(57)【要約】【課題】  薄肉の加熱ローラ（定着ローラ）や溶融時間の短い低温定着トナーを用いた場合でも、画質ムラや定着性のばらつきがなく、ウォームアップ時間の短い定着装置や画像形成装置を提供する。【解決手段】  本発明の定着装置は、回転可能な円筒部に熱源が内蔵された定着ローラと、前記定着ローラに圧接する加圧ローラを備えた定着装置であって、前記熱源が前記定着ローラの中心から離間して設けられ、前記定着ローラのウォームアップ中に前記定着ローラを１回のみ半回転させることを特徴とする。【選択図】  図２
2015090383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な円筒部に熱源が内蔵された定着ローラと、
前記定着ローラに圧接する加圧ローラを備えた定着装置であって、
前記熱源が前記定着ローラの中心から離間して設けられ、
前記定着ローラのウォームアップ中に前記定着ローラを１回のみ半回転させることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着ローラのウォームアップを開始してから前記定着ローラを半回転させるまでの時間Ｓは、ウォームアップ時間をＳｗとしたとき、
Ｓｗ×０．５＜Ｓ＜Ｓｗ×０．８
であることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記熱源が単数の場合は、熱源は定着ニップ部近傍に配置され、
前記熱源が複数の場合は、最も出力の大きな熱源が定着ニップ部近傍に配置されることを特徴とする請求項１または２記載の定着装置。
【請求項４】
前記熱源が単数の場合は、熱源は、定着ニップ部近傍且つ前記定着ローラ回転方向に対して上流側に配置され、
前記熱源が複数の場合は、最も出力の大きな熱源が、定着ニップ部近傍且つ前記定着ローラ回転方向に対して上流側に配置されることを特徴とする請求項３記載の定着装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
トナーを備えたことを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記トナーは、溶融時間が０．０３５秒以下であることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録材上にトナー像を加熱と加圧によって定着させる定着装置及びこれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真式複写機やプリンタ等の電子写真式画像形成装置は、感光体ドラムの表面を帯電装置によって一様に帯電した後、感光体ドラムの表面に像光を照射して静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置によって現像してトナー像を形成する。そして、トナー像を記録紙上に転写した後、この記録紙上のトナー像を定着装置によって加熱及び加圧して定着させることにより、画像を形成するように構成されている。
【０００３】
定着装置は、回転可能な円筒部の内部にランプを内蔵した加熱ローラ（定着ローラ）と、この加熱ローラに用紙を圧接する加圧ローラとを備えている。そして、加熱ローラと加圧ローラとの間に、トナー像を担持した記録紙を通過させ、トナー像を加熱及び加圧により溶融して記録紙上に定着させるように構成されている。
【０００４】
昨今、定着装置の省エネ化、及び画像形成装置の高速化が求められており、このためにウォームアップ時間を短縮し、待機時の消費電力を削減する取り組みが行われている。その一例として、加熱ローラの円筒状の芯金を極力薄くし、加熱ローラの表面温度を上昇しやすくしている。また、従来アルミニウム製の芯金を使用していたものを鉄製の芯金にすることで、芯金の剛性を高めている。
【０００５】
このように加熱ローラを薄肉化したものにおいては、小サイズの記録紙を連続して通紙すると、記録紙が通過しない加熱ローラの両端部の表面温度が上昇して、加熱ローラの破損を招いたり、小サイズの記録紙を連続して通紙した直後に大サイズの記録紙を通紙した時にホットオフセットを発生させることがある。このため、加熱ローラの中央部を加熱するヒータ及び端部を加熱するヒータといった複数のヒータを備えた加熱ローラが用いられている。
【０００６】
このような加熱ローラを備えた定着装置においては、装置を使用する際に、加熱ローラをあらかじめ回転させないで通電を行うと、それぞれのヒータが加熱ローラの中心から離間しているので、加熱ローラの周方向に部分的な温度差が生じる。このような状態で回転させて通紙を行うと定着ムラ、ホットオフセット、コールドオフセット等が発生してしまう。この問題に対し、加熱ローラが定着可能な温度に達した時点で、コピーを行う前に低速でプレ回転を行うことも従来行われてきたが、これだけでは不十分なため、ウォームアップ中にも加熱ローラを回転させる装置が提案されている。
【０００７】
図７は、特許文献１に示された定着装置７００の概略断面図である。定着装置７００は、内部にヒータを備える加熱ローラ７１０と加熱ローラ７１０に圧接する加圧ローラ７２０を備える。加熱ローラ７１０には、通電によって発熱して加熱ローラ７１０の中央部を加熱する中央部加熱ヒータ７１１と、通電によって発熱して加熱ローラ７１０の端部の過熱を行う端部加熱ヒータ７１２とが加熱ローラ７１０の中心から離間して設けられている。
【０００８】
本装置では、ウォームアップ中に加熱ローラ７１０を所定時間ごとに半回転させ、且つ加熱ローラ７１０の中央部と端部の温度差が１０℃以上になった場合、高い方のヒータをオフする方法が提案されている。これによれば、加熱ローラの周方向の温度ムラを低減することができ、良好な定着を行うことができる。
【０００９】
更にトナーについても、トナーの結着樹脂の軟化点を下げることで従来に比べて低温で溶融、定着するトナーの開発が行われている。これにより、定着に必要とされる加熱ローラの温度が低く設定されるので、定着装置のウォームアップ時間の短縮と消費電力の削減に役立っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平９−２１２０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記特許文献に示された定着装置においては、加熱ヒータの立ち上がり時の温度変化や時間経過による放熱量の変化が全く考慮されていないため、ウォームアップ中に単に所定時間ごとに加熱ローラを反回転させているだけでは、加熱ローラの周方向での温度ムラが依然として解消されておらず、画質ムラ（光沢ばらつき）や定着性のばらつきが生じるという課題がある。
【００１２】
また、上記のように、低温で溶融するシャープメルトなトナーを用いると、定着温度に対する溶融感度が高いために、わずかな温度ばらつきであっても、顕著に画質ムラや定着性のばらつきが現れることになる。
【００１３】
さらに、ウォームアップ中に定着ローラを複数回回転させるので、加圧ローラへの伝熱量が増えてしまい、エネルギーのロスが発生する上に、加熱ローラの中央部と端部の温度差が１０℃以上になった場合、高い方のヒータをオフするので、本来の目的であるウォームアップ時間の短縮が阻害されてしまう。
【００１４】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、省エネ化、高速化を図るために、薄肉の加熱ローラ（定着ローラ）や溶融時間の短い低温定着トナーを用いた場合でも、画質ムラや定着性のばらつきがなく、ウォームアップ時間の短い定着装置や画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するために、本発明に係る定着装置は、回転可能な円筒部に熱源が内蔵された定着ローラと、定着ローラに圧接する加圧ローラを備えた定着装置であって、熱源が定着ローラの中心から離間して設けられ、定着ローラのウォームアップ中に定着ローラを１回のみ半回転させることを特徴とする。
【００１６】
また、定着ローラのウォームアップを開始してから定着ローラを半回転させるまでの時間Ｓは、ウォームアップ時間をＳｗとしたとき、
Ｓｗ×０．５＜Ｓ＜Ｓｗ×０．８
であることを特徴としてもよい。
【００１７】
また、熱源が単数の場合は、熱源は定着ニップ部近傍に配置され、熱源が複数の場合は、最も出力の大きな熱源が定着ニップ部近傍に配置されることを特徴としてもよい。
【００１８】
また、熱源が単数の場合は、熱源は、定着ニップ部近傍且つ定着ローラ回転方向に対して上流側に配置され、熱源が複数の場合は、最も出力の大きな熱源が、定着ニップ部近傍且つ定着ローラ回転方向に対して上流側に配置されることを特徴としてもよい。
【００１９】
本発明に係る画像形成装置は、上記のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする。
【００２０】
また、上記画像形成装置は、トナーを備えたことを特徴としてもよい。
【００２１】
また、上記トナーは、溶融時間が０．０３５秒以下であることを特徴としてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、薄肉の加熱ローラ（定着ローラ）や溶融時間の短い低温定着トナーを用いた場合でも、画質ムラや定着性のばらつきがなく、ウォームアップ時間の短い定着装置や画像形成装置を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態に係る画像形成システム１の構成を示す内部構成図である。
【図２】本実施形態に係る定着装置２３の断面図である。
【図３】本実施形態に係る定着装置２３の定着ローラの軸方向から見た模式図である。
【図４】本実施形態で用いたトナーの溶融時間の測定方法を説明する図である。
【図５】ヒータランプの位置について説明する図である。
【図６】定着ローラ及び加圧ローラの温度変化を示す図である。
【図７】特許文献１に示された定着装置７００の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について図を用いて説明する。以下の説明では同一の部材には同一の符号を付してある。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２５】
図１は、本発明の実施の一形態に係る画像形成システム１の構成を示す内部構成図である。画像形成システム１は、画像形成装置２を核に、各々周辺機器であるスキャナ３、自動原稿搬送装置４、後処理装置５、記録材供給装置６、中継搬送ユニット８、及び両面搬送装置１０が接続され、機能が拡張されている。このうち、画像形成装置２及び後処理装置５は、記録材供給装置６の上面に並んで載置され、これらの上方にスキャナ３が、その上部に配置された自動原稿搬送装置４と共に、システムラック７上に支持されることで配置されている。
【００２６】
上記画像形成装置２は、スキャナ３にて読み込まれた画像の記録出力はもとより、外部接続機器としてパーソナルコンピュータなどの画像処理装置が接続されると、この外部接続機器からの画像データを記録出力するものである。
【００２７】
画像形成装置２の略中央左側には、感光体（感光体ドラム）２００を中心とした電子写真プロセス部（画像形成部）２０が配置されている。上記感光体２００の周囲には、感光体２００表面を均一に帯電させる帯電ローラ２０１、均一に帯電された感光体２００上に光像を走査して静電潜像を書き込む光走査ユニット２２、光走査ユニット２２により書き込まれた静電潜像を現像剤により再現する現像ユニット２０２、感光体２００上に再現された画像を記録材上に転写する転写ユニット２０３、転写後の感光体２００上に残留した現像剤を除去して感光体２００上に新たな画像を記録することを可能にするクリーニングユニット２０４、及び感光体２００表面の電荷を除去する除電ランプユニット（不図示）などが配置されている。
【００２８】
画像形成装置２の下部、すなわち記録材供給装置６側には、記録材を収容可能な記録材供給部２１が配置されている。この記録材供給部２１は、記録材を収容する記録材収容トレイ２１０と、記録材収容トレイ２１０に収容された記録材を１枚ずつ分離給紙する分離供給手段２１１とで構成されている。この分離供給手段２１１にて１枚ずつ分離給紙された記録材は、電子写真プロセス部２０の感光体２００と転写ユニット２０３との間に順次供給され、感光体２００上に記録再現されたトナー画像が転写される。なお、上記記録材供給部２１への記録材の補給や記録材の交換などの作業は、画像形成装置２本体の正面側に記録材収容トレイ２１０を引き出して行う。
【００２９】
画像形成装置２本体の下面には、オプション配置されている記録材供給装置６から送られてくる記録材を受け入れ、電子写真プロセス部２０の感光体２００と転写ユニット２０３との間に向かって順次供給するための記録材受口２７が設けられている。
【００３０】
電子写真プロセス部２０の上方には定着装置２３が配置されており、画像が転写された記録材を順次受け入れて、記録材上に転写された現像剤を加熱定着して定着装置２３外へと記録材を送り出す。画像が記録された記録材は、画像形成装置の排紙ローラ２８から画像形成装置２本体の上面の中継搬送ユニット８に受け渡される。このように画像形成装置２の用紙搬送パス（記録材搬送路）６４は、下から上に向かって略縦型に構成されている。
【００３１】
電子写真プロセス部２０の側方、つまり電子写真プロセス部２０に対して用紙搬送パス６４と略直行する方向に隣接する位置には、光走査ユニット２２が配置されている。そして、光走査ユニット２２の上下空間部には、電子写真プロセスをコントロールするプロセスコントロールユニット（ＰＣＵ）基板と、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とを収容する装置制御部２４、インターフェイス基板から受け入れられ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２２により感光体２００上に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（ＩＣＵ）基板を備えた画像制御部２５、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２６などが配置されている。
【００３２】
記録材供給装置６は、オプションにて付設された外付けの記録材供給装置であって、３つの記録材供給部６１・６２・６３を有している。記録材供給部６１・６２・６３では、記録材収容トレイ６１０・６２０・６３０に収容した記録材を、各々に備えられた分離給送手段６１１・６２１・６３１によってそれぞれ１枚ずつ分離して、この記録材供給装置６上面に設けられ、画像形成装置２の記録材受口２７に連通している記録材排出口６５に向かって供給する。稼働時には、所望とするサイズの記録材を収容した記録材供給部６１・６２・６３が選択的に動作する。記録材供給部６１・６２・６３への記録材の補給は、該ユニット本体の正面側に記録材収容トレイ６１０・６２０・６３０を引出すことで行われる。
【００３３】
また、記録材供給装置６は、上部に画像形成装置２と後処理装置５を載置するように構成されているが、この状態で移動してシステムラック７の間に固定して配置可能なように、下部に移動コロ６９及び固定部６８を備えている。移動時には、固定部６８を回転させて上昇させておくことで固定部６８を床面から離間させ、固定時には、固定部６８を回転させて下降させることで固定部６８を床面に接触させて記録材供給装置６を固定する。
【００３４】
なお、図１では、記録材供給装置６が３つの記録材供給部６１・６２・６３を有する場合を例示しているが、これに限らず記録材供給装置６は少なくとも１つの記録材供給部を有しておればよい。
【００３５】
後処理装置５は、画像形成装置２、中継搬送ユニット８から排出される画像の記録された記録材をこの後処理装置５の上部に設けられた搬入ローラ５０で導き入れて、記録材に対して後処理を施すものである。後処理としては、ステープル処理、パンチング処理、ソート処理等あるが、図１に例示している後処理装置５は、ステープル処理を行うものであり、後処理されたものは下段の排紙トレイ５９に、後処理されないものは上段の排紙トレイ５６に、切り換えゲート５２によって選択的に排出される。
【００３６】
スキャナ３は、自動原稿搬送装置４により自動的に供給されるシート状の原稿を１枚ずつ順次露光走査して原稿画像を読み取る自動読み取りモードと、ユーザのマニュアル操作によりセットされるブック状の原稿、または自動原稿搬送装置４による自動供給が不可能なシート状の原稿の原稿画像を読み取る手動読み取りモードとを備えている。そして、透明な原稿載置台３０上にセットされた原稿の原稿画像を、相互に所定の速度関係で原稿載置台３０に沿って移動する第１走査ユニット３１及び第２走査ユニット３２で露光走査して、ミラーや結像レンズ３３等の光学部品で導いて光電変換素子３４上に結像させることで、原稿画像を電気的信号に変換した上で出力するものである。
【００３７】
自動原稿搬送装置４は、原稿セットトレイ４０上に載置された原稿を原稿載置台３０上に向かって搬送し、走査後の原稿を原稿排出トレイ４２上に排出する原稿搬送手段４１を備えている。また、自動供給が不可能なシート状の原稿を原稿載置台３０上に載置して読み取り走査可能なように、自動原稿搬送装置４が装置リア側を支点にして上方に回動し、装置の手前側が開放するように構成されている。
【００３８】
中継搬送ユニット８は、画像形成装置２頂部に設けられた排紙トレイ２９の上部に装着され、画像形成装置２の排紙ローラ２８から排出される画像が記録された記録材を、画像形成装置２の下流側に位置する後処理装置５に向かって導入するための搬送ユニットである。また、この中継搬送ユニット８の記録材搬送経路８４の途中で、記録材を該ユニットの上面８２と後処理装置５の上面５４とで形成された排出トレイ９に導く別の記録材搬送経路８３が分岐している。２つの排出先は、搬送路の分岐部に配置されたゲート８１の切換により、変更可能になっている。
【００３９】
両面搬送装置１０は、画像形成装置２の側面に装着され、記録材の両面に画像を形成する際に記録材を反転させるための搬送装置である。記録材を反転させる際には、排紙ローラ２８が記録材を途中まで排出させた状態で停止し、逆転することにより記録材を両面搬送装置１０側へ導く。この際、定着装置２３の後に設けられたゲート８５の切換により、記録材が定着装置２３側へ戻らず両面搬送装置１０に進入することになる。両面搬送装置１０を通過した記録材は、電子写真プロセス部２０の手前から再度用紙搬送パス６４に入って電子写真プロセス部２０等を通過することで裏面に画像が形成される。
【００４０】
この画像形成システム１では、記録材供給装置６の上に画像形成装置２と後処理装置５とが並んで載置される構造であり、画像形成装置２本体の幅寸法をＬ１、後処理装置５本体の幅寸法をＬ２とすると、記録材供給装置６の幅寸法Ｌは、Ｌ１＋Ｌ２にほぼ等しくなるよう設計されている。
【００４１】
この画像形成システム１のように各周辺機器を組み合わせてシステムを構成することにより、ユーザが所望する画像形成システムを容易に実現できるようになる。一方、このような画像形成システム１では、システム全体の温度や湿度等の調整を考慮する必要が生じる。これに対して、各周辺機器ごとにヒータやファン等を設けると、システム全体として部品点数が増加し、画像形成システム１のコストアップ等の問題を招来する。そこで、この画像形成システム１は、画像形成装置２と記録材供給装置６との間にヒータ（発熱体）３００を設ける構成としている。
【００４２】
次に、定着装置２３について、図２、図３を用いて詳細に説明する。
【００４３】
図２は、本実施形態に係る定着装置２３の断面図、図３は、定着装置２３の定着ローラの軸方向から見た模式図である。
【００４４】
定着装置２３は、加熱部材としての定着ローラ１０１、加圧部材としての加圧ローラ１０６、定着ローラ用熱源であるヒータランプ１０５、定着ローラ１０１の温度を検出する温度検出手段を構成する温度センサ（サーミスタ）１０３ａ、１０３ｂ、異常温度検知手段であるサーモスタット１０４ａ、１０４ｂ、クリーニング装置１１０、温度制御手段である制御回路（図示せず）を備えている。定着ローラ１０１は筒形状であって、軸方向両端には軸受１０２が設置されており、定着ローラ１０１が回転可能に設置されている。また、定着ローラ１０１の一端には、図示しないギアが軸方向の端部に接続されており、別途設置したモーターからの駆動力をギアに伝達して定着ローラが回転駆動する。加圧ローラ１０６には、加圧ローラ１０６を回転可能にする図示しないベアリングが加圧ローラ１０６軸端部に設置されており、そのベアリングは、定着ローラ１０１表面へ加圧ローラ１０６を加圧させるための加圧保持部１０７で支えられ、さらに加圧保持部１０７へ荷重を付与するためのバネ１０８が設置されている。
【００４５】
ヒータランプ１０５はハロゲンヒータが用いられ、メインランプ１０５ａ、サブランプ１０５ｂ、アシストランプ１０５ｃからなり、定着ローラ１０１の内部に固定して配置されている。制御回路からヒータランプ１０５に通電することにより、所定の発熱分布でヒータランプ１０５が発光し、赤外線が放射され、定着ローラ１０１の内周面が加熱される。メインランプ１０５ａは、図３に示したように、フィラメント１０５ａｆが定着ローラ１０１の長手方向中央部に設けられた中央加熱用のヒータであり、定格出力は７００Ｗである。また、サブランプ１０５ｂは、フィラメント１０５ｂｆが定着ローラ１０１の長手方向両端部に設けられた端部加熱用のヒータであり、定格出力は２７０Ｗである。また、アシストランプ１０５ｃは、フィラメント１０５ｃｆが定着ローラ１０１の長手方向全幅に設けられたウオームアップアシスト用のヒータであり、ウォームアップ時のみ点灯し、定格出力は２３０Ｗである。
【００４６】
定着ローラ１０１は、メインランプ１０５ａ、サブランプ１０５ｂ、アシストランプ１０５ｃにより所定の温度（ここでは１８０℃）に加熱されて、定着装置の定着ニップ部Ｎを通過する未定着トナー画像Ｔが形成された記録紙Ｐを加熱するためのものである。ここで、定着ニップ部とは、定着ローラと加圧ローラの圧接部のことを指す。定着ローラ１０１は、その本体である芯金１０１ａと、記録紙Ｐ上のトナーＴがオフセットするのを防止するために芯金１０１aの外周表面に形成された離型層１０１ｂとを備えている。
【００４７】
芯金１０１ａ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。尚、本実施形態の芯金１０１ａとしては、直径４０ｍｍで、低熱容量化を図るため、肉厚０．４５ｍｍの鉄（ＳＴＫＭ）製芯金を使用している。
【００４８】
離型層１０１ｂには、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂、シリコーンゴム、フッ素ゴム等が適している。尚、本実施形態の離型層１０１ｂとしては、厚さ７μｍのプライマー層を介して、ＰＦＡとＰＴＦＥのブレンドしたものを厚さ２２．５μｍに塗布焼成して形成した。
【００４９】
加圧ローラ１０６は、鉄鋼、ステンレス鋼、アルミニウム等の芯金１０６ａの外周表面にシリコーンゴム等の耐熱弾性材層１０６ｂを有するように構成されている。加圧ローラ１０６の耐熱弾性材層１０６ｂの表面には、定着ローラ１０１の場合と同様のフッ素樹脂による離型層１０６ｃが形成されてもよい。なお、本実施形態における加圧ローラ１０６としては、直径４０ｍｍで、ステンレス製芯金１０６ａ上に厚さ８ｍｍのシリコーンスポンジゴムからなる耐熱弾性体層１０６ｂと、更にその表面に厚さ５０μｍのＰＦＡチューブからなる離型層１０６ｃが設けられており、加圧部材としてのバネ１０８により定着ローラ１０１に２２ｋｇｆ（２１６Ｎ）の力で圧接され、これにより、定着ローラ１０１との間に幅が約７．５ｍｍの定着ニップ部Ｎが形成されるよう構成されている。
【００５０】
なお、離型層１０６ｃに用いるＰＦＡチューブとしては、カーボン等の導電化剤を含有した導電性のＰＦＡチューブを用いる方がより好ましい。この理由としては、絶縁性のＰＦＡチューブを用いた場合、記録紙や定着ローラとの摩擦帯電により、加圧ローラはおおよそ−５ｋＶに帯電し、その結果、定着ニップ部Ｎにおいて、同じマイナス極性のトナーを定着ローラ側に反発させる電界が作用し、定着ローラに対する静電オフセット（静電気的にトナーが定着ローラに付着する現象のこと）の原因となる。そこで、本実施形態では、導電性ＰＦＡチューブを使用することで、加圧ローラ１０６の帯電を防止し、静電オフセットの発生を抑制している。なお、この帯電防止効果を得るために、本実施形態では体積抵抗１０５ΩｃｍのＰＦＡチューブを用いている。
【００５１】
定着ローラ１０１の周面には、温度検知手段としてのサーミスタ１０３ａ、１０３ｂが配設されており、定着ローラ１０１の表面温度を検出するようになっている。そして、各サーミスタ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）は定着ローラ温度が所定の温度となるようメインランプ１０５ａ、サブランプ１０５ｂ、アシストランプ１０５ｃへの通電を制御する。
【００５２】
更に定着ローラ１０１の上部には、供給ローラ１１１側から巻取りローラ１１２側に巻き取られるクリーニングウエブ１１３が配設されており、記録材を定着する毎に、所定の送り量で巻取りローラ１１２に巻き取られる。上記クリーニングウエブ１１３は巻取りローラ１１２に巻き取られる途中で直径１８ｍｍの耐熱性スポンジローラからなる押圧ローラ１１４に押圧されて上記定着ローラ１０１の表面に当接しており、定着ローラ１０１表面のクリーニング及び離型剤の塗布を行っている。なお、本実施形態では離型剤としてシリコーンオイルを用いており、クリーニングウエブに６ｇ／ｍ２の量を含浸させている。
【００５３】
そして、定着ニップ部Ｎに所定の定着速度（本実施形態では２５５ｍｍ／ｓ）及び複写速度（本実施形態では５６枚／分）で未定着トナー像Ｔが形成された記録紙Ｐが搬送され、熱と圧力により定着が行われる。
【００５４】
次に、本実施形態における画像形成装置の電源投入時、あるいは予熱温度からの再立ち上がり時からの定着温度リップルと画質の関係についての実験及び実験結果について説明する。なお、本発明における温度リップルとは、定着ローラ及び加圧ローラの温度の上下幅を指す。
【００５５】
＜トナー＞
まず、本実験に用いたトナーについて説明する。本実施形態におけるトナーは結着樹脂、着色剤、離型材を含むコア粒子とコア粒子を被覆するシェル層を有するトナーであり、従来のシェル層を持たないトナーに比べ溶融時間が短いことが特徴である。本トナーは、コア粒子表面に形成されているシェル層が存在するので、例えば、ニップ部通過時間に対応するように、トナーの溶融時間を短くするために、コアには、瞬時に溶融し伸び広がる特性（シャープメルト特性）の成分を含有する一方で、シェル剤としては、現像容器内での撹拌によるストレスが付加されてもトナー粒子の凝集を防止することができる成分で構成される。このようなコア―シェル構造のカプセルトナーを用いることによって、シャープメルト特性を維持しながら長期使用によるトナーの性質の変化を防止できる。
【００５６】
トナーの製造方法としては、たとえば、コア粒子にシェルとしての樹脂微粒子を付着させ融着させることによって製造される。尚、コア粒子は従来のトナーと同じ粉砕法によって作製され、コア粒子への樹脂微粒子のコーティングは表面改質装置を用いて行われる。
【００５７】
なお、トナーの製造方法としては、上記の方法に限定される訳ではなく、懸濁重合法、乳化凝集法（Ｅｍｕｌｓｉｏｎ−Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ法）、溶解懸濁法に代表されるように、湿式で材料から直接、或いはサブミクロンサイズの構成成分微粒子を調整し、これらを用いて湿式でトナーを製造する方法（ケミカル法）を用いてもよい。更に、溶融時間が０．０３５秒以下のトナーであれば、コア−シェル構造のカプセルトナーに限定されない。溶融時間が短いほど、定着に必要とされる定着ローラの温度が低く設定されるので、定着装置のウォームアップ時間の短縮に役立つ。
【００５８】
トナーＡは、ガラス転移点温度４５℃、軟化温度１２０℃の結着樹脂（本実施形態ではスチレン−アクリル樹脂）を用いてコア粒子を作製し、このコア粒子の表面全面にガラス転移点温度６０℃、軟化温度１３０℃の樹脂微粒子（本実施形態ではスチレン−アクリル樹脂）をコーティングしてシェル層を形成することで、カプセルトナーを得た。
【００５９】
また、上記トナーＡと同様の手法で、コアの結着樹脂であるスチレンア−クリル樹脂のガラス転移点温度を５０℃、軟化温度を１３０℃にした以外は、同じ手法でトナーＢを得た。
【００６０】
さらに、比較例として従来のシェル層をもたない構造のトナーＣについても作製した。作製方法は、上記トナーＡ、Ｂのコア粒子を作成する工程のみとなる。したがって、トナーＣでは、コア粒子の作成工程の中で、現像容器内での撹拌によるストレスが付加されてもトナー粒子の凝集を防止することができる成分で構成される必要があるため、スチレン−アクリル樹脂のガラス転移点温度は、トナーＡ、Ｂのシェル層と同じ６０℃、軟化点温度は１３０℃のトナーを用意し、その他の組成はトナーＡ、Ｂと同一のものを用いた。
【００６１】
次に、本実施形態で用いたトナーの溶融時間の測定方法について、図４を用いて説明する。図４に示したように、トナーＴの溶融時間は、ホットプレートＨ、高速度カメラＶ、トナーＴが充填されたスポイドＰを用いて測定する。ホットプレートＨは任意の温度に加熱されており、ホットプレートＨの加熱面に対し、スポイドＰを用いて微量のトナーＴを落下させる。トナーＴがホットプレートＨの加熱面に落下した後の溶融状態を、高速度カメラＶで観察することにより、トナーＴの溶融時間が測定できる。
【００６２】
高速度カメラＶは、１ｍｓｅｃ（０．００１秒）ごとの撮影が可能であり、トナーＴがホットプレートＨの加熱面に落下した瞬間から、ホットプレートＨ上でトナーＴが楕円形状になり濡れ広がり始めるまでの時間をトナーＴの溶融時間とした。尚、今回は比較例として、コアーシェル構造ではない従来のトナーＣについても溶融時間の測定を行った。
【００６３】
ホットプレートＨの温度としては２３０℃に設定した。その理由を以下に説明する。本実施形態の定着装置の定着制御温度（定着ローラ表面温度）は、上記したように１８０℃であり、また加圧ローラの表面温度（≒用紙の平均温度）は定着ローラからの熱を受けて約７０℃で安定する。すわわち、定着ニップ部Ｎを通過するトナーは平均１２５℃（＝（１８０＋７０）／２）の温度を上下方向から受けることになる。一方、ホットプレート上に落下したトナーは下側からのみ加熱されるので、定着ニップ部と同じ平均温度とするために、雰囲気温度が２０℃であることから、式（１）よりホットプレートＨの温度を２３０℃に設定し、トナーの溶融時間を測定した。
１２５×２−２０＝２３０・・・式（１）
表１に各トナーの特性及び溶融時間の測定結果を示す。
【００６４】
【表１】
2015090383.tif 000003
表１に示したように、トナーＡは０．０１５秒で溶融することができた。同様にトナーＢは０．０３５秒で溶融することができた。一方、比較例で使用したトナーＣでは０．０５５秒であることが分かった。
【００６５】
＜ヒータランプ位置＞
次に、ヒータランプ位置について、図５を用いて説明する。
【００６６】
図５（ａ）は、アシストランプ１０５ｃが定着ニップ部Ｎの近傍に来るように配置されている。図（ｂ）は、メインランプ１０５ａが定着ニップ部Ｎの近傍に来るように配置されている。図５（ｃ）は、図５（ｂ）の配置からメインランプ１０５ａが定着ローラ回転方向上流側（入紙側）に角度５度（θ＝５°）だけシフトさせた配置である。
【００６７】
＜実験方法＞
実験方法としては、定着ローラ１０１を常温状態から定着温度（１８０℃）までウォームアップを行い、ウォームアップ完了後、すぐに全面黒ベタ画像の原稿を８枚コピーして、光沢ムラが発生するかどうかを確認した。
【００６８】
尚、光沢ムラの評価は目視による官能評価で、下記の基準で行った。
×：光沢ムラが目視ではっきり確認でき、画像品位的に問題あるもの
△：光沢ムラが目視で確認でき、画像品位としてはケースバイケースであるもの
○：光沢ムラが目視でわずかに確認できるが、画像品位的に問題ないもの
◎：光沢ムラが目視で全く確認できないもの
＜実験結果＞
上記の方法で実験を行った結果を図５、図６及び表２を用いて説明する。図６は、定着ローラ及び加圧ローラの温度変化を示す図である。表２は、実施例１〜７及び比較例１〜３において使用したトナー、メインランプ位置、ウォームアップ開始より半回転実施までの時間ｓ（秒）、ウォームアップに要した時間全体に対するｓ（秒）の時間比、定着ローラと加圧ローラの温度リップル及びこれらの光沢ムラの判定結果を示したものである。
【００６９】
【表２】
2015090383.tif 000004
ここで、表２における比較例１は、トナーＡを用いて、図５（ａ）に示すメインランプ位置で、ウォームアップ中、定着ローラ１０１の半回転制御を行わずに実験を行ったものである。この時の温度変化を示したものが図６（ａ）である。表２及び図６（ａ）より、比較例１の条件では、ウォームアップ完了直後の定着ローラ１０１の温度リップルが３０ｄｅｇ、加圧ローラ１０６の温度リップルが５５ｄｅｇと大きく、その結果、定着サンプルにも、この温度リップルに起因するはっきりとした光沢ムラが発生した。
【００７０】
上記同様の実験をトナーＢ、トナーＣを用いて行ったのが、表２における比較例２及び比較例３である。これより、溶融時間が０．０５５秒と長いトナーＣに比べ、溶融時間が０．０３５秒のトナーＢや０．０１５秒のトナーＡでは、光沢ムラが悪化することがわかった。この理由としては、トナーＡやトナーＢは低温で定着する溶融時間の短いシャープメルトトナーであることから、定着温度に対する溶融感度が高く、わずかな温度ばらつきであっても、顕著に画質ムラ（光沢ばらつき）として現れるためである。
【００７１】
上記検討結果から、使用するトナーとしては、最も光沢ムラの出やすいトナーＡを用いて更に実験を行った。表２の実施例１から実施例５は、トナーＡを用いて、図５（ａ）のメインランプ位置で、ウォームアップ中に定着ローラ１０１の半回転制御を１回入れた場合の実験結果を示す。比較例１と実施例１〜５の比較から、ウォームアップ中に半回転制御を１回入れることで、定着ローラや加圧ローラの温度リップルが低減され、その結果、光沢ムラも改善されることがわかる。この理由としては、図５（ａ）のように熱源であるメインランプがオフセットしていても、ウォームアップ中に定着ローラを半回転させることで、メインランプから定着ローラに伝わる熱エネルギーが定着ローラ周方向に関して平均化され、定着ローラ周方向の温度ムラが改善し、その結果、周方向の温度ムラに起因する用紙搬送方向の光沢ムラが改善されるためである。さらに、定着ローラを１回のみ回転させるので、加圧ローラへの伝熱量が増えてエネルギーのロスが発生するのを軽減することができる。
【００７２】
また、実施例１〜５の比較から、半回転制御を入れるタイミングとしては、ウォームアップに要した時間を１としたとき、０．５〜０．８の範囲（実施例２〜４）が温度リップルがより小さくなり、光沢ムラも改善し好ましいことがわかる。言いかえると、定着ローラ１０１のウォームアップを開始してから定着ローラ１０１を半回転させるまでの好ましい時間Ｓは、ウォームアップ時間をＳｗとしたとき、以下の式（２）であらわされる。
【００７３】
Ｓｗ×０．５＜Ｓ＜Ｓｗ×０．８・・・式（２）
上記の理由としては、定着ローラ１０１からの放熱量は定着ローラ１０１の温度が高い程多くなるため、ウォームアップ後半で定着ローラ１０１の温度が高くなる側の方が、低くなる側よりもトータルの放熱量が多くなり、定着ローラ周方向の温度がより厳密にみると均一にならないからである。このため、ウォームアップの中間地点（０．５）よりも、後半部分で半回転を行う方が温度リップルをより小さくすることができる。
【００７４】
次に、実施例６の実験結果について、図５、図６及び表２を用いて説明する。実施例６は、図５（ｂ）に示したように、３本のヒータランプのうち、最も出力の大きいメインランプ１０５ａ（７００Ｗ）が定着ニップ部Ｎの近傍に来るように配置した時の結果である。なお、半回転制御はウォームアップ開始後１０秒（０．６７１）のタイミングで行っている。
【００７５】
実施例３との比較から、メインランプ１０５ａを定着ニップ部Ｎ近傍に配置することで、更に定着ローラ１０１及び加圧ローラ１０６の温度リップルが低減し、光沢ムラが改善されることがわかる。その理由としては、本来、最も出力の大きいメインランプ１０５ａに近い定着ローラの領域が、最も温度が上がることになるが、この最も温度が上がる領域を定着ニップ部Ｎ近傍に来るように配置することで、定着ローラ１０１の熱が加圧ローラ１０６に奪われるために、結果的に定着ローラ周方向の温度ムラが改善されることになる。なお、図６（ｂ）はこのときの温度データを示したグラフである。表２及び図６（ｂ）より、実施例６の条件では、ウォームアップ完了直後の定着ローラの温度リップルが１０ｄｅｇ、加圧ローラの温度リップルが３０ｄｅｇと小さく、その結果、定着サンプルにおいても光沢ムラは発生しなかった。
【００７６】
次に、実施例７の実験結果について、図５及び表２を用いて説明する。実施例７は、図５（ｃ）に示したように、図５（ｂ）のランプ配置から更にメインランプ１０５ａが定着ローラ回転方向上流側（入紙側）に角度５度（θ＝５°）だけシフトさせた配置としている。なお、半回転制御はウォームアップ開始後１０秒（０．６７１）のタイミングで行っている。
【００７７】
実施例６との比較から、メインランプ１０５ａをやや定着ニップ部上流側（入紙側）に配置することで、更に定着ローラ及び加圧ローラの温度リップルが低減することがわかる。その理由を以下に説明する。定着ユニットは通常、排紙側よりも入紙側の方が開口面積が大きく、放熱量も大きい。そのため、最も出力の大きなメインランプを定着ニップ部近傍且つ上流側（入紙側）に配置することで、定着ローラ１０１周方向の熱量のバランスがよくなり、定着ローラ周方向の温度ムラを更に改善することができるためである。
【００７８】
なお、本実施形態においては、ヒータランプ１０５が複数の例を挙げて説明したが、ヒータランプが単数であって定着ローラの中心から離間して設けられている場合でも上記と同様のことが言える。すなわち、ヒータランプは定着ニップ部Ｎ近傍に配置されることが望ましく、定着ニップ部近傍且つ上流側（入紙側）に配置されることがさらに望ましい。
【００７９】
以上説明したとおり、本発明によれば、薄肉の加熱ローラ（定着ローラ）や溶融時間の短い低温定着トナーを用いた場合でも、画質ムラや定着性のばらつきがなく、ウォームアップ時間の短い定着装置や画像形成装置を実現することが可能となる。
【００８０】
なお、上記実施形態においては、モノクロ複合機の事例を説明したが、本発明はモノクロ複合機に限定される訳ではなく、カラー複合機にも適用できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明に係る定着装置及び画像形成装置は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に好適に利用できる。
【符号の説明】
【００８２】
１  画像形成システム
２  画像形成装置
３  スキャナ
４  自動原稿搬送装置
５  後処理装置
６  記録材供給装置
８  中継搬送ユニット
１０  両面搬送装置
２３  定着装置
１０１  定着ローラ
１０１ａ、１０６ａ  芯金
１０１ｂ、１０６ｃ  離型層
１０３ａ、１０３ｂ  サーミスタ
１０４ａ、１０４ｂ  サーモスタット
１０５  ヒータランプ
１０５ａ  メインランプ
１０５ｂ  サブランプ
１０５ｃ  アシストランプ
１０６  加圧ローラ
１０７  加圧保持部
１０８  バネ
１１１  供給ローラ
１１２  巻取りローラ
【図１】
2015090383.tif 000005
【図２】
2015090383.tif 000006
【図３】
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【図４】
2015090383.tif 000008
【図５】
2015090383.tif 000009
【図６】
2015090383.tif 000010
【図７】
2015090383.tif 000011