JP6819085B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置及び定着装置を備える画像形成装置に関する。

従来から、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又はそれらのうちの少なくとも２つの機能を有する複合機などの画像形成装置に使用される定着装置は、未定着トナー像を担持した転写材（例えば、用紙）を、定着部材と加圧部材とによって形成されたニップ部（定着ニップ部）に通過させ、トナー像を溶融し転写材上に定着させている。

このような定着装置では、全てのトナーが転写材上に定着せずに、定着しきれなかったトナーが定着部材・加圧部材に付着することがある。トナーが定着部材・加圧部材の表面に固着すると、定着部材・加圧部材の離型性が低下し、定着オフセットが生じ、トナー汚れ等の異常画像を招く問題がある。

これに対しては、クリーニング装置を用いて固着トナーを除去する構成（例えば、特許文献１参照）や、ニップ部でクリーニング用の転写材を挟持、加熱及び冷却して、固着トナーを転写材に移行させる構成（例えば、特許文献２参照）が知られている。

ところで、近年、炭酸カルシウム等の填料の多い転写材が多く使用される。このような炭酸カルシウム等の填料の多い転写材が使用されると、炭酸カルシウム等の紙紛が多く含まれたトナーが定着部材・加圧部材の表面に強固に固着する。

特許文献１，２の構成では、定着部材・加圧部材に強固に固着した炭酸カルシウム等が含まれたトナーを除去することが困難であり、通紙により固着物が定着部材に徐々に蓄積されることによって、黒斑点画像等の異常画像を招く問題がある。

本発明は、炭酸カルシウム等の填料の多い転写材の通紙により生じる黒斑点画像等の異常画像を抑制する定着装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の定着装置は、
回転可能な定着部材と、
前記定着部材とニップ部を形成する加圧部材と、
前記定着部材を加熱する熱源と、
前記熱源を制御する制御手段と、を有し、
記録媒体に転写されたトナー像を前記ニップ部にて定着する定着装置において、
前記制御手段は、定着装置が定着を実施する前に、前記定着部材の通紙領域の温度を、第１温度か、該第１温度より低い第２温度に設定する判断を行い、
前記制御手段は、定着装置が定着を実施した後であって、前記定着部材の非通紙領域の過昇温を抑制する前に、前記定着部材の通紙領域の温度を、前記第２温度に設定することを特徴とする。

本発明によると、炭酸カルシウム等の填料の多い転写材の通紙により生じる黒斑点画像等の異常画像を抑制する定着装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置を示す構成図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置を示す構成図である。 定着ローラの温度分布を説明する説明図であり、図３（ａ）は、画像形成装置の立ち上げ直後からの定着ローラの温度分布の時間推移を示し、図３（ｂ）は、画像形成装置の立ち上げ直後のＪｏｂ時の定着ローラ分布を示す。 定着ローラへの付着物と紙温度の関係を示すグラフである。 黒斑点画像の発生と紙温度の関係を示すグラフである。 第１実施形態の制御の構成を説明する説明図である。 第１実施形態に係る制御を説明するフローチャートである。 第１実施形態に係る制御を説明するグラフである。 第２実施形態の制御の構成を説明する説明図である。 第３実施形態に係る定着装置の構成を示す構成図である。 第３実施形態の制御の構成を説明する説明図である。

以下、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置を示す構成図である。この画像形成装置１は、カラーレーザープリンタであり、そのプリンタ本体の中央には、中間転写ベルト３０の展張方向に沿って４つの作像部４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋが並設されている。各作像部４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の異なる色の現像剤を収容する以外は、同じ構成である。

具体的に、それぞれ画像ステーションを構成する各作像部４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体５と、感光体５の表面を帯電させる帯電装置６と、感光体５の表面にトナーを供給する現像装置７と、感光体５の表面をクリーニングするクリーニング装置８などを備えている。なお、図１では、ブラックの作像部４Ｋが備える感光体５、帯電装置６、現像装置７、クリーニング装置８のみに色用符号を付し、その他の作像部４Ｙ、４Ｃ、４Ｍにおいては符号を省略している。

作像部４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋの下方には、感光体５の表面を露光する露光装置９が配設されている。露光装置９は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどを有し、画像データに基づいて各感光体５の表面へレーザー光を照射するようになっている。

作像部４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋの上方には、転写装置３が配設されている。転写装置３は、転写体としての中間転写ベルト３０と、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ３１と、二次転写手段としての二次転写ローラ３６とを備える。更に、転写装置３は二次転写バックアップローラ３２、クリーニングバックアップローラ３３、テンションローラ３４、及びベルトクリーニング装置３５を備えている。

中間転写ベルト３０は、無端状のベルトであり、二次転写バックアップローラ３２、クリーニングバックアップローラ３３及びテンションローラ３４によって張架されている。ここでは、二次転写バックアップローラ３２が回転駆動することによって、中間転写ベルト３０は図の矢印で示す方向に周回走行（回転）するようになっている。

４つの一次転写ローラ３１は、それぞれ、各感光体５との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、各一次転写ローラ３１には、プリンタ本体の電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が各一次転写ローラ３１に印加されるようになっている。

二次転写ローラ３６は、二次転写バックアップローラ３２との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで二次転写ニップを形成している。また、一次転写ローラ３１と同様に、二次転写ローラ３６にもプリンタ本体の電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ３６に印加されるようになっている。

ベルトクリーニング装置３５は、中間転写ベルト３０に当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードを有する。

プリンタ本体の上部には、ボトル収容部２が設けられており、ボトル収容部２には補給用のトナーを収容した４つのトナーボトル２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋが着脱可能に装着されている。各トナーボトル２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋと各現像装置７との間には、周知のように補給路が設けられ、この補給路を介して各トナーボトル２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋから各現像装置７へトナーが補給されるようになっている。

一方、プリンタ本体の下部には、記録材としての用紙Ｐを収容した給紙トレイ１０や、給紙トレイ１０から用紙Ｐを搬出する給紙ローラ１１などが設けられている。ここで、記録材には、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙など）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシートなどが含まれる。また、周知のように、手差し給紙機構が設けられていてもよい。

プリンタ本体内には、用紙Ｐを給紙トレイ１０から二次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための搬送路Ｒが配設されている。搬送路Ｒにおいて、二次転写ローラ３６の位置よりも用紙搬送方向上流側には、二次転写ニップへ用紙Ｐを搬送する搬送手段としての一対のレジストローラ（位置合わせローラ）１２が配設されている。

また、二次転写ローラ３６の位置よりも用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐに転写された未定着画像を定着するための定着装置２０が配設されている。更に、定着装置２０よりも搬送路Ｒの用紙搬送方向下流側には、用紙を装置外へ排出するための一対の排紙ローラ１３が設けられている。また、プリンタ本体の上面部には、装置外に排出された用紙をストックするための排紙トレイ１４が設けられている。

本実施形態に係るプリンタの基本的動作は次のようである。作像動作が開始されると、各作像部４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋにおける各感光体５が図の時計回りに回転駆動され、各感光体５の表面が帯電装置６によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体５の表面には、露光装置９からレーザー光がそれぞれ照射されて、各感光体５の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体５に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように各感光体５上に形成された静電潜像に、各現像装置７によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。

また、作像動作が開始されると、二次転写バックアップローラ３２が図の反時計回りに回転駆動し、中間転写ベルト３０を図の矢印で示す方向に周回走行させる。そして、各一次転写ローラ３１に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。これにより、各一次転写ローラ３１と各感光体５との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。

その後、各感光体５の回転に伴い、感光体５上の各色のトナー画像が一次転写ニップに達したときに、一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、各感光体５上のトナー画像が中間転写ベルト３０上に順次重ね合わせて転写される。かくして中間転写ベルト３０の表面にフルカラーのトナー画像が担持される。また、中間転写ベルト３０に転写しきれなかった各感光体５上のトナーは、クリーニング装置８によって除去される。各感光体５の表面は、その後、除電され、表面電位が初期化される。

画像形成装置の下部では、給紙ローラ１１が回転駆動を開始し、給紙トレイ１０から用紙Ｐが搬送路Ｒに送り出される。搬送路Ｒに送り出された用紙Ｐは、レジストローラ１２によってタイミングを計られ、二次転写ローラ３６と二次転写バックアップローラ３２との間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ３６には、中間転写ベルト３０上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。

その後、中間転写ベルト３０の周回走行に伴って、中間転写ベルト３０上のトナー画像が二次転写ニップに達したときに、そのニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト３０上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。また、このとき用紙Ｐに転写しきれなかった中間転写ベルト３０上の残留トナーは、ベルトクリーニング装置３５によって除去され、除去されたトナーはプリンタ本体内に置かれた廃トナー収容器へと搬送され、回収される。

その後、用紙Ｐは定着装置２０へと搬送され、定着装置２０によって用紙Ｐ上のトナー画像が当該用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは、排紙ローラ１３によって装置外へ排出され、排紙トレイ１４上にストックされる。

以上の説明は、用紙上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つの作像部４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋの何れか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つの作像部を使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。

図２は、本発明の一実施形態に係る定着装置を示す構成図である。
定着装置２０は、内部に熱源としてのハロゲンヒータ２３を有する定着部材としての定着ローラ２１に、加圧部材としての加圧ローラ２２が圧接する構成となっている。

定着ローラ２１は、鉄・アルミ等の金属から成る基材２１ｂと、基材２１ｂの表面に設けられた表層２１ａとから構成される。表層２１ａは、シリコーンゴム等の薄い弾性層と、弾性層上に形成されたＰＦＡ離型層とから構成される。なお、定着ローラ２１の表層２１ａは、基材２１ｂの上に、ＰＦＡ離型層を直接被覆した構成でもよい。

加圧ローラ２２は、鉄等の金属から成る基材２２ｂと、シリコーンゴムやスポンジ等から成る弾性層２２ａと、弾性層２２ａの表面に設けられたＰＦＡやＰＴＦＥ等から成る離型層とによって構成されている。

定着ローラ２１と加圧ローラ２２との間にはニップ部（定着ニップ）Ｎが形成されており、該ニップ部Ｎにトナー像が形成された用紙を通過させることにより用紙上に付着しているトナーを熱により溶融させ加圧により用紙に定着させるようになっている。バネなどの加圧手段により加圧ローラ２２が定着ローラ２１に押し付けられ定着ローラ２１と圧接する箇所では、加圧ローラ２２の弾性層が押し潰されることで、所定幅のニップ部Ｎが形成される。

次に、定着ローラの温度分布について説明する。
図３は、定着ローラの温度分布を説明する説明図であり、図３（ａ）は、画像形成装置の立ち上げ直後からの定着ローラの温度分布の時間推移を示し、図３（ｂ）は、画像形成装置の立ち上げ直後のＪｏｂ時の定着ローラ分布を示す。なお、画像形成装置の立ち上げとは、例えば、朝一に画像形成装置の主電源をＯＮにすることをいう。

画像形成装置の立ち上げ直後は、画像形成装置の筐体が冷えているため、定着ローラ２１の端部からの放熱量が多い。そのため、定着ローラ２１の昇温は、図３（ａ）に示すように、中央部が早く、端部が遅くなっている。特に、画像形成装置を小型化する場合、用紙幅方向のサイズを小さくして、設置面積を小さくするため、定着ローラ２１やハロゲンヒータ２３の長さを極力短くすることとなる。そのため、画像形成装置の立ち上げ直後のＪｏｂ時の定着ローラ２１の中央温度と、定着ローラ２１の端部温度との差は、かなり大きくなり、３０℃を超える場合もある。その結果、画像形成装置の立ち上げ時の定着性は、用紙の中央部と比較して端部の方が悪くなりやすい。

そこで、本実施の形態では、定着ローラ２１の長手方向端部の温度に基づいて、ハロゲンヒータ２３を制御する。具体的には、図３（ｂ）に示すように、画像形成装置の立ち上げ直後のＪｏｂ時の定着ローラ２１の端部の温度Ｔｃ２を、定着下限温度ＴＬより高くなるように、中央部の温度Ｔｃ１を制御する。

次に、定着ローラへの付着物と紙温度の関係を説明する。
図４は、定着ローラへの付着物と紙温度の関係を示すグラフである。

定着ローラ２１への炭酸カルシウムの付着量と紙温度との関係を評価した。
灰分が１８（重量パーセント：ｗｔ％）の用紙を使用し、間欠印刷で５００枚通紙したときの定着ローラ２１に付着した物質を分析し、炭酸カルシウム成分の割合を算出して評価した。また、定着時の紙温度の平均値を、略１０８℃、略１０５℃、略１０１℃として評価した。

図４に示すように、紙温度が低くなるにつれて、定着ローラ２１に付着する炭酸カルシウム成分の割合が減少することが分かった。また、定着時の紙温度を１００℃以下にすることで、炭酸カルシウムが含まれたトナーが定着ローラ２１に付着することを抑制することができることが分かった。

なお、灰分が１４（重量パーセント：ｗｔ％）未満の用紙を使用した場合、定着ローラ２１に付着する炭酸カルシウム成分がほとんど検出されないことも確認した。

次に、黒斑点画像（黒ポチ）の発生と紙温度との関係を説明する。
図５は、黒斑点画像の発生と紙温度の関係を示すグラフである。

黒斑点画像の発生と紙温度との関係を評価した。
灰分が１８（重量パーセント：ｗｔ％）の用紙を使用して１２０Ｋ枚印刷し、黒斑点画像の発生を評価した。また、定着時の紙温度の平均値は、略１０８℃、略１０５℃、略１０１℃とした。

図５に示すように、紙温度が低くなるにつれて、黒斑点画像の発生間隔が長くなることが分かった。また、定着時の紙温度を１００℃以下にすることで、黒斑点画像の発生を抑制することができることが分かった。

定着時の紙温度は、定着ローラ２１の温度に基づいて、予め把握できるようになっている。定着ローラ２１の長手方向中央部の目標温度を第２温度Ｔｈ２（例えば、１７０℃）に設定することで、定着時の紙温度を１００℃にすることができる。なお、定着時の紙温度を検知するセンサを別途設け、この検知結果に基づいて、長手方向中央部の温度を設定してもよい。

［第１実施形態］
次に、第１実施形態に係る制御の構成について説明する。
図６は、第１実施形態の制御の構成を説明する説明図である。

第１実施形態では、定着ローラ２１に設けられた定着部材中央部温度検知手段としての中央部定着ローラ温度センサ５１と、定着ローラ２１に設けられた定着部材端部温度検知手段としての端部定着ローラ温度センサ５２との検知情報に基づいて、制御手段としての制御部９０が、ハロゲンヒータ２３を制御する。

中央部定着ローラ温度センサ５１は、定着ローラ２１の外周側で、通紙領域Ｄに設けられる。そして、中央部定着ローラ温度センサ５１は、定着ローラ２１の外周側の通紙領域Ｄの温度を検知する。中央部定着ローラ温度センサ５１による検知情報は、主に、印刷の開始をするか否かの判定（図７のステップＳ１５）で使用される。

端部定着ローラ温度センサ５２は、定着ローラ２１の外周側で、通紙領域Ｄの外部（非通紙領域）であって、定着ローラ２１の長手方向端部に設けられる。端部定着ローラ温度センサ５２は、定着ローラ２１の外周側の長手方向端部の温度を検知する。端部定着ローラ温度センサ５２による検知情報は、主に、過昇温であるか否かの判定（図７でステップ１９）、及び、定着ローラ２１の長手方向端部の温度が第１閾値（例えば、８０℃）を超えているか否かの判定（図７のステップＳ１１，ステップＳ１７）に使用される。

制御部９０の入力ポートには、中央部定着ローラ温度センサ５１と、端部定着ローラ温度センサ５２等が接続されている。中央部定着ローラ温度センサ５１の検知情報、端部定着ローラ温度センサ５２の検知情報等、が制御部９０に送信される。

制御部９０の出力ポートには、ハロゲンヒータ２３が接続されている。制御部９０は、中央部定着ローラ温度センサ５１の検知情報、端部定着ローラ温度センサ５２の検知情報に基づいて、ハロゲンヒータ２３を制御する。

なお、制御部９０は、装置全体の制御を司るものであり、制御部９０内に記憶されている制御プログラムに基づいて、各機器の駆動を制御する。

次に、第１実施形態に係る制御についてフローチャートに基づいて説明する。図７は、第１実施形態に係る制御を説明するフローチャートである。

印刷ＪＯＢを受信すると、制御部９０は、定着ローラ２１の長手方向端部の温度が第１閾値（例えば、８０℃）を超えているか否かを判定する（ステップＳ１１）。ここで、第１閾値は、画像形成装置の立ち上げ直後のＪｏｂ時の定着ローラ２１の長手方向端部の温度が、定着下限温度ＴＬより高くなる、定着ローラ２１の長手方向端部の温度である。

制御部９０が定着ローラ２１の長手方向端部の温度が第１閾値（例えば、８０℃）を超えていると判定すると（ステップＳ１１でＹｅｓ）、制御部９０は、定着ローラ２１の長手方向中央部の目標温度を第２温度Ｔｈ２（例えば、１７０℃）に設定し（ステップＳ１２）、ステップＳ１４に進む。一方、制御部９０が定着ローラ２１の長手方向端部の温度が第１閾値（例えば、８０℃）を超えていないと判定すると（ステップＳ１１でＮｏ）、制御部９０は、定着ローラ２１の長手方向中央部の目標温度を第１温度Ｔｈ１（例えば、１８０℃）に設定し（ステップＳ１３）、ステップＳ１４に進む。ここで、第１温度Ｔｈ１は、第２温度Ｔｈ２より高い温度である。

ステップＳ１４において、制御部９０は、ハロゲンヒータ２３の加熱を開始する（ステップＳ１４）。次いで、制御部９０は、（定着ローラ２１の長手方向端部の温度）≧（（定着ローラ２１の長手方向中央部の温度）−（１５℃））であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。制御部９０が（定着ローラ２１の長手方向端部の温度）≧（（定着ローラ２１の長手方向中央部の温度）−（１５℃））であると判定すると（ステップＳ１５でＹｅｓ）、ステップＳ１６に進む。一方、制御部９０が（定着ローラ２１の長手方向端部の温度）≧（（定着ローラ２１の長手方向中央部の温度）−（１５℃））でないと判定すると（ステップＳ１５でＮｏ）、ステップＳ１５に戻る。

ステップＳ１６において、制御部９０は、印刷を開始し、トナー像を担持した用紙Ｐをニップ部Ｎに搬送し、定着を実行する。

次いで、制御部９０は、定着ローラ２１の長手方向端部の温度が第１閾値（例えば、８０℃）を超えているか否かを判定する（ステップＳ１７）。制御部９０が、定着ローラ２１の長手方向端部の温度が第１閾値（例えば、８０℃）を超えている判定すると（ステップＳ１７でＹｅｓ）、ステップＳ１８に進む。一方、制御部９０が、定着ローラ２１の長手方向端部の温度が第１閾値（例えば、８０℃）を超えていない判定すると（ステップＳ１７でＮｏ）、ステップＳ１７に戻る。

ステップＳ１８において、制御部９０は、定着ローラ２１の長手方向中央部の目標温度を第２温度Ｔｈ２（例えば、１７０℃）に設定する。

次いで、制御部９０は、定着ローラ２１の長手方向端部の温度が第２閾値（例えば、１８０℃）を超えているか否かを判定する（ステップＳ１９）。ここで、第２閾値は、非通紙部である定着ローラ２１の長手方向端部の温度が上昇する過昇温を抑制するための温度である。

制御部９０が定着ローラ２１の長手方向端部の温度が第２閾値（例えば、１８０℃）を超えていると判定すると（ステップＳ１９でＹｅｓ）、制御部９０は、定着ローラ２１の長手方向中央部の目標温度を第３温度Ｔｈ３（例えば、１５０℃）に設定し（ステップＳ２０）、ステップＳ２２に進む。一方、制御部９０が定着ローラ２１の長手方向端部の温度が第２閾値（例えば、１８０℃）を超えていないと判定すると（ステップＳ１９でＮｏ）、制御部９０は、定着ローラ２１の長手方向中央部の目標温度を第２温度Ｔｈ２（例えば、１７０℃）に設定し（ステップＳ２１）、ステップＳ２２に進む。ここで、第２温度Ｔｈ２は、第３温度Ｔｈ３（例えば、１５０℃）より高い温度である。

ステップＳ２２において、制御部９０は、印刷ＪＯＢを終了するか否かを判定する。制御部９０が、印刷ＪＯＢを終了すると判定すると（ステップＳ２２でＹｅｓ）、第１実施形態に係る制御を終了する。一方、制御部９０が、印刷ＪＯＢを終了しないと判定すると（ステップＳ２２でＮｏ）、ステップＳ１７に戻る。

次に、第１実施形態に係る制御について、図８のグラフに基づき図７のフローチャートと対応させて説明する。
図８は、第１実施形態に係る制御を説明するグラフである。

画像形成装置の立ち上げから１５０（ｓｅｃ）を経過し、印刷ＪＯＢ１を受信する。このとき、定着ローラ２１の長手方向端部の温度は、第１閾値（例えば、８０℃）を超えていなので（図７でステップＳ１１）、定着ローラ２１の長手方向中央部の目標温度は、第１温度Ｔｈ１（例えば、１８０℃）に設定され（図７のステップＳ１３）、印刷ＪＯＢ１を実行する。

画像形成装置の立ち上げから１８０（ｓｅｃ）を経過し、印刷ＪＯＢ２を受信する。このとき、定着ローラ２１の長手方向端部の温度は、第１閾値（例えば、８０℃）を超えていなので（図７でステップＳ１１）、定着ローラ２１の長手方向中央部の目標温度は、第１温度Ｔｈ１（例えば、１８０℃）に設定され（図７のステップＳ１３）、印刷ＪＯＢ２を実行する。

画像形成装置の立ち上げから２００（ｓｅｃ）を経過し、印刷ＪＯＢ３を受信する。このとき、定着ローラ２１の長手方向端部の温度は、第１閾値（例えば、８０℃）を超えているので（図７でステップＳ１１）、定着ローラ２１の長手方向中央部の目標温度は、第２温度Ｔｈ２（例えば、１７０℃）に設定され（図７のステップＳ１２）、印刷ＪＯＢ３を実行する。

画像形成装置の立ち上げから２３０（ｓｅｃ）を経過し、印刷ＪＯＢ４を受信する。このとき、定着ローラ２１の長手方向端部の温度は、第１閾値（例えば、８０℃）を超えているので（図７でステップＳ１１）、定着ローラ２１の長手方向中央部の目標温度は、第２温度Ｔｈ２（例えば、１７０℃）に設定され（図７のステップＳ１２）、印刷ＪＯＢ４を実行する。

画像形成装置の立ち上げから間もない場合、すなわち定着ローラ２１の長手方向端部の温度が第１閾値（例えば、８０℃）を超えない場合、定着ローラ２１の中央部の温度を、第２温度Ｔｈ２より高い第１温度Ｔｈ１（例えば、１８０℃）に設定することで、定着性を確保できる。一方、画像形成装置の立ち上げからある程度の時間が経過した場合、すなわち定着ローラ２１の長手方向端部の温度が第１閾値（例えば、８０℃）を超えた場合、定着ローラ２１の中央部の温度を、第１温度Ｔｈ１より低い第２温度Ｔｈ２（例えば、１７０℃）に設定することで、定着性を確保しつつ、炭酸カルシウム等の填料の多い転写材の通紙により生じる黒斑点画像等の異常画像を抑制することができる。

また、定着装置が定着を実施する前、すなわち印刷を開始する前、又は定着ローラ２１の長手方向端部の過昇温を抑制する前に、定着ローラ２１の中央部の温度を、第１温度Ｔｈ１より低い第２温度Ｔｈ２（例えば、１７０℃）に設定する判断をするため、炭酸カルシウム等の填料の多い転写材の通紙により生じる黒斑点画像等の異常画像を早急に抑制することができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る制御の構成について説明する。
図９は、第２実施形態の制御の構成を説明する説明図である。

第２実施形態では、制御部９０は、加圧ローラ２２に設けられる加圧部材中央部温度検知手段としての中央部加圧ローラ温度センサ５３の検知情報に基づいて、定着ローラ２１の長手方向端部の温度が、第１閾値（例えば、８０℃）を超えたか否かを判断する点で、第１実施形態とは異なる。

定着ローラ２１に設けられた中央部定着ローラ温度センサ５１と、定着ローラ２１に設けられた端部定着ローラ温度センサ５２と、加圧ローラ２２に設けられた中央部加圧ローラ温度センサ５３の検知情報に基づいて、制御部９０が、ハロゲンヒータ２３を制御する。

中央部定着ローラ温度センサ５１は、定着ローラ２１の外周側で、通紙領域Ｄに設けられる。そして、中央部定着ローラ温度センサ５１は、定着ローラ２１の外周側の通紙領域Ｄの温度を検知する。中央部定着ローラ温度センサ５１による検知情報は、主に、印刷の開始をするか否かの判定（図７のステップＳ１５）で使用される。

端部定着ローラ温度センサ５２は、定着ローラ２１の外周側で、通紙領域Ｄの外部であって、定着ローラ２１の長手方向端部に設けられる。端部定着ローラ温度センサ５２は、定着ローラ２１の外周側の長手方向端部の温度を検知する。端部定着ローラ温度センサ５２による検知情報は、主に、過昇温であるか否かの判定（図７でステップ１９）で使用される。

中央部加圧ローラ温度センサ５３は、加圧ローラ２２の外周側で、通紙領域Ｄであって、加圧ローラ２２の長手方向中央部に設けられる。中央部加圧ローラ温度センサ５３は、定着ローラ２１の外周側の長手方向端部であって、定着ローラ２１の通紙領域Ｄの外（非通紙領域）の温度を検知する。中央部加圧ローラ温度センサ５３の検知情報は、主に、定着ローラ２１の長手方向端部の温度が第１閾値（例えば、８０℃）を超えているか否かの判定（図７のステップＳ１１，ステップＳ１７）に使用される。

加圧ローラ２２の長手方向中央部に設けられた中央部加圧ローラ温度センサ５３の検知情報に基づいて、定着ローラ２１の長手方向端部の温度が、第１閾値（例えば、８０℃）を超えているか否かを判定するため、第１実施形態に比べて、感度を向上させることができる。そのため、定着性をより的確に確保しつつ、炭酸カルシウム等の填料の多い転写材の通紙により生じる黒斑点画像等の異常画像を迅速に抑制することができる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係る定着装置について説明する。
図１０は、第３実施形態の定着装置の構成を説明する構成図である。

定着装置は、上述の定着ローラを有する構成に限定されない。例えば、定着装置は、定着ベルトを有する構成であってもよい。

定着装置２０は、図１０に示すように、薄肉で可撓性を有し回転可能な無端状で筒状の定着部材である定着ベルト２１と、この定着ベルト２１の外周側から当接する加圧部材である加圧ローラ２２とを有している。定着ベルト２１は、その内部（ループ内）に配された複数の中央部熱源としてのハロゲンヒータ２３Ａ，２３Ｂの輻射熱によって加熱される。なお、ハロゲンヒータは、主たる熱源としての輻射型熱源を代表するものである。

更に、定着ベルト２１の内側（内部）には、定着ベルト２１を介して加圧ローラ２２とでニップ部Ｎを形成するニップ形成部材２４と、ニップ形成部材２４を支持するステー部材２５（支持部材）とが配されている。定着ベルト２１の幅方向（長手方向）に亘って配されたニップ形成部材２４が、ステー部材２５によって固定支持されることで、加圧ローラ２２からの圧力によってニップ形成部材２４に撓みが生じることを防止し、加圧ローラ２２の軸方向（長手方向）に亘って均一なニップ幅が得られるようになっている。なお、ニップ形成部材２４は、機械的強度が高く耐熱温度２００℃以上の耐熱性部材、特に耐熱性樹脂、例えばポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、それらをガラス繊維で強化したもので構成されている。これにより、トナー定着温度域で、熱によるニップ形成部材２４の変形を防止し、安定したニップ部の状態を確保し、出力画質の安定化を図っている。また、ステー部材２５やハロゲンヒータ２３Ａ，２３Ｂは、その長手方向両端を、定着装置２０の側板あるいは別途設けられたホルダに固定保持されている。

定着ベルトの長手方向における温度勾配を緩くする均熱部材とも称される熱移動補助部材２７が、ニップ形成部材２４の、定着ベルト２１の内周面に対向する各面を覆うように配されている。熱移動補助部材２７は、短時間で熱移動が可能となる熱伝導率の高い材料、例えば銅、アルミニウム、銀などで形成されている。これにより、小サイズ紙の通紙時に定着ベルト２１の端部領域に熱が留まることを防止して、熱移動補助部材２７の長手方向に熱を積極的に移動させて、定着ベルト２１の長手方向の温度不均一を解消させる。

図１０の描写では、熱移動補助部材２７の定着ベルト２１の内周面に対向する面が、定着ベルト２１に直接接触する面であり、ニップ形成面となっており、平坦状に形成されているが、凹形状やその他の形状であってもよい。ニップ形成面が凹形状であると、用紙先端の排出方向が加圧ローラ寄りになり、分離性が向上してジャムの発生が抑制される。

周知のように、定着ベルト２１の外周側の適切な位置、例えばニップ部のベルト回転方向上流側には、ベルト温度を検知する定着部材温度検知手段としての定着ベルト温度センサ５１が設けられており、定着装置２０の用紙搬送方向下流側には、定着ベルト２１から用紙Ｐを分離する分離部材４１が配されている。更に、加圧ローラ２２を定着ベルト２１へ加圧する解除可能な加圧手段も設けられている。

低熱容量化を図るため、フィルムのように薄肉で小径化した無端状の定着ベルト２１は、ニッケルやＳＵＳなどの金属材料やポリイミドなどの樹脂材料で形成された内周側の基材と、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などで形成された外周側の離型層とによって構成されている。基材と離型層の間に、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、あるいはフッ素ゴムなどのゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。この弾性層により、未定着トナーを押し潰して定着させるときに弾性層の弾性変形により、ベルト表面の微小な凹凸を吸収でき、光沢ムラの発生を回避できる。低熱容量化の観点から、定着ベルト２１は、全体として厚さ１ｍｍ以下に、直径２０〜４０ｍｍに設定されている。そして、定着ベルト２１を構成する基材、弾性層、離型層のそれぞれの厚さは、２０〜５０μｍ、１００〜３００μｍ、１０〜５０μｍの範囲に設定されている。更に、低熱容量化を図るためには、望ましくは、定着ベルト２１全体の厚さを０．２ｍｍ以下にするのがよく、更に望ましくは、０．１６ｍｍ以下の厚さとするのがよく、直径は３０ｍｍ以下とするのが望ましい。

断面Ｔ字状のステー部材２５は、ニップ部Ｎ側と反対側が起立した起立部２５ａを有しており、主たる熱源としてのハロゲンヒータ２３Ａ，２３Ｂが起立部２５ａによって隔てられるように配置されている。ハロゲンヒータ２３Ａ，２３Ｂは、一方が小サイズ紙に対応した長手方向中央部に発熱部を有するものであり、他方が大サイズ紙に対応して長手方向両端部に発熱部を有するものである。ハロゲンヒータ２３Ａ，２３Ｂは、プリンタ本体に設けられた電源部により出力制御されて発熱するように構成されており、その出力制御は、後述する各種温度センサによる温度検知結果に基づいて行われる。このようなヒータの出力制御によって、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度に設定できるようになっている。

また、ステー部材２５とハロゲンヒータ２３Ａ，２３Ｂの間には反射部材２８Ａ，２８Ｂが配されている。これにより、ハロゲンヒータ２３Ａ，２３Ｂの定着ベルト２１に対する加熱効率を上げると共に、ハロゲンヒータ２３Ａ，２３Ｂからの輻射熱によりステー部材２５が加熱されることによる無駄なエネルギー消費を抑制できる。反射部材２８Ａ，２８Ｂを備える代わりに、ステー部材２５表面に断熱若しくは鏡面処理を行っても同様の効果を得ることができる。

加圧ローラ２２は、芯金と、芯金の表面に設けられた発泡性シリコーンゴムやフッ素ゴムなどから成る弾性層と、弾性層の表面に設けられたＰＦＡやＰＴＦＥなどから成る離型層とによって構成されている。バネなどの加圧手段により加圧ローラ２２が定着ベルト２１に押し付けられ定着ベルト２１と圧接する箇所では、加圧ローラ２２の弾性層が押し潰されることで、所定幅のニップ部Ｎが形成される。加圧ローラ２２は、プリンタ本体に設けられたモータなどの駆動源によって回転駆動する。加圧ローラ２２が回転駆動すると、その駆動力がニップ部Ｎで定着ベルト２１に伝達され、定着ベルト２１が従動回転する。定着ベルト２１は。ニップ部Ｎで挟み込まれて回転し、ニップ部Ｎ以外では両端部に配された側板フランジにガイドされ、走行する。

本実施の形態では、加圧ローラ２２を中実のローラとしているが、中空のローラであってもよい。その場合、加圧ローラ２２の内部にハロゲンヒータなどの熱源を配設してもよい。弾性層はソリッドゴムでもよいが、加圧ローラの内部に熱源が無い場合は、スポンジゴムを用いてもよい。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルト２１の熱が奪われにくくなるのでより望ましい。

次に、第３実施形態に係る制御の構成について説明する。
図１０は、第３実施形態に係る定着装置の構成を示す構成図である。

定着ローラ２１に設けられた中央部定着ローラ温度センサ５１と、定着ローラ２１に設けられた端部定着ローラ温度センサ５２と、加圧ローラ２２に設けられた中央部加圧ローラ温度センサ５３の検知情報に基づいて、制御部９０が、ハロゲンヒータ２３Ａ，２３Ｂを制御する。

中央部定着ローラ温度センサ５１は、定着ローラ２１の外周側で、通紙領域Ｄに設けられる。そして、中央部定着ローラ温度センサ５１は、定着ローラ２１の外周側の通紙領域Ｄの温度を検知する。中央部定着ローラ温度センサ５１による検知情報は、主に、印刷の開始をするか否かの判定（図７のステップＳ１５）で使用される。

端部定着ローラ温度センサ５２は、定着ローラ２１の外周側で、通紙領域Ｄの外部であって、定着ローラ２１の長手方向端部に設けられる。端部定着ローラ温度センサ５２は、定着ローラ２１の外周側の長手方向端部の温度を検知する。端部定着ローラ温度センサ５２による検知情報は、主に、過昇温であるか否かの判定（図７でステップ１９）で使用される。

中央部加圧ローラ温度センサ５３は、加圧ローラ２２の外周側で、通紙領域Ｄであって、加圧ローラ２２の長手方向中央部に設けられる。中央部加圧ローラ温度センサ５３は、定着ローラ２１の外周側の長手方向端部の温度を検知する。中央部加圧ローラ温度センサ５３の検知情報は、主に、定着ローラ２１の長手方向端部の温度が第１閾値（例えば、８０℃）を超えているか否かの判定（図７のステップＳ１１，ステップＳ１７）に使用される。

これにより、定着装置が定着ベルトで構成されている場合でも、上述の実施形態と同様の作用効果を奏する。

以上、本発明を実施形態に基づいて説明した。本発明は実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で適宜変更可能である。なお、上述の各実施形態の制御は、灰分が１４（重量パーセント：ｗｔ％）以上の用紙を使用した場合に、実行するようにしてもよい。この場合、用紙の種類を判別するセンサや、ユーザが入力した情報に基づいて、用紙の灰分を判断することとすればよい。また、本発明の定着装置を備える画像形成装置としては複写機あるいはプリンタに限らず、ファクシミリや複数の機能を備える複合機であってもよい。

２０ 定着装置
２１ 定着ローラ（定着部材の一例）
２２ 加圧ローラ（加圧部材の一例）
２３ ハロゲンヒータ（熱源の一例）
５２ 端部定着ローラ温度センサ（定着部材端部温度検知手段の一例）
５３ 中央部加圧ローラ温度センサ（加圧部材中央部温度検知手段の一例）
９０ 制御部（制御手段の一例）
Ｎ ニップ部
Ｔｈ１ 第１温度
Ｔｈ２ 第２温度
Ｔｈ３ 第３温度

特許第４６５１４２１号公報 特開２０００−２４２１５０号公報

Claims (8)

1. 回転可能な定着部材と、
   前記定着部材とニップ部を形成する加圧部材と、
   前記定着部材を加熱する熱源と、
   前記熱源を制御する制御手段と、を有し、
   記録媒体に転写されたトナー像を前記ニップ部にて定着する定着装置において、
   前記制御手段は、定着装置が定着を実施する前に、前記定着部材の通紙領域の温度を、第１温度か、該第１温度より低い第２温度に設定する判断を行い、
   前記制御手段は、定着装置が定着を実施した後であって、前記定着部材の非通紙領域の過昇温を抑制する前に、前記定着部材の通紙領域の温度を、前記第２温度に設定することを特徴とする定着装置。
2. 前記定着部材の非通紙領域の過昇温を抑制する場合、前記制御手段は、前記定着部材の通紙領域の温度を、前記第２温度より低い第３温度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. 前記制御手段は、前記定着部材の非通紙領域の温度に基づいて、前記熱源を制御することを特徴とする、請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記定着部材の非通紙領域の温度は、前記定着部材の長手方向端部に設けられた定着部材端部温度検知手段により検知されることを特徴とする、請求項３に記載の定着装置。
5. 前記第２温度は、前記ニップ部を通過する記録媒体の温度が略１００℃となる温度であることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の定着装置。
6. 前記定着部材の基材は、金属で構成されることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の定着装置。
7. 前記記録媒体に含まれる灰分が１４重量パーセント以上の場合に、前記制御手段は、前記定着部材の通紙領域の温度を、前記第２温度に設定することを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載の定着装置。
8. 請求項１〜７の何れか一項に記載の定着装置を用いることを特徴とする画像形成装置。

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