JP3787433B2

JP3787433B2 - 定着装置及びこれを備えた画像形成装置

Info

Publication number: JP3787433B2
Application number: JP15968098A
Authority: JP
Inventors: 康正大塚; 亮早川; 真人吉岡; 大三福沢
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-06-08
Filing date: 1998-06-08
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2018-06-08
Also published as: JPH11352825A

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９の発明は、画像形成装置が上述の請求項１〜８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
２３ＣＰＵ
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
３０ＣＰＵ
Ｎ定着ニップ部
Ｐ記録材

Claims

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。