている。離型層１４の融点以上の温度領域が、表面状態変更可能な領域であり、その範囲内において表面状態変更動作（Ａ）を行う。また、離型層１４の融点より低い温度領域が表面状態変更不可能な領域であり、その範囲内において、定着動作（Ｂ）を実行する。

ところで、本実施例では、上述の表面状態変更動作（Ａ）により均し部３Ａまたは粗し部材３Bの表面状態を定着ローラの表面に転写することができるので、定着動作（B）の時に、記録材の全面(記録材上のトナー層がない領域を含む)または一部の領域や、トナー画像部分だけ(トナー層の部分だけ)に定着ローラ表面の鏡面を転写することが出来るし、粗面を転写することもできる。これにより記録材の全面(記録材上のトナー層がない領域を含む)または一部の領域や、トナー画像部分だけ(トナー層の部分だけ)のグロスをコントロールすることができる。従来のようなトナーの溶融状態によってグロスを制御するのではなく、トナー層表面状態を定着ローラの表面状態でコントロールするので、自然な光反射状態が得られ、安定した均一なグロスコントロールが可能となる。なお、記録材の全面(記録材上のトナー層がない領域を含む)に定着ローラの表面状態を転写する場合、例えば、紙の表面に樹脂層が形成されている記録材を用いたり、記録材に透明トナー層を形成できる画像形成装置に本実施例の定着装置を搭載する必要がある。

また、表面状態変更部材３A、３B、特に粗し部材３Ｂの表面状態を定着ローラの離型層１４に転写しやすくするためには、離型層の厚みは１００μｍ〜５００μｍが好ましい。厚みが１００μｍ未満であると粗し部材３Ｂの粗面が定着ローラの離型層１４に忠実に転写されにくくなるからである。また、本実施例で用いている離型層１４は、離型層の融点未満の温度領域であっても適度な弾性を有するので、厚みを１００μｍ〜５００μｍの範囲で設定しても十分な定着性能を発揮できる。本実施例では離型層１４の厚みを２００μｍに設定した。なお、離型層１４はチューブ状のものを定着ローラの芯金或いは弾性層の上に被覆しても良いし、塗布により被覆しても良いが、本実施例の場合は離型層の厚みが１００μｍ〜５００μｍなのでチューブ状のものを被覆するほうが好ましい。

ところで、記録材上のトナー層は定着ニップ部に進入した直後は溶融しておらずトナー層表面は凹凸を有しているが、本実施例で用いている離型層１４は、離型層の融点未満の温度領域であっても適度な弾性を有するので、定着ニップ部に進入した直後のトナー層表面全体に密着する(離型層が弾性変形する)ことが出来、トナー層表面全体から均一な加熱を行うことが出来る。また、定着ニップ部内の記録材進行方向下流側（定着工程終盤）ではトナーは溶融し、離型層１４より柔らかくなっている。この状態になると、離型層自身の弾性力により離型層表面が本来の表面状態（表面状態変更部材３A、３Bによって形成された表面状態）に復帰する。この状態で離型層と記録材(トナー像)が分離することにより、トナー層表面状態が離型層の表面状態と同じになる。

このように、本実施例で用いている離型層１４は、離型層の融点未満の温度領域であっても適度な弾性を有するので、トナー像のグロスを離型層の表面状態に応じたグロスに出来るという効果がある。

ａ）表面状態変更動作（Ａ）
次に、離型層の表面状態変更動作（Ａ）について図１０に基づき説明する。なお、前述したように本実施例の定着装置の構造は、表面状態変更部材が二つ備わっている点以外は実施例１のもの(図２)と同じであるので、図１０には記載していないが、定着ローラの表面はそれに非接触の温度検知器７で検知されており、制御部５が表面状態変更部材３Ａ、３Ｂの動作とヒータ１２の点灯を制御している。

表面状態変更動作（Ａ）は、実施例１同様、制御部５のメモリに記憶された表面状態変更動作プログラム（表面状態変更モード）に従って制御部により実行される。本実施例の表面状態変更動作プログラムの実行タイミングは、画像形成装置に設けられた表示パネルの表面状態変更スイッチをユーザが操作した時である。しかしながら、この実行タイミングは本実施例のタイミングに限られるものではなく、適宜設定すれば良い。

図１０に基づき定着ローラ表面を粗し部材３Ｂの表面状態に変更する場合を説明する。

先ず加圧ローラ２の支持部材を離間方向に回動させて定着ローラ１から加圧ローラ２を離間し、ソレノイド４をオンさせて定着ローラ１に均し部材３Ａを当接させる（ステップｉ）。

その当接状態で定着ローラ１を駆動系Ｍにより矢印方向（時計方向）に回転駆動させて均し部材３Ａを矢印方向（反時計方向）に従動回転させながら、徐々に表面離型層１４の融点以上の温度領域まで加熱し、（非接触に配された）温度検知器７によって検出されたローラ表面温度に基づいてヒータ駆動回路８をＯＮ・ＯＦＦ制御してヒータ１２への通電を制御することにより、一定温度(第２設定温度)に温調し、表面均し工程を行なう（ステップｉｉ）。すなわち、表面離型層１４が融点以上の温度領域まで加熱され、その状態で均し部材３Ａが定着ローラ１から駆動を受けて従動回転するので、均し部材３Ａの表面状態が定着ローラの表面に転写され、定着ローラ１の表面すなわち表面離型層１４の表面状態が変更される。第２設定温度は定着ローラの離型層の融点以上の温度である。表面離型層１４を変更するため、表面離型層１４の融点以上の温度領域に対応させて、例えば定着ローラ１の回転数、回転駆動時間などが適宜設定される。定着ローラ表面を離型層の融点以上の温度まで加熱した後に均し部材３Ａを定着ローラ表面に当接させても良い。

定着ローラの表面状態を変更できたら、温度検知器７によって検出されたローラ表面温度に基づきヒータ駆動回路８をＯＮ・ＯＦＦ制御してヒータ１２への通電を制御することで、定着ローラ１の表面温度を徐々に表面離型層１４の融点より低い温度領域まで下げて冷却を開始する。この際、定着ローラ１の周方向での表面状態のムラ発生を防止するために、冷却進行時に定着ローラ１から均し部材３Ａを途中離間しない。均し部材３Ａは、表面離型層１４の融点より低い温度領域まで冷却が完了した際に、ソレノイド４がオフされて定着ローラ表面から離間される（ステップｉｉｉ）。

離型層を粗し部材３Ｂに対応する表面状態から均し部材３Ａに対応する表面状態に変更する場合、あるいは実施例１のように離型層の修復を行う場合はステップｉｉｉで終了する。

次に、均し部材３Ａの代わりに粗し部材３Ｂを定着ローラに当接させる。その当接状態で定着ローラ１を駆動系Ｍにより矢印方向（時計方向）に回転駆動させて粗し部材３Ｂを矢印方向（反時計方向）に従動回転させながら、徐々に表面離型層１４の融点以上の温度領域まで加熱し、温度検知器７によって検出されたローラ表面温度に基づいてヒータ駆動回路８をＯＮ・ＯＦＦ制御してヒータ１２への通電を制御することにより、一定温度(第２設定温度)に温調し、表面粗し工程を行なう（ステップｉｖ）。すなわち、表面離型層１４が融点以上の温度領域まで加熱され、その状態で粗し部材３Ｂが定着ローラ１から駆動を受けて従動回転するので、粗し部材３Ｂの表面状態が定着ローラの表面に転写され、定着ローラ１の表面すなわち表面離型層１４の表面状態が変更される。表面離型層１４を変更するため、表面離型層１４の融点以上の温度領域に対応させて、例えば定着ローラ１の回転数、回転駆動時間などが適宜設定される。定着ローラ表面を離型層の融点以上の温度まで加熱した後に均し部材３Ａを定着ローラ表面に当接させても良い。

なお、ステップｉｖにおいて、粗し部材３Ｂの当接圧を適宜変更して粗し部材３Ｂの表面の凹凸の深さに対して、定着ローラの離型層に転写される凹凸の深さを（記録深さ）を変化させてもよい。このように定着ローラに対する粗し部材３Ｂの当接圧を制御することにより、粗し部材３Ｂが一つしかなくても表面離型層１４の表面粗さの度合い（粗い状態〜平滑に近い状態）を変更することができ、結果的に定着動作時のトナー画像に対するグロスコントロールの幅を広げることが出来る。なお、粗し部材３Ｂを複数備えていても構わない。

表面状態を変更できたら、再び温度検知器７によって検出されたローラ表面温度に基づきヒータ駆動回路８をＯＮ・ＯＦＦ制御してヒータ１２への通電を制御することで、定着ローラ１の表面温度を徐々に表面離型層１４の融点より低い温度領域まで下げて冷却を開始する。この際、定着ローラ１の周方向での表面状態のムラ発生を防止するために、冷却進行時に定着ローラ１から粗し部材３Ｂを途中離間しない。粗し部材３Ｂは、表面離型層１４の融点より低い温度領域まで冷却が完了した際に、ソレノイド４がオフされて定着ローラ表面から離間される（ステップｖ）。

以上により表面状態変更動作（Ａ）は終了する。

上記の表面状態変更動作（Ａ）において、冷却がそれぞれ完了した時点（ステップｉｉｉ、及びステップｖ）で、定着ローラ１の表面離型層１４の表面状態は、表面状態変更部材３Ａ，３Ｂの表面状態が転写されることにより、所望の表面状態に変更される。つまり、ステップｉｉｉで終了すれば、均し部材３Ａの表面状態（例えば鏡面加工）が定着ローラ１の表面離型層１４の表面に転写されることになり、ステップｖで終了すれば、粗し部材３Ｂの表面状態（例えばブラスト加工）が定着ローラ１の表面離型層１４の表面に転写されることになる。

冷却完了後に、加圧ローラ２は定着ローラ１に再当接させる。なぜなら、冷却終了前に当接すると、定着ローラ１の表面状態が加圧ローラ２の表面状態の影響を受けてしまうからである。

なお、上記の表面状態変更動作（Ａ）において、表面状態変更部材３Ａ，３Ｂの離間は、冷却開始前に徐々に表面状態変更部材３Ａ，３Ｂを減圧離間してもよい。この場合、ソレノイドに代えて、表面状態変更部材３Ａ、３Ｂを定着ローラに減圧離間可能な任意の機構・装置が用いられる。

また、均し部材３Ａは必ずしも必要ではなく、適宜省略しても構わない。例えば、実施例２同様、加圧ローラ２を均し部材３Ａとして兼用させ、定着装置を構成してもかまわない。

ｂ）定着動作（Ｂ）
図１１は、定着動作（Ｂ）時を示すものである。この定着動作（Ｂ）は制御部５のメモリに記憶された定着動作プログラム（定着動作モード）に従って制御部５により実行される。

定着ローラ１のローラ表面温度が温調目標温度（定着温度、第１設定温度）に達している状態で、未定着トナー像ｔを担持する記録材Ｐを定着ニップ部Ｎに進入（ｖｉ）させ、ニップ部Ｎで記録材を挟持搬送しつつトナー像ｔを記録材Ｐに熱と圧力により定着し（ｖｉｉ）、その後排出（ｖｉｉｉ）される。定着温度はトナーの融点より高く、表面離型層１４の融点より低い温度である。この定着動作（Ｂ）により、上述の表面状態変更動作（Ａ）により形成された定着ローラの表面状態がトナー像に転写され、所望のグロスの画像が得られる。必要とするグロスレベルが同一の複数枚のプリントを行う場合、この定着動作（Ｂ）を繰り返す。

かかる定着動作において、表面状態変更部材３Ａ，３Ｂは、熱効率、傷付き・汚れ防止などの面から定着ローラ１から離間していることが望ましいが、必ずしも離間しなくても構わない。なぜなら、定着動作時の定着ローラ表面温度は表面離型層１４の融点より低い温度領域なので、定着動作（Ｂ）時においては、定着ローラ表面は表面状態変更部材３Ａ，３Ｂの影響を受けないからである。

次に図１２〜図１４に基づき実施例８を説明する。図１２〜図１４は本実施例の定着装置による表面状態変更動作のイメージ図である。

本実施例の定着装置は、実施例７のような表面状態変更部材３Ａ、３Ｂを有しておらず、実施例７の表面状態変更部材３Ａ、３Ｂの表面状態と同等の表面状態を有する二種類のシート部材により定着ローラの表面状態を変更するものである。本実施例の定着装置の構造は、表面状態変更部材及びこれを定着ローラに対して接離させるソレノイドを設けていないという点以外は実施例１の定着装置の構造と同じであるので説明は省略する。

なお、本実施例も実施例１と同様、制御手段は、トナーの融点より高く定着用回転体の表面層の融点未満の第１設定温度と、定着用回転体の表面層の融点以上の第２設定温度と、を設定できるものである。また、表面状態変更モードが設定されると、定着用回転体の表面温度が定着用回転体の表面層の融点以上の温度になるようにヒータの発熱を制御する。

まず、実施例７の均し部材３Ａと同等の表面状態を有する均し用シート部材３Ｃ、及び実施例７の粗し部材３Ｂと同等の表面状態を有する粗し用シート部材３Ｄを準備する。均し用シート部材３Ｃと粗し用シート部材３Ｄは、定着ローラの周方向１周以上の長さ、および、画像形成装置による画像幅以上の幅を有する。均し用シート部材３Ｃは、鏡面または光沢面の表面状態を有している金属板や高光沢紙が好ましい。粗し用シート部材３Ｃは、例えばブラスト加工された表面状態を有している金属板や高耐熱性樹脂シートが好ましい。この均し用シート部材３Ｃや粗し用シート部材３Ｄを、定着ローラ１の表面を離型層の融点以上に加熱した状態、且つ定着ローラ１と加圧ローラ２を加圧させた状態で定着ニップ部Ｎを通過させることで、実施例７の均し部材３Ａや粗し部材３Ｂの代用をなすことが可能である。

つぎに、本実施例の表面状態変更動作を説明する。

最初に本実施例の表面状態均し工程を詳述する。図１２は表面状態均し工程中の定着装置の断面図及び斜視図である。

まず、定着ローラ１と加圧ローラ２を加圧した状態で均し用シート部材３Ｃの先端を定着ニップ部Ｎに侵入させる。この状態で定着ローラ１を駆動系Ｍにより矢印方向（時計方向）に回転駆動させ、均し用シート部材３Ｃを通過させながら徐々に定着ローラの表面を表面離型層１４の融点以上の第２設定温度まで加熱し、この温度を保つようにヒータを制御する。すなわち、表面離型層１４が融点以上の温度領域まで加熱され、その状態で均し用シート部材３Ｃが定着ニップ部で挟持搬送されることにより均し用シート部材３Ｃの表面状態が定着ローラの表面に転写され、定着ローラ１の表面すなわち表面離型層１４の表面状態が変更される。表面離型層１４の表面状態を変更するため、均し用シート部材３Ｃの長さに対応させて、例えば定着ローラ１の回転数、回転駆動時間などが適宜設定される。均し用シート部材３Ｃを定着ニップ部に進入させる前に定着ローラの表面温度を第２設定温度まで加熱しても構わない。

離型層の表面状態を変更できたら、温度検知器７によって検出されたローラ表面温度に基づきヒータ駆動回路８をＯＮ・ＯＦＦ制御してヒータ１２への通電を制御することで、定着ローラ１の温調を徐々に表面離型層１４の融点以下の温度領域まで下げて冷却を開始する。この冷却工程中も均し用シート部材３Ｃは定着ニップ部Ｎで挟持搬送されている。均し用シート部材３Ｃの後端が冷却工程中に定着ニップ部Ｎを通過してしまうと、均し用シート部材３Ｃの後端エッジにより定着ローラ１の表面にラインが形成されてしまうので、このような表面状態のムラ発生を防止するために、均し用シート部材３Ｃの進行方向長さは充分な長さが必要である。

離型層を粗し用シート部材３Ｄに対応する表面状態から均し用シート部材３Ｃに対応する表面状態に変更する場合、あるいは実施例１のように離型層の修復を行う場合は以上のステップで終了する。

次に、表面状態粗し工程を説明する。図１３は表面状態粗し工程中の定着装置の断面図及び斜視図である。

まず、粗し用シート部材３Ｄを定着ニップ部に進入させる。この状態で定着ローラ１を駆動系Ｍにより矢印方向（時計方向）に回転駆動させ、粗し用シート部材３Ｄを通過させながら徐々に定着ローラの表面を表面離型層１４の融点以上の第２設定温度まで加熱し、この温度を保つようにヒータを制御する。すなわち、表面離型層１４が融点以上の温度領域まで加熱され、その状態で粗し用シート部材３Ｄが定着ニップ部で挟持搬送されることにより粗し用シート部材３Ｄの表面状態が定着ローラの表面に転写され、定着ローラ１の表面すなわち表面離型層１４の表面状態が変更される。表面離型層１４の表面状態を変更するため、粗し用シート部材３Ｄの長さに対応させて、例えば定着ローラ１の回転数、回転駆動時間などが適宜設定される。粗し用シート部材３Ｄを定着ニップ部に進入させる前に定着ローラの表面温度を第２設定温度まで加熱しても構わない。

離型層の表面状態を変更できたら、温度検知器７によって検出されたローラ表面温度に基づきヒータ駆動回路８をＯＮ・ＯＦＦ制御してヒータ１２への通電を制御することで、定着ローラ１の温調を徐々に表面離型層１４の融点以下の温度領域まで下げて冷却を開始する。この冷却工程中も粗し用シート部材３Ｄは定着ニップ部Ｎで挟持搬送されている。粗し用シート部材３Ｄの後端が冷却工程中に定着ニップ部Ｎを通過してしまうと、粗し用シート部材３Ｄの後端エッジにより定着ローラ１の表面にラインが形成されてしまうので、このような表面状態のムラ発生を防止するために、粗し用シート部材３Ｄの進行方向長さは充分な長さが必要である。

以上により表面状態変更動作は終了する。

上記の表面状態変更動作において、冷却がそれぞれ完了した時点で、定着ローラ１の表面離型層１４の表面状態は、表面状態変更用シート部材３Ｃ，３Ｄの表面状態が転写されることにより、所望の表面状態に変更される。

なお、実施例２同様、加圧ローラ２を表面状態均し部材として兼用することにより均し用シート部材３Ｃを用いなくても良い。また、表面状態粗し動作を行う際、表面状態均し工程は必ずしも実行しなくてもよい。

グロスコントロールを行なう本実施例において、画像面全域に対してのグロスコントロールについて説明したが、一部分のみのグロスコントロールを行ってもかまわない。例えば、部分的にグロスをコントロールすることにより、部分的なグロス変化により、画像面に透かし（ウォーターマーク）を記録することが出来る。

部分的な表面状態変更例としては、実施例７のように定着装置に粗し部材を設ける場合、ローラの軸方向で部分的にブラスト状態が異なる粗し部材を設け、表面状態均し工程後、この粗し部材で部分的にグロスを変えてやれば良い。

実施例８のように定着装置に粗し部材を設けず、粗し用シート部材を用いる場合、表面状態均し工程後、幅方向（シート部材の移動方向に対し直交する方向）で部分的に表面状態が異なる粗し用シート部材を定着ニップ部に通すことにより部分的にグロスを変えてやれば良い。または、図１４に示すように、長方形のシート部材ではなく、粗したい部分のみの形状を有する粗し用シート部材３Ｅを用いることにより、画像面の一部のグロスを変えても良い。

図１５、１６は定着用回転体の軸方向で部分的にグロスを変えることができる実施例の定着用回転体付近の斜視図である。

本実施例では、実施例１同様、定着ローラの内部にヒータを備えている(図１５、１６には図示していない)が、更に、定着ローラの表面に近接しているサーマルヘッドを有する。このサーマルヘッドは定着ローラの軸方向において発熱領域を自由に設定できるものである。つまり、ヒータとしてのサーマルヘッドは定着用回転体の外周面に隣接して配置されている。そしてそのサーマルヘッドは定着用回転体の長手方向において発熱領域を自由に設定可能である。定着動作時は定着ローラ内部に設けたヒータを用いてトナー像の定着を行い、表面状態変更動作時はサーマルヘッドを用いて定着ローラの表面層(離型層)の加熱を行う。しかしながら、定着ローラの内部のヒータを省略し、サーマルヘッドのみで定着動作と表面状態変更動作を行っても構わない。

図１５及び図１６に示すように、例えばサーマルヘッドをその長手方向の中央部の領域のみ発熱させれば、定着ローラの長手方向中央部の領域のみが表面状態変更可能領域になる。したがって、定着ローラ表面に均し部材や粗し部材を当接させれば、定着ローラの長手方向中央部の領域を端部領域とは異なる表面状態にすることができ、中央部の領域のみ高グロスにしたり低グロスにしたりできる。

このように定着ローラ表面を部分的に加熱できるヒータを設ければ、定着ローラ表面の一部の領域を他の領域とは異なる表面状態にすることができる。

なお、サーマルヘッド等の様に、定着ローラ表面を部分的に加熱できるヒータを備えている場合、図１６のように、表面状態粗し工程後、表面状態均し工程を行ってもかまわない。例えば、定着ローラ表面全体に対して表面状態粗し工程を行った後、サーマルヘッドの一部のみを発熱させて表面状態変更可能領域を形成し、この領域を均し部材や均し用シート部材によって均すことも出来る。このように表面状態粗し工程と表面状態均し工程を逆にしても部分的に表面状態を変更することが出来る。

上述した実施例７〜実施例９の定着装置では、グロスの設定を変えても定着後のトナー像の表面の凹凸状態が変わるだけであり、トナーの溶融状態や、定着後のトナー像の透明性、トナーの混色度合いは殆ど変化しない。つまり、出力する画像の色再現性を犠牲にせずにグロスの調節幅を大きく出来るというメリットを有するものである。

上述した全ての実施例では、未定着トナー像を担持した記録材Ｐの定着について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、トナー像定着後または仮定着後の記録材Ｐを再定着装置に本発明を採用してもよく、グロスコントロール専用定着器に本発明を採用することも出来る。

また、定着ローラ１の代わりにベルト状或いはフィルム状の定着用回転体を用い、定着ニップ部通過後の記録材が冷却した後、記録材を定着用回転体から分離させる冷却分離機能を備えれば、トナー像表面に定着用回転体の表面状態をより忠実に転写することが出来より好ましい。

また、本発明の定着装置は、定着用回転体の全面を均し状態にする制御を有していてもよい。この制御を有していれば、写真調の光沢を有する画像を形成することができる。

定着装置に備える表面状態変更部材としてはローラ状の部材に限られるものではなく、例えば粗し部材としてドットインパクトヘッドなどを用いても構わない。

上記の各実施例において、未定着トナー像を記録材に定着する操作として熱ロール（定着ローラ）で加熱しながら加圧する装置・方法について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、定着用回転体としては、表面離型層を有するものすべてが対象となることは言うまでもない。例えば、弾性層を持ったベルト系やフィルム系の回転体でもよく、更には、弾性層を持たないフィルム系の回転体や、弾性層を持たない剛体ローラ等でも発明の効果は損なわれない。

本発明の定着装置を備える画像形成装置の概略構成模式図である。実施例１の定着装置の概略構成模式図である。本発明の定着用回転体の表面離型層の融点、及びトナーの定着温度の関係を説明する図である。実施例１の定着装置における定着動作を説明する図である。実施例１の定着装置における定着ローラの表面状態変更動作を説明する図である。実施例２の定着装置の概略構成模式図である。実施例３の定着装置の概略構成模式図である。実施例４の定着装置の概略構成模式図である。実施例５の定着装置の概略構成模式図である。実施例６の定着装置の概略構成模式図である。実施例７の定着装置による表面状態変更動作を説明するための図である。実施例７の定着装置による定着動作を説明するための図である。実施例８の表面状態変更動作を説明するための図であり、均し用シート部材を用いた表面状態均し工程中のイメージ図である。実施例８の表面状態変更動作を説明するための図であり、粗し用シート部材を用いた表面状態粗し工程中のイメージ図である。実施例８の表面状態変更動作を説明するための図であり、星型の粗し用シート部材を用いた表面状態粗し工程中のイメージ図である。実施例９の定着装置による表面状態均し工程を説明するためのイメージ図である。実施例９の定着装置による表面状態粗し工程を説明するためのイメージ図である。

符号の説明

１：定着ローラ、２：加圧ローラ、３：表面形状改善部材、
３Ａ：均し部材、３Ｂ：粗し部材、
３Ｃ：均し用シート部材、３Ｄ：粗し用シート部材、
５：制御部、１２：ヒータ、１４：表面離型層。

Claims

定着用回転体と、
前記定着用回転体を加熱するヒータと、
前記ヒータの発熱を制御する制御手段と、
を有し、前記定着用回転体によって記録材上のトナー像を加熱する画像定着装置において、
前記装置は前記定着用回転体の表面状態を変更する表面状態変更モードを有し、
記録材上のトナー像を加熱する時は、前記定着用回転体の表面温度がトナーの融点より高く前記定着用回転体の表面層の融点未満の温度を維持するように前記ヒータの発熱を制御し、
前記表面状態変更モードが設定されると、前記制御手段は、前記定着用回転体の表面温度が前記定着用回転体の表面層の融点以上の温度になるように前記ヒータの発熱を制御し、この状態で前記定着用回転体の表面に表面状態変更部材を当接すると前記表面状態変更部材の表面状態が前記定着用回転体の表面に転写されることによって前記定着用回転体の表面状態を変更できるようにすることを特徴とする画像定着装置。
前記装置は、前記表面状態変更部材を有することを特徴とする請求項１に記載の画像定着装置。
前記表面状態変更部材は、前記定着用回転体の表面に当接する位置と、前記定着用回転体の表面から離間する位置に移動可能であることを特徴とする請求項２に記載の画像定着装置。
前記表面状態変更部材は、前記定着用回転体と共に前記記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧ローラであることを特徴とする請求項２に記載の画像定着装置。
前記表面状態変更部材は、表面が滑らかな均し部材であることを特徴とする請求項２に記載の画像定着装置。
前記表面状態変更部材は、均し部材と、前記均し部材よりも表面が粗い粗し部材であることを特徴とする請求項２に記載の画像定着装置。
前記定着用回転体の表面状態は、前記定着用回転体の表面が前記定着用回転体の表面層の融点以上の温度に加熱された状態で前記表面状態変更部材である表面状態変更用シート部材を前記装置に通すことにより、前記表面状態変更用シート部材の表面状態が前記定着用回転体の表面に転写されることによって変更されることを特徴とする請求項１に記載の画像定着装置。
前記表面状態変更部材の前記定着用回転体に対する当接圧は変更可能であることを請求項２に記載の画像定着装置。
前記定着用回転体の表面層の融点は２５０℃以下であることを特徴とする請求項１に記載の画像定着装置。
前記ヒータは前記定着用回転体の内部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像定着装置。
前記ヒータは前記定着用回転体の外周面に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像定着装置。
前記ヒータは前記定着用回転体の長手方向において発熱領域を自由に設定可能であることを特徴とする請求項１１に記載の画像定着装置。