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WO2005029199A1 - 定着装置及び定着方法並びに画像形成装置 - Google Patents

定着装置及び定着方法並びに画像形成装置 Download PDF

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Publication number
WO2005029199A1
WO2005029199A1 PCT/JP2004/013440 JP2004013440W WO2005029199A1 WO 2005029199 A1 WO2005029199 A1 WO 2005029199A1 JP 2004013440 W JP2004013440 W JP 2004013440W WO 2005029199 A1 WO2005029199 A1 WO 2005029199A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
temperature
fixing
roller
pressure contact
pressure
Prior art date
Application number
PCT/JP2004/013440
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2005029199A8 (ja
Inventor
Toshiaki Kagawa
Hiroshi Kida
Takashi Yamanaka
Tetsunori Mitsuoka
Original Assignee
Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Kabushiki Kaisha filed Critical Sharp Kabushiki Kaisha
Priority to US10/571,939 priority Critical patent/US7532834B2/en
Publication of WO2005029199A1 publication Critical patent/WO2005029199A1/ja
Publication of WO2005029199A8 publication Critical patent/WO2005029199A8/ja

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/20—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
    • G03G15/2003—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat
    • G03G15/2014—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat
    • G03G15/2039—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat with means for controlling the fixing temperature

Definitions

  • the present invention relates to, for example, a fixing device and a fixing method in a dry electrophotographic apparatus.
  • a fixing device which is a type of a typical heating device used in electrophotographic apparatuses such as copying machines and printers, generally has a roller pair (a fixing roller and a pressure roller) pressed against each other,
  • a fixing method a recording sheet on which an unfixed toner image is formed after the fixing roller is heated to a predetermined temperature (fixing temperature) by a heating unit such as a halogen heater disposed inside the fixing roller in contact with the toner image surface side.
  • a heat roller fixing method is adopted in which the toner image is fixed by heat and pressure by passing the toner to a pressure contact portion (fixing portion) of the fixing roller and the pressure roller.
  • the cleaning roller is usually provided in direct contact with the fixing roller in order to remove the toner attached to the fixing roller. Therefore, as the surface temperature of the fixing roller rises, the surface temperature of the cleaning roller rises, and the toner removed from the surface of the fixing roller is melted again on the surface of the cleaning roller. As a result, toner adheres to the surface of the cleaning roller, causing a problem that the surface of the fixing roller can not be sufficiently cleaned.
  • the cleaning roller since the cleaning roller is in direct contact with the fixing roller, when the temperature of the fixing roller rises, the fixing roller surface force also transfers heat to the cleaning roller, and the amount of heat to be applied to the fixing roller increases. Problems such as increased power consumption and long warm-up time.
  • the toner attached to the fixing roller for reducing the thermal load of the fixing roller and reducing power consumption is transferred to the pressure roller, and the toner is in direct contact with the pressure roller whose temperature is lower than that of the fixing roller.
  • a configuration has been proposed in which the toner on the pressure roller is collected by the cleaning roller provided. (See, for example, JP-A-2003-162171 (publication date: June 6, 2003)).
  • the toner force completely cleaned by the cleaning means is transferred to the pressure roller side force and the fixing roller side again, and toner contamination on the recording paper image side is generated. There is also an issue.
  • the transfer means is stained by fog toner on the photosensitive member between sheets during continuous sheet passing, and the result It has been found that fog toner adheres to the back side of the paper, and the pressure roller is significantly stained in the fixing device located downstream of the transfer means.
  • An object of the present invention is to reduce or prevent unnecessary toner transfer phenomenon (transfer from the back side of the recording sheet to the pressure roller, transfer from the pressure roller to the fixing roller), thereby causing toner contamination on the recording sheet. It is an object of the present invention to provide a fixing device which is less likely to occur and which is excellent in maintainability.
  • the fixing device of the present invention includes a first pressure contact member in contact with the toner image surface and a second pressure contact member in contact with the opposite surface of the toner image surface.
  • the surface temperature of the heating means for heating the first pressure contact member and the second pressure contact member, and the surface temperature of the second pressure contact member are the low temperature offset occurrence boundary temperature of the first pressure contact member and Z Or the control means for controlling the heating means such that the temperature range defined by the high-temperature offset generation boundary temperature of the first pressure contact member becomes a temperature range.
  • the low temperature offset of the first pressure contact member means that the surface temperature of the first pressure contact member is too low relative to the toner fixing temperature, so the toner on the recording material surface (image surface) side is the first pressure contact member. It is a phenomenon of shifting to (offset).
  • the high temperature offset of the first pressure contact member means that the surface temperature of the first pressure contact member is too high for the toner fixing temperature, so the toner on the recording material surface (image surface) side is attached to the first pressure contact member. It is a phenomenon of migration (offset).
  • the low temperature offset occurrence boundary temperature of the first pressure contact member is a surface temperature of the first pressure contact member when the low temperature offset starts to occur.
  • the high temperature offset generation boundary temperature of the first pressure welding member is defined by the surface temperature of the first pressure welding member when the high temperature offset starts to occur.
  • the above configuration is a toner transfer phenomenon from the surface of the recording sheet to the first pressure contact member (fixing roller) which is caused by the surface temperature of the first pressure contact member, which has conventionally been a problem (low temperature offset, high temperature Toner transfer phenomenon for the second pressure contact member (pressure roller) using the mechanism of offset) (toner temperature etc. at the time of occurrence) (transfer phenomenon of toner adhering to the back of the recording material to the second pressure contact member) And a second pressure-contacting member (pressure roller) to suppress the transfer phenomenon of toner attached to the first pressure-contacting member.
  • the surface temperature of the second pressure contact member is defined by the low temperature offset generation boundary temperature of the first pressure contact member and the high temperature offset generation boundary temperature of the first pressure contact member by the control means.
  • the heating means is controlled to be within the temperature range.
  • the toner transfer phenomenon from the back surface of the recording material to the second pressure contact member (the toner transfer phenomenon from the back surface of the recording material (recording paper)) or the first pressure contact member of the second pressure member.
  • the toner transfer phenomenon (the toner transfer phenomenon of the second pressure contact member (pressure roller) and the like) can be suppressed.
  • the first pressure contact member in contact with the toner image surface and the toner image are provided.
  • a recording material on which an unfixed toner image is formed passes through a pressure contact area which is formed by pressure contact with a second pressure contact member in contact with the opposite surface of the surface and is heated to the toner fixing temperature.
  • the temperature of the first pressure-contacting member is raised as a step for bringing the first pressure-contacting member and the second pressure-contacting member into a fixable state.
  • the method further includes a second step of starting to feed the recording material to the pressure contact area substantially simultaneously with heating the second pressure contact member from the outside.
  • the temperature of the second pressure contact member is raised by the first pressure contact member (for example, by heat transfer of the first pressure contact member).
  • the temperature of the second pressure-contacting member is raised by the external heating means almost simultaneously with the start of feeding the recording material to the pressure-contacting region.
  • the surface temperature of the second pressure-contacting member can be easily controlled to a predetermined temperature or less, which can not excessively increase the surface temperature of the second pressure-contacting member.
  • the first pressure contact member in contact with the toner image surface is in contact with the second pressure contact member in contact with the opposite surface of the toner image surface and heatable by the external heating means.
  • the fixing method for fixing the toner image to the recording material the recording material on which the unfixed toner image is formed passes through the pressure contact area which is formed and heated to the toner fixing temperature, and the fixing is completed.
  • the first step for lowering the temperature of the first pressure-contacting member and the temperature of the external heating means And a second step of maintaining the temperature lower than the temperature of
  • the temperature of the external heating means for heating the second pressure-contacting member is maintained lower than the temperature when the recording material passes while the temperature of the first pressure-contacting member is lowered. Therefore, the surface temperature of the second pressure-contacting member can be easily controlled to a predetermined temperature or less, which prevents the surface temperature of the second pressure-contacting member from rising excessively. Thus, the second pressure-contacting member can be reliably cleaned without causing the transfer phenomenon of the toner attached to the second pressure-contacting member to the first pressure-contacting member.
  • the image forming apparatus includes a photosensitive member on which unfixed toner is formed on the surface, and a transfer unit which contacts the photosensitive member and transfers the unfixed toner image from the photosensitive member to the recording paper.
  • An image forming apparatus comprising a fixing means for fixing an unfixed toner image transferred onto a recording material by the transfer means, wherein the fixing device described above is used as the fixing means; As a feature! /.
  • toner stains are easily generated on the back surface of the recording material by the toner (covering toner) attached to the surface of the transfer means. Unnecessary toner transfer phenomena (toner transfer on the back of the recording material and toner transfer on the pressure roller) can be suppressed, and the quality of the formed image can be improved.
  • FIG. 1 is an explanatory view showing the configuration of a fixing device according to an embodiment using a cross section.
  • FIG. 2 (a) is an explanatory view showing the relationship between the temperature (° C.) of each roller and the toner off-set state in each device according to the present embodiment.
  • FIG. 2 (b) is an explanatory view showing the relationship between the temperature (° C.) of each roller and the toner offset state in each device according to the present embodiment.
  • FIG. 2 (c) is an explanatory view showing the relationship between the temperature (° C.) of each roller and the off-set state of toner in each device according to the present embodiment.
  • FIG. 3 (a) is an explanatory view showing the relationship between the temperature (.degree. C.) of the pressure roller and the toner temperature (.degree. C.) on the back side of the recording paper in each of the above-mentioned devices.
  • FIG. 3 (b) is an explanatory view showing the relationship between the temperature (.degree. C.) of the pressure roller and the toner temperature (.degree. C.) on the back side of the recording paper in each of the above-mentioned devices.
  • FIG. 3 (c) The temperature (° C.) of the pressure roller and the toner temperature (° C.) on the back side of the recording paper in each of the above devices And FIG.
  • FIG. 4 is an explanatory drawing showing the relationship between the temperature (° C.) of the pressure roller and the toner temperature (° C.) on the back side of the recording sheet in the present embodiment.
  • FIG. 5 (a) is an explanatory view showing the relationship between the temperature (° C.) of the pressure roller and the fixing roller and the occurrence of a low temperature offset in each device.
  • FIG. 5 (b) is an explanatory view showing the relationship between the temperature (° C.) of the pressure roller and the fixing roller and the occurrence of a low temperature offset in each device.
  • FIG. 5 (c) is an explanatory view showing the relationship between the temperature (° C.) of the pressure roller and the fixing roller and the occurrence of a low temperature offset in each device.
  • FIG. 6 (a) is an explanatory view showing the relationship between the temperature (low temperature range) (° C.) of the fixing roller and the toner temperature (° C.) on the surface of the recording paper in each of the above devices.
  • FIG. 6 (b) is an explanatory view showing the relationship between the temperature (low temperature range) (° C.) of the fixing roller and the toner temperature (° C.) on the surface of the recording paper in each of the above devices.
  • FIG. 6 (c) is an explanatory view showing the relationship between the temperature (low temperature range) (° C.) of the fixing roller and the toner temperature (° C.) on the surface of the recording paper in each of the above devices.
  • FIG. 7 is an explanatory view showing the relationship between the temperature (low temperature range) (° C.) of the fixing roller and the toner temperature (° C.) on the surface of the recording paper in the present embodiment.
  • FIG. 8 (a) The temperature (° C.) of the fixing roller and the pressure roller and the fixing portion Y outlet at the moment when the toner T attached to the pressure roller is offset to the fixing roller in each of the above devices.
  • FIG. 6 is an explanatory view showing a toner temperature (° C.) at
  • FIG. 8 (b) The temperature (° C.) of the fixing roller and the pressure roller and the fixing portion Y outlet at the moment when the toner T attached to the pressure roller is offset to the fixing roller in each of the above-mentioned devices.
  • FIG. 6 is an explanatory view showing a toner temperature (° C.) at
  • FIG. 8 (c) The temperature (° C.) of the fixing roller and the pressure roller and the fixing portion Y outlet at the moment when the toner T attached to the pressure roller is offset to the fixing roller in each of the above devices.
  • FIG. 6 is an explanatory view showing a toner temperature (° C.) at
  • FIG. 9 (a) A description showing the relationship between the temperature (° C.) of the pressure roller and the fixing roller, the presence or absence of occurrence of high temperature offset, and the toner temperature (° C.) on the recording paper surface in each of the above devices.
  • FIG. 9 (b) A description showing the relationship between the temperature (° C.) of the pressure roller and the fixing roller, the presence or absence of occurrence of high temperature offset, and the toner temperature (° C.) on the recording paper surface in each of the above devices.
  • FIG. 9 (b) A description showing the relationship between the temperature (° C.) of the pressure roller and the fixing roller, the presence or absence of occurrence of high temperature offset, and the toner temperature (° C.) on the recording paper surface in each of the above devices.
  • FIG. 9 (c) A description showing the relationship between the temperature (° C.) of the pressure roller and the fixing roller, the presence or absence of the occurrence of high temperature offset, and the toner temperature (° C.) on the recording paper surface in each of the above devices.
  • FIG. 10 (a) is an explanatory view showing the relationship between the temperature (high temperature range) (° C.) of the fixing roller and the toner temperature (° C.) on the surface of the recording paper in each of the above devices.
  • FIG. 10 (b) is an explanatory view showing the relationship between the temperature (high temperature range) (° C.) of the fixing roller and the toner temperature (° C.) on the surface of the recording paper in each of the above devices.
  • FIG. 10 (c) is an explanatory view showing the relationship between the temperature (high temperature range) (° C.) of the fixing roller and the toner temperature (° C.) on the surface of the recording paper in each of the above devices.
  • FIG. 11 is an explanatory drawing showing the relationship between the temperature (high temperature range) (° C.) of the fixing roller and the toner temperature (° C.) on the surface of the recording paper in the present embodiment.
  • FIG. 12 (a) This is a control sequence at the time of warm-up and return from sleep in the present embodiment, and is an explanatory view showing a relationship between time progress of force at start of driving of fixing device and each roller temperature. .
  • FIG. 12 (b) is an explanatory view showing the state of the fixing roller and the external heating roller in each sequence shown in FIG. 12 (a).
  • FIG. 13 (a) is an explanatory view showing the relationship between the position in the longitudinal direction of the recording paper and the temperature of each roller in contact with the position in the present embodiment.
  • FIG. 13 (b) is an explanatory view showing the relationship between the position in the longitudinal direction of the recording sheet and the temperature of each roller in contact with the position in Comparative Example X.
  • FIG. 13 (c) is an explanatory view showing the relationship between the position in the longitudinal direction of the recording sheet and the temperature of each roller in contact with the position in Comparative Example Y.
  • FIG. 14 Comparative example Fig. 14 is an explanatory view summarizing the presence or absence of occurrence of conditions and offsets in the present embodiment.
  • FIG. 15 is an explanatory view showing the type of fixing device used in the embodiment.
  • FIG. 16 is an explanatory view showing another configuration of the fixing device of the embodiment by using a cross section.
  • FIG. 17 is a perspective view of an image forming apparatus provided with the fixing device shown in FIG. 1;
  • FIG. 18 is a diagram showing an internal configuration of the image forming apparatus.
  • FIG. 19 is a diagram showing a configuration of a document image reading device in the image forming apparatus.
  • FIG. 20 (a) is a view showing a configuration of an image recording apparatus in the image forming apparatus.
  • FIG. 20 (b) is an enlarged view showing a transfer unit in FIG. 20 (a).
  • FIG. 21 is a view showing a configuration of a recording material supply device in the image forming apparatus.
  • FIG. 22 is a view showing a configuration of an external recording material supply device in the image forming apparatus.
  • FIG. 23 is a view showing a configuration of a post-processing device in the image forming apparatus.
  • FIG. 24 is a view showing the configuration of a double-sided printing conveyance unit in the image forming apparatus.
  • FIG. 25 (a) This is a control sequence at the time of conventional warm-up and sleep recovery, and is an explanatory view showing a relationship between time progress of driving force of the fixing device and each roller temperature.
  • FIG. 25 (b) is an explanatory view showing the state of the fixing roller and the external heating roller in the sequence shown in FIG. 25 (a).
  • FIG. 1 is an explanatory view showing the configuration of the main part of fixing device 23 according to the present embodiment, using a cross section. The description of the configuration, functions and the like of the copying machine to which the fixing device 23 is applied will be described in detail later.
  • the fixing device 23 includes a fixing roller (first pressure contact member) 131, a pressure roller
  • the external heating roller 133 is a heating unit of the pressure roller 132.
  • Heater lamps 134 and 135 are heat sources for heating the fixing roller 131, and the heater lamps 136 are heat sources for heating the external heating roller 133.
  • the temperature sensors 137 and 138 indicate the temperature of the fixing roller 131, and the temperature sensor 139 indicates the temperature of the external heating roller 133.
  • the heater lamps 134 and 135 are halogen heaters and are disposed inside the fixing roller 131.
  • the heater lamp 136 also comprises a halogen heater, and is disposed inside the external heating roller 133.
  • the temperature control circuit is also energized to the heater lamps 134 to 136, the heater lamps 134 to 136 emit light with a predetermined heat distribution, infrared rays are emitted, and the inner circumferential surfaces of the fixing roller 131 and the external heating roller 133 It is heated.
  • Fixing roller 131 is heated to a predetermined temperature (for example, 200 ° C.) by heater lamps 134 and 135, and the heat passes through fixing portion Y (pressure-contact area) of the fixing device. Heat the recording paper (recording material) P on which the toner image is formed.
  • a predetermined temperature for example, 200 ° C.
  • the fixing roller 131 is provided with a cored bar 131a as its main body and a release layer 13 lb.
  • the release layer 131 b is formed on the outer peripheral surface of the core metal 131 a and prevents the toner T on the recording paper P from being offset to the fixing roller 131.
  • a metal such as iron, stainless steel, aluminum, copper or an alloy thereof is used for the core metal 131a.
  • a core made of iron (STKM) having a diameter of 40 mm is used as the core metal 13 la, and the thickness thereof is set to 1.3 mm to achieve low heat capacity.
  • the release layer 13 lb is a fluorine resin such as PFA (copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoroalkylester) or PTFE (polytetrafluoroethylene). Silicone rubber, fluororubber, etc. are suitable.
  • a mixture of PFA and PTFE is applied and fired to a thickness of 25 ⁇ m as a release layer of 13 lbs.
  • the pressure roller 132 is configured to have a heat-resistant, heat-resistant material layer 132b that also exerts a silicone rubber force on the outer peripheral surface of a core metal 132a of steel, stainless steel, aluminum or the like.
  • a release layer 132c of fluorine resin may be formed as in the case of the fixing roller 131.
  • the pressure roller 132 is a pressure such as a spring (not shown). The member is pressed against the fixing roller 131 with a force of 76 kgf (745 N), whereby a fixing portion Y having a width of about 6 mm is formed between the fixing roller 131 and the fixing roller 131.
  • the external heating roller 133 internally has a heater lamp 136 as a heating source, is provided on the upstream side of the fixing portion Y with respect to the pressure roller 132, and is in pressure contact with a predetermined pressing force. It is getting better. Further, the heating portion Z is formed between the heating roller 132 and the pressure roller 132.
  • the external heating roller 133 has a structure in which a heat-resistant release layer 133 b is provided on a hollow cylindrical core member 133 a.
  • the core material 133a is made of aluminum or iron-based material
  • the heat-resistant release layer 133b is a synthetic resin material excellent in heat resistance and releasability, for example, an elastomer such as silicone rubber or fluorine rubber, or PFA.
  • fluorine resins such as PTFE are used.
  • a mold release material constituting the mold release layer 133b a mixture of PFA and PTFE is coated and fired to a thickness of 25 ⁇ m.
  • the cleaning roller 140 is for removing toner, paper dust and the like adhering to the pressure roller 132, and for preventing contamination of the pressure roller 132. That is, it is axially supported on the upstream side of the heating nip Z so as to be driven to rotate by the calo pressure roller 132 and is pressed against the pressure roller 132 with a predetermined pressing force.
  • a cylindrical metal core material made of aluminum or an iron-based material or the like is used. In the present embodiment, an aluminum-based material which is more excellent in heat conductivity is used.
  • Thermistors 137 and 138 for detecting the temperature of the fixing roller 131 are disposed on the circumferential surface of the fixing roller 131, and the thermistor 1 39 for detecting the temperature is also disposed on the circumferential surface of the external heating roller 133. It is provided to detect the surface temperature of each roller. Then, based on the temperature data detected by each of the thermistors 137-139, the temperature control circuit 150 controls the energization of the heater lamps 134-136 so that the temperature of each roller 131-133 becomes a predetermined temperature.
  • the rated output of the heater lamps 134 and 135 is 950 W in total, and the rated output of the heater lamp 136 is 200 W.
  • the temperature control circuit 150 controls the fixing roller 131 and the pressure roller 132 to predetermined temperatures (in particular, the temperature control of the pressure roller 132 will be described in detail below).
  • Fixing section Y Unfixed toner at a predetermined fixing speed and copying speed
  • the recording paper P on which one image is formed is conveyed, and fixing of the unfixed toner image is performed by heat and pressure.
  • the pressure roller 132 is used to prevent the transfer phenomenon of the toner T attached to the back surface of the recording paper to the pressure roller 132 and the transfer phenomenon of the toner T attached to the surface of the calo pressure roller 132 to the fixing roller 131 below.
  • the temperature control of the above will be described using FIG. 1 and FIG. 11 and FIG.
  • a contact system using a transfer belt is adopted for the transfer unit 26 (see FIGS. 20 (a) and 20 (b)).
  • the transfer belt is stained by the fog toner T on the photosensitive member between sheets during continuous sheet feeding, and as a result, the back surface of the recording sheet P
  • the fog toner T may be attached, and the toner T may significantly stain the pressure roller 132 of the fixing device 23 disposed on the downstream side of the transfer belt.
  • the phenomenon that the toner T adhered to the back surface of the recording paper is transferred to the pressure roller 132 is considered to be a fixing temperature in view of the temperature of the pressure roller 132 being considerably lower than the temperature of the fixing roller 131.
  • the same kind of phenomenon as the low temperature offset phenomenon (a phenomenon in which the toner T on the recording paper P surface (image surface) side is offset to the fixing roller 131 because the temperature of the fixing roller 131 is too low) It is thought that it is not.
  • FIG. 15 is an illustration of the fixing device 23 (apparatus 1 to 3) used in this experiment.
  • the apparatus 1 fixing speed: 365 mm Zs, fixing roller diameter: ⁇ 40, fixing roller core metal material; STKM, fixing roller core metal thickness; 1.3 mm, pressure roller Diameter: ⁇ 40, pressure roller rubber layer; silicon solid fixing width: 6 mm, device 2 (fixing speed: 225 mm Zs, fixing roller diameter: ⁇ 35, fixing roller core metal material; STKM, fixing roller core metal Thickness; 0.4 mm, pressure roller diameter; ⁇ 35, pressure roller rubber layer; silicon sponge, fixing width 4 mm), device 3 (fixing speed: 122 mm Zs, fixing roller diameter: ⁇ 25, fixing roller core metal material; aluminum, fixing roller core metal thickness; lmm, pressure roller diameter: ⁇ 25, pressure roller rubber layer; silicon sponge 3 kinds of fixing devices 23 are prepared, the temperature of the fixing roller 131 is kept constant at 200 ° C., and the temperature of the pressure roller 132 is controlled by the external heating roller 133 to a predetermined temperature. In this condition, 300 sheets
  • the toner T adhering to the pressure roller 132 and the external heating roller 133 after passing the paper was collected with a dressing tape, and comparison was performed visually.
  • the toner T adheres to the cleaning port 140 the adhesion is so strong that it can not be collected by the mening tape. Therefore, the experiment was conducted with the cleaning roller 140 removed.
  • Fig. 2 (a)-Fig. 2 (c) show the temperature (° C) of each roller (fixing roller 131 ⁇ external heating roller 133 ⁇ pressure roller 132) in the device 13 and the transition state of the toner T, respectively.
  • the relationship (visual comparison) is shown.
  • the temperature of the fixing roller 131 is kept constant at 200 ° C.
  • the temperature of the pressure roller 132 is set to 99 ° C./136° C. in the device 1 (FIG. 2 (a), 2 (FIG. 2 (b))
  • the temperature was 102 ° C to 138 ° C
  • the temperature was 105 ° C to 141 ° C.
  • the temperature (° C.) of the fixing roller 131 and the pressure roller 132 and the portion immediately after passing through the fixing portion Y was examined.
  • the toner temperature immediately after passing through the fixing nip Y can actually be measured experimentally by using an infrared radiation thermometer. In order to obtain it more simply here, a one-dimensional heat conduction can be obtained. Simulation was performed using analysis.
  • the state in which the recording sheet P having the toner layer on the back surface is passed is modeled by a one-dimensional model.
  • fixing mouth The relationship between the temperature (° C.) of the roller 131 and the pressure roller 132 and the toner temperature (° C.) on the back side of the recording paper was analyzed.
  • Figure 3 (a)- Figure 3 (c) show that the temperature of the fixing roller 131 is 90 ° C, 200 ° C, and 210 ° C in each case of the device 13;
  • the graph shows the relationship between the temperature (° C.) of the pressure roller 132 and the toner temperature (° C.) on the back side of the recording sheet when the temperature is changed to 140 (° C.).
  • the toner temperature on the back surface of the recording sheet has a linear relationship with the temperature of the pressure roller 132 which is substantially unrelated to the temperature of the fixing roller 131. Also, it can be seen that the approximate straight lines that are not related to the type of fixing device (devices 1 to 3) almost coincide.
  • FIG. 4 shows the result of putting together the results of the three types of fixing devices.
  • Figure 4 shows the type of device, the temperature of the pressure roller 132, and the temperature of the pressure roller 132 when changing the temperature of the pressure roller 132 to 100-140 (° C). It shows the relationship (approximated straight line) with the toner temperature (° C.) on the back side of the recording paper.
  • the reason why the toner temperature Ttl on the back side of the recording sheet can be expressed only by the temperature Tp of the pressure roller 132 is that the heat from the pressure roller 132 side is directly transmitted to the toner layer attached to the back side of the recording sheet.
  • heat from the fixing roller 131 is transferred to the toner layer attached to the back of the recording paper through the recording paper, so the contribution rate to the temperature rise of the toner is much smaller than that of the pressure roller 132. It is. From FIGS.
  • the heater lamp 136 for the external heating roller 133 is turned off, and the temperature of the fixing roller 131 is set to a predetermined temperature (temperatures at intervals of 10 ° C. up to 200 ° C.-110 ° C.).
  • the paper is plowed on the paper, and when the temperature of the pressure roller 132 is stabilized, the recording paper P having a basis weight of 75 g on which the black band unfixed image is formed on the leading edge of the paper is passed to determine whether low temperature offset occurs. I examined.
  • FIGS. 5 (a) -5 (c) show the relationship between the temperature (° C.) of the pressure roller 132 and the fixing roller 131 and the occurrence of the low temperature offset in the device 13 respectively.
  • the temperature of the fixing roller 131 was set to 110 to 200 ° C.
  • the temperature of the pressure roller 132 was set to 100 ° C. to 185 ° C. correspondingly.
  • the temperatures of the fixing roller 131 and the pressure roller 132 and the recording sheet surface (image surface) side immediately after passing through the fixing section Y The relationship with the toner temperature (hereinafter referred to as the toner temperature on the surface of the recording paper) was examined.
  • the toner temperature on the recording paper surface (image side) was simulated using a one-dimensional heat conduction analysis.
  • FIG. 6 (a) -FIG. 6 (c) show that the temperature of the fixing roller 131 is 120 for each case of the temperature force S110 ° C., 120 ° C. and 130 ° C. of the calo pressure roller 132 in the device 13 respectively.
  • the graph shows the relationship between the temperature (° C.) of the fixing roller 131 and the toner temperature (° C.) on the surface of the recording paper when the temperature is changed to 150 ° (° C.).
  • the temperature of the fixing roller 131 is x
  • the toner temperature on the recording paper surface is If the degree is y, with regard to device 1, the relationship between X and y is
  • the toner temperature on the surface of the recording paper has a linear relationship with the temperature of the fixing roller 131 which is substantially unrelated to the temperature of the pressure roller 132. Also, it can be seen that the approximate straight lines unrelated to the type of fixing device 23 substantially coincide.
  • FIG. 7 shows the result of putting together the results of the three types of fixing devices.
  • 7 shows the type of apparatus and the temperature of the pressure roller 132.
  • the temperature (° C.) of the fixing roller 131 when the temperature of the fixing roller 131 is changed to 120-150 (° C.) It shows the relationship (approximated straight line) with the toner temperature (° C.) of the recording paper surface.
  • the fact that the toner temperature on the surface of the recording paper can be expressed only by the temperature Th of the fixing roller 131 is that the heat on the side of the fixing roller 131 is directly transferred to the toner layer on the image surface side of the recording paper.
  • the toner temperature on the back surface of the recording paper (immediately after passing through the fixing portion Y) is If the temperature of the pressure roller 132 is set so that the low temperature offset does not occur and the temperature is higher than this, it will be different.
  • the temperature of the fixing roller 131 (the low temperature offset generation boundary temperature of the fixing roller 131) when the low temperature offset starts to occur is The, according to equation (2), the recording sheet at the start of the low temperature offset generation Surface toner temperature (low temperature offset start toner temperature) Tt2 'is
  • the transfer phenomenon of the toner T attached to the back surface of the recording paper to the pressure roller 132 can be said to be a kind of low temperature offset phenomenon to the pressure roller 132, Between the toner temperature Ttl on the back side of the recording sheet at the start of the transition to the roller 132 and the toner temperature Tt2 'on the surface of the recording sheet at the start of low temperature offset,
  • the temperature Tp of the pressure roller 132 is
  • the of the fixing roller 131 is the low temperature offset when the temperature of the fixing roller 131 is 130 ° C. in FIG. 5 (a) -FIG. 5 (c). In view of the fact that it occurs at 120.degree. C., it may be 125.degree. C. between 120.degree. C. and 130.degree.
  • FIG. 8 (a) Next, prevention of the transfer phenomenon of the toner T attached to the surface of the pressure roller 132 to the fixing roller 131 will be described with reference to FIGS. 8 (a) to 11 and 15.
  • FIG. 8 (a) Next, prevention of the transfer phenomenon of the toner T attached to the surface of the pressure roller 132 to the fixing roller 131 will be described with reference to FIGS. 8 (a) to 11 and 15.
  • FIG. 8 (a) toner T attached to the surface of the pressure roller 132 to the fixing roller 131
  • the cleaning roller 140 when the cleaning roller 140 is provided only on the pressure roller 132 side, the toner T on the surface of the pressure roller 132 which can not be completely cleaned by the cleaning roller 140 in the related art.
  • the force again shifts from the pressure roller 132 side to the fixing roller 131 side, which may cause toner contamination on the recording paper image side.
  • the transfer phenomenon of the toner T adhering to the surface of the pressure roller 132 to the fixing roller 131 occurs when the pressure roller 132 is in a high temperature state close to the temperature of the fixing roller 131.
  • the same kind of phenomenon as the high temperature offset phenomenon (a phenomenon in which the toner on the recording paper surface (image side) side is offset to the fixing roller 131 because the temperature of the fixing roller 131 is too high) It is thought that it is not.
  • the temperature of the fixing roller 131 was first controlled to 200 ° C., and the heater lamp 136 for the external heating roller 133 was used. With the sheet OFF, 300 sheets of recording paper P were continuously fed, and toner contamination was forcibly generated on the surface of the pressure roller 132 and the external heating roller 133. Thereafter, with the temperature of the fixing roller 131 controlled to a predetermined temperature, the heater lamp 136 for the external heating roller 133 is turned on and at the same time the fixing device 23 is idled to raise the temperature of the pressure roller 132. The temperature of the pressure roller 132 at the moment when the toner T attached to the external heating roller 133 and the pressure roller 132 was offset to the fixing roller 131 was measured. In this experiment, the experiment was performed with the cleaning roller 140 removed.
  • the toner temperature at the fixing portion Y outlet at the moment when the toner T attached to the external heating roller 133 and the pressure roller 132 is offset to the fixing roller 131 Calculated.
  • the results of this experiment are shown in FIG. 8 (a) -FIG. 8 (c).
  • 8A to 8C show the fixing roller 131 and the fixing roller 131 at the moment when the toner T attached to the external heating roller 133 and the pressure roller 132 of the apparatus 1 to 13 respectively transfer to the fixing roller 131.
  • the temperature (° C.) of the pressure roller 132 and the toner temperature (° C.) at the fixing portion Y outlet The temperature (° C.) of the pressure roller 132 and the toner temperature (° C.) at the fixing portion Y outlet.
  • the toner temperature at the fixing portion Y which is related to the type of the fixing device 23, the temperature of the fixing roller 131, and the temperature of the pressure roller 132 is At approximately 190 ° C., it can be seen that the force on the pressure roller 132 side also causes transfer of the toner T to the fixing roller 131 side.
  • FIG. 8 (a) FIG. 8 (accordingly, the toner temperature at the fixing portion Y outlet is Tt3, the fixing roller
  • Tt3 (Th + Tp) / 2 (7)
  • the heater roller for the external heating roller is turned off, and idling is performed in a state where the temperature of the fixing roller 131 is set to a predetermined temperature (temperature at intervals of 10 ° C. up to 220 ° C.-260 ° C.).
  • a predetermined temperature temperature at intervals of 10 ° C. up to 220 ° C.-260 ° C.
  • a 75 g basis weight recording sheet was formed on the leading edge of the sheet to form a black band unfixed image, and it was examined whether a high temperature offset occurred. .
  • the temperature of the toner on the surface of the recording paper immediately after passing through the fixing nip Y in each experimental condition was calculated by the above-described one-dimensional heat conduction analysis.
  • Fig. 9 (a)-Fig. 9 (c) show the temperature (° C) of the pressure roller 132 and the fixing roller 131 and the presence or absence of high temperature offset and the toner temperature of the recording paper surface in the device 13 Relationship with ° C.).
  • Fixing roller here
  • the temperature of 131 was set to 220-260 ° C. as described above.
  • High temperature offset does not occur up to 0 ° C, but high temperature offset occurs at 250 ° C or higher I have a problem to do.
  • FIG. 10 (a) -FIG. 10 (c) show the temperature Th (° C) of the fixing roller 131 when the temperature Th of the fixing roller 131 is changed to 220-260 (° C) in the apparatus 13 respectively. It shows the relationship between C) and the toner temperature Tt4 (° C.) on the surface of the recording paper.
  • the toner temperature Tt4 on the surface of the recording paper has a linear relationship with the temperature Th of the fixing roller 131.
  • the approximate straight lines related to the type of the fixing device 23 substantially coincide.
  • FIG. 11 shows the result of putting together the results in the three types of fixing devices 23.
  • the type of apparatus and the temperature of the pressure roller 132 can not be specified.
  • the toner temperature Tt4 (.degree. C.) of the recording paper surface (approximated straight line).
  • the temperature Th of the fixing roller 131 and the toner temperature on the surface of the recording sheet are Tt4.
  • the surface of the pressure roller 132 (immediately after passing through the fixing portion Y) is It is sufficient to set the temperature of the pressure roller 132 so that the temperature of the attached toner T becomes equal to or less than the temperature at which the high temperature offset does not occur.
  • the temperature Tp of the pressure roller 132 is
  • the high temperature offset occurrence boundary temperature Thh of the fixing roller 131 is a high temperature offset when the temperature of the fixing roller 131 is 240 ° C. in FIG. 9 (a) -FIG. 9 (c). It may be set to 245 ° C. between 240 ° C. and 250 ° C. in view of the result that occurs at 250 ° C.
  • The is the low temperature offset generation boundary temperature of the fixing roller 131 (temperature of the fixing roller 131 at the start of low temperature offset generation) (° C)
  • Th is the high temperature offset generation boundary temperature of the fixing roller 131 (fixing at the high temperature offset generation start The temperature of roller 131) (° C)
  • Th is the temperature of fixing roller 131 (° C)
  • the temperature of the pressure roller 132 is too high, and the toner T attached to the pressure roller 132 is a fixing roller. After shifting to 131, there is a concern that toner contamination may occur on the image side of the first recording sheet immediately after the warm-up is completed.
  • the pressure roller 132 is rapidly heated by the heating action of the external heating unit such as the external heating roller 133, and the surface temperature rises.
  • FIG. 25 (a) and FIG. 25 (b) show the conventional control sequence
  • FIG. 25 (a) shows the time lapse of the driving force of the fixing device and the time lapse of each roller (the fixing roller 131 ⁇
  • FIG. 25 (b) shows the state of the fixing roller 131 and the external heating roller 133 in each sequence.
  • the low temperature offset generation boundary temperature The is 125 ° C. Since the high temperature offset occurrence boundary temperature Thh is 245 ° C., assuming that the temperature Th of the fixing roller 131 at the start of sheet feeding is 200 ° C., from the equation (13)
  • the temperature Tp of the pressure roller 132 immediately before the start of sheet feeding is 182 ° C. Therefore, when the toner T adheres to the pressure roller 132, the toner T moves to the fixing roller 131 side, and the image surface side of the first recording sheet is soiled.
  • the pressure roller 132 is provided with a responsive temperature sensor or the like, the structure and control sequence become complicated, resulting in an increase in cost.
  • FIGS. 12 (a) and 12 (b) show the control sequence in this embodiment
  • FIG. 12 (a) shows the time lapse from the start of driving of the fixing device 23 and the respective rollers
  • FIG. 12 (a) shows the time lapse from the start of driving of the fixing device 23 and the respective rollers
  • the heat source of the external heating roller 133 is turned on at the warm-up stage (A-3), and sheet feeding is started after the external heating roller 133 returns to the control temperature.
  • the heat source of the external heating roller 133 is turned off, and at the same time the power is turned on, sheet feeding is started.
  • the temperature of the pressure roller 132 is in the range of 137 ° C.-180 ° C. even during sheet passing (B). ,
  • the toner attached to the back of the recording paper It is possible to prevent problems such as offset to the pressure roller 132 and transfer of the toner T adhering to the pressure roller 132 to the fixing roller 131 between recording sheets.
  • the toner is slightly tonered due to the environmental conditions, the initial temperature of the recording paper P, the dispersion of humidity, etc., and the time change of the surface of the pressure roller 132, etc.
  • the cleaning effect by the cleaning roller 140 is lowered when the toner T aggregates and solidifies, as the toner T is sufficiently melted. Therefore, as the cleaning roller 140 in the present embodiment, As shown in FIG. 1, the downstream side of the external heating roller 133 is disposed in contact with the surface of the pressure roller 132.
  • the toner T adhering to the surface of the pressure roller 132 is heated by the external heating roller 133, so the cleaning effect by the cleaning roller 140 is enhanced.
  • the toner T attached to the pressure roller 132 may also adhere to or be deposited on the external heating roller 133, and the toner T attached to the external heating roller 133 is transferred to the pressure roller 132 again.
  • the cleaning roller 140 is provided downstream of the external heating roller 133, such toner T can be collected by the cleaning roller 140. Therefore, it is possible to prevent the toner T which has been re-transferred from the external heating roller 133 to the pressure roller 132 from staining the back of the recording paper.
  • the fixing roller 131 and The temperature of the external heating roller 133 is controlled to the same temperature (200 ° C. in this case) as during sheet feeding, whereby the toner T adhering to the surface of the pressure roller 132 is heated and melted and collected.
  • the heat source of fixing roller 131 is turned off and external heating roller 133 is 180 Switch to temperature control and perform tallying by idling for approximately 5-10 seconds.
  • the temperature of pressure roller 132 is approximately 171 ° C. (see C in FIG. 12A), and the temperature of fixing roller 131 is also lowered from 200 ° C. Migration can be effectively prevented.
  • the temperature of the external heating roller 133 is maintained at about 180 ° C. (see C in FIG. 12A), and the toner T attached to the surface of the pressure roller 132 can be sufficiently heated and melted. The cleaning effect can also be maintained sufficiently.
  • a recording sheet having a smaller width than the width of the fixing roller 131 such as longitudinal paper feed of A4 size or B5 size recording paper, a postcard, an envelope, etc.
  • longitudinal paper feed of A4 size or B5 size recording paper is continuously fed.
  • non-sheet-passing portion abnormal temperature rise in which the temperature of the fixing roller 131 and the temperature of the pressure roller 132 outside the recording sheet width rise abnormally.
  • fixing device 23 of the present embodiment when temperature rise occurs in the non-sheet passing portion due to continuous sheet feeding of small size paper, not only fixing roller 131 but also the non-sheet passing portion of pressure roller 132 The temperature of the pressure roller 132 is such that the toner transfer to the pressure roller 132 or the toner transfer from the pressure roller 132 to the fixing roller 131 does not occur. 12) It becomes difficult to control within the range of the equation.
  • the most severe condition for temperature rise in the non-sheet-passing portion is B5 size recording sheet 40 sheets Fixing roller 131 and feeding when 100 sheets are continuously fed at a passing speed of Z minutes The temperature of the pressure roller 132 was measured by experiment. In the experiment,
  • a fixing device including an external heating roller 133 and a cleaning roller 140 and controlling the temperature of the external heating roller 133 to 200 ° C. during sheet feeding is used.
  • the fixing device 23 is provided with the external heating roller 133 and the cleaning roller 140, and the heat source (heater lamp) of the external heating roller 133 is turned off during sheet feeding.
  • the heat source (heater lamp) of the external heating roller 133 is turned off during sheet feeding.
  • FIG. 13A shows the position of the recording paper P in the longitudinal direction (the center line is 0) and the temperature of the roller (fixing roller 131 and pressure roller 132) in contact with the position in the present embodiment. Show the relationship with 13 (b) and 13 (c) are for Comparative Example X and Comparative Example Y, respectively.
  • FIG. 14 summarizes the conditions and the presence or absence of toner transfer in the comparative example and in the present embodiment.
  • the pressure roller temperature rises to 194.8 ° C. due to the abnormal temperature rise in the non-sheet passing portion, so the fixing roller 131 of the toner T adhered to the pressure roller 132 Migration phenomenon occurs.
  • the heat uniforming action by the external heating roller 132 and the cleaning roller 140 (the external heating roller 133 and the cleaning roller 140 made of aluminum having good thermal conductivity)
  • the heat in the non-sheet passing portion moves to the sheet passing portion via the external heating roller 133 and the cleaning roller 140, thereby acting in the direction in which the temperature unevenness of the pressure roller 132 is eliminated.
  • the temperature rise in the non-sheet-passing portion is suppressed compared to X, the heat is supplied from the external heating roller 133, so the non-sheet-passing of the pressure roller 132 is suppressed.
  • the temperature of the portion is raised to 181.degree. C. As a result, a transition phenomenon of the toner T adhering to the pressure roller 132 to the fixing roller 131 occurs.
  • the heat source (heater lamp 136) of the external heating roller 133 is turned off during sheet feeding, and the pressure roller is started from the external heating roller 133.
  • the temperature rise of the non-sheet-passing portion of the pressure roller 132 is suppressed to 166.3 ° C. This makes it possible to prevent the transition of the toner attached to the pressure roller 132 to the fixing roller 131 even when continuously passing a small size sheet.
  • the sheet passing speed is generally slower than that of normal size paper, and therefore, even if the heat source of the external heating roller 133 is turned off, as shown in FIG. As shown, since the temperature of the pressure roller 132 at the sheet passing portion is maintained at 138.3 ° C., the transfer of the toner T adhering to the back of the recording sheet to the pressure roller 132 is also prevented. Can.
  • the temperature of the external heating roller 133 is 150 ° C. due to the heat supply from the pressure roller 132.
  • the temperature of the pressure roller 132 is maintained at 166.3.degree. (See Figure 13 (b))
  • the electric power supplied to the external heating roller 133 is reduced to lower the temperature of the external heating roller 133 from 200 ° C. while the heat source (heater lamp 136) remains ON.
  • the temperature of the pressure roller 132 may be controlled to a temperature which does not occur offset which is lower than the control temperature at the time of normal size sheet passing (in this case, not more than 175.4.degree. C.).
  • Fixing device 23 of the present embodiment is not limited to the above-described configuration (see FIG. 1).
  • a configuration as shown in FIG. 16 may be used. This is explained below.
  • the fixing roller 131 has the same configuration as that described above, and thus the description thereof will be omitted. Moreover, the same code
  • fixing device 23 of this configuration has fixing roller 131 (first pressure contact member), pressure roller 132 (second pressure contact member), induction heating coil (external heat source) 141, fixing roller Heater source 134 ⁇ 135, temperature sensor 137 ⁇ 13 8 for detecting the temperature of the fixing roller 131, temperature sensor 139 for detecting the temperature of the pressure roller 132, cleaning roller 140, control circuit (not shown), And induction heating coil drive power supply (not shown)!
  • the heater lamps 134 and 135 are halogen heaters and are disposed inside the fixing roller 131. When the control circuit is also energized to the heater lamp, the heater lamp emits light with a predetermined heat generation distribution, and infrared rays are emitted. As a result, the inner peripheral surface of the fixing roller 131 is heated.
  • the rated output of heater lamps 134 and 135 is 950 W in total.
  • the pressure roller 132 is formed of a heat-resistant, heat-resistant material layer 132b such as silicone rubber on the outer peripheral surface of a core metal 132a such as steel, stainless steel or aluminum, a heat generating layer 132d on the outside, and an outermost layer. It has a four-layer structure provided with a mold layer 132c.
  • the heat generating layer 132 d is a heat generating element that generates heat due to the induction heating action, and the thickness thereof is reduced to 40 m to 50 m in order to shorten the rising time of the surface temperature.
  • a conductive member having magnetism such as iron or SUS430 stainless steel is used as its material.
  • silicon steel sheets, electromagnetic steel sheets, nickel steel, etc. may be used, as long as the relative magnetic permeability is high, as long as the material is not limited thereto.
  • nickel of 40 m thickness produced by the electric deposition method
  • the heat generating layer 132 d Even if it is a nonmagnetic material, it can be used for the heat generating layer 132 d because it can be inductively heated because of its high resistance value such as SUS 304 stainless steel. Furthermore, even if it is a nonmagnetic base material (for example, ceramic etc.), if the said material with high relative magnetic permeability is arrange
  • the releasing layer 132 c Is covered.
  • the release layer 132c may be made of fluorine resin such as PTFE (polytetrafluoroethylene) or PFA (copolymer of tetrafluorethylene and perfluoroalkyl ether), silicone rubber, fluorine rubber or the like.
  • An elastic body such as fluorosilicon rubber is used. In addition, A plurality of these elastic elastic bodies may be stacked.
  • Pressure roller 132 is pressed against fixing roller 131 with a force of 274 N by a pressure member (not shown) such as a spring, whereby a fixing portion Y having a width of about 7 mm between fixing roller 131 and pressure roller 132 is fixed. It is configured to be formed.
  • a pressure member such as a spring
  • An induction coil 141 is provided on at least a part of the outer peripheral portion of the pressure roller 132 as an induction heating unit of the pressure roller 132.
  • the induction coil 141 By disposing the induction coil 141 with a curvature so as to surround the outer peripheral portion of the pressure roller 132, the magnetic flux is concentrated on the center side of the induction coil 141, and the amount of generated eddy current increases. As a result, the surface temperature of the pressure roller 132 can be raised quickly.
  • induction coil 141 As the material of induction coil 141, here, in consideration of heat resistance, an aluminum single wire having an insulating layer (for example, an oxide film) on the surface is used, but a copper wire or copper wire is used. It may be a composite wire of the base, or may be a litz wire (a wire in which an enameled wire or the like is twisted). No matter which wire is used, the total resistance value of the induction coil 141 is preferably 0.5 ⁇ or less (desirably 0.1 ⁇ or less) in order to suppress Joule loss in the coil. Also, depending on the size of the recording paper P, a plurality of induction coils 141 may be disposed.
  • a high frequency current is supplied to the induction coil 141 from an excitation circuit (not shown), and the pressure roller 132 is inductively heated by the alternating magnetic field generated thereby.
  • Thermistors 137 and 138 as temperature detecting means are provided on the circumferential surface of fixing roller 131, and thermistor 139 as a temperature detecting means is provided on the circumferential surface of pressure roller 132. , To detect the surface temperature of each roller!
  • the temperature control means (not shown) causes the heater lamps 134 and 135 and the induction heating coil so that each roller temperature becomes a predetermined temperature. Control the power supply to 141.
  • FIG. 17 is a perspective view showing the configuration of the image forming apparatus as viewed from the outside
  • FIG. 18 is a view showing the internal configuration of the image forming apparatus
  • FIG. 20A is a perspective view showing the configuration of the image forming apparatus as viewed from the outside.
  • the image forming apparatus includes an original image reading device 11, an image recording device 12, a recording material supply device 13, a post-processing device 14, and an external recording material supply device 15.
  • the above-described fixing device 23 (see FIG. 20A) is provided in the image recording device 12 as described later.
  • An image forming apparatus such as a digital printer is configured by the image recording apparatus 12 as an image forming unit and the recording material supply apparatus 13 as a recording material supply unit.
  • a conveyance unit 17 for conveying the recording material from the recording material supply device 13 to the recording material discharge unit 16 through the image recording device 12 is disposed.
  • the original image reading device 11 which is an image reading device on the main body of the image forming device, a digital copying machine, a facsimile machine, etc. can be configured.
  • FIG. 19 shows the configuration of the document image reading device 11.
  • the document image reading device 11 reads a document, acquires image data, and outputs the image data to the image recording device 12.
  • the image recording device 12 performs appropriate image processing on the input image data.
  • a sheet of recording material such as printing paper and OHP (Over Head Projector) sheet is separated and carried out one by one from the recording material supply device 13, and is conveyed to the conveyance unit 17. It is then transported to the image recording device 12.
  • an image based on the image data is formed (printed) on the recording material by the image recording device 12.
  • the recording material on which the image is printed is conveyed by the conveyance unit 17 to the recording material discharge unit 16 and discharged to the outside of the apparatus.
  • the document image reading device 11 includes a document supply unit or a document rotation unit.
  • a document tray 18 which is a storage unit is attached.
  • this original document tray 18 works as an original document supply unit, a series of original documents having a plurality of pages are placed on the original document tray 18.
  • the original tray 18 can separate the placed originals one by one and continuously supply them to the reading unit.
  • the document tray 18 when the document tray 18 functions as a document collection unit, the document tray 18 receives and holds the scanned document which is continuously discharged.
  • the recording material discharge unit 16 When printing a plurality of copies of a series of read originals, if the printed recording material is discharged to the recording material discharge unit 16, the recording material on which the same page is printed is continuously discharged, etc. The user must sort the recording material after printing because it is mixed.
  • the post-processing device 14 by attaching the post-processing device 14 to the main body of the image forming apparatus, it becomes possible to distinguish and discharge the plurality of discharge trays, for example, so that the recording materials do not mix. ing. Further, the image forming apparatus main body and the post-processing apparatus 14 are installed at a predetermined distance, and a space is formed between the image forming apparatus main body and the post-processing apparatus 14
  • the image forming apparatus main body and the post-processing apparatus 14 are connected by the external conveyance unit 19, and the recording material on which the image is printed is transferred from the conveyance unit 17 to the post-processing apparatus 14 through the external conveyance unit 19. It is transported.
  • a recording material such as printing paper is required to have a function of printing an image on both sides thereof.
  • This function can be realized by the conveyance unit 21 for double-sided printing which reverses the front and back of the recording material on which an image is printed on one side and conveys the recording material to the image recording apparatus 12 again.
  • the recording material printed on one side is not conveyed to the recording material discharge unit 16 nor to the post-processing device 14, and the front and back sides are reversed by the conveyance unit 21 for double-sided printing, and the image recording device 12 will be described later. It is transported to the electronic photography process unit.
  • the image recording device 12 can perform double-sided printing by printing an image on the side on which the image is not printed.
  • the external recording material supply device 15 is attached to the main body of the image forming apparatus as a peripheral device for function expansion.
  • External recording material feeder 15 accommodates recording materials of various types and quantities It becomes possible to supply by doing.
  • FIG. 20 (a) is a diagram showing the configuration of the image recording device 12. As shown in FIG. As shown in the figure, an electrophotographic process unit centering on the photosensitive drum 22 is disposed on the substantially central left side of the image recording apparatus 12.
  • the electrophotographic process unit scans the light image on the charging unit 31 that uniformly charges the surface of the photosensitive drum 22 around the photosensitive drum 22 and the photosensitive drum 22 that is uniformly charged.
  • the light scanning unit 24 writes the electrostatic latent image
  • the developing unit 25 develops the electrostatic latent image written by the light scanning unit 24 with the developer
  • the image recorded and developed on the surface of the photosensitive drum 22 A transfer unit 26 for transferring to a recording material, a cleaning unit 27 for removing a developer remaining on the surface of the photosensitive drum 22 and allowing a new image to be recorded on the photosensitive drum 22 are sequentially arranged. There is.
  • a fixing device 23 is disposed above the electrophotographic process unit (image transfer device), and sequentially receives the recording material to which the image is transferred by the transfer unit 26, and the developer transferred to the recording material Heat and fix (Toner T).
  • the recording material on which the image is printed is discharged from the recording material discharge unit 16 on the upper side of the image recording apparatus 12 with the printing surface facing downward (feces down).
  • the residual developer removed by the cleaning unit 27 is collected, returned to the developer supply portion 25a of the developing unit 25, and reused.
  • a recording material supply unit 20 for containing the recording material is disposed inside the apparatus.
  • the recording material supply unit 20 separates the recording material one by one and supplies it to the electrophotographic process unit.
  • the conveyance unit 17 includes a plurality of rollers and guides, and the recording material is specified from the recording material supply unit 20, between the rollers, between the guides, between the photosensitive drum 22 and the transfer unit 26, etc. After the image is printed through the conveyance path of 1, the recording material is discharged to the recording material discharge unit 16 through the second conveyance path defined between the rollers, between the guides, and between the rollers of the fixing device 23, etc.
  • the conveyance of the image recording device 12 is performed.
  • the recording material accommodating tray is pulled out in the direction orthogonal to the direction, that is, the front side direction to replenish the recording material or replace the recording material.
  • the lower surface of the image recording apparatus 12 receives the recording material sent from the recording material supply device 13 of the extension unit, and sequentially supplies the recording material toward the space between the photosensitive drum 22 and the transfer unit 26.
  • a recording material receiving unit 32 is provided.
  • a process control unit (PCU) substrate for controlling the electrophotographic process unit, an interface substrate for receiving image data from the outside of the apparatus, and an interface substrate Image control unit (ICU) substrate for performing predetermined image processing on image data and image data read by the document image reading device 11 and causing an optical scanning unit to scan and record as an image, and these various substrates And a power supply unit etc. that supplies power to the unit.
  • PCU process control unit
  • ICU interface substrate
  • ICU interface substrate
  • a power supply unit etc. that supplies power to the unit.
  • the image recording apparatus 12 can be connected to an external device such as a personal computer via an interface substrate, and can be operated as a printer for forming image data from the external device on a recording material. .
  • the recording material supply unit 20 installed in the image recording apparatus 12 is not limited to one, and the recording material supply unit 20 is not limited to this.
  • more recording material supply units It is also possible to decorate the inside of the device.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view showing the configuration of the recording material supply device 13 of the extension unit.
  • the recording material supply device 13 can be added as a part of the image recording device 12 when the recording material supply unit 20 alone is insufficient in the number of recording materials.
  • the recording material supply device 13 can also store a recording material of a size larger than that of the recording material stored in the recording material supply unit 20, and separates the stored recording materials one by one.
  • the recording material supply device 13 is carried out toward the recording material discharge unit 33 provided on the upper surface.
  • the tray also has three stages of recording material storage trays 34a to 34c.
  • the recording material storage tray storing the desired recording material is selectively operated by controlling the PCU or the like, and the stored recording materials are separated and carried out.
  • the recording material carried out passes from the recording material discharge unit 33 through the recording material receiving unit 32 provided in the lower part of the image recording apparatus 12 to the electrophotographic process unit.
  • the recording material is set in the recording material supply device 13 either of the recording material accommodation trays 34a to 34c is pulled out toward the front side of the recording material supply device 13 to replenish the recording material or replace the recording material. And so on.
  • a plurality of wheels 35 are provided on the lower surface of the recording material supply device 13, and the image forming apparatus main body including the recording material supply device 13 can be easily moved at the time of extension or the like. . Moreover, it is also possible to fix to an installation place by the stopper 36. FIG.
  • FIG. 22 is a diagram showing the configuration of the external recording material supply device 15. As shown in FIG.
  • the external recording material supply device 15 is capable of accommodating more than the types and quantities of recording materials that can be accommodated in the recording material supply device 13 provided in the image recording device 12, and one recording material is accommodated. Separately, the sheet is discharged toward the recording material discharge unit 37 provided on the upper right side of the apparatus.
  • the recording material carried out of the recording material discharge unit 37 is delivered to the external recording material receiving unit 38 (see FIG. 20A) provided at the lower part of the left side surface of the image recording apparatus 12.
  • the recording material When the recording material is set in the external recording material supply device 15, the recording material is supplied from the supply port 151 shown in FIG. 17 formed in the upper part of the external recording material supply device 15, or the recording material is replaced, etc. I do.
  • the replenishing port 151 is provided with an openable and closable lid 152, and the replenishing port may be closed and turned except in the case of replenishment or replacement.
  • a plurality of wheels 39 are provided on the lower surface of the external recording material supply device 15, and can be easily moved at the time of extension or the like. In addition, it is also possible to fix it at the installation site by means of a stobo.
  • FIG. 23 is a diagram showing the configuration of the post-processing device 14.
  • the post-processing apparatus 14 is installed at a predetermined distance from the image forming apparatus main body.
  • the post-processing apparatus 14 and the image forming apparatus main body are connected by the external conveyance unit 19, and the recording material on which the image is printed by the image forming apparatus main body passes through the external conveyance unit 19 and the post-processing apparatus 14.
  • the post-processing apparatus 14 has a sort conveyance unit 44 capable of selectively discharging the conveyed recording material to the discharge tray 42 or the discharge tray 43.
  • the sort conveyance unit 44 includes a plurality of rollers 45, a guide and a conveyance direction switching guide 46, and the discharge destination can be switched by controlling the conveyance direction switching guide 46.
  • the user can select one of the discharge trays 42 and 43 as the discharge destination of the recording material, and can distinguish and discharge the recording material on which the image is printed.
  • the post-processing besides the sorter processing as described above, a stable processing is performed on a predetermined number of recording materials, a printing paper such as ⁇ 4 or A3 size is folded, a recording material It is also possible to apply post-treatments such as drilling holes for filings.
  • a wheel 48 is provided on the lower surface of the post-processing device 14 so that it can be easily moved.
  • the configuration of the external conveyance unit 19 is not particularly limited, and the post-processing apparatus 14 is provided with the external conveyance unit 19 and the external conveyance unit 19 and the image recording apparatus 12 are configured to be detachable.
  • the external conveyance unit 19, the post-processing apparatus 14, and the image forming apparatus main body 20 may be configured to be detachable.
  • FIG. 19 is a diagram showing the configuration of the document image reading device 11.
  • the document image reading device 11 automatically supplies sheet-like documents by an automatic document feeder (ADF), sequentially exposes and scans one sheet at a time, and reads a document by an automatic reading mode, a book-like document, or an ADF. It is possible to operate in a manual reading mode in which a sheet-like document which can not be automatically fed is manually set and read.
  • ADF automatic document feeder
  • An image of a document set on a transparent document reading table 49 which is a reading unit either automatically or manually, is exposed and scanned to form an image on a photoelectric conversion element, and is converted into an electrical signal to be converted into image data.
  • the acquired image data is output via the connection with the image recording device 12.
  • moving the scanning exposure optical system that scans the lower surface of the document table force guides the light image to the CCD while stopping at a predetermined position on the document conveyance path, It is configured to read.
  • An integrated contact sensor (CIS) is arranged.
  • the document set in the document supply unit 111 is sequentially transported, and the double-sided image is read almost simultaneously with the conveyance.
  • a document tray 18 is attached to the document image reading device 11.
  • Original tray 18 Used when supplying originals before reading or when receiving originals that have already been read.
  • the loading unit of the ADF takes in the document and conveys it to the document reading table 49.
  • the read document is discharged out of the apparatus by the document discharge unit.
  • the ADF loading unit takes in the document and conveys it to the document reading table 49.
  • the read document is discharged to the document tray 18 by the document discharge unit.
  • FIG. 24 is a diagram showing the configuration of the double-sided printing conveyance device 21. As shown in FIG. The double-sided printing conveyance device 21 has a double-sided printing conveyance unit, and is attached to the left side of the image recording device 12 shown in FIG. 20 (a).
  • the conveyance unit for double-sided printing includes a plurality of rollers 210, and switches and conveys the recording material discharged from the fixing device 23 using the discharge unit 16 at the top of the image recording apparatus. That is, the recording material can be fed again between the photosensitive drum 22 and the transfer device 26 in the electrophotographic process unit of the image recording device 12 by reversing the front and back of the recording material.
  • the post-processing apparatus shown in FIG. 23 is carried out by switchback conveying the recording material printed in the conveyance path for discharging the recording material toward the discharge unit 16 at the top of the apparatus.
  • the recording material can be guided to the double-sided printing apparatus 21 shown in FIG.
  • the cleaning means (cleaning roller 140) is disposed downstream of the heating area by the external heating means (external heating roller 133). And is preferred.
  • the surface of the pressure roller 132 is heated after being heated by the external heating roller 133, and therefore cleaning is performed when the temperature of the toner attached to the pressure roller 132 during cleaning is high.
  • the cleaning effect of the roller 140 is improved. Further, even if the toner T adhering to the fixing roller 131 is transferred to the surface of the pressure roller 132 again, it is cleaned by the cleaning roller 140 on the downstream side, so the recording paper P is not soiled.
  • the fixing device includes the first pressure contact member in contact with the toner image surface and the second pressure contact member in contact with the surface on the opposite side of the toner image surface,
  • the toner image is fixedly adhered to the recording material by passing the recording material on which the unfixed toner image is formed while the pressure contact area where the member and the second pressure contact member are in pressure contact is heated to the toner fixing temperature.
  • the surface temperature of the heat means and the second pressure contact member is in a temperature range defined by the low temperature offset occurrence boundary temperature of the first pressure contact member and the high temperature offset occurrence boundary temperature of Z or the first pressure contact member.
  • control means for controlling the heating means.
  • control means sets the surface temperature of the second pressure contact member to Tp (° C.), and the low temperature offset occurrence boundary temperature of the first pressure contact member to the temperature (° C.). It is preferable to control the above-mentioned heating means so that the above-mentioned Tp force Tp 0 0. 669 Thc + 53.4 is satisfied.
  • control means sets the surface temperature of the second pressure contact member to Tp (° C.), and the surface temperature of the first pressure contact member to Th (° C.),
  • the heating means is controlled to satisfy the above Tp force Tp ⁇ l. 552Thh-Th, where the high temperature offset occurrence boundary temperature of the first pressure welding member is Thh (° C.).
  • the control means sets the surface temperature of the second pressure contact member to Tp (° C.), and the surface temperature of the first pressure contact member to Th (° C.), Assuming that the low temperature offset generation boundary temperature of the first pressure contact member is The (° C.), and the high temperature offset generation boundary temperature of the first pressure contact member is Thh (° C.), the above Tp is 0.469Thc + 53.4 ⁇ Tp ⁇ l. Control the above-mentioned heating means to satisfy 552Thh-Th!
  • a cleaning means for cleaning the surface of the second pressure-contacting member is provided.
  • the heating means includes an external heating means for directly heating the vicinity of the surface of the second pressure contact member.
  • the external heating means is an external heating roller in contact with the surface of the second pressure contact member.
  • control means controls the temperature of the external heating roller according to the size of the recording material.
  • the external heating means is an induction heating means for inductively heating the vicinity of the surface of the second pressure contact member.
  • the fixing device of the present invention has the first pressure-contacting member and the second pressure-contacting member.
  • the surface temperature of the second pressure contact member is within a temperature range defined by the low temperature offset generation boundary temperature of the first pressure contact member and the high temperature offset generation boundary temperature of the first pressure contact member.
  • control means for controlling the heating means are provided.
  • control means sets the surface temperature of the second pressure contact member to Tp (° C.), and the low temperature offset generation boundary temperature of the first pressure contact member to the It is preferable that the above-mentioned heating means be controlled so as to satisfy the above-mentioned Tp force Tp 0. 669 Thc + 53.4 as (° C.).
  • the surface temperature of the second pressure welding member is controlled to be equal to or higher than the above-mentioned temperature (0.469Thc + 53. 4) determined by the low temperature offset generation boundary temperature of the first pressure welding member.
  • the control means sets the surface temperature of the second pressure contact member to Tp (° C.) and the surface temperature of the first pressure contact member to Th (° C.).
  • the above heating means is preferably controlled such that the above Tp satisfies Tppl. 552Thh-Th, where the high temperature offset occurrence boundary temperature of the above first pressure contact member is Thh (° C.), .
  • the surface temperature of the second pressure welding member is controlled to be equal to or lower than the above temperature (1. 552 Thh-Th) determined by the high temperature offset occurrence boundary temperature and the surface temperature of the first pressure welding member.
  • the control means sets the surface temperature of the second pressure contact member to Tp (° C.) and the surface temperature of the first pressure contact member to Th (° C.).
  • the low temperature offset occurrence boundary temperature of the first pressure contact member is The (° C.)
  • the high temperature offset occurrence boundary temperature of the first pressure contact member is T hh (° C.). It is preferable to control the above heating means so as to satisfy 4 ⁇ Tp. L. 552 hh Th Th.
  • the surface temperature of the second pressure contact member is controlled within the above range determined by the low temperature and high temperature offset occurrence boundary temperature and the surface temperature of the first pressure contact member. Toner transfer phenomenon from the back side of the recording material and toner from the second pressure contact member Both of the transition phenomena can be suppressed.
  • the toner transfer from the back surface of the recording material to the second pressure contact member, or the transfer of toner to the first pressure contact member, is reduced.
  • a sufficient cleaning effect can be obtained by the cleaning means provided on the pressure contact member.
  • the heating unit preferably includes an external heating unit that directly heats the vicinity of the surface of the second pressure-contacting member.
  • the temperature of the surface of the second pressure contact member can be raised more quickly compared to the configuration in which the heat source is provided inside the second pressure contact member, and accurate temperature control of the surface of the second pressure contact member is performed. Becomes possible.
  • the external heating unit is preferably an external heating roller that is in contact with the surface of the second pressing member.
  • the heat of the portion of the second pressure contact member not in contact with the recording material moves to the portion in contact with the recording material through the external heating roller (heat equalization effect).
  • control means control the temperature of the external heating roller according to the size of the recording material.
  • the portion of the second pressure contact member where the recording material is not in contact becomes too hot. As a result, it is easy to control the temperature of the second pressure contact member to a predetermined temperature or less.
  • the external heating unit is preferably an induction heating unit that inductively heats the vicinity of the surface of the second pressure member. According to the above configuration, the temperature of the surface of the second pressure contact member can be efficiently raised more quickly, and the accuracy of the temperature control of the surface of the second pressure contact member can be further enhanced.
  • the temperature of the first pressure contact member is raised as a step for making the first pressure contact member and the second pressure contact member in a fixable state. After the first pressure contact member reaches a first temperature lower than a predetermined temperature, a first step of raising the temperature of the second pressure contact member by the first pressure contact member; and the first pressure contact member is higher than the predetermined temperature After reaching the second temperature, the method further includes the second step of starting to feed the recording material to the pressure contact area substantially simultaneously with the external force heating of the second pressure contact member.
  • the temperature of the first pressure contact member is measured as a step of cleaning the toner attached to the first pressure contact member and the second pressure contact member after the fixing is completed. And a second step of maintaining the temperature of the external heating means at a temperature lower than the temperature at the time of passage of the recording material.
  • a photosensitive member on the surface of which an unfixed toner is formed transfer means for contacting the photosensitive member and transferring the unfixed toner image from the photosensitive member to the recording paper, and the transfer means on the recording material
  • the fixing device described above may be used as the above-mentioned fixing device of the image forming apparatus.
  • the present invention can be widely used as a fixing device which is a kind of heating device used for electrophotographic apparatuses such as copying machines and printers.

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Abstract

　本発明の定着装置（２３）は、トナー画像面に接する定着ローラ（１３１）とトナー画像面の反対側の面に接する加圧ローラ（１３２）とを有し、上記定着ローラ（１３１）と加圧ローラ（１３２）とが圧接する定着ニップ部（Ｙ）を、未定着のトナー画像が形成された記録紙（Ｐ）が通過することにより、上記トナー画像を記録紙（Ｐ）に定着する定着装置（２３）であって、加圧ローラ（１３２）の表面温度が、定着ローラ（１３１）の低温オフセット発生境界温度（Ｔｈｃ）および／または定着ローラ（１３１）の高温オフセット発生境界温度（Ｔｈｈ）で規定される温度範囲になるようにヒータランプ（１３４～１３６）を制御する制御回路（１５０）とを備えている。これにより、ローラ対へのトナー移行（記録紙裏面から加圧ローラへの移行、加圧ローラから定着ローラへの移行）現象を低減あるいは防止できる。

Description

明 細 書
定着装置及び定着方法並びに画像形成装置
技術分野
[0001] 本発明は、例えば、乾式電子写真機器における定着装置及び定着方法に関する。
背景技術
[0002] 複写機、プリンタ等の電子写真機器に用いられる代表的な加熱装置の一種である 定着装置は、一般的に、互いに圧接されたローラ対 (定着ローラおよび加圧ローラ） を有し、定着方式として、トナー画像面側に接する定着ローラの内部に配置されたハ ロゲンヒータ等の加熱手段により定着ローラを所定の温度 (定着温度）に加熱した後 、未定着トナー画像が形成された記録紙を該定着ローラと加圧ローラの圧接部（定着 -ップ部）に通過させて、熱と圧力によってトナー画像の定着を行う熱ローラ定着方 式が採用されている。
[0003] このような定着装置においては、溶融したトナー等の一部が定着ローラに付着する 現象が発生するため、通常、定着ローラに付着したトナーを除去するためにタリー- ングローラが設けられて 、る。
[0004] ところで、上記クリーニングローラは、定着ローラに付着したトナーを除去するため に、通常、定着ローラに直接接触して設けられている。このため、定着ローラの表面 温度の上昇に伴ってクリーニングローラの表面温度が上昇し、定着ローラ表面から取 り除いたトナーがクリーニングローラ表面で再度溶融する。この結果、クリーニング口 ーラ表面にトナーが付着した状態となり、定着ローラ表面のクリーニングを充分に行 なうことができな 、と 、う問題が生じる。
[0005] また、定着ローラにクリーニングローラが直接接触しているので、定着ローラの昇温 時に、該定着ローラ表面力もクリーニングローラに熱が移動するようになり、定着ロー ラに加えるべき熱量が増大し消費電力が増加したり、ウォームアップ時間が長くなつ たりする等の問題が生じる。
[0006] そこで、定着ローラの熱負荷を低減し、低消費電力化を図るベぐ定着ローラに付 着したトナーを加圧ローラに移し、定着ローラより温度の低い加圧ローラに直接接触 して設けられたクリーニングローラによって加圧ローラ上のトナーを回収する構成が提 案されている。（例えば、特開 2003— 162171号公報 (公開日： 2003年 6月 6日）を 参照)。
[0007] し力しながら上記の構成では、クリーニング手段が加圧ローラ側にしかないために、 クリーニング手段のトナー汚れが顕著でクリーニング手段のライフが短ぐ頻繁にタリ 一二ング手段を交換しなければならな 、ことから、メンテナンス性が悪 、と 、つた問題 があった。
[0008] また、クリーニング手段で完全にクリーニングしきれな力つたトナー力 再度、加圧口 ーラ側力 定着ローラ側に移行し、記録紙画像面側のトナー汚れを発生してしまうと いった課題もある。
[0009] 特に、転写ローラ、転写ベルト等の接触方式の転写手段を有する画像形成装置に おいては、連続通紙時の紙間で、感光体上のかぶりトナーにより転写手段が汚れ、 その結果、紙の裏面にかぶりトナーが付着し、転写手段より下流側にある定着装置 において加圧ローラが顕著に汚れてしまうことがわかった。
発明の開示
[0010] 本発明の目的は、不要なトナー移行現象 (記録紙裏面から加圧ローラへの移行、 加圧ローラから定着ローラへの移行)を低減あるいは防止することで、記録紙にトナ 一汚れが発生するおそれが少なぐかつメンテナンス性に優れた定着装置を提供す ることにある。
[0011] 本発明の定着装置は、上記の目的を達成するために、トナー画像面に接する第 1 圧接部材とトナー画像面の反対側の面に接する第 2圧接部材とを有し、上記第 1圧 接部材と第 2圧接部材とが圧接する圧接領域を、トナー定着温度に加熱した状態で 、未定着のトナー画像が形成された記録材が通過することにより、上記トナー画像を 記録材に定着する定着装置であって、上記第 1圧接部材および上記第 2圧接部材を 加熱する加熱手段と、上記第 2圧接部材の表面温度が、上記第 1圧接部材の低温ォ フセット発生境界温度および Zまたは上記第 1圧接部材の高温オフセット発生境界 温度で規定される温度範囲になるように上記加熱手段を制御する制御手段とを備え ていることを特徴としている。 [0012] ここで、第 1圧接部材の低温オフセットとは、第 1圧接部材の表面温度がトナー定着 温度に対して低すぎるために、記録材表面 (画像面)側のトナーが第 1圧接部材に移 行 (オフセット)する現象である。
[0013] また、第 1圧接部材の高温オフセットとは、第 1圧接部材の表面温度がトナー定着 温度に対して高すぎるために、記録材表面 (画像面)側のトナーが第 1圧接部材に移 行 (オフセット)する現象である。
[0014] また、上記第 1圧接部材の低温オフセット発生境界温度とは、低温オフセットが発 生し始める時の第 1圧接部材の表面温度である。上記第 1圧接部材の高温オフセット 発生境界温度とは、高温オフセットが発生し始める時の第 1圧接部材の表面温度で める。
[0015] 上記構成は、従来より問題とされてきた、第 1圧接部材の表面温度に起因して発生 する記録紙表面から第 1圧接部材 (定着ローラ)へのトナー移行現象 (低温オフセット 、高温オフセット）のメカニズム (発生の際のトナー温度等)を利用して、第 2圧接部材 (加圧ローラ）についてのトナー移行現象 (記録材裏面に付着したトナーの第 2圧接 部材への移行現象)や第 2圧接部材 (加圧ローラ）に付着したトナーの第 1圧接部材 への移行現象を抑制するものである。
[0016] 具体的には、上記制御手段によって、上記第 2圧接部材の表面温度が、上記第 1 圧接部材の低温オフセット発生境界温度および Zまたは上記第 1圧接部材の高温 オフセット発生境界温度で規定される温度範囲になるように上記加熱手段を制御す る。
[0017] これにより、上記したように、記録材裏面からの第 2圧接部材へのトナー移行現象（ 記録材 (記録紙)裏面からのトナー移行現象)や第 2圧接部材力 の第 1圧接部材へ のトナー移行現象 (第 2圧接部材 (加圧ローラ)力ゝらのトナー移行現象)を抑制するこ とがでさる。
[0018] この結果、第 1圧接部材 (定着ローラ）、第 2圧接部材 (加圧ローラ)の一対のローラ におけるトナー汚れを低減でき、記録材のトナー汚れの発生のおそれが少なぐ且つ 、トナー汚れに対するメンテナンス頻度の少な 、定着装置を提供することができる。
[0019] また、本発明に係る定着方法は、トナー画像面に接する第 1圧接部材とトナー画像 面の反対側の面に接する第 2圧接部材とが圧接して形成され、トナー定着温度に加 熱された状態の圧接領域に、未定着のトナー画像が形成された記録材が通過するこ とにより、上記トナー画像を記録材に定着する定着方法において、上記第 1圧接部 材と第 2圧接部材とを定着可能状態にするためのステップとして、上記第 1圧接部材 を昇温し、第 1圧接部材が所定の温度よりも低い第 1温度に達した後、該第 1圧接部 材によって第 2圧接部材を昇温する第 1ステップと、第 1圧接部材が所定の温度よりも 高い第 2温度に達した後、上記第 2圧接部材を外部から加熱すると略同時に、上記 圧接領域に記録材を送り始める第 2ステップとを含むことを特徴としている。
[0020] 上記定着方法によれば、第 1圧接部材を第 1温度に昇温した後、該第 1圧接部材 によって (例えば、第 1圧接部材カもの伝熱によって)第 2圧接部材を昇温する。
[0021] さらに、第 2圧接部材が第 2温度に達した後、上記記録材を圧接領域に送り始める のとほぼ同時に第 2圧接部材を外部過熱手段により昇温させる。これにより、第 2圧 接部材の表面温度を過上昇させることなぐ該第 2圧接部材の表面温度を容易に所 定の温度以下に制御することができる。
[0022] この結果、定着可能状態にする際 (ウォームアップ時）に、第 2圧接部材に付着した トナーが第 1圧接部材へ移行することを抑制できる。
[0023] また、本発明に係る定着方法は、トナー画像面に接する第 1圧接部材とトナー画像 面の反対側の面に接し且つ外部加熱手段により加熱可能な第 2圧接部材とが圧接し て形成され、トナー定着温度に加熱された状態の圧接領域に、未定着のトナー画像 が形成された記録材が通過することにより、上記トナー画像を記録材に定着する定 着方法において、上記定着完了後の第 1圧接部材及び第 2圧接部材に付着したトナ 一をクリーニングするステップとして、上記第 1圧接部材の温度を降温する第 1ステツ プと、上記外部加熱手段の温度を、記録材通過時の温度より低い温度に維持する第 2ステップとを含むことを特徴として ヽる。
[0024] 上記定着方法によれば、第 1圧接部材の温度を低下させた状態で、第 2圧接部材 を加熱する外部加熱手段の温度を、記録材通過時の温度より低く維持して 、るので 、第 2圧接部材の表面温度が上昇しすぎることがなぐ該第 2圧接部材の表面温度を 容易に所定の温度以下に制御することができる。 [0025] これにより、第 2圧接部材に付着したトナーの第 1圧接部材への移行現象を発生さ せることなぐ第 2圧接部材を確実にクリーニングすることができる。
[0026] また、本発明に係る画像形成装置は、未定着トナーが表面に形成される感光体と、 上記感光体と接触し、未定着トナー画像を感光体から記録紙へ転写する転写手段と 、上記転写手段によって記録材上に転写された未定着トナー画像を定着する定着手 段とを備えた画像形成装置であって、上記定着手段に、上述した定着装置が用いら れて 、ることを特徴として！/、る。
[0027] この場合、上記のような画像形成装置では、転写手段表面に付着したトナー（かぶ りトナー）によって記録材裏面にトナー汚れが発生しやすいので、上記定着装置を適 用することで、不要なトナーの移行現象 (記録材裏面力ゝらのトナー移行や加圧ローラ 力ものトナー移行現象)を抑制することができ、形成される画像の品位を向上させるこ とがでさる。
[0028] 本発明のさらに他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十 分わ力るであろう。また、本発明の利益は、添付図面を参照した次の説明で明白にな るであろう。
図面の簡単な説明
[0029] [図 1]実施の形態の定着装置の構成を断面を用いて示す説明図である。
[図 2(a)]本実施の形態に係る各装置における、各ローラの温度 (°C)とトナーのオフセ ット状態との関係を示す説明図である。
[図 2(b)]本実施の形態に係る各装置における、各ローラの温度 (°C)とトナーのオフセ ット状態との関係を示す説明図である。
[図 2(c)]本実施の形態に係る各装置における、各ローラの温度 (°C)とトナーのオフセ ット状態との関係を示す説明図である。
[図 3(a)]上記各装置における、加圧ローラの温度 (°C)と記録紙裏面のトナー温度 (°C )との関係を示す説明図である。
[図 3(b)]上記各装置における、加圧ローラの温度 (°C)と記録紙裏面のトナー温度 (°C )との関係を示す説明図である。
[図 3(c)]上記各装置における、加圧ローラの温度 (°C)と記録紙裏面のトナー温度 (°C )との関係を示す説明図である。
[図 4]本実施の形態における、加圧ローラの温度 (°C)と記録紙裏面のトナー温度 (°C )との関係を示す説明図である。
[図 5(a)]各装置における、加圧ローラおよび定着ローラの温度 (°C)と低温オフセット の発生との関係を示す説明図である。
[図 5(b)]各装置における、加圧ローラおよび定着ローラの温度 (°C)と低温オフセット の発生との関係を示す説明図である。
[図 5(c)]各装置における、加圧ローラおよび定着ローラの温度 (°C)と低温オフセット の発生との関係を示す説明図である。
[図 6(a)]上記各装置における、定着ローラの温度 (低温域）（°C)と記録紙表面のトナ 一温度 (°C)との関係を示す説明図である。
[図 6(b)]上記各装置における、定着ローラの温度 (低温域）（°C)と記録紙表面のトナ 一温度 (°C)との関係を示す説明図である。
[図 6(c)]上記各装置における、定着ローラの温度 (低温域）（°C)と記録紙表面のトナ 一温度 (°C)との関係を示す説明図である。
[図 7]本実施の形態における、定着ローラの温度 (低温域）（°C)と記録紙表面のトナ 一温度 (°C)との関係を示す説明図である。
[図 8(a)]上記各装置における、加圧ローラに付着したトナー Tが定着ローラにオフセッ トする瞬間における、定着ローラおよび加圧ローラの温度 (°C)並びに定着-ップ部 Y 出口でのトナー温度 (°C)を示す説明図である。
[図 8(b)]上記各装置における、加圧ローラに付着したトナー Tが定着ローラにオフセッ トする瞬間における、定着ローラおよび加圧ローラの温度 (°C)並びに定着-ップ部 Y 出口でのトナー温度 (°C)を示す説明図である。
[図 8(c)]上記各装置における、加圧ローラに付着したトナー Tが定着ローラにオフセッ トする瞬間における、定着ローラおよび加圧ローラの温度 (°C)並びに定着-ップ部 Y 出口でのトナー温度 (°C)を示す説明図である。
[図 9(a)]上記各装置における、加圧ローラおよび定着ローラの温度 (°C)と高温オフセ ットの発生の有無と記録紙表面のトナー温度 (°C)との関係を示す説明図である。 [図 9(b)]上記各装置における、加圧ローラおよび定着ローラの温度 (°C)と高温オフセ ットの発生の有無と記録紙表面のトナー温度 (°C)との関係を示す説明図である。
[図 9(c)]上記各装置における、加圧ローラおよび定着ローラの温度 (°C)と高温オフセ ットの発生の有無と記録紙表面のトナー温度 (°C)との関係を示す説明図である。
[図 10(a)]上記各装置における、定着ローラの温度 (高温域）（°C)と記録紙表面のトナ 一温度 (°C)との関係を示す説明図である。
[図 10(b)]上記各装置における、定着ローラの温度 (高温域）（°C)と記録紙表面のトナ 一温度 (°C)との関係を示す説明図である。
[図 10(c)]上記各装置における、定着ローラの温度 (高温域）（°C)と記録紙表面のトナ 一温度 (°C)との関係を示す説明図である。
[図 11]本実施の形態における、定着ローラの温度 (高温域）（°C)と記録紙表面のトナ 一温度 (°C)との関係を示す説明図である。
[図 12(a)]本実施の形態における、ウォームアップおよびスリープ復帰時の制御シー ケンスであり、定着装置の駆動開始時力 の時間経過と各ローラ温度との関係を示 す説明図である。
[図 12(b)]図 12 (a)記載の各シーケンスにおける定着ローラおよび外部加熱ローラの 状態を示す説明図である。
[図 13(a)]本実施の形態における、記録紙の長手方向の位置とその位置に接する各 ローラ温度との関係を示す説明図である。
[図 13(b)]それぞれ比較例 Xにおける、記録紙の長手方向の位置とその位置に接する 各ローラ温度との関係を示す説明図である。
[図 13(c)]それぞれ比較例 Yにおける、記録紙の長手方向の位置とその位置に接する 各ローラ温度との関係を示す説明図である。
[図 14]比較例 Χ·Υおよび本実施の形態における各条件およびオフセットの発生の有 無をまとめた説明図である。
[図 15]実施の形態に用いた定着装置の種類を示す説明図である。
[図 16]実施の形態の定着装置の他の構成を断面を用いて示す説明図である。
[図 17]図 1に示す定着装置を備えた画像形成装置の斜視図である。 [図 18]上記画像形成装置の内部の構成を示す図である。
[図 19]上記画像形成装置における原稿画像読取装置の構成を示す図である。
[図 20(a)]上記画像形成装置における画像記録装置の構成を示す図である。
[図 20(b)]図 20 (a)における転写ユニットを示す拡大図である。
[図 21]上記画像形成装置における記録材供給装置の構成を示す図である。
[図 22]上記画像形成装置における外部記録材供給装置の構成を示す図である。
[図 23]上記画像形成装置における後処理装置の構成を示す図である。
[図 24]上記画像形成装置における両面印刷用搬送部の構成を示す図である。
[図 25(a)]従来のウォームアップおよびスリープ復帰時の制御シーケンスであり、定着 装置の駆動開始時力もの時間経過と各ローラ温度との関係を示す説明図である。
[図 25(b)]図 25 (a)に記載のシーケンスにおける定着ローラおよび外部加熱ローラの 状態を示す説明図である。
発明を実施するための最良の形態
[0030] 本発明の実施の一形態について図 1一図 25 (b)に基づいて説明すれば、以下の 通りである。なお、本発明は、以下の説明によりなんら限定されるものではない。
[0031] (定着装置の構成）
まず、本実施の形態に係る定着装置の構成について図 1を用いて説明する。
[0032] 図 1は、本実施の形態に係る定着装置 23の要部の構成を断面を用いて示す説明 図である。なお、上記定着装置 23が適用される複写機の構成、機能等の説明は後 に詳述する。
[0033] 同図に示すように、本定着装置 23は、定着ローラ (第 1圧接部材） 131、加圧ローラ
(第 2圧接部材） 132、外部加熱ローラ (外部加熱手段） 133、ヒータランプ 134、 135 、 136、温度センサ 137、 138、 139、クリーニングローラ（クリーニング手段） 140、温 度制御回路 (温度制御手段） 150を備えている。
[0034] ここで、外部加熱ローラ 133は加圧ローラ 132の加熱手段である。ヒータランプ (カロ 熱手段） 134および 135は定着ローラ 131を加熱するための熱源であり、ヒータラン プ 136は外部加熱ローラ 133を加熱するための熱源である。また、温度センサ 137お よび 138は定着ローラ 131の温度を、温度センサ 139は外部加熱ローラ 133の温度 を検出するためのものである。
[0035] 以下にこれら各部を詳細に説明する。
[0036] まず、ヒータランプ 134および 135はハロゲンヒータからなり、定着ローラ 131の内部 に配置されている。ヒータランプ 136もハロゲンヒータからなり、外部加熱ローラ 133の 内部に配置されている。そして、温度制御回路力もヒータランプ 134— 136に通電す ることによって、所定の発熱分布でヒータランプ 134— 136が発光し、赤外線が放射 され、定着ローラ 131および外部加熱ローラ 133の内周面が加熱される。
[0037] 定着ローラ 131は、ヒータランプ 134、 135により所定の温度（例えば、 200°C)に加 熱され、この熱によって定着装置の定着-ップ部 Y (圧接領域)を通過する未定着ト ナー画像が形成された記録紙 (記録材) Pを加熱する。
[0038] 定着ローラ 131は、その本体である芯金 131aと、離型層 13 lbとを備えている。離 型層 131bは、芯金 131aの外周表面に形成され、記録紙 P上のトナー Tが定着ロー ラ 131にオフセットするのを防止する。
[0039] 芯金 131aには、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属あるいはそ れらの合金等が用いられる。本実施の形態では、芯金 13 laに直径 40mmの鉄（ STKM)製芯金を用い、低熱容量化を図るベぐその肉厚を 1. 3mmとしている。
[0040] 離型層 13 lbには、 PFA (テトラフルォロエチレンとペルフルォロアルキルビュルェ 一テルとの共重合体）や PTFE (ポリテトラフルォロエチレン）等のフッ素榭脂、シリコ ーンゴム、フッ素ゴム等が適している。本実施の形態では、離型層 13 lbとして PFAと PTFEのブレンドしたものを厚さ 25 μ mに塗布焼成して形成したものを用いて!/、る。
[0041] 力!]圧ローラ 132は、鉄鋼、ステンレス鋼、アルミニウム等の芯金 132aの外周表面に シリコーンゴム等力もなる耐熱弹性材層 132bを有するように構成されて 、る。なお、 耐熱弹性材層 132bの表面には、定着ローラ 131の場合と同様のフッ素榭脂による 離型層 132cが形成されて 、てもよ 、。
[0042] 本実施の形態の加圧ローラ 132は、直径 40mmのステンレス製の芯金 132a上に、 厚さ 6mmのシリコーンゴム（ゴム硬¾IS— A50° )力もなる耐熱弹性材層 132bと該 耐熱弹性材層 132b表面に設けられた厚さ 50 μ mの PFAチューブからなる離型層 1 32cとを備えたものである。そして、該加圧ローラ 132は、図示しないばね等の加圧 部材により定着ローラ 131に 76kgf (745N)の力で圧接されており、これにより、定着 ローラ 131との間に幅が約 6mmの定着-ップ部 Yが形成される。
[0043] 外部加熱ローラ 133は、内部に加熱源としてのヒータランプ 136を有し、加圧ローラ 132に対し、定着-ップ部 Yの上流側に設けられて、所定の押圧力をもって圧接する ようになつている。そして、加圧ローラ 132との間に加熱-ップ部 Zが形成されている。
[0044] 外部加熱ローラ 133は、中空円筒状の芯材 133aの上に耐熱離型層 133bを備え た構成である。芯材 133aはアルミニウムや鉄系材料等カゝらなり、また耐熱離型層 13 3bには耐熱性と離型性に優れた合成樹脂材料、例えばシリコンゴムやフッ素ゴム等 のエラストマ一、または PFA、 PTFE等のフッ素榭脂が用いられる。なお、本実施の 形態では離型層 133bを構成する離型材として、 PFAと PTFEをブレンドしたものを 2 5 μ mの厚さに塗布焼成したものを用いた。
[0045] クリーニングローラ 140は、加圧ローラ 132に付着したトナーや紙粉等を除去し、加 圧ローラ 132の汚れを防止するためのものである。すなわち、カロ圧ローラ 132に回転 に従動して回転するように加熱二ップ部 Zの上流側に軸支され、所定の押圧力をもつ て加圧ローラ 132に圧接されている。該クリーニングローラ 140にはアルミニウムや鉄 系材料等力 なる円筒状の金属製芯材が用いられる。本実施の形態では、より熱伝 導性に優れるアルミニウム系材料を用いて 、る。
[0046] 定着ローラ 131の周面にはその温度を検知するためのサーミスタ 137、 138が配設 され、同様に外部加熱ローラ 133の周面にもその温度を検知するためのサーミスタ 1 39が配設されており、各ローラの表面温度を検出するようになっている。そして、各サ 一ミスタ 137— 139により検出された温度データに基づいて、温度制御回路 150が 各ローラ 131— 133の温度が所定の温度となるようヒータランプ 134— 136への通電 を制御する。
[0047] なお、本実施の形態では、ヒータランプ 134、 135の定格出力はトータルで 950Wと し、ヒータランプ 136の定格出力を 200Wとした。
[0048] このように、温度制御回路 150によって定着ローラ 131および加圧ローラ 132が所 定の温度に制御され (特に加圧ローラ 132の温度制御については以下に詳述する） 、その状態において、定着-ップ部 Yに所定の定着速度及び複写速度で未定着トナ 一画像が形成された記録紙 Pが搬送され、熱と圧力により未定着トナー画像の定着 が行われる。
[0049] (温度制御回路による加圧ローラの温度制御）
以下に、記録紙裏面に付着したトナー Tの加圧ローラ 132への移行現象およびカロ 圧ローラ 132表面に付着したトナー Tの定着ローラ 131への移行現象を防止するた めの、加圧ローラ 132の温度制御について、図 1一図 11および図 15を用いて説明 する。
[0050] はじめに、記録紙裏面に付着したトナー Tの加圧ローラ 132への移行現象の防止 について、図 1一図 7および図 15を用いて説明する。
[0051] 本実施の形態では、後述するように、転写ユニット 26 (図 20 (a)および図 20 (b)参 照）に転写ベルトを用いた接触方式を採用している。このように、接触方式の転写手 段を用いた場合、従来技術においては、連続通紙時の紙間で感光体上のかぶりトナ 一 Tによって転写ベルトが汚れ、その結果、記録紙 Pの裏面にかぶりトナー Tが付着 し、該トナー Tによって転写ベルトの下流側に配置された定着装置 23の加圧ローラ 1 32が顕著に汚れてしまうおそれがあった。
[0052] この記録紙裏面に付着したトナー Tが加圧ローラ 132へ移行する現象は、加圧ロー ラ 132の温度が定着ローラ 131の温度に比べかなり低 、温度であることに鑑みると、 定着装置 23で一般的に問題となる低温オフセット現象 (定着ローラ 131の温度が低 すぎるために、記録紙 P表面 (画像面)側のトナー Tが定着ローラ 131にオフセットす る現象）と同種の現象ではないかと考えられる。
[0053] そこで、まず、加圧ローラ 132の温度と、記録紙裏面に付着したトナー Tの加圧ロー ラ 132への移行量との関係を検討するべぐ以下に示す実験を行った。図 15は、こ の実験に用いた定着装置 23 (装置 1一 3)の説明である。
[0054] 当該実験には、図 15に示す、装置 1 (定着速度； 365mmZs、定着ローラ径； φ 40 、定着ローラ芯金材質； STKM、定着ローラ芯金肉厚； 1. 3mm、加圧ローラ径； φ 4 0、加圧ローラゴム層；シリコンソリッド定着-ップ幅； 6mm)、装置 2 (定着速度； 225 mmZs、定着ローラ径； φ 35、定着ローラ芯金材質； STKM、定着ローラ芯金肉厚； 0. 4mm、加圧ローラ径； φ 35、加圧ローラゴム層；シリコンスポンジ、定着-ップ幅； 4mm)、装置 3 (定着速度； 122mmZs、定着ローラ径； φ 25、定着ローラ芯金材質； アルミニウム、定着ローラ芯金肉厚； lmm、加圧ローラ径； φ 25、加圧ローラゴム層； シリコンスポンジ、定着-ップ幅； 2mm)の 3種類の定着装置 23を用意し、定着ローラ 131の温度を 200°Cで一定とし、外部加熱ローラ 133によって加圧ローラ 132の温度 を所定の温度に制御した状態で記録紙 Pを 300枚連続通紙した。
[0055] そして、通紙後の加圧ローラ 132及び外部加熱ローラ 133に付着したトナー Tをメ ンデイングテープで採取し、目視による比較を行った。なお、トナー Tがクリーニング口 ーラ 140に付着すると、付着力が強くメンデイングテープでは採取できないことから、 クリーニングローラ 140をはずした状態で実験を行った。
[0056] この実験結果を図 2 (a)—図 2 (c)に示す。図 2 (a)—図 2 (c)はそれぞれ、装置 1一 3における各ローラ（定着ローラ 131 ·外部加熱ローラ 133·加圧ローラ 132)の温度（ °C)とトナー Tの移行状態との関係（目視による比較)を示したものである。ここで定着 ローラ 131の温度は 200°Cで一定とし、加圧ローラ 132の温度を、装置 1 (図 2 (a)で は 99°C一 136°C、装置 2 (図 2 (b) )では 102°C— 138°C、装置 3 (図 2 (c) )では 105 °C一 141°Cとした。
[0057] 図 2 (a)—図 2 (c)より、加圧ローラ 132の温度が上記のような低温域である場合に は、定着装置 23の種類に関わらず、加圧ローラ 132の温度が高くなる程記録紙裏面 に付着したトナー Tの加圧ローラ 132への移行量は減少し、加圧ローラ 132の温度が 130°C以上になると、すべての装置についてトナー Tの移行がほぼなくなることがわ かる。
[0058] 次に、加圧ローラ 132への移行発生時の記録紙裏面のトナー温度に着目し、定着 ローラ 131および加圧ローラ 132の温度 (°C)と定着-ップ部 Y通過直後の記録紙裏 面のトナー温度 (以下、記録紙裏面のトナー温度とする）（°C)との関係を検討した。
[0059] 定着二ップ部 Y通過直後のトナー温度は、実際に赤外線放射温度計を用いて実験 により計測することも可能である力 ここではより簡単に求めるために、 1次元の熱伝 導解析を用いたシミュレーションを行った。
[0060] ここでは、上記 3種類の定着装置 23 (装置 1一 3)の定着-ップ部 Yに関して、裏面 にトナー層を有する記録紙 Pが通紙された状態を 1次元モデルでモデルィ匕し、定着口 ーラ 131および加圧ローラ 132の温度 (°C)と記録紙裏面のトナー温度 (°C)との関係 を解析した。
[0061] この解析結果を図 3 (a)—図 3 (c)に示す。図 3 (a)—図 3 (c)は、それぞれ装置 1一 3において、定着ローラ 131の温度力 90oC、 200oC、 210oCの各場合につき、カロ圧 ローラ 132温度を 100— 140 (°C)に変化させたときの、該加圧ローラ 132の温度 (°C )と記録紙裏面のトナー温度 (°C)との関係を示すものである。
[0062] 図 3 (a)—図 3 (c)に示すように、加圧ローラ 132の温度を x、記録紙裏面のトナー温 度を yとすると、装置 1に関して、 Xと yとの関係は、
y=0. 445x+41. 3
と近似することができ、同様に、装置 2に関して、
y=0. 420x+44. 6
と近似することができ、また、装置 3に関して、
y=0. 449x+40. 6
と近似することができる。
[0063] このように、記録紙裏面のトナー温度は、ほぼ定着ローラ 131の温度に関わりなぐ 加圧ローラ 132の温度と線形の関係になることがわかる。また、定着装置の種類 (装 置 1一 3)に関係なぐ近似直線はほぼ一致することがわかる。
[0064] そこで、 3種類の定着装置における結果をひとまとめにした結果を図 4に示す。図 4 は、装置の種類、定着ローラ 131の温度を特定することなぐ加圧ローラ 132の温度 を 100— 140 (°C)に変化させたときの、加圧ローラ 132の温度 (°C)と記録紙裏面のト ナー温度 (°C)との関係 (近似直線)を示すものである。
[0065] 図 4より、加圧ローラ 132の温度を Tp、記録紙裏面のトナー温度を Ttlとして、
Ttl = 0. 438Tp+42. 2 (1)
で近似できることがわかる。このように、記録紙裏面のトナー温度 Ttlが加圧ローラ 13 2の温度 Tpだけで表せるのは、加圧ローラ 132側からの熱は直接、記録紙裏面に付 着したトナー層に伝わるのに対し、定着ローラ 131側からの熱は記録紙 Ρを介して記 録紙裏面に付着したトナー層に伝わることから、トナー Τの昇温に対する寄与率が加 圧ローラ 132に比べてはるかに小さいためである。 [0066] そして、図 2 (a)—図 2 (c)より加圧ローラ 132の温度 Tpが 130°Cの時に加圧ローラ 132へのオフセット（記録紙裏面に付着したトナー Tの加圧ローラ 132への移行）が 発生し始めることから、加圧ローラ 132へのオフセット発生開始時のトナー温度は、式 (1)より、 99. 1°Cとなることがわかる。
[0067] 次に、定着ローラ 131の温度と低温オフセット現象 (記録紙 Pの表面から定着ローラ 131へのオフセット）との関係を検討するべぐ以下の実験を行った。
[0068] 実験方法としては、外部加熱ローラ 133用のヒータランプ 136を OFFとし、定着ロー ラ 131の温度を所定の温度（ 200°C— 110°Cまで 10°C間隔の温度）にした状態で空 転を行い、加圧ローラ 132の温度が安定した時点で、用紙の先端に黒帯状の未定着 画像を形成した坪量 75gの記録紙 Pを通紙し、低温オフセットが発生するかどうかを 調べた。
[0069] この実験結果を図 5 (a)—図 5 (c)に示す。図 5 (a)—図 5 (c)はそれぞれ、装置 1一 3における加圧ローラ 132および定着ローラ 131の温度 (°C)と低温オフセットの発生 との関係を示したものである。ここで定着ローラ 131の温度を 110— 200°Cとし、これ に対応して加圧ローラ 132の温度を 100°C— 185°Cとした。
[0070] 図 5 (a)—図 5 (c)より、定着装置 23の種類に関わらず、定着ローラ 131の温度が 1 30°Cまでは低温オフセットは発生しないが、 120°C以下になると低温オフセットが発 生することがわかる。
[0071] 次に、低温オフセット発生時の記録紙表面のトナー温度に着目し、定着ローラ 131 および加圧ローラ 132の温度と、定着-ップ部 Y通過直後の記録紙表面 (画像面)側 のトナー温度 (以下、記録紙表面のトナー温度とする）との関係を検討した。
[0072] なお、この記録紙表面 (画像面側）のトナー温度につ!、ては、 1次元の熱伝導解析 を用いてシミュレーションを行った。
[0073] この結果を図 6 (a)—図 6 (c)に示す。図 6 (a)—（c)は、それぞれ装置 1一 3におい て、カロ圧ローラ 132の温度力 S110°C、 120°C、 130°Cの各場合につき、定着ローラ 13 1の温度を 120— 150 (°C)に変化させたときの、該定着ローラ 131の温度 (°C)と記録 紙表面のトナー温度 (°C)との関係を示すものである。
[0074] 図 6 (a)—図 6 (c)に示すように、定着ローラ 131の温度を x、記録紙表面のトナー温 度を yとすると、装置 1に関して、 Xと yとの関係は、
y=0. 304x+63. 6
と近似することができ、同様に、装置 2に関して、
y=0. 280x+67. 6
と近似することができ、また、装置 3に関して、
y=0. 293x+65. 6
と近似することができる。
[0075] このように、記録紙表面のトナー温度は、ほぼ加圧ローラ 132の温度には関係なぐ 定着ローラ 131の温度と線形の関係になることがわかる。また、定着装置 23の種類に 関係なぐ近似直線はほぼ一致することがわかる。
[0076] そこで、 3種類の定着装置における結果をひとまとめにした結果を図 7に示す。図 7 は、装置の種類、加圧ローラ 132の温度を特定することなぐ定着ローラ 131の温度 を 120— 150 (°C)に変化させたときの、該定着ローラ 131の温度 (°C)と記録紙表面 のトナー温度 (°C)との関係（近似直線)を示すものである。
[0077] 同図より、定着ローラ 131の温度を Th、（定着-ップ部 Y通過直後の）記録紙表面（ 画像面)側のトナー温度を Tt2として、
Tt2 = 0. 293Th+65. 6 (2)
で近似できることがわかる。
[0078] このように、記録紙表面のトナー温度が定着ローラ 131の温度 Thだけで表せるの は、定着ローラ 131側力もの熱は直接記録紙画像面側のトナー層に伝わるのに対し
、加圧ローラ 132側からの熱は記録紙 Pを介して画像面側のトナー層に伝わることか ら、トナー Tの昇温に対する寄与率が定着ローラ 131に比べてはるかに小さいためで める。
[0079] そして、図 5 (a)—図 5 (c)より定着ローラ 131の温度 Thが 120°Cの時に定着ローラ 131への低温オフセットが発生し始めることから、上記低温オフセット発生開始時の 記録紙表面のトナー温度は、式（2)より、 100. 8° となることがわかる。
[0080] これは、加圧ローラ 132へのトナー移行発生開始時のトナー温度（99. 1°C)とほぼ 一致することから、記録紙裏面に付着したトナー Tの加圧ローラ 132への移行現象は 、加圧ローラ 132への一種の低温オフセット現象であるということができる。
[0081] 以上の検討結果から、記録紙裏面に付着したトナー Tの加圧ローラ 132への移行 現象を防止するには、（定着-ップ部 Y通過直後の）記録紙裏面のトナー温度が低 温オフセットの発生しな 、温度以上になるよう、加圧ローラ 132の温度を設定すれば よ!/、ことになる。
[0082] すなわち、低温オフセットが発生し始める時の定着ローラ 131の温度（定着ローラ 1 31の低温オフセット発生境界温度）を Theとすれば、（2)式より、低温オフセット発生 開始時の記録紙表面のトナー温度 (低温オフセット開始時トナー温度) Tt2'は、
Tt2' =0. 293Thc + 65. 6 (3)
となる。
[0083] ここで、記録紙裏面に付着したトナー Tの加圧ローラ 132への移行現象は、加圧口 ーラ 132への一種の低温オフセット現象であるということができることに鑑みれば、 加圧ローラ 132への移行開始時の記録紙裏面のトナー温度 Ttl，と低温オフセット 開始時の記録紙表面のトナー温度 Tt2'との間には、
Ttl，=Tt2， （4)
の関係があると考えることができ、
さらに、加圧ローラ 132へのトナー移行発生開始時の加圧ローラ 132の温度を Tp， とすれば
式 (4) (1) (3)より
Ttl ' =0. 438Tp' +42. 2 = 0. 293Thc + 65. 6
Τρ' =0. 669Thc + 53. 4 (5)
となる。
[0084] これにより、記録紙裏面に付着したトナー Tの加圧ローラ 132への移行現象を防止 するには、加圧ローラ 132の温度 Tpを
Τρ≥0. 669Thc + 53. 4 (6)
となるように制御すればよいことになる。
[0085] なお、本実施の形態における、定着ローラ 131の低温オフセット発生境界温度 The は、図 5 (a)—図 5 (c)において、定着ローラ 131の温度が 130°Cでは低温オフセット が発生せず、 120°Cで発生する結果となっていることに鑑み、 120°Cと 130°Cの間の 125°Cとすればよい。
[0086] 次いで、加圧ローラ 132表面に付着したトナー Tの定着ローラ 131への移行現象の 防止について、図 8 (a)—図 11、および図 15を用いて説明する。
[0087] 本実施の形態のように、加圧ローラ 132側にのみクリーニングローラ 140を設けた 場合、従来においては、クリーニングローラ 140で完全にクリーニングしきれな力つた 加圧ローラ 132表面のトナー T力 再度、加圧ローラ 132側から定着ローラ 131側に 移行し、記録紙画像面側のトナー汚れを引き起こしてしまうおそれがあった。
[0088] この加圧ローラ 132表面に付着したトナー Tの定着ローラ 131への移行現象は、該 現象が加圧ローラ 132が定着ローラ 131の温度に近い高温状態になったときに発生 すること力 、定着装置で一般的に問題となる高温オフセット現象 (定着ローラ 131の 温度が高すぎるために、記録紙表面 (画像面)側のトナーが定着ローラ 131にオフセ ットする現象）と同種の現象ではないかと考えられる。
[0089] そこで、まず、加圧ローラ 132および定着ローラ 131の温度と、加圧ローラ 132表面 に付着したトナー Tの定着ローラ 131への移行量との関係を検討するべぐ以下に示 す実験を行った。
[0090] 実験には、図 15に示す 3種類の定着装置 23 (装置 1一 3)を用い、まず定着ローラ 1 31の温度を 200°Cに制御し、外部加熱ローラ 133用のヒータランプ 136を OFFした 状態で、記録紙 Pを 300枚連続通紙し、加圧ローラ 132及び外部加熱ローラ 133表 面に強制的にトナー汚れを発生させた。その後、定着ローラ 131の温度を所定の温 度に制御した状態で外部加熱ローラ 133用のヒータランプ 136を ONすると同時に定 着装置 23を空転させることで加圧ローラ 132の温度を昇温させ、外部加熱ローラ 13 3および加圧ローラ 132に付着したトナー Tが定着ローラ 131にオフセットする瞬間の 加圧ローラ 132の温度を測定した。なお、本実験では、クリーニングローラ 140をはず した状態で実験を行った。
[0091] さらに、前述の 1次元熱伝導解析により、外部加熱ローラ 133および加圧ローラ 13 2に付着したトナー Tが定着ローラ 131にオフセットする瞬間における定着-ップ部 Y 出口でのトナー温度も計算した。 [0092] この実験結果を図 8 (a)—図 8 (c)に示す。図 8 (a)—図 8 (c)はそれぞれ装置 1一 3 についての、外部加熱ローラ 133および加圧ローラ 132に付着したトナー Tが定着口 ーラ 131に移行する瞬間における、定着ローラ 131および加圧ローラ 132の温度 (°C )並びに定着-ップ部 Y出口でのトナー温度 (°C)である。
[0093] 図 8 (a)—図 8 (c)より、定着装置 23の種類や定着ローラ 131の温度、加圧ローラ 1 32の温度に関係なぐ定着-ップ部 Y出口でのトナー温度がおおよそ 190°Cの場合 に、加圧ローラ 132側力も定着ローラ 131側へのトナー Tの移行が発生することがわ かる。
[0094] また図 8 (a)—図 8 ( より、定着-ップ部 Y出口でのトナー温度を Tt3、定着ローラ
131の温度を Th、加圧ローラ 132の温度を Tpとすると、
Tt3= (Th+Tp) /2 (7)
で近似できることがわかる。これは、定着-ップ部 Yに記録紙 Pが存在しないため、定 着ローラ 131側からの熱も加圧ローラ 132側力もの熱も、直接トナー層（加圧ローラ 1
32等に付着したトナー T)に伝わるためである。
[0095] 次に、定着ローラ 131および加圧ローラ 132の温度と、高温オフセット現象（記録紙 表面から定着ローラ 131へのオフセット）との関係につ 、て検討した。
[0096] 実験方法としては、外部加熱ローラ用ヒータランプを OFFとし、定着ローラ 131の温 度を所定の温度（220°C— 260°Cまで 10°C間隔の温度）にした状態で空転を行 、、 加圧ローラ 132の温度が飽和した時点で、用紙の先端に黒帯状の未定着画像を形 成した坪量 75gの記録紙を通紙し、高温オフセットが発生するかどうかを調べた。
[0097] さらに、前述した 1次元熱伝導解析により、各実験条件における定着二ップ部 Y通 過直後の記録紙表面のトナー温度を計算した。
[0098] この結果を図 9 (a)—図 9 (c)に示す。図 9 (a)—図 9 (c)はそれぞれ、装置 1一 3に おける、加圧ローラ 132および定着ローラ 131の温度 (°C)と高温オフセットの発生の 有無と記録紙表面のトナー温度 (°C)との関係を示したものである。ここで定着ローラ
131の温度は上記のように 220— 260°Cとした。
[0099] 図 9 (a)—図 9 (c)より、定着装置 23の種類に関係なぐ定着ローラ 131の温度が 24
0°Cまでは高温オフセットは発生しないが、 250°C以上になると高温オフセットが発生 することがゎカゝる。
[0100] 次に、図 9 (a)—図 9 (c)の結果をもとに、定着ローラ 131の温度 Thと（定着-ップ部 Y通過直後の）記録紙表面のトナー温度 Tt4との関係を調べた。
[0101] この結果を図 10 (a)—図 10 (c)に示す。図 10 (a)—図 10 (c)は、それぞれ装置 1 一 3において、定着ローラ 131の温度 Thを 220— 260 (°C)に変化させたときの、該 定着ローラ 131の温度 Th(°C)と記録紙表面のトナー温度 Tt4 (°C)との関係を示すも のである。
[0102] 図 10 (a)—図 10 (c)に示すように、定着ローラ 131の温度 Thを x、記録紙表面のト ナー温度 Tt4を yとすると、装置 1に関して、 Xと yとの関係は、
y=0. 767x
と近似することができ、同様に、装置 2に関して、
y=0. 786x
と近似することができ、また、装置 3に関して、
y=0. 777x
と近似することができる。
[0103] このように、記録紙表面のトナー温度 Tt4は、定着ローラ 131の温度 Thと線形の関 係になることがわかる。また、定着装置 23の種類に関係なぐ近似直線はほぼ一致 することがゎカゝる。
[0104] そこで、 3種類の定着装置 23における結果をひとまとめにした結果を図 11に示す。
同図は、装置の種類、加圧ローラ 132の温度を特定することなぐ定着ローラ 131の 温度 Thを 220— 260 (°C)と変化させたときの、該定着ローラ 131の温度 Th (°C)と記 録紙表面のトナー温度 Tt4 (°C)との関係（近似直線)を示すものである。
[0105] 図 11より、定着ローラ 131の温度 Thと記録紙表面のトナー温度を Tt4とは、
Tt4 = 0. 776Th (8)
で近似できることがわかる。
[0106] そして、図 9 (a)—図 9 (c)より定着ローラ 131の温度 Thが 250°Cの時に定着ローラ 131への高温オフセットが発生し始めることから、上記高温オフセットの発生開始時 の記録紙表面のトナー温度は、式（8)より、 194°Cとなることがわかる。 [0107] これは、加圧ローラ 132に付着したトナー Tが定着ローラ 131にオフセットする時の トナー温度（190°C、図 8 (a)—図 8 (c)参照）とほぼ一致することから、加圧ローラ 13 2に付着したトナー Tの定着ローラ 131への移行現象は、一種の高温オフセット現象 であるということができる。
[0108] 以上の検討結果から、加圧ローラ 132表面に付着したトナー Tの定着ローラ 131へ の移行現象を防止するには、（定着-ップ部 Y通過直後の)加圧ローラ 132表面に付 着したトナー Tの温度が高温オフセットの発生しない温度以下となるよう、加圧ローラ 132の温度を設定すればよいことになる。
[0109] すなわち、高温オフセット発生開始時の定着ローラ 131の温度（定着ローラ 131の 高温オフセット発生境界温度）を Thhとすれば、（8)式より、高温オフセット発生開始 時の記録紙表面側のトナー温度（高温オフセット開始時のトナー温度) Tt4' は、
Tt4' =0. 776Thh (9)
となる。
[0110] ここで、加圧ローラ 132に付着したトナー Tの定着ローラ 131への移行現象は、一 種の高温オフセット現象であるといえることに鑑みれば、
加圧ローラ 132から定着ローラ 131への移行開始時のトナー温度 Tt3'と高温オフ セット開始時のトナー温度 Tt4'との間には、
Tt3，=Tt4， (10)
の関係があると考えることができ、
さらに、加圧ローラ 132に付着したトナー Tの定着ローラ 131への移行開始時の加 圧ローラ 132の温度を Tp'とすれば
式（10) (7) (9)より
Tt3' = (Th+Tp' ) /2 = 0. 776Thh
Τρ' = 1. 552Thh-Th (11)
となり、これにより、加圧ローラ 132表面に付着したトナー Tの定着ローラ 131への 移行現象を防止するには、加圧ローラ 132の温度 Tpを
Τρ≤1. 552Thh-Th (12) となるように制御すればよいことになる。
[0111] なお、本実施の形態における、定着ローラ 131の高温オフセット発生境界温度 Thh は、図 9 (a)—図 9 (c)において、定着ローラ 131の温度が 240°Cでは高温オフセット が発生せず、 250°Cで発生する結果となっていることに鑑み、 240°Cと 250°Cの間の 245°Cとすればよい。
[0112] 以上から、記録紙裏面に付着したトナー Tの加圧ローラ 132への移行現象を防ぐと ともに、加圧ローラ 132表面に付着したトナー Tの定着ローラ 131への移行現象を防 ぐためには、式 (6) (12)から、加圧ローラ 132の温度 Tp (°C)を
0. 669Thc + 53. 4≤Tp≤l. 552Thh-Th (13)
(Theは定着ローラ 131の低温オフセット発生境界温度 (低温オフセット発生開始時 の定着ローラ 131の温度）（°C)、 Thhは定着ローラ 131の高温オフセット発生境界温 度 (高温オフセット発生開始時の定着ローラ 131の温度）（°C)、 Thは定着ローラ 131 の温度 (°C) )
となるように制御すればよいことになる。
[0113] (定着装置の制御シーケンス）
次に、加圧ローラ 132の温度を上記のような所定範囲に制御するための定着装置 の制御シーケンスを図 12 (a)、図 12 (b)、図 25 (a)、および図 25 (b)を用いて説明す る。
[0114] まず、ウォームアップ時及びスリープ復帰時における最適な制御シーケンスについ て検討した。
[0115] ウォームアップ時及びスリープモードからの復帰時においては、記録紙の通紙が行 われないため、加圧ローラ 132の温度が上がりすぎ、加圧ローラ 132に付着したトナ 一 Tが定着ローラ 131に移行し、ウォームアップ完了直後の 1枚目の記録紙におい て、画像面側にトナー汚れが発生する懸念がある。
[0116] 特に加圧ローラ 132は外部加熱ローラ 133等の外部加熱手段による加熱作用によ り、急速に加熱され表面温度が上昇してしまう。
[0117] 従来、ウォームアップ時及びスリープ復帰時においては、より短い時間で定着可能 温度への復帰を完了させるため、図 25 (a)および図 25 (b)に示す制御シーケンスを 用いることが普通である。ここで、図 25 (a)および図 25 (b)は従来の制御シーケンス を示しており、図 25 (a)は定着装置の駆動開始時力もの時間経過と各ローラ (定着口 ーラ 131 ·加圧ローラ 132·外部加熱ローラ 133)温度との関係を、図 25 (b)は各シー ケンスにおける定着ローラ 131および外部加熱ローラ 133の状態を示している。
[0118] 図 25 (a)および図 25 (b)に示すように、従来の制御シーケンスは、
1)各ローラが停止した状態で、外部加熱ローラ 133に比べて熱容量が大きく昇温の 遅い定着ローラ 131の熱源を ONし、定着ローラ 131の昇温を行う（A-l)。
2)定着ローラ 131が所定の温度 (ここでは 150°C)に達した後、各ローラの回転駆動 を開始し、定着ローラ 131からの伝熱により加圧ローラ 132を昇温させる (A— 2)。
3)定着ローラ 131が制御温度 (ここでは 200°C)に復帰した後、外部加熱ローラ 133 の熱源を ONし、外部加熱ローラ 133を昇温させる（A— 3)。
4)外部加熱ローラ 133が制御温度 (ここでは 200°C)に復帰した後、記録紙 Pの通紙 を開始する (B)。
ものである。
[0119] しかしながら、このような制御シーケンスでウォームアップやスリープ復帰を行った 場合、図 25 (a)および (b)に示すように、外部加熱ローラ 133の熱源が ONしたとき（ A— 3)の加圧ローラ 132の昇温速度が速すぎるために、加圧ローラ 132の温度 Tpを 式（ 12)を満たすように制御するのが困難となる。
[0120] すなわち、本実施の形態では、図 5 (a)—図 5 (c)や図 9 (a)—図 9 (c)に示したよう に、低温オフセット発生境界温度 Theが 125°C、高温オフセット発生境界温度 Thhが 245°Cであるので、通紙開始時における定着ローラ 131の温度 Thを 200°Cとすると、 式（13)から
0. 669Thc + 53. 4= 137 (カロ圧ローラ 132の温度 Tpの下限）
0. 552Thh— Th= 180 (加圧ローラ 132の温度 Tpの上限）
となるが、上記従来の制御シーケンスによると通紙開始直前の加圧ローラ 132の温 度 Tpは 182°Cとなってしまうことから、加圧ローラ 132にトナー Tが付着していた場合 、トナー Tが定着ローラ 131側に移行し、通紙開始 1枚目の記録紙の画像面側を汚し てしまう。 [0121] 反面、これを防止するために、例えば、加圧ローラ 132に応答性の良い温度センサ 等を設けると、構造や制御シーケンスが複雑となり、コストアップを招来してしまう。
[0122] そこで、本実施の形態の定着装置 23においては、図 12 (a)および図 12 (b)に示す 制御シーケンスを行っている。ここで、図 12 (a)および図 12 (b)は本実施の形態にお ける制御シーケンスを示しており、図 12 (a)は定着装置 23の駆動開始時からの時間 経過と各ローラ（定着ローラ 131 ·加圧ローラ 132 ·外部加熱ローラ 133)温度との関 係を、図 12 (b)は各シーケンスにおける定着ローラ 131および外部加熱ローラ 133 の状態を示している。
[0123] 図 12 (a)および図 12 (b)に示すように、
1)まず各ローラが停止した状態で、外部加熱ローラ 133に比べて熱容量が大きく昇 温の遅い定着ローラ 131の熱源を ONし、定着ローラ 131の昇温を行う（A-l)。
2)定着ローラ 131が所定の温度 (ここでは 150°C)に達した後、定着装置 23の回転 駆動を開始し、定着ローラ 131からの伝熱により加圧ローラ 132を昇温させる (A— 2)
3)定着ローラ 131が制御温度 (ここでは 200°C)に復帰した後、外部加熱ローラ 133 の熱源を ONすると同時に記録紙 Pの通紙を開始する（B)。
[0124] すなわち、従来、ウォームアップの段階で外部加熱ローラ 133の熱源を ONし (A— 3)、外部加熱ローラ 133が制御温度に復帰した後に通紙を開始していた力 本実施 の形態では、ウォームアップの段階では外部加熱ローラ 133の熱源を OFFとし、該 電源を ONすると同時に通紙を開始するものである。
[0125] 上記のような制御シーケンスを取ることで、外部加熱ローラ 133が ONされた後通紙 開始までに加圧ローラ 132が急速に昇温することを避けることができ、通紙開始直前 の加圧ローラ 132の温度 Tpが 165°C (く 180°C)となることから、加圧ローラ 132から 定着ローラ 131へのトナー Tの移行を防止できる。（図 12 (a)、図 12 (b)、図 25 (a)、 および図 25 (b)におけるウォームアップ開始後 80— 100秒の加圧ローラ 132の温度 変化を比較参照のこと）
[0126] 一方、図 12 (a)および図 12 (b)より、通紙中（B)においても、加圧ローラ 132の温 度は 137°C— 180°Cの間に収まっていることから、記録紙裏面に付着したトナー丁が 加圧ローラ 132へオフセットしたり、記録紙間において加圧ローラ 132に付着したトナ 一 Tが定着ローラ 131へ移行したりする不具合を防止することができる。
[0127] (通紙終了後の後回転時）
次に、通紙終了後の後回転時における最適なシーケンスについて検討した。
[0128] 通紙中、加圧ローラ 132を最適な温度に制御したとしても、環境条件や記録紙 Pの 初期温度、湿度等のばらつき、加圧ローラ 132表面の経時変化等により、若干トナー
Tで汚れる可能性がある。
[0129] そこで後回転時に、加圧ローラ 132に付着したトナーが、加圧ローラ 132側に設け たクリーニングローラ 140によりクリーニングされるようなシーケンスを設けることが望ま しい。
[0130] クリーニングローラ 140によるクリーニング効果は、トナー Tが十分溶融しているほど 高ぐトナーが凝集固化してしまうと低下してしまうことから、本実施の形態におけるク リー-ングローラ 140としては、図 1に示すように、外部加熱ローラ 133の下流側でカロ 圧ローラ 132表面に当接するように配置されている。
[0131] これにより、加圧ローラ 132表面に付着したトナー Tが外部加熱ローラ 133によって 加熱されるため、クリーニングローラ 140によるクリーニング効果が高まる。
[0132] また、加圧ローラ 132に付着したトナー Tは外部加熱ローラ 133にも付着、堆積する ことがあり、この外部加熱ローラ 133に付着したトナー Tが加圧ローラ 132に再転移す る場合がある力 本実施の形態においてはクリーニングローラ 140が外部加熱ローラ 133の下流側に設けられているため、このようなトナー Tをクリーニングローラ 140に て回収できる。したがって、外部加熱ローラ 133から加圧ローラ 132に再移行したトナ 一 Tが記録紙裏面を汚すことを防止できる。
[0133] なお、後回転時にクリーニングローラ 140によって加圧ローラ 132に付着したトナー Tのクリーニングを効果的に行うために、従来は図 25 (b)の Cに示すように、定着ロー ラ 131及び外部加熱ローラ 133の温度を通紙時と同じ温度 (ここでは 200°C)に制御 し、これによつて加圧ローラ 132の表面に付着したトナー Tを加熱溶融し、回収してい た。
[0134] しかしながら、この従来のクリーニングシーケンスでは、図 25 (b)の Cに示すように、 後回転時の加圧ローラ 132の温度が 183°Cとなり、定着ローラ 131への移行開始温 度である 180°C以上に昇温してしまう。すなわち、クリーニングローラ 140によって 1回 でクリーニングし切れな力つた場合には、残留トナーが定着ローラ 131側へ移行し、 次のジョブの 1枚目で画像面側にトナー汚れが発生するおそれがある。
[0135] そこで、本実施の形態における後回転時のクリーニングシーケンスにおいては、図 12 (a)および図 12 (b)に示すように、定着ローラ 131の熱源は OFFにし、外部加熱 ローラ 133は 180°Cの温度制御に切り替えて、約 5— 10秒間、空転によるタリーニン グを行う。
[0136] この場合の加圧ローラ 132の温度は約 171°C (図 12 (a)の C参照）となり、また定着 ローラ 131の温度も 200°Cから降下するため、定着ローラ 131へのトナー移行を効果 的に防止することができる。カロえて、外部加熱ローラ 133は約 180°C (図 12 (a)の C 参照）に維持され、加圧ローラ 132表面に付着したトナー Tを十分加熱溶融すること ができるため、クリーニングローラ 140によるクリーニング効果も十分保持できる。
[0137] (小サイズ紙通紙時）
次に、小サイズ紙通紙時の制御方法にっ 、て検討した。
[0138] 従来の一般的な定着装置は、例えば、 A4サイズや B5サイズの記録紙の縦方向通 紙やはがきや封筒等、定着ローラ 131の幅に比べて幅の小さい記録紙を連続で通 紙した場合、記録紙幅よりも外側における定着ローラ 131の温度および加圧ローラ 1 32の温度が異常に昇温してしまういわゆる非通紙部異常昇温が問題となる。
[0139] 本実施の形態の定着装置 23においても、小サイズ紙の連続通紙による非通紙部 昇温が生じた場合、定着ローラ 131みならず、加圧ローラ 132の非通紙部が異常に 昇温してしまい、加圧ローラ 132の温度を、記録紙裏面力も加圧ローラ 132へのトナ 一移行あるいは加圧ローラ 132から定着ローラ 131へのトナー移行が発生しない温 度、すなわち（12)式の範囲に制御するのが困難となる。
[0140] そこで、小サイズ紙の中でも非通紙部昇温に関して最も条件の厳しい B5サイズの 記録紙 Pを 40枚 Z分の通紙速度で連続 100枚通紙したときの定着ローラ 131および 加圧ローラ 132の温度について実験により測定を行った。該実験には、
比較例 Xとして、外部加熱ローラ 133もクリーニングローラ 140も備えていない定着 装置を用い、
比較例 Yとして、外部加熱ローラ 133及びクリーニングローラ 140を備え、通紙中、 外部加熱ローラ 133を 200°Cに制御する定着装置を用い、
本実施の形態として、外部加熱ローラ 133及びクリーニングローラ 140を備え、通紙 中は外部加熱ローラ 133の熱源 (ヒータランプ)を OFFするような定着装置 23を用い 比較例 Χ·Υおよび本実施の形態について検討を行った。この結果を図 13 (a)—図 13 (c)、および図 14に示す。ここで、図 13 (a)は、本実施の形態における、記録紙 P の長手方向の位置（中心ラインを 0とする）とその位置に接するローラ（定着ローラ 13 1および加圧ローラ 132)温度との関係を示す。なお、図 13 (b)および図 13 (c)はそ れぞれ比較例 X·比較例 Yのものである。また図 14は、比較例 Χ·Υおよび本実施の 形態における、各条件およびトナー移行の発生の有無をまとめたものである。
[0141] 図 13 (b)に示すように、比較例 Xでは、外部加熱ローラ 133による加圧ローラ 132 の加熱作用がないため、通紙部においては加圧ローラ温度が 131. 2°Cまでしか昇 温せず、その結果、記録紙裏面に付着したトナー Tの加圧ローラへの移行現象が発 生する。
[0142] また、非通紙部においては、非通紙部異常昇温により、加圧ローラ温度が 194. 8 °Cまで昇温するため、加圧ローラ 132に付着したトナー Tの定着ローラ 131への移行 現象が発生する。
[0143] 比較例 Yにおいては、外部加熱ローラ 133による加圧ローラ 132の加熱作用が働く ため、通紙部においては加圧ローラ 132の温度が 153. 9°Cまで昇温するため、記録 紙裏面に付着したトナー Tが加圧ローラ 132に移行することはな!/、。
[0144] また、非通紙部においては、外部加熱ローラ 132及びクリーニングローラ 140による 熱均一化作用（熱伝導性のよいアルミ製の外部加熱ローラ 133及びクリーニングロー ラ 140により、加圧ローラ 132の非通紙部における熱が外部加熱ローラ 133並びにク リー-ングローラ 140を介して通紙部に移動することで、加圧ローラ 132の温度ムラが 解消される方向に作用する。 )により、比較例 Xに比べると非通紙部昇温は抑制され るものの、外部加熱ローラ 133から熱が供給されることから、加圧ローラ 132の非通紙 部温度は 181. 1°Cまで昇温し、その結果、加圧ローラ 132に付着したトナー Tの定 着ローラ 131への移行現象が発生する。
[0145] そこで、本実施の形態においては、図 13 (a)に示すように、通紙中、外部加熱ロー ラ 133の熱源（ヒータランプ 136)を OFFし、外部加熱ローラ 133から加圧ローラ 132 への熱供給を停止することで、加圧ローラ 132の非通紙部昇温を 166. 3°Cに抑制し ている。これにより、小サイズ紙連続通紙時においても、加圧ローラ 132に付着したト ナ一の定着ローラ 131への移行を防止することができる。
[0146] また、小サイズ紙の場合は、普通サイズ紙に比べ、一般的に通紙速度が遅!、ことか ら、外部加熱ローラ 133の熱源を OFFしても、図 13 (a)に示すように、通紙部におけ る加圧ローラ 132の温度は 138. 3°Cに維持されることから、記録紙裏面に付着したト ナー Tの加圧ローラ 132への移行も防止することができる。
[0147] なお、本実施の形態では外部加熱ローラ 133の熱源 (ヒータランプ 136)を完全に OFFした力 この場合、外部加熱ローラ 133の温度は加圧ローラ 132からの熱供給 により 150°Cに維持され、加圧ローラ 132の温度は 166. 3°Cである。（図 13 (b)参照 )
[0148] したがって、小サイズ紙通紙時においては、例えば外部加熱ローラ 133への供給 電力を低減するなどして熱源（ヒータランプ 136)は ONのまま外部加熱ローラ 133を 200°Cから降温させ、加圧ローラ 132の温度を普通サイズ紙通紙時の制御温度より も低ぐオフセットの発生しない温度 (この場合 175. 4°C以下）に制御しても良い。
[0149] なお、本実施の形態の定着装置 23は、上記したような構成（図 1参照）に限定され ない。例えば、図 16に示すような構成であってもよい。これを以下に説明する。
[0150] なお、定着ローラ 131については上記の構成と同じであるため、ここでは説明を省 略する。また、同じ機能を有する部材には同一の符号を付している。
[0151] 本構成の定着装置 23は、図 16に示すように、定着ローラ 131 (第 1圧接部材)、カロ 圧ローラ 132 (第 2圧接部材)、誘導加熱コイル (外部熱源） 141、定着ローラ用熱源 であるヒータランプ 134· 135、定着ローラ 131の温度を検出する温度センサ 137· 13 8、加圧ローラ 132の温度を検出する温度センサ 139、クリーニングローラ 140、制御 回路（図示せず)、および誘導加熱コイル駆動電源（図示せず)を備えて!/ヽる。 [0152] ヒータランプ 134· 135はハロゲンヒータからなり、定着ローラ 131内部に配置されて いる。そして、制御回路力もヒータランプに通電することにより、所定の発熱分布でヒ ータランプが発光し、赤外線が放射される。これにより、定着ローラ 131の内周面が 加熱される。なお、ヒータランプ 134· 135の定格出力はトータルで 950Wである。
[0153] 力!]圧ローラ 132は、鉄鋼、ステンレス鋼、アルミニウム等の芯金 132aの外周表面に シリコーンゴム等の耐熱弹性材層 132b、さらにその外側に発熱層 132d、そして最外 層に離型層 132cが設けられた 4層構造となって 、る。
[0154] ここでは、アルミニウム、鉄もしくはステンレス等の金属からなる（誘導加熱による発 熱を防止するため、アルミニウムがより望まし 、）直径 40mmの芯金 132a上に厚さ 6 mmの発泡シリコーンゴム力 なる耐熱弾性体層 132bが形成されて 、る。
[0155] また、発熱層 132dは、誘導加熱作用により発熱する発熱体であり、表面温度の立 ち上がり時間を短縮するために、その肉厚は、 40 m— 50 mと薄肉化されている
[0156] また、発熱層 132dは誘導加熱されるものであるから、その材質には、鉄や SUS43 0ステンレス材等、磁性を有する導電性部材が用いられる。ただし、これらに限定され るものではなぐ特に比透磁率が高ければ、珪素鋼板や電磁鋼板、ニッケル鋼等で あってもよい。ここでは、電铸法により作製した厚さ 40 mのニッケルを使用している
[0157] なお、非磁性体であっても、 SUS304ステンレス材など抵抗値の高 、材料は、誘導 加熱が可能であるため、発熱層 132dに使用可能である。さらに、非磁性のベース部 材 (例えば、セラミックなど)であっても、比透磁率の高い前記材料が導電性を有する ように配置されているような構成であれば、同様に使用可能である。また、発熱量を 増大させるために、発熱層を複数の材料からなる層で構成しても良い。
[0158] また、発熱層 132d表面 (外周面）には、 -ップ部 Yで加熱され粘度が低下したトナ 一 Tが加圧ローラ 132に付着するのを防止するために、離型層 132cが被覆されてい る。該離型層 132cには PTFE (ポリテトラフルォロエチレン)や PFA (テトラフルォロェ チレンとペルフルォロアルキルビュルエーテルとの共重合体）等のフッ素榭脂、ある いはシリコンゴムやフッ素ゴムやフロロシリコンゴム等の弾性体が用いられる。なお、こ れらの榭脂ゃ弾性体が複数積層されて 、てもよ 、。
[0159] 加圧ローラ 132は、図示しないばね等の加圧部材により定着ローラ 131に 274Nの 力で圧接され、これにより、定着ローラ 131との間に幅約 7mmの定着-ップ部 Yが形 成されるよう構成されて 、る。
[0160] また、加圧ローラ 132の外周部の少なくとも一部には、加圧ローラ 132の誘導加熱 手段として誘導コイル 141が設けられている。
[0161] 誘導コイル 141を加圧ローラ 132の外周部を取り囲むように曲率をもって配置する ことで、誘導コイル 141の中心側に磁束が集中し、渦電流の発生量が多くなる。この 結果、加圧ローラ 132の表面温度をすばやく立ち上げることができる。
[0162] 誘導コイル 141の材質としては、ここでは、耐熱性を考慮してアルミニウム単線で表 面に絶縁層（例えば、酸ィ匕膜)のあるものを使用しているが、銅線もしくは銅ベースの 複合部材線であっても良 、し、リッツ線 (エナメル線等を撚り線にしたもの）であっても よい。何れの線材を使用しても、コイルでのジュール損を抑えるため、誘導コイル 141 の全抵抗値は 0. 5 Ω以下（望ましくは 0. 1 Ω以下）が好ましい。また、記録紙 Pのサイ ズに応じて、誘導コイル 141を複数個配置しても良い。
[0163] 誘導コイル 141には励磁回路（図示せず)より高周波電流が流され、これによつて 生じる交番磁界により加圧ローラ 132が誘導加熱される。
[0164] 定着ローラ 131の周面には温度検知手段としてのサーミスタ 137· 138が配設され 、また、加圧ローラ 132の周面には同じく温度検知手段としてサーミスタ 139が配設さ れており、各ローラの表面温度を検出するようになって!/、る。
[0165] そして、各サーミスタ 137— 139により検出された温度データに基づいて、温度制 御手段（図示せず)が各ローラ温度が所定の温度となるようヒータランプ 134· 135お よび誘導加熱コイル 141への通電を制御する。
[0166] 本構成によれば、加圧ローラ 132のより広い範囲を効率よく加熱できることから、外 部加熱ローラ 133を用いる構成に比べ、加圧ローラ 132の表面をより急速に加熱でき る。よって、加圧ローラ 132の温度制御の精度をより一層高めることができる。さらに、 加圧ローラ 132と誘導コイル 141とを非接触で配置できるため、誘導コイル 141がト ナー Tや紙粉等で汚れる心配もな 、。 [0167] (画像形成装置の構成について）
以下に、上記の定着装置 23が適用される、画像形成装置 (複写機）について、図 1
7—図 24を用いてその構成、機能を説明する。
[0168] 図 17は、画像形成装置を外側から見た構成を示す斜視図であり、図 18は、画像形 成装置の内部の構成を示す図である。また、図 20 (a)は、画像形成装置を外側から 見た構成を示す斜視図である。
[0169] 図 17 ·図 18に示すように、画像形成装置は、原稿画像読取装置 11、画像記録装 置 12、記録材供給装置 13、後処理装置 14、外部記録材供給装置 15を備えている
。なお、上述した定着装置 23 (図 20 (a)参照）は、後述するように、画像記録装置 12 に備えられている。
[0170] 画像形成部である画像記録装置 12と、記録材供給部である記録材供給装置 13と により、デジタルプリンタなどの画像形成装置本体を構成する。この画像形成装置本 体には、図 18に示すように、記録材供給装置 13から画像記録装置 12を経て記録材 排出部 16まで記録材を搬送する搬送部 17が配されている。また、画像形成装置本 体に、画像読取装置である原稿画像読取装置 11をさらに備えることにより、デジタル 複写機やファクシミリ装置などを構成することができる。
[0171] 画像形成装置の動作について、以下に説明する。ここで、図 19は、原稿画像読取 装置 11の構成を示す。
[0172] まず、原稿画像読取装置 11が原稿を読み取って画像データを取得し、画像データ を画像記録装置 12に出力する。画像記録装置 12は、入力された画像データに適切 な画像処理を施す。
[0173] 一方、記録材供給装置 13からは、印刷用紙および OHP (Over Head Projector)シ ートなどのシート状の記録材 (記録紙)が 1枚ずつ分離して搬出され、搬送部 17によ つて画像記録装置 12に搬送される。
[0174] そして、画像記録装置 12により、画像データに基づく画像が記録材に形成（印刷） される。画像が印刷された記録材は、搬送部 17によって記録材排出部 16まで搬送さ れて装置外部に排出される。
[0175] また、原稿画像読取装置 11には、図 19に示すように、原稿供給部もしくは原稿回 収部である原稿トレィ 18が取り付けられている。
[0176] この原稿トレィ 18が原稿供給部として働く場合は、複数ページ力もなる一連の原稿 を原稿トレィ 18に載置する。この場合、原稿トレィ 18は、載置された原稿を 1枚ずつ 分離して連続的に読取部に供給することができる。
[0177] 一方、原稿トレィ 18が原稿回収部として働く場合は、連続的に排出される読み取り 済み原稿を、原稿トレィ 18で受けて保持する。
[0178] なお、読み取った一連の原稿を複数部印刷する場合に、印刷された記録材を記録 材排出部 16に排出すると、同じページが印刷された記録材が連続して排出されるな ど混合されてしまうため、印刷後にユーザが記録材を分別しなければならない。
[0179] そこで、図 18に示すように、画像形成装置本体に後処理装置 14を取り付けることに より、例えば、記録材が混合しないように複数の排出トレイに区別して排出することが 可能となっている。また、画像形成装置本体と後処理装置 14とは所定の距離を隔て て設置されており、画像形成装置本体と後処理装置 14との間には空間が形成される
[0180] なお、画像形成装置本体と後処理装置 14とは外部搬送部 19によって接続されて おり、画像が印刷された記録材は、搬送部 17から外部搬送部 19を経て後処理装置 14まで搬送される。
[0181] また、省エネルギー化および低コストィ匕などの観点から、印刷用紙などの記録材で は、その両面に画像を印刷する機能が求められている。この機能は、片面に画像が 印刷された記録材を、その表裏を反転させて再び画像記録装置 12に搬送する両面 印刷用搬送部 21によって実現可能となっている。
[0182] 片面に印刷された記録材は、記録材排出部 16にも後処理装置 14にも搬送されず 、両面印刷用搬送部 21で表裏が反転されて、再び画像記録装置 12の後述する電 子写真プロセス部に搬送される。画像記録装置 12は、画像が印刷されていない面に 画像を印刷することで両面印刷が可能となる。
[0183] さらに、記録材供給装置 13に保持可能な種類または数量を越える記録材を供給し たい場合は、機能拡張用の周辺装置として外部記録材供給装置 15を画像形成装置 本体に取り付け、所望の種類および数量の記録材を外部記録材供給装置 15に収容 することで供給可能となって 、る。
[0184] 次に、画像形成装置を構成する各装置および部位について詳細に説明する。
[0185] 図 20 (a)は、画像記録装置 12の構成を示す図である。同図に示すように、画像記 録装置 12の略中央左側には、感光体ドラム 22を中心とする電子写真プロセス部が 配置されている。
[0186] 電子写真プロセス部は、感光体ドラム 22を中心としてその周囲に、感光体ドラム 22 表面を均一に帯電させる帯電ユニット 31と、均一に帯電された感光体ドラム 22に光 像を走査して静電潜像を書き込む光走査ユニット 24と、光走査ユニット 24によって書 き込まれた静電潜像を現像剤により現像する現像ユニット 25と、感光体ドラム 22表面 に記録現像された画像を記録材に転写する転写ユニット 26と、感光体ドラム 22表面 に残留した現像剤を除去して感光体ドラム 22に新たな画像を記録することを可能と するクリーニングユニット 27等などが順次配置されている。
[0187] 電子写真プロセス部 (像転写装置)の上方には、定着装置 23が配置されており、転 写ユニット 26によって画像が転写された記録材を順次受け入れ、記録材に転写され た現像剤（トナー T)を加熱定着する。
[0188] 画像が印刷された記録材は、印刷面を下に向けた状態 (フ イスダウン)で画像記 録装置 12上部の記録材排出部 16から排出される。なお、このクリーニングユニット 2 7により除去された残留現像剤は回収され、現像ユニット 25の現像剤供給部 25a〖こ 戻されて再利用される。
[0189] 画像記録装置 12の下部には、記録材を収容する記録材供給部 20が装置内に内 装されて配置されている。記録材供給部 20は、記録材を 1枚ずつ分離して電子写真 プロセス部に供給する。
[0190] 搬送部 17は、複数のローラおよびガイドからなり、記録材は、記録材供給部 20から 、ローラ間、ガイド間および感光体ドラム 22と転写ユニット 26との間などで規定される 第 1の搬送経路を通り、画像が印刷された後、ローラ間、ガイド間および定着装置 23 のローラ間などで規定される第 2の搬送経路を通って記録材排出部 16に排出される
[0191] なお、この記録材供給部 20に記録材をセットする場合は、画像記録装置 12の搬送 方向に直交する方向、即ち、前面側方向に記録材収容トレィを引き出して記録材の 補給、あるいは記録材の交換などを行う。
[0192] また、画像記録装置 12の下面には、増設ユニットの記録材供給装置 13から送られ てくる記録材を受け入れ、感光体ドラム 22と転写ユニット 26との間に向かって順次供 給するための記録材受け入れ部 32が設けられている。
[0193] さらに、光走査ユニット 24周辺の空隙部には、電子写真プロセス部をコントロール するプロセスコントロールユニット（PCU)基板、装置外部からの画像データを受け入 れるインターフェイス基板、インターフェイス基板から受け入れられた画像データおよ び原稿画像読取装置 11が読み取った画像データに対して所定の画像処理を施し、 光走査ユニットにより画像として走査記録させるためのイメージコントロールユニット（I CU)基板、そして、これら各種基板、ならびにユニットに対して電力を供給する電源 ユニット等が配置されて 、る。
[0194] なお、画像記録装置 12単体でもインターフェイス基板を介してパーソナルコンビュ ータなどの外部機器と接続し、外部機器からの画像データを記録材に形成するプリ ンタとして動作させることが可能である。
[0195] 上記の説明においては、画像記録装置 12内に内装された記録材供給部 20は 1つ として説明している力 これに限定されるものではなぐ例えば、それ以上の記録材供 給部を装置内に内装することも可能である。
[0196] 図 21は、増設ユニットの記録材供給装置 13の構成を示す断面図である。記録材 供給装置 13は、記録材供給部 20だけでは記録材の数量が不足する場合などに画 像記録装置 12の一部として増設することができる。
[0197] 記録材供給装置 13は、記録材供給部 20に収容される記録材よりも大きなサイズの 記録材を収容することも可能であり、収容されている記録材を 1枚ずつ分離して、記 録材供給装置 13上面に設けられた記録材排出部 33に向力つて搬出する。
[0198] 記録材供給装置 13において、トレィは、記録材収容トレィ 34a— 34cの 3段力もなり
、積層された記録材収容トレィ 34a— 34cの中から所望する記録材を収容した記録 材収容トレィを、 PCUなどが制御して選択的に動作させ、収容されている記録材を 分離搬出する。 [0199] 搬出された記録材は、記録材排出部 33から画像記録装置 12の下部に設けられた 記録材受け入れ部 32を通って電子写真プロセス部へと至る。なお、記録材供給装置 13に記録材をセットする場合は、記録材供給装置 13の前面側方向に記録材収容ト レイ 34a— 34cのいずれかを引き出して記録材の補給、あるいは記録材の交換など を行うものである。
[0200] 上記の説明では 3つの記録材収容トレィ 34a— 34cが積層された場合について説 明しているが、積層するトレイのかすは、例えば、少なくとも 1つ、もしくは 3つ以上とす ることがでさる。
[0201] なお、記録材供給装置 13の下面には、複数の車輪 35…が設けられており、増設 時などに容易に記録材供給装置 13を含む画像形成装置本体が移動可能となって いる。また、ストッパ 36によって設置場所に固定することも可能である。
[0202] 図 22は、外部記録材供給装置 15の構成を示す図である。外部記録材供給装置 1 5は、画像記録装置 12が備える記録材供給装置 13に収容可能な種類および数量を 越える記録材を収容することが可能であると共に、収容されている記録材を 1枚ずつ 分離して、装置右側面上部に設けられた記録材排出部 37に向力つて搬出する。
[0203] 記録材排出部 37から搬出された記録材は、画像記録装置 12の左側面下部に設け られた外部記録材受け入れ部 38 (図 20 (a)参照）へと受け渡される。
[0204] 外部記録材供給装置 15に記録材をセットする場合は、外部記録材供給装置 15の 上部に形成された図 17に示す補給口 151から記録材の補給、あるいは記録材の交 換などを行う。また、補給口 151には開閉可能な蓋 152が設けられ、補給あるいは交 換などの場合以外では、補給口が閉じられて ヽる構成にしてもょ ヽ。
[0205] なお、外部記録材供給装置 15の下面には、複数の車輪 39…が設けられており、 増設時などに容易に移動可能となっている。また、ストツバによって設置場所に固定 することも可會である。
[0206] 図 23は、後処理装置 14の構成を示す図である。同図に示すように、後処理装置 1 4は、画像形成装置本体と所定の距離を隔てて設置される。後処理装置 14と画像形 成装置本体とは、外部搬送部 19によって接続されており、画像形成装置本体によつ て画像が印刷された記録材は、外部搬送部 19を経て後処理装置 14に搬送される。 [0207] なお、外部搬送部 19の一端は、図 18に示すように、画像記録装置 12の外部排出 部 212と接続し、他端は、後処理装置 14の記録材受け入れ部 41と接続している。
[0208] 後処理装置 14は、図 23に示すように、搬送された記録材を排出トレィ 42あるいは 排出トレィ 43に選択的に排出可能なソート搬送部 44を有している。ソート搬送部 44 は、複数のローラ 45· ··、ガイドおよび搬送方向切換ガイド 46からなり、搬送方向切換 ガイド 46を制御することによって排出先を切り換えることができる。ユーザは、記録材 の排出先として排出トレィ 42·43のいずれかを選択することが可能で、画像が印刷さ れた記録材を区別して排出することができる。
[0209] なお、後処理としては、上述のようなソータ処理以外に、所定枚数の記録材に対し てステーブル処理を施したり、 Β4, A3サイズなどの印刷用紙を紙折りしたり、記録材 にフアイリング用の穴をあけたりする後処理を施すことも可能である。
[0210] また、後処理装置 14の下面には、車輪 48が設けられており、容易に移動させること が可能である。
[0211] なお、外部搬送部 19の構成としては特に限定されるものではなぐ外部搬送部 19 が後処理装置 14に備えられ、外部搬送部 19と画像記録装置 12とが着脱可能に構 成されていてもよいし、外部搬送部 19と後処理装置 14および画像形成装置本体 20 とが、着脱可能に構成されていてもよい。
[0212] 図 19は、原稿画像読取装置 11の構成を示す図である。原稿画像読取装置 11は、 シート状の原稿を自動原稿供給装置 (ADF)により自動的に供給して 1枚ずつ順次 露光走査し、原稿を読み取る自動読み取りモードと、ブック状の原稿、もしくは ADF による自動供給が不可能なシート状の原稿を手動操作によりセットして原稿を読み取 る手動読み取りモードとで動作可能である。
[0213] 自動もしくは手動によって読取部である透明な原稿読取台 49上にセットされた原稿 の画像は、露光走査して光電変換素子上に結像され、電気的信号に変換されて画 像データを取得する。取得した画像データは、画像記録装置 12との接続部を介して 出力される。
[0214] また、両面原稿を読み取る場合、原稿搬送経路に沿って原稿を搬送する過程にお いて、原稿の両面力 原稿画像を同時に走査して読み取ることが可能である。 [0215] 原稿の下面の読み取りにつ!/、ては、原稿台下面を走査する移動走査露光光学系 力 原稿搬送経路の所定の位置に停止した状態で CCDまで光像を導き、原稿画像 を読み取る構成となっている。また、原稿の上面の読み取りについては、原稿搬送経 路の上方に位置し、原稿を露光する光源、光像を光電変換素子まで導く光学レンズ 、光像を画像データに変換する光電変換素子など力 一体的に構成される密着セン サ（CIS)が配置されている。
[0216] 両面原稿の読み取りが選択されると、原稿供給部 111にセットされた原稿が順次搬 送され、搬送に伴って両面の画像がほぼ同時に読み取られる。
[0217] 原稿画像読取装置 11には、原稿トレィ 18が取り付けられている。原稿トレィ 18、読 み取り前の原稿を供給する場合、もしくは読み取り済みの原稿を受ける場合に使用 する。原稿を供給する場合、原稿トレィ 18に読み取り前の原稿を載置すると、 ADF の取り込み部が原稿を取り込み、原稿読取台 49に搬送する。読み取られた原稿は、 原稿排出部によって、装置外に排出される。原稿を受ける場合、原稿供給部 111に 原稿を載置すると、 ADFの取り込み部が原稿を取り込み、原稿読取台 49に搬送す る。読み取られた原稿は、原稿排出部によって、原稿トレィ 18に排出される。
[0218] 図 24は、両面印刷用搬送装置 21の構成を示す図である。両面印刷用搬送装置 2 1は、両面印刷用搬送部を有し、図 20 (a)に示した画像記録装置 12の左側面に取り 付けられる。
[0219] 両面印刷用搬送部は、複数のローラ 210· ··を備え、定着装置 23から排出された記 録材を、画像記録装置上部の排出部 16を用いてスィッチバック搬送する。即ち、記 録材の表裏を反転し、再度、画像記録装置 12の電子写真プロセス部の感光体ドラム 22と転写装置 26との間に向力つて記録材を供給することができる。
[0220] なお、画像形成装置 12において、装置上部の排出部 16に向力つて記録材を排出 する搬送経路において印刷された記録材をスィッチバック搬送することにより、図 23 に示す後処理装置 14や図 24に示す両面印刷用装置 21に記録材を導くことが可能 となる。
[0221] なお、上記定着装置 23においては、クリーニング手段 (クリーニングローラ 140)は 、外部加熱手段 (外部加熱ローラ 133)による加熱領域の下流側に設置されているこ とが好ましい。
[0222] 上記の構成であれば、加圧ローラ 132表面が外部加熱ローラ 133により加熱された 後にクリーニングされることになるため、クリーニング時の加圧ローラ 132に付着したト ナー温度が高ぐクリーニングローラ 140よるクリーニング効果が向上する。また、万 一定着ローラ 131に付着したトナー Tが加圧ローラ 132表面に再度移行した場合で も、下流側のクリーニングローラ 140でクリーニングされることから、記録紙 Pを汚すこ とはない。
[0223] なお、ウォームアップ時或いはスリープモードから定着可能状態に復帰させるとき のシーケンスにおいては、
1)定着ローラ 131の熱源を ONにし、定着ローラ 131を昇温させる第 1のステップ、
2)定着ローラ 131が所定の温度に達した後、定着装置 23の回転駆動を開始し、定 着ローラ 131からの伝熱により加圧ローラ 132を昇温させる第 2のステップ、
3)定着ローラ 131が制御温度に復帰した後、加圧ローラ 132の熱源を ONするのと ほぼ同時に記録紙 Pの通紙を開始する第 3のステップ、
からなるようなものであってもよ 、。
[0224] また、通紙終了後の後回転シーケンスにおいては、
1)定着ローラ 131の熱源を OFFにし、定着ローラ 131の温度を降温させる第 1のス テツプ、
2)加圧ローラ 132を所定の温度に制御した状態で、所定の時間、空転させる第 2の ステップ、
3)上記所定の空転後、加圧ローラ 132の熱源を OFFするとともに、空転を停止する 第 3のステップ、
力 なるものであってもよ 、。
[0225] 以上のように、本発明に係る定着装置は、トナー画像面に接する第 1圧接部材とト ナー画像面の反対側の面に接する第 2圧接部材とを有し、上記第 1圧接部材と第 2 圧接部材とが圧接する圧接領域を、トナー定着温度に加熱した状態で、未定着のト ナー画像が形成された記録材が通過することにより、上記トナー画像を記録材に定 着する定着装置であって、上記第 1圧接部材および上記第 2圧接部材を加熱する加 熱手段と、上記第 2圧接部材の表面温度が、上記第 1圧接部材の低温オフセット発 生境界温度および Zまたは上記第 1圧接部材の高温オフセット発生境界温度で規 定される温度範囲になるように上記加熱手段を制御する制御手段とを備えて 、ること を特徴としている。
[0226] また、本発明に係る定着装置においては、上記制御手段は、上記第 2圧接部材の 表面温度を Tp (°C)、上記第 1圧接部材の低温オフセット発生境界温度を The (°C)と して、上記 Tp力 Tp≥0. 669Thc + 53. 4を満たすように上記加熱手段を制御する ことが好ましい。
[0227] また、本発明に係る定着装置においては、上記制御手段は、上記第 2圧接部材の 表面温度を Tp (°C)、上記第 1圧接部材の表面温度を Th (°C)、上記第 1圧接部材の 高温オフセット発生境界温度を Thh(°C)として、上記 Tp力 Tp≤l. 552Thh-Th を満たすように上記加熱手段を制御することが好ま 、。
[0228] また、本発明に係る定着装置においては、上記制御手段は、上記第 2圧接部材の 表面温度を Tp (°C)、上記第 1圧接部材の表面温度を Th (°C)、上記第 1圧接部材の 低温オフセット発生境界温度を The (°C)、上記第 1圧接部材の高温オフセット発生 境界温度を Thh(°C)として、上記 Tpが、 0. 669Thc + 53. 4≤Tp≤l. 552Thh- Thを満たすように上記加熱手段を制御することを特徴として!/ヽる。
[0229] また、本発明に係る定着装置においては、上記第 2圧接部材の表面をクリーニング するクリーニング手段が設けられて 、ることが好ま 、。
[0230] また、本発明に係る定着装置においては、上記加熱手段は、上記第 2圧接部材表 面近傍を直接加熱する外部加熱手段を含んで 、ることが好ま 、。
[0231] また、本発明に係る定着装置においては、上記外部加熱手段は、第 2圧接部材表 面に当接された外部加熱ローラであることが好ましい。
[0232] また、本発明に係る定着装置にぉ 、ては、上記制御手段は、記録材のサイズに応 じて、上記外部加熱ローラの温度を制御することが好ま U、。
[0233] また、本発明に係る定着装置においては、上記外部加熱手段は、上記第 2圧接部 材表面近傍を誘導加熱する誘導加熱手段であることが好ましい。
[0234] 本発明の定着装置は、以上のように、上記第 1圧接部材および上記第 2圧接部材 を加熱する加熱手段と、上記第 2圧接部材の表面温度が、上記第 1圧接部材の低温 オフセット発生境界温度および Zまたは上記第 1圧接部材の高温オフセット発生境 界温度で規定される温度範囲になるように上記加熱手段を制御する制御手段とを備 えている。
[0235] また、上記定着装置においては、以上のように、上記制御手段は、上記第 2圧接部 材の表面温度を Tp (°C)、上記第 1圧接部材の低温オフセット発生境界温度を The ( °C)として、上記 Tp力 Tp≥0. 669Thc + 53. 4を満たすように上記加熱手段を制 御していることが好ましい。
[0236] 上記構成のように、第 2圧接部材の表面温度を、第 1圧接部材の低温オフセット発 生境界温度によって決定される上記の温度 (0. 669Thc + 53. 4)以上に制御する こと〖こよって、記録材裏面に付着したトナーが第 2圧接部材に移行する現象 (記録材 裏面からのトナー移行現象)を抑制できる。
[0237] また、上記定着装置においては、以上のように、上記制御手段は、上記第 2圧接部 材の表面温度を Tp (°C)、上記第 1圧接部材の表面温度を Th(°C)、上記第 1圧接部 材の高温オフセット発生境界温度を Thh (°C)として、上記 Tpが、 Tp≤l. 552Thh- Thを満たすように上記加熱手段を制御して 、ることが好ま 、。
[0238] 上記構成のように、第 2圧接部材の表面温度を、高温オフセット発生境界温度およ び第 1圧接部材の表面温度によって決定される上記の温度（1. 552Thh-Th)以下 に制御することによって、第 2圧接部材表面に付着したトナーの第 1圧接部材への移 行現象 (第 2圧接部材からのトナー移行現象)を抑制することができる。
[0239] また、上記定着装置においては、以上のように、上記制御手段は、上記第 2圧接部 材の表面温度を Tp (°C)、上記第 1圧接部材の表面温度を Th(°C)、上記第 1圧接部 材の低温オフセット発生境界温度を The (°C)、上記第 1圧接部材の高温オフセット 発生境界温度を Thh(°C)として、上記 Tpが、 0. 669Thc + 53. 4≤Tp≤l. 552Τ hh— Thを満たすように上記加熱手段を制御して 、ることが好ま 、。
[0240] 上記構成のように、第 2圧接部材の表面温度を、低温および高温オフセット発生境 界温度並びに第 1圧接部材の表面温度によって決定される上記の範囲に制御する こと〖こよって、上記記録材裏面からのトナー移行現象および第 2圧接部材からのトナ 一移行現象の双方を抑制することができる。
[0241] また、上記定着装置においては、以上のように、上記第 2圧接部材の表面をタリー ユングするクリーニング手段が設けられて ヽることが好まし 、。
[0242] 上記構成によれば、前述のように記録材裏面から第 2圧接部材へのトナー移行、あ るいは第 2圧接部材力 第 1圧接部材へのトナー移行が低減されており、第 2圧接部 材に設けられたクリーニング手段で十分なクリーニング効果を得ることができる。これ により、第 1圧接部材側にクリーニング手段を設ける必要がなくなる。このため、従来 のように、第 2圧接部材 (加圧ローラ)より高温であることが必要な第 1圧接部材 (定着 ローラ）に接触してクリーニング手段を設ける必要がなくなるので、ウォームアップ時 間の短縮や低消費電力化が可能となる。
[0243] また、上記定着装置においては、以上のように、上記加熱手段は、上記第 2圧接部 材表面近傍を直接加熱するような外部加熱手段を含んで 、ることが好ま 、。
[0244] 上記構成によれば、第 2圧接部材の内部に熱源を設ける構成に比較して、第 2圧 接部材表面を素早く昇温させることができ、第 2圧接部材表面の正確な温度制御が 可能となる。
[0245] また、上記定着装置においては、以上のように、上記外部加熱手段は、第 2圧接部 材表面に当接された外部加熱ローラであることが好ましい。
[0246] 上記構成によれば、第 2圧接部材における記録材が当接しない部分の熱は上記外 部加熱ローラを介して記録材が当接する部分に移動する (熱均一化効果)。
[0247] これにより、第 2圧接部材における記録材が当接しない部分が高温になりすぎるの を防止でき、第 2圧接部材の温度を所定の温度以下に制御することが容易となる。
[0248] また、上記定着装置においては、以上のように、上記制御手段が記録材のサイズに 応じて、外部加熱ローラの温度を制御することが好ま U、。
[0249] 上記構成によれば、特に、記録材のサイズが小さ!/、場合に、上記の熱均一化効果 と相まって、第 2圧接部材における記録材が当接しない部分が高温になりすぎるのを 防止でき、第 2圧接部材の温度を所定の温度以下に制御することが容易となる。
[0250] また、上記定着装置においては、以上のように、上記外部加熱手段が上記第 2圧 接部材表面近傍を誘導加熱する誘導加熱手段であることが好ましい。 [0251] 上記構成によれば、第 2圧接部材表面を効率的により素早く昇温させることができ、 第 2圧接部材表面の温度制御の精度をより一層高めることができる。
[0252] また、本発明のトナー定着方法は、以上のように、上記第 1圧接部材と第 2圧接部 材とを定着可能状態にするためのステップとして、上記第 1圧接部材を昇温し、第 1 圧接部材が所定の温度よりも低い第 1温度に達した後、該第 1圧接部材によって第 2 圧接部材を昇温する第 1ステップと、第 1圧接部材が所定の温度よりも高い第 2温度 に達した後、上記第 2圧接部材を外部力 加熱すると略同時に、上記圧接領域に記 録材を送り始める第 2ステップとを含んで 、る。
[0253] また、本発明のトナー定着方法は、以上のように、上記定着完了後の第 1圧接部材 及び第 2圧接部材に付着したトナーをクリーニングするステップとして、上記第 1圧接 部材の温度を降温する第 1ステップと、上記外部加熱手段の温度を、記録材通過時 の温度より低 、温度に維持する第 2ステップとを含んで 、る。
[0254] また、未定着トナーが表面に形成される感光体と、上記感光体と接触し、未定着ト ナー画像を感光体から記録紙へ転写する転写手段と、上記転写手段によって記録 材上に転写された未定着トナー画像を定着する定着手段とを備え画像形成装置の 上記定着手段に、上述した定着装置を用いてもよい。
[0255] なお、発明を実施するための最良の形態の項においてなした具体的な実施態様ま たは実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのよう な具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなぐ本発明の精神と次に 記載する特許請求の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである 産業上の利用の可能性
[0256] 本発明は、複写機およびプリンタ等の電子写真機器に用いられる加熱装置の一種 である定着装置として幅広く利用できる。

Claims

請求の範囲
[1] トナー画像面に接する第 1圧接部材とトナー画像面の反対側の面に接する第 2圧 接部材とを有し、
上記第 1圧接部材と第 2圧接部材とが圧接する圧接領域を、トナー定着温度に加 熱した状態で、未定着のトナー画像が形成された記録材が通過することにより、上記 トナー画像を記録材に定着する定着装置であって、
上記第 1圧接部材および上記第 2圧接部材を加熱する加熱手段と、
上記第 2圧接部材の表面温度が、上記第 1圧接部材の低温オフセット発生境界温 度および Zまたは上記第 1圧接部材の高温オフセット発生境界温度で規定される温 度範囲になるように上記加熱手段を制御する制御手段とを備えている定着装置。
[2] 請求の範囲第 1項に記載の定着装置であって、
上記制御手段は、
上記第 2圧接部材の表面温度を Tp (°C)、
上記第 1圧接部材の低温オフセット発生境界温度を The (°C)として、 上記 Tpが、
Tp≥0. 669Thc + 53. 4
を満たすように上記加熱手段を制御する定着装置。
[3] 請求の範囲第 2項に記載の定着装置であって、
上記低温オフセット発生境界温度は、 120°Cと 130°Cとの間にある定着装置。
[4] 請求の範囲第 3項に記載の定着装置であって、
上記低温オフセット発生境界温度は、 125°Cである定着装置。
[5] 請求の範囲第 1項に記載の定着装置であって、
上記制御手段は、
上記第 2圧接部材の表面温度を Tp (°C)、
上記第 1圧接部材の表面温度を Th (°C)、
上記第 1圧接部材の高温オフセット発生境界温度を Thh (°C)として、 上記 Tpが、
Tp≤l. 552Thh-Th を満たすように上記加熱手段を制御する定着装置。
[6] 請求の範囲第 5項に記載の定着装置であって、
上記高温オフセット発生境界温度は、 240°Cと 250°Cとの間にある定着装置。
[7] 請求の範囲第 6項に記載の定着装置であって、
上記高温オフセット発生境界温度は、 245°Cである定着装置。
[8] 請求の範囲第 1項に記載の定着装置であって、
上記制御手段は、
上記第 2圧接部材の表面温度を Tp (°C)、
上記第 1圧接部材の表面温度を Th (°C)、
上記第 1圧接部材の低温オフセット発生境界温度を The (°C)、
上記第 1圧接部材の高温オフセット発生境界温度を Thh (°C)として、 上記 Tpが、
0. 669Thc + 53. 4≤Tp≤l. 552Thh-Th
を満たすように上記加熱手段を制御する定着装置。
[9] 請求の範囲第 1項に記載の定着装置であって、
上記第 2圧接部材の表面をクリーニングするクリーニング手段が設けられている定
[10] 請求の範囲第 1項に記載の定着装置であって、
上記加熱手段は、上記第 2圧接部材表面近傍を直接加熱する外部加熱手段を含 んでいる定着装置。
[11] 請求の範囲第 10項に記載の定着装置であって、
上記外部加熱手段は、第 2圧接部材表面に当接された外部加熱ローラである定着
[12] 請求の範囲第 11項に記載の定着装置であって、
上記外部加熱ローラは、アルミニウム製である定着装置。
[13] 請求の範囲第 10項に記載の定着装置であって、
上記制御手段は、記録材のサイズに応じて、外部加熱ローラの温度を制御する定
[14] 請求の範囲第 10項に記載の定着装置であって、
上記外部加熱手段は、上記第 2圧接部材表面近傍を誘導加熱する誘導加熱手段 である定着装置。
[15] 請求の範囲第 14項に記載の定着装置であって、
上記誘導加熱手段は、上記第 2圧接部材を取り囲むように曲率をもって配置される 誘導コイルである定着装置。
[16] 請求の範囲第 14項に記載の定着装置であって、
上記第 2圧接部材表面に、誘導加熱作用により発熱する発熱層が形成されている
[17] 請求の範囲第 16項に記載の定着装置であって、
上記発熱層は、 40— 50 の厚みを有する定着装置。
[18] 請求の範囲第 16項に記載の定着装置であって、
上記発熱層の表面に、榭脂または弾性体力もなる離型層が形成されている定着装 置。
[19] トナー画像面に接する第 1圧接部材とトナー画像面の反対側の面に接する第 2圧 接部材とが圧接して形成され、トナー定着温度に加熱された状態の圧接領域に、未 定着のトナー画像が形成された記録材が通過することにより、上記トナー画像を記録 材に定着する定着方法にぉ ヽて、
上記第 1圧接部材と第 2圧接部材とを定着可能状態にするためのステップとして、 上記第 1圧接部材を昇温し、第 1圧接部材が所定の温度よりも低い第 1温度に達し た後、該第 1圧接部材によって第 2圧接部材を昇温する第 1ステップと、
第 1圧接部材が所定の温度よりも高い第 2温度に達した後、上記第 2圧接部材を外 部から加熱すると略同時に、上記圧接領域に記録材を送り始める第 2ステップとを含 む定着方法。
[20] トナー画像面に接する第 1圧接部材とトナー画像面の反対側の面に接し且つ外部 加熱手段により加熱可能な第 2圧接部材とが圧接して形成され、トナー定着温度に 加熱された状態の圧接領域に、未定着のトナー画像が形成された記録材が通過す ることにより、上記トナー画像を記録材に定着する定着方法において、 上記定着完了後の第 1圧接部材及び第 2圧接部材に付着したトナーをクリーニング するステップとして、
上記第 1圧接部材の温度を降温する第 1ステップと、
上記外部加熱手段の温度を、記録材通過時の温度より低!、温度に維持する第 2ス テツプとを含む定着方法。
[21] 未定着トナーが表面に形成される感光体と、
上記感光体と接触し、未定着トナー画像を感光体から記録紙へ転写する転写手段 と、
上記転写手段によって記録材上に転写された未定着トナー画像を定着する定着手 段とを備えた画像形成装置であって、
上記定着手段に、請求の範囲第 1項に記載の定着装置が用いられている画像形
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