(57)【要約】【課題】  ウォームアップ時のトナー等の噴き出しに起因する、トナー汚れ等による画像欠陥が抑制された定着装置およびそれを用いた電子写真方式の画像形成装置を提供する。【解決手段】  記録紙Ｐのトナー画像形成面に当接し、ヒータランプ２３４・２３５を内包する定着ローラ２３１と、記録紙Ｐにおけるトナー画像形成面とは反対の面に当接する加圧ローラ２３２と、加圧ローラ２３２に当接し、ヒータランプ２３６を内包する外部加熱ローラ２３３とを備える定着装置において、ウォームアップ時に、定着ローラ２３１の温度が、定着動作時の制御温度より５０℃低い温度を超える所定の目標温度、例えば定着動作時の制御温度に等しい温度に到達した後、定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２の回転を開始させる。【選択図】  図１
2005172966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
未定着のトナー画像が表面に形成された記録材に対し、熱および圧力によりトナー画像を記録材上に定着させる定着装置であって、
記録材のトナー画像形成面に当接する第１の加熱部材と、
記録材におけるトナー画像形成面とは反対の面に当接する第２の加熱部材と、
上記第２の加熱部材に当接する外部加熱部材と、
第１の加熱部材を加熱する第１の熱源と、
外部加熱部材を加熱する第２の熱源と、
定着動作時に第１および第２の加熱部材の温度を所定の制御温度に近づくように制御する温度制御手段と、
上記第１および第２の加熱部材が互いに当接する当接部を上記記録材が通過するように、上記第１および第２の加熱部材の少なくとも一方を駆動する駆動手段とを備える定着装置において、
上記第１および第２の加熱部材のウォームアップ時に、第１の加熱部材の温度が所定の目標温度に到達した後、上記第１および第２の加熱部材の少なくとも一方の駆動を開始させる駆動制御手段をさらに備え、
上記所定の目標温度が、上記制御温度より５０℃低い温度を超えるように設定されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
上記所定の目標温度が、上記制御温度以上に設定されていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
上記外部加熱部材および駆動手段は、ウォームアップ前の状態が異なる複数のウォームアップモードでウォームアップを実行可能であり、
ウォームアップ中における第１および第２の加熱部材の少なくとも一方の駆動時間がウォームアップモード毎に異なることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項４】
上記外部加熱部材は、上記第２の加熱部材に当接しながら回転するものであり、
第２の加熱部材表面が上記当接部から上記外部加熱部材に当接する部分まで移動するときの移動距離をＬ１、上記外部加熱部材の周長をＬ２としたとき、
Ｌ１＞Ｌ２
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５】
上記第２の加熱部材表面をクリーニングするためのクリーニング手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項６】
上記クリーニング手段が、第２の加熱部材表面の付着物を掻き取るスクレーパであることを特徴とする請求項５記載の定着装置。
【請求項７】
上記スクレーパは、導電性を有し、かつ、接地されていることを特徴とする請求項６記載の定着装置。
【請求項８】
上記クリーニング手段が、
上記第２の加熱部材に当接するウェブと、
上記ウェブを巻き取る巻き取り手段とを含むことを特徴とする請求項５記載の定着装置。
【請求項９】
上記クリーニング手段が、第２の加熱部材表面における外部加熱部材と当接する位置よりも上流側に配置されていることを特徴とする請求項５記載の定着装置。
【請求項１０】
上記第１の加熱部材に接続され、上記第１の加熱部材にバイアス電圧を印加するバイアス印加手段をさらに備え、
上記当接部に記録材が通過していない時には、上記バイアス印加手段による第１の加熱部材へのバイアス電圧の印加を停止させることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項１１】
未定着のトナー画像が表面に形成された記録材に対し、熱および圧力によりトナー画像を記録材上に定着させる定着装置であって、
記録材のトナー画像形成面に当接する第１の加熱部材と、
記録材におけるトナー画像形成面とは反対の面に当接する第２の加熱部材と、
上記第１の加熱部材に接続され、上記第１の加熱部材にバイアス電圧を印加するバイアス印加手段とを備える定着装置において、
上記当接部に記録材が通過していない時には、上記バイアス印加手段による第１の加熱部材へのバイアス電圧の印加を停止させることを特徴とする定着装置。
【請求項１２】
記録材上にトナー画像を形成するトナー画像形成手段と、
請求項１ないし１１の何れか１項に記載の定着装置とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置、およびそれを用いた電子写真方式の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置としては、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）からなり、トナー画像面側に接するローラ（定着ローラ）の内部に配置されたハロゲンヒータ等からなる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圧接部（定着ニップ部）に通過させて、熱と圧力によりトナー画像の定着を行う構成のもの（熱ローラ定着方式）が多用されている。
【０００３】
しかしながら、この方式では、加熱開始後、定着ローラが定着温度に到達するまでの時間、所謂ウォームアップ時間が長く、使い勝手の点から、待機時も定着ローラを予熱する必要があることから、ウォームアップ時および待機時における消費電力が大きいといった問題がある。
【０００４】
このような問題を解決するものとして、近年、特開平９−２４４４４８号公報等に開示されているように、定着ローラ芯金を薄肉化し、定着ローラの熱容量を低減することで、ウォームアップ時間を短縮し、ウォームアップ時および待機時における消費電力の低減を図った定着方式（薄肉熱ローラ定着方式）が提案されている。
【０００５】
また、特開２０００−１８１２７７号公報、特開２００１−１４２３５２号公報等に開示されているように、加圧ローラに対しても、加熱ローラを当接させて外部から加熱することで、その表面を急速に加熱させる定着方式（外部ローラ加熱定着方式）が提案されている。
【０００６】
上記薄肉熱ローラ定着方式並びに外部ローラ加熱定着方式を用いた定着装置の一例を図１９に示す。
【０００７】
この定着装置は、図１９に示すように、上加熱部材としての定着ローラ１２３１、下加熱部材としての加圧ローラ１２３２、外部加熱手段としての外部加熱ローラ１２３３、定着ローラ１２３１および外部加熱ローラ１２３３用の熱源であるヒータランプ１２３４・１２３５・１２３６、定着ローラ１２３１、外部加熱ローラ１２３３各々の温度を検出する温度検出手段を構成する温度センサ１２３７・１２３８・１２３９を備えている。また、各ローラのクリーニング手段としては、必要に応じて、例えば、定着ローラ１２３１に対してはクリーニングウェブローラ１２４０およびクリーニングウェブ巻取りローラ１２４１、加圧ローラ１２３２に対してはクリーニングローラ１２４２および１２４３、外部加熱ローラ１２３３に対してはクリーニングパッド１２４４等を備えることが可能である。
【特許文献１】特開平９−２４４４４８号公報（１９９７年９月１９日公開）
【特許文献２】特開２０００−１８１２７７号公報（２０００年６月３０日公開）
【特許文献３】特開２００１−１４２３５２号公報（２００１年５月２５日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記定着装置のように、例えば、定着ローラ１２３１にクリーニング手段であるクリーニングウェブローラ１２４０を当接させた場合、これが熱負荷となることから、ウォームアップ時間の短縮には不利となる。そこで、定着ローラ１２３１についてはクリーニング手段（クリーニングウェブローラ１２４０等）を廃止し、加圧ローラ１２３２或いは外部加熱ローラ１２３３にのみクリーニング手段を設ける方法も考えられるが、この場合、以下のような課題が生じることがわかった。
【０００９】
図１９に示したように、例えば、加圧ローラ１２３２に対して外部加熱ローラ１２３３の上流側にクリーニングローラ１２４２等からなるクリーニング手段を設けても、このようなクリーニング手段で１００％トナーや紙粉を回収できるわけではないことから、経時的に外部加熱ローラ１２３３もトナーや紙粉で汚れてくる。そして、外部加熱ローラ１２３３がトナーや紙粉で汚れた状態で、一旦、印字動作が終了し、定着装置が常温近くまで冷却した後、次の印字動作を行うことになる。そのため、再度、ウォームアップ動作に移行した場合、外部加熱ローラ１２３３に付着したトナーや紙粉が、加圧ローラ１２３２に転移し、さらに定着ニップ部Ｙにおいて定着ローラ１２３１に転移する現象（以後、この現象を噴き出しと記す）が起こる。その結果、上述のように定着ローラ１２３１のクリーニング手段（クリーニングウェブローラ１２４０等）を廃止した場合、ウォームアップ完了後、１枚目の記録紙Ｐの画像形成面側が、加圧ローラ１２３２から転移してきたトナーや紙粉で汚染されることとなり、画像欠陥が生じることになる。
【００１０】
この課題を解決するために、図１９に示したように、例えば、外部加熱ローラ１２３３の下流側にクリーニングローラ１２４３を設けたとしても、クリーニングローラ１２４３自体のトナーや紙粉の保持性が十分ではないために、ウォームアップ時にクリーニングローラ１２４３からも同様の噴き出し現象が発生してしまうことがわかった。
【００１１】
また、同様に、外部加熱ローラ１２３３にクリーニングパッド１２４４等からなるクリーニング手段を設けても、外部加熱ローラ１２３３とクリーニングパッド１２４４の圧接部に堆積したトナーや紙粉がウォームアップ時に噴き出して、同様の画像欠陥が生じることがわかった。
【００１２】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その主要な目的は、ウォームアップ時のトナー等の噴き出しに起因する、トナー汚れ等による画像欠陥が抑制された定着装置およびそれを用いた電子写真方式の画像形成装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、ウォームアップ時間が短く低消費電力化が可能な定着装置およびそれを用いた電子写真方式の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】
【００１３】
本発明に係る定着装置は、上記課題を解決するために、未定着のトナー画像が表面に形成された記録材に対し、熱および圧力によりトナー画像を記録材上に定着させる定着装置であって、記録材のトナー画像形成面に当接する第１の加熱部材と、記録材におけるトナー画像形成面とは反対の面に当接する第２の加熱部材と、上記第２の加熱部材に当接する外部加熱部材と、第１の加熱部材を加熱する第１の熱源と、外部加熱部材を加熱する第２の熱源と、定着動作時に第１および第２の加熱部材の温度を所定の制御温度に近づくように制御する温度制御手段と、上記第１および第２の加熱部材が互いに当接する当接部を上記記録材が通過するように、上記第１および第２の加熱部材の少なくとも一方を駆動する駆動手段とを備える定着装置において、上記第１および第２の加熱部材のウォームアップ時に、第１の加熱部材の温度が所定の目標温度に到達した後、上記第１および第２の加熱部材の少なくとも一方の駆動を開始させる駆動制御手段をさらに備え、上記所定の目標温度が、上記制御温度より５０℃低い温度を超えるように設定されていることを特徴としている。
【００１４】
上記構成によれば、上記所定の目標温度を、定着動作時における制御温度より５０℃低い温度を超えるように設定することで、外部加熱手段から第２の加熱部材にトナーが転移して（噴き出して）も、第１および第２の加熱部材の温度、並びにトナーの温度が、第２の加熱部材から第１の加熱部材へのトナーの転移が起こりにくい温度関係となる。これにより、第２の加熱部材から第１の加熱部材へのトナーの噴き出しを抑制することができる。したがって、第２の加熱部材から第１の加熱部材へ噴き出したトナーが記録材のトナー画像形成面に付着することを抑制できるので、記録材のトナー画像形成面の画像に欠陥が発生することを抑制できる。
【００１５】
なお、本願明細書において、「ウォームアップ」とは、外部加熱手段等による加熱によって第１の加熱部材および第２の加熱部材の温度を定着動作時における制御温度（定着装置が正常に動作可能な温度）まで上昇させる動作を指す。したがって、「ウォームアップ」とは、電源ＯＮ時における通常のウォームアップ動作だけでなく、例えば、低電力モードからの復帰等、定着装置が正常に動作可能な温度まで立ち上がるときの全ての動作を指す。
【００１６】
上記所定の目標温度は、上記制御温度以上に設定されていることが好ましい。
【００１７】
第１の加熱部材の温度が高いほど、第１の加熱部材とトナーとの間に作用する付着力は小さくなることから、上記構成のように、第１の加熱部材の温度が定着動作時における制御温度以上の目標温度に到達した後、上記第１および第２の加熱部材の少なくとも一方の駆動を開始させることで、第２の加熱部材から第１の加熱部材へのトナーの転移を、より効果的に防止することができる。
【００１８】
また、本発明の定着装置において、上記外部加熱部材および駆動手段は、ウォームアップ前の状態が異なる複数のウォームアップモードでウォームアップを実行可能であり、ウォームアップ中における第１および第２の加熱部材の少なくとも一方の駆動時間がウォームアップモード毎に異なることが好ましい。
【００１９】
上記構成によれば、ウォームアップ前の状態が異なる各ウォームアップモード毎に最適な駆動時間を設定することで、各ウォームアップモード毎で必要最低限の定着性を確保しつつ、かつ使用状態までの待ち時間も短縮できることから、ユーザーの利便性も向上する。
【００２０】
なお、「ウォームアップモード」とは、電源ＯＮ時のウォームアップや、低電力モードからの復帰等、定着装置が定着可能状態に復帰する各種モードのことである。
【００２１】
また、本発明の定着装置において、上記外部加熱部材は、上記第２の加熱部材に当接しながら回転するものであり、第２の加熱部材表面が上記当接部から上記外部加熱部材に当接する部分まで移動するときの移動距離をＬ１、上記外部加熱部材の周長をＬ２としたとき、
Ｌ１＞Ｌ２
であることが好ましい。
【００２２】
ウォームアップ時、第１および第２の加熱部材の少なくとも一方の駆動が開始されるまでは、ローラが静止している状態であるため、当接部で第２の加熱部材は第１の加熱部材により局所的に加熱され、その部分のみ温度が高くなる。そのため、この第２の加熱部材の局所的に加熱された部分は、第１の加熱部材へのトナーの噴き出しが起こり易くなる。
【００２３】
しかしながら、上記構成のように、Ｌ１＞Ｌ２であれば、第２の加熱部材における上記当接部で局所的に加熱された部分が、外部加熱部材に当接する部分に到達する前に、外部加熱部材が１回転以上し、外部加熱部材に付着していたトナーの第２の加熱部材への噴き出しが完了する。それゆえ、第２の加熱部材における局所加熱部分に対するトナーの噴き出しが起こらない。その結果、第２の加熱部材から定着ローラへトナーが噴き出すことをさらに抑制することができる。
【００２４】
本発明の定着装置は、上記第２の加熱部材表面をクリーニングするためのクリーニング手段をさらに備えることが好ましい。
【００２５】
上記構成によれば、第２の加熱部材表面に付着したトナーや紙粉がクリーニングされるので、第２の加熱部材表面に付着したトナーや紙粉による記録材の汚染を防止することができる。
【００２６】
上記クリーニング手段は、第２の加熱部材表面の付着物を掻き取るスクレーパであってもよい。
【００２７】
上記構成によれば、クリーニング手段がスクレーパであるので、第２の加熱部材表面に付着したトナーや紙粉が、スクレーパにより掻き取られ、クリーニング手段と第２の加熱部材との圧接部から除去される。したがって、クリーニング手段としてクリーニングローラを用いた場合のようにクリーニング手段と第２の加熱部材との圧接部にトナーや紙粉が留まることがないため、クリーニング手段から第２の加熱部材にトナーや紙粉が噴き出す心配がない。
【００２８】
上記スクレーパは、導電性を有し、かつ、接地されていてもよい。
【００２９】
上記構成によれば、第２の加熱部材が、記録材との摩擦により帯電しても、接地された導電性のスクレーパとの接触によって除電される。それゆえ、第２の加熱部材の摩擦帯電による静電オフセット（静電気的にトナーが第１の加熱部材に付着する現象）を防止することができる。
【００３０】
上記クリーニング手段は、上記第２の加熱部材に当接するウェブと、上記ウェブを巻き取る巻き取り手段とを含むものであってもよい。
【００３１】
クリーニング手段が、このような第２の加熱部材表面に当接するウェブ、およびウェブを巻き取る巻き取り手段からなるクリーニング手段（巻き取り式のウェブ）を含んでいれば、トナーや紙粉は、ウェブに付着した状態で巻き取られ、クリーニング手段と第２の加熱部材との圧接部から除去される。したがって、クリーニング手段としてクリーニングローラを用いた場合のようにクリーニング手段と第２の加熱部材との圧接部に留まることがないため、クリーニング手段から第２の加熱部材にトナーや紙粉が噴き出す心配がない。
【００３２】
上記クリーニング手段は、第２の加熱部材表面における外部加熱部材と当接する位置よりも上流側に配置されていてもよい。
【００３３】
上記構成によれば、第２の加熱部材表面における外部加熱部材の上流側でトナーや紙粉のクリーニングが行われるため、外部加熱手段がトナーや紙粉で汚れる程度が軽減される。
【００３４】
更に第２の加熱部材表面における外部加熱部材の下流側にクリーニング手段を設けた場合、その分、外部加熱部材を当接部から遠ざける必要があり、かつ、下流側に設けたクリーニング手段により、第２の加熱部材の熱が奪われることから、外部加熱部材による第２の加熱部材の加熱効果が低減してしまう。
【００３５】
そこで、外部加熱部材の上流側にクリーニング手段を設ければ、上記のような課題を避けることができ、外部加熱部材による第２の加熱部材の加熱効果を向上させることができる。
【００３６】
また、本発明に係る定着装置は、上記第１の加熱部材に接続され、上記第１の加熱部材にバイアス電圧を印加するバイアス印加手段をさらに備え、上記当接部に記録材が通過していない時には、上記バイアス印加手段による第１の加熱部材へのバイアス電圧の印加を停止させる構成であってもよい。
【００３７】
上記構成によれば、トナーの第１の加熱部材への静電オフセットを防止できる。
【００３８】
また、第１の加熱部材への噴き出しによる画像欠陥を引き起こす原因となるのは、トナーだけでなく、記録材の細片（典型的には紙粉）や、トナーと紙粉とが混ざったもの等も含まれる。静電オフセット対策として第１の加熱部材にバイアス電圧を印加した場合、このような記録材の細片が主体の汚れについては、記録材の細片の成分が静電気的に帯電しやすいことから、ウォームアップや紙間などで、逆に、記録材の細片が静電気的に第１の加熱部材に引き寄せられ、噴き出しによる画像欠陥を生じることになる。
【００３９】
しかしながら、上記構成では、ウォームアップ時や記録材間（１つの記録材が当接部を通過してから次の記録材が当接部を通過するまでの期間）等、当接部に記録材が通過していない時には、上記バイアス印加手段による第１の加熱部材へのバイアス電圧の印加を停止させるので、記録材の細片主体の噴き出しによる画像欠陥も防止することができる。
【００４０】
本発明に係る定着装置は、上記の課題を解決するために、未定着のトナー画像が表面に形成された記録材に対し、熱および圧力によりトナー画像を記録材上に定着させる定着装置であって、記録材のトナー画像形成面に当接する第１の加熱部材と、記録材におけるトナー画像形成面とは反対の面に当接する第２の加熱部材と、上記第１の加熱部材に接続され、上記第１の加熱部材にバイアス電圧を印加するバイアス印加手段とを備える定着装置において、上記当接部に記録材が通過していない時には、上記バイアス印加手段による第１の加熱部材へのバイアス電圧の印加を停止させることを特徴としている。
【００４１】
上記構成によれば、トナーの第１の加熱部材への静電オフセットを防止できる。また、上記構成では、ウォームアップ時や記録材間（１つの記録材が当接部を通過してから次の記録材が当接部を通過するまでの期間）等、当接部に記録材が通過していない時には、上記バイアス印加手段による第１の加熱部材へのバイアス電圧の印加を停止させるので、記録材の細片主体の噴き出しによる画像欠陥も防止することができる。
【００４２】
本発明に係る定着装置は、上記の課題を解決するために、記録材上にトナー画像を形成するトナー画像形成手段と、前記のいずれかの構成の定着装置とを備えることを特徴としている。
【００４３】
上記構成によれば、第２の加熱部材から第１の加熱部材へ噴き出したトナーが記録材のトナー画像形成面に付着することを抑制できるので、画像欠陥の発生が抑制された画像形成装置を提供できる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明に係る定着装置および画像形成装置は、以上のように、上記第１および第２の加熱部材のウォームアップ時に、第１の加熱部材の温度が所定の目標温度に到達した後、上記第１および第２の加熱部材の少なくとも一方の駆動を開始させる駆動制御手段をさらに備え、上記所定の目標温度が、上記制御温度より５０℃低い温度を超えるように設定されているので、第２の加熱部材から第１の加熱部材へ噴き出したトナーが記録材のトナー画像形成面に付着することを抑制でき、その結果、画像欠陥の発生が抑制された定着装置および画像形成装置を提供できるという効果を奏する。
【００４５】
また、本発明に係る定着装置および画像形成装置は、以上のように、第１の加熱部材と第２の加熱部材との当接部に記録材が通過していない時には、上記バイアス印加手段による第１の加熱部材へのバイアス電圧の印加を停止させる構成であるので、第２の加熱部材から第１の加熱部材への記録材の細片の噴き出しによる画像欠陥の発生が抑制された定着装置および画像形成装置を提供できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
〔第１の実施の形態〕
次に、本発明の第１の実施の形態に係る定着装置の構成について、図１および図２を用いて詳細に説明する。
【００４７】
本実施の形態に係る定着装置は、未定着のトナー画像が表面に形成された記録紙（記録材）に対し、熱および圧力によりトナー画像を記録紙上に定着させるものである。未定着のトナー画像は、非磁性一成分現像剤（非磁性トナー）、非磁性二成分現像剤（非磁性トナーおよびキャリア）、磁性現像剤（磁性トナー）等の現像剤（以下、トナーとも称する）によって形成される。
【００４８】
図１は、本実施の形態に係る定着装置の構成を示す断面図である。図１に示すように、本実施の形態に係る定着装置２３は、第１の加熱部材（上加熱部材）としての定着ローラ２３１、第２の加熱部材（下加熱部材）としての加圧ローラ２３２、外部加熱部材としての外部加熱ローラ２３３、定着ローラ２３１を加熱するための熱源（第１の熱源）であるヒータランプ２３４・２３５、外部加熱ローラ２３３を加熱するための熱源（第２の熱源）であるヒータランプ２３６、定着ローラ２３１および外部加熱ローラ２３３の各々の温度を検出する温度検出手段を構成する温度センサとしてのサーミスタ２３７・２３８・２３９、加圧ローラ２３２をクリーニングするためのクリーニング部材２４５、および温度制御手段である制御回路（後述；図１には図示せず）を備えている。
【００４９】
定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２は、互いに圧接されて、それらの間に定着ニップ部Ｙ（定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２が互いに当接する部分；当接部）を形成している。記録紙Ｐは、この定着ニップ部Ｙを通過することで、トナー画像が定着されるようになっている。記録紙Ｐが定着ニップ部Ｙを通過する時には、定着ローラ２３１は記録紙Ｐのトナー画像形成面に当接する一方、加圧ローラ２３２は記録紙Ｐにおけるトナー画像形成面とは反対の面に当接するようになっている。
【００５０】
定着ローラ２３１の内部には、定着ローラ２３１を加熱するヒータランプ２３４・２３５が配置されている。これらヒータランプ２３４・２３５は、ハロゲンヒータからなる。制御回路からヒータランプ２３４・２３５に通電されることにより、所定の発熱分布でヒータランプ２３４・２３５が発光し、ヒータランプ２３４・２３５から赤外線が放射される。これにより、定着ローラ２３１の内周面が赤外線を吸収して加熱され、定着ローラ２３１全体が加熱される。
【００５１】
定着ローラ２３１は、ヒータランプ２３４・２３５により所定の温度（ここでは２００℃）に加熱されて、定着装置２３の定着ニップ部Ｙを通過する未定着トナーＴの画像が形成された記録紙Ｐを加熱するためのものである。定着ローラ２３１は、その本体である芯金２３１ａ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２３１ａの外周表面に形成された離型層２３１ｂとを備えている。芯金２３１ａ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。離型層２３１ｂには、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパー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。
【００５２】
加圧ローラ２３２は、鉄鋼、ステンレス鋼、アルミニウム等の芯金２３２ａの外周表面にシリコーンゴム等の耐熱弾性材層２３２ｂを有するように構成されている。加圧ローラ２３２の耐熱弾性材層２３２ｂの表面には、定着ローラ２３１の離型層２３１ｂと同様のフッ素樹脂からなる離型層２３２ｃが形成されてもよい。離型層２３２ｃには、ＰＦＡチューブを用いることが好ましく、導電性のＰＦＡチューブを用いることがより好ましい。
【００５３】
離型層２３２ｃ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、導電化剤等の不純物を添加することで、ＰＦＡチューブ自体のトナーに対する離型性を若干落とすことができ、その結果、定着ローラ２３１に付着したトナーや紙粉を加圧ローラ２３２側に転移させる作用が働くことから、定着ローラ２３１に対するクリーニング効果を及ぼすことができるためである。
【００５４】
また、絶縁性のＰＦＡチューブを離型層２３２ｃに用いた場合、記録紙Ｐや定着ローラ２３１との摩擦帯電により、加圧ローラ２３２は約−５ｋＶに帯電し、その結果、定着ニップ部Ｙにおいて、同じマイナス極性のトナーを定着ローラ２３１側に反発させる電界が作用し、定着ローラ２３１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２３１に付着する現象）の原因となる。そこで、本実施の形態では、導電性ＰＦＡチューブを使用することで、加圧ローラ２３２の帯電を防止し、静電オフセットの発生を抑制することが好ましい。この帯電防止効果を得るためには、例えば表面抵抗１０５Ω／□のＰＦＡチューブを用いることが好ましい。
【００５５】
外部加熱ローラ２３３は、加圧ローラ２３２表面に当接して、加圧ローラ２３２表面を加熱するものである。外部加熱ローラ２３３の内部には、外部加熱ローラ２３３を加熱する加熱源としてのヒータランプ２３６が配置されている。ヒータランプ２３６は、ハロゲンヒータからなる。上記制御回路からヒータランプ２３６に通電されることにより、所定の発熱分布でヒータランプ２３６が発光し、ヒータランプ２３６から赤外線が放射される。これにより、外部加熱ローラ２３３の内周面が加熱される。
【００５６】
外部加熱ローラ２３３は、加圧ローラ２３２に対し定着ニップ部Ｙの上流側に設けられ、所定の押圧力をもって加圧ローラ２３２に圧接されるようになっている。そして、加圧ローラ２３２との間に加熱ニップ部Ｚが形成されている。外部加熱ローラ２３３は、加圧ローラ２３２の回転時には、加圧ローラ２３２に従動して回転するようになっている。
【００５７】
外部加熱ローラ２３３の構成としては、アルミニウムや鉄系材料等からなる中空円筒状の金属製芯材２３３ａの上に、耐熱離型層２３３ｂとして、耐熱性および離型性に優れた合成樹脂材料、例えばシリコーンゴムやフッ素ゴム等のエラストマー、または、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂が用いられる。
【００５８】
クリーニング部材２４５は、加圧ローラ２３２に付着したトナーや紙粉等を除去し、加圧ローラ２３２の汚れを清掃するためのものである。クリーニング部材２４５としては、加圧ローラ２３２表面の付着物（トナーや紙粉等）を掻き取るスクレーパタイプのもの（スクレーパ）を使用している。このように、クリーニング部材２４５にスクレーパタイプのものを用いる目的は、以下の理由である。すなわち、クリーニング部材２４５がスクレーパであれば、トナーや紙粉はスクレーパにより掻き取られ、加圧ローラ２３２から離脱する。このことから、クリーニング部材２４５としてクリーニングローラを用いた場合のようにクリーニング部材２４５と加圧ローラ２３２との圧接部にトナーや紙粉が留まることがない。その結果、クリーニング部材２４５から加圧ローラ２３２にトナーや紙粉が噴き出す心配がない。
【００５９】
クリーニング部材２４５としては、ポリイミド等の耐熱性樹脂シートや、ステンレス、りん青銅等からなる金属製の薄板、さらにこれらにフッ素コートを施したもの等が適宜使用可能である。
【００６０】
また、加圧ローラ２３２に対するクリーニング部材２４５の当接位置に関しては、外部加熱ローラ２３３の上流側がより望ましい。すなわち、クリーニング部材２４５は、外部加熱ローラ２３３の上流側に配置することがより望ましい。その第１の理由は、外部加熱ローラ２３３の上流側でトナーや紙粉のクリーニングが行われるため、外部加熱ローラ２３３がトナーや紙粉で汚れる程度が軽減されるためである。また、第２の理由は、外部加熱ローラ２３３の下流側にクリーニング部材２４５を設けた場合、加圧ローラ２３２の回転方向に対して、外部加熱ローラ２３３を定着ニップ部Ｙから遠ざける必要があり、その結果として、加圧ローラ２３２表面が加熱ニップ部Ｚから定着ニップ部Ｙに到達するまでの時間が長くなり、加圧ローラ２３２表面の熱が奪われ易くなって、外部加熱ローラ２３３による加圧ローラ２３２表面の加熱効果が低減してしまうためである。また、第３の理由は、外部加熱ローラ２３３の下流側に設けたクリーニング部材２４５により加圧ローラ２３２表面の熱が奪われることから、外部加熱ローラ２３３による加圧ローラ２３２表面の加熱効果が低減してしまうためである。従って、本実施の形態では、図２に示すように、クリーニング部材２４５（好ましくはスクレーパ）が、外部加熱ローラ２３３の上流側に設置されている。
【００６１】
定着ローラ２３１および外部加熱ローラ２３３の各々の周面には、温度検知手段としてのサーミスタ２３７・２３８・２３９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、各サーミスタ２３７・２３８・２３９により検出された温度データに基づいて、温度制御手段としての制御回路（図示せず）が、各ローラ２３１〜２３３の温度が所定の温度となるようヒータランプ２３４・２３５・２３６への通電を制御する。
【００６２】
そして、定着ニップ部Ｙに所定の定着速度および複写速度で未定着トナー像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。
【００６３】
図１には示していないが、定着ニップ部Ｙを記録紙Ｐが通過するように、定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２を回転駆動する駆動モータ（駆動手段）が設けられている。また、加圧ローラ２３２は、定着ローラ２３１の回転に従動して回転する。定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２は、図１に示すように、逆方向に回転される。
【００６４】
次に、本実施の形態に係る定着装置２３での温度制御および定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２の回転駆動制御について、図２に基づいて説明する。図２は、定着装置２３における温度制御系および回転駆動制御系の構成を示すブロック図である。
【００６５】
制御回路２５０は、定着動作時（通紙時）に、サーミスタ２３７・２３８・２３９によって検出される定着ローラ２３１および外部加熱ローラ２３３の表面温度に基づいて、ヒータランプ２３４・２３５・２３６への通電を制御することで、定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２の温度を所定の定着温度（制御温度）に近づくように制御する温度制御手段としての機能を有している。また、制御回路２５０は、サーミスタ２３７，２３８によって検出される定着ローラ２３１の表面温度や、ウォームアップモード等に基づいて、定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２の回転駆動を制御する駆動制御手段としての機能も有している。
【００６６】
制御回路２５０は、サーミスタ２３７・２３８と接続されて定着ローラ２３１の表面温度を表す温度信号を生成する温度検出回路２５１、サーミスタ２３９と接続されて外部加熱ローラ２３３の表面温度を表す温度信号を生成する温度検出回路２５２、ＣＰＵ等により構成される演算回路２５３、定着ローラ２３１を回転させる駆動モータ（駆動手段）２５４とに接続されて駆動モータ２５４を駆動するモータドライバ２５６、および、ヒータランプ２３４・２３５・２３６への通電をＯＮ／ＯＦＦ制御するランプドライバ２５７を備えている。
【００６７】
演算回路２５３は、温度検出回路２５１・２５２からの温度信号に基づいて、ランプドライバ２５７を駆動するランプ制御信号を生成してランプドライバ２５７に送ることにより、ヒータランプ２３４・２３５・２３６への通電をＯＮ／ＯＦＦ制御する。また、演算回路２５３は、温度検出回路２５１からの温度信号やウォームアップモード等に基づいて、モータドライバ２５６を駆動するローラ制御信号を生成してモータドライバ２５６に送ることにより、駆動モータ２５４による定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２の回転駆動を制御する。
【００６８】
制御回路２５０は、定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２のウォームアップ時、サーミスタ２３７，２３８によって検知された定着ローラ２３１の温度が、定着動作時における制御温度（２００℃）より５０℃低い温度（１５０℃）を超える所定の目標温度に到達した後、定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２の回転駆動を開始させるようになっている。
【００６９】
次に、本実施の形態の定着装置２３の温度制御方法について、比較例および実施例に基づいて詳細に説明する。
【００７０】
〔発明が解決しようとする課題〕の項でも説明したように、本実施の形態の定着装置のように外部ローラ加熱方式の定着装置を用いた場合、本実施の形態のように定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２の回転駆動を開始するタイミングを調整しなければ、ウォームアップ時に、外部加熱部材（外部加熱ローラ２３３）からトナーや紙粉が噴き出し、その結果、記録紙の画像面側を汚してしまう可能性がある。
【００７１】
〔比較例〕（本体電源をＯＮした時のウォームアップ）
本願発明者等は、上記のウォームアップ時の噴き出し現象について、実験により鋭意検討を行った結果、以下のメカニズムで発生しているとの結論を得た。
【００７２】
以下、この噴き出し現象の発生メカニズムについて、比較例として図３〜図５および表１を用いて詳細に説明する。
【００７３】
なお、本比較例および後述する各実施例は、本実施形態の定着装置２３において、以下の設計としたものである。
【００７４】
すなわち、定着ローラ２３１の芯金２３１ａとしては、直径４０ｍｍで、低熱容量化を図るため肉厚を１．３ｍｍと比較的薄くした鉄（ＳＴＫＭ）製の芯金を使用した。また、離型層２３１ｂを、ＰＦＡとＰＴＦＥとをブレンドしたものを厚さ２５μｍに塗布・焼成することにより形成した。
【００７５】
また、加圧ローラ２３２としては、直径４０ｍｍで、ステンレス製の芯金２３２ａ上に厚さ６ｍｍのシリコーンゴム（ゴム硬度ＪＩＳ−Ａ  ３０°）からなる耐熱弾性材層２３２ｂを設け、さらにその表面に厚さ５０μｍ、表面抵抗１０５Ω／□のＰＦＡチューブからなる離型層２３２ｃを設けたものを用いた。また、加圧ローラ２３２は、図示しないばね等の加圧部材により定着ローラ２３１に対して７６ｋｇｆ（７４５Ｎ）の力で圧接し、これにより、定着ローラ２３１との間に幅が約６ｍｍの定着ニップ部Ｙが形成されるよう構成した。
【００７６】
また、外部加熱ローラ２３３は、直径１５ｍｍとした。また、外部加熱ローラ２３３の耐熱離型層２３３ｂとして、ＰＦＡとＰＴＦＥとをブレンドした耐熱離型材を２５μｍの厚さに塗布焼成したものを用いた。
【００７７】
また、クリーニング部材２４５として、厚さ０．１ｍｍのポリイミドシートで形成された平板状のスクレーパタイプのクリーニング部材を使用した。
【００７８】
ただし、本比較例の定着装置は、本実施形態の定着装置２３と異なり、ウォームアップ時、定着ローラ２３１の温度が１５０℃に到達した時点で、定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２の回転駆動を開始させた。
【００７９】
表１は、本比較例の定着装置のウォームアップシーケンスを示した表である。
【００８０】
【表１】
2005172966.tif 000003
図３は、本比較例におけるウォームアップシーケンスによる各ローラ２３１〜２３３の各期間（モード）での温度を示した図である。図４は噴き出し現象を説明した概念図である。図５は比較例における各温度条件下でのトナーに作用する力を説明した図である。
【００８１】
本比較例の定着装置のウォームアップシーケンスは、本体電源をＯＮした時点から、表１に示すウォームアップ（１）の動作を行う期間Ａ−１、表１に示すウォームアップ（２）の動作を行う期間Ａ−２、表１に示す通紙の動作を行う期間Ｂへと、この順で移行するシーケンスとなっている。期間Ａ−１は、本体電源をＯＮした時点から約４０秒が経過するまでの期間、期間Ａ−２は、本体電源をＯＮした時点からの経過時間が約４０秒から約９０秒になるまでの期間、期間Ｂは、本体電源をＯＮした時点からの経過時間が約９０秒を超えた後の期間である。
【００８２】
表１において、「回転駆動」の行は、定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２の回転駆動が、行われているか（「回転」）か、停止されている（「停止」）かを示す。また、「定着ローラ熱源」の行は、定着ローラ２３１を加熱するためのヒータランプ２３４・２３５が点灯されている（「ＯＮ」）かを示す。また、「定着ローラ制御温度」の行は、対応する期間内における定着ローラ２３１の最終到達温度を示す。また、「外部加熱ローラ熱源」の行は、外部加熱ローラ２３３を加熱するためのヒータランプ２３６が点灯されている（「ＯＮ」）かを示す。また、「外部加熱ローラ制御温度」の行は、対応する期間内における外部加熱ローラ２３３の最終到達温度を示す。ただし、「外部加熱ローラ制御温度」の行は、対応する期間内に外部加熱ローラ２３３の温度が制御温度まで上昇しない場合には「−」で示す。
【００８３】
表１に示したように、本比較例におけるウォームアップシーケンスとしては、通常、定着装置全般で用いられているシーケンスと同様、ウォームアップ時、定着ローラ２３１の温度が定着温度（２００℃）よりも低い温度（ここでは１５０℃）に到達した時点）で、定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２の回転駆動を開始し、定着ローラ２３１および外部加熱ローラ２３３の温度が定着温度である２００℃に到達した時点でウォームアップモードが完了し、印字モードに移行するシーケンスとなっている。
【００８４】
本願発明者等が観察した結果、このウォームアップ時における外部加熱ローラ２３３から加圧ローラ２３２への転移（噴き出し現象）は、図３に示すように、定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２の回転開始後、外部加熱ローラ２３３の温度Ｔｏがおおよそ１８０℃（このときの加圧ローラ２３２の温度Ｔｐ１５０℃）に到達した時点から発生することがわかった。
【００８５】
ここで、外部加熱ローラ２３３に付着したトナーには、図４に示すように、外部加熱ローラ２３３とトナーとの間の付着力Ｆｒｔ１、トナーの凝集力Ｆｔ、並びに加圧ローラ２３２とトナーとの間の付着力Ｆｒｔ２の３つの力が作用する。この力Ｆｒｔ１、Ｆｒｔ２、Ｆｔは、図５に示すように、温度が高くなるにつれて低下する。特にトナーの凝集力Ｆｔは、温度上昇による低下が顕著であり、トナー融点Ｔｍ（本実施例では１３５℃）を大きく越えるような高温域では、ローラ２３２・２３３とトナーとの間に作用する付着力Ｆｒｔ１、Ｆｒｔ２よりも小さくなる。そして、これら３つの力Ｆｒｔ１、Ｆｔ、Ｆｒｔ２の関係が下記の条件になった場合に加熱ニップ部Ｚにおける噴き出し現象が生じるものと考えられる。
【００８６】
条件１：Ｆｒｔ２＞Ｆｔ＞Ｆｒｔ１  または  Ｆｔ＞Ｆｒｔ２＞Ｆｒｔ１
この条件の場合には、外部加熱ローラ２３３に付着したトナーが全て加圧ローラ２３２に転移する。
【００８７】
条件２：Ｆｒｔ２＞Ｆｔ  かつ  Ｆｒｔ１＞Ｆｔ
この条件の場合には、外部加熱ローラ２３３に付着したトナーが内部で分断し、一部が加圧ローラ２３２に転移する。
【００８８】
外部加熱ローラ２３３の温度Ｔｏは加圧ローラ２３２の温度Ｔｐより高くなるので、図５より、Ｆｒｔ２＞Ｆｒｔ１である。したがって、条件１、条件２から、加熱ニップ部Ｚにおける噴き出し現象が生じない条件は、ない。すなわち、加熱ニップ部Ｚにおける噴き出し現象の発生は防止できないと考えられる。
【００８９】
ここで、加熱ニップ部Ｚのトナーの温度（トナー温度）Ｔｔが、外部加熱ローラ２３３の温度Ｔｏと加圧ローラ２３２の温度Ｔｐとの中間の温度にほぼ等しいとして、３つの力Ｆｒｔ１、Ｆｔ、Ｆｒｔ２の大小関係を考える。本比較例では、図３に示したように、定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２が回転を開始した時点（ウォームアップ期間Ａ−２の開始時点）において、外部加熱ローラ２３３の温度Ｔｏ＝１８０℃、加圧ローラ２３２の温度Ｔｐ＝１５０℃、トナー温度Ｔｔ≒（Ｔｏ＋Ｔｐ）／２＝１６５℃である。このことから、３つの力Ｆｒｔ１、Ｆｔ、Ｆｒｔ２の大小関係は、図５（ａ）に示すように、
Ｆｒｔ２＞Ｆｔ＞Ｆｒｔ１
となり、上記条件１に該当する。そのため、外部加熱ローラ２３３に付着したトナーのほとんど全てが加圧ローラ２３２に転移する（噴き出す）ものと考えられる。
【００９０】
次に、加熱ニップ部Ｚにおいて加圧ローラ２３２に転移したトナーは、加圧ローラ２３２の回転とともに移動し、定着ニップ部Ｙに到達する。この定着ニップ部Ｙにおいても、同様に、トナーには、加圧ローラ２３２とトナーとの間の付着力Ｆｒｔ２、トナーの凝集力Ｆｔ、並びに定着ローラ２３１とトナーとの間の付着力Ｆｒｔ３の３つの力が作用する。これら３つの力Ｆｒｔ２、Ｆｔ、Ｆｒｔ３の関係が下記の条件になった場合に、定着ローラ２３１へのトナーの転移（噴き出し現象）が生じるものと考えられる。
【００９１】
条件３：Ｆｒｔ３＞Ｆｔ＞Ｆｒｔ２  または  Ｆｔ＞Ｆｒｔ３＞Ｆｒｔ２
この条件の場合には、加圧ローラ２３２に付着したトナーが全て定着ローラ２３１に転移する。
【００９２】
条件４：Ｆｒｔ２＞Ｆｔ  かつ  Ｆｒｔ３＞Ｆｔ
この条件の場合には、加圧ローラ２３２に付着したトナーが内部で分断し、一部が定着ローラ２３１に転移する。
【００９３】
定着ローラ２３１の温度Ｔｈは加圧ローラ２３２の温度Ｔｐより高くなるので、図５より、Ｆｒｔ２＞Ｆｒｔ３である。したがって、条件３、条件４から、定着ニップ部Ｙにおける噴き出し現象が生じない条件は、
条件Ａ：Ｆｔ＞Ｆｒｔ２＞Ｆｒｔ３またはＦｒｔ２＞Ｆｔ＞Ｆｒｔ３
すなわち、Ｆｔ＞Ｆｒｔ３である。
【００９４】
ここで、定着ニップ部Ｙのトナーの温度（トナー温度）Ｔｔが、定着ローラ２３１の温度Ｔｈと加圧ローラ２３２の温度Ｔｐとの中間の温度にほぼ等しいとして、３つの力Ｆｒｔ２、Ｆｔ、Ｆｒｔ３の大小関係を考える。
【００９５】
定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２の回転駆動が開始されると、加圧ローラ２３２が、外部加熱ローラ２３３によって加熱されて、その温度が上昇する。本比較例では、図３に示したように、ウォームアップ期間Ａ−２における本体電源をＯＮした時点から約７０秒が経過した時点（外部加熱ローラ２３３の温度Ｔｏがおおよそ１８０℃に到達した時点）において、定着ローラ２３１の温度Ｔｈ＝２１０℃、加圧ローラ２３２の温度Ｔｐ＝１５０℃、トナー温度Ｔｔ≒（Ｔｈ＋Ｔｐ）／２＝１８０℃である。このことから、３つの力Ｆｒｔ２、Ｆｔ、Ｆｒｔ３の大小関係は、図５（ｂ）に示すように
Ｆｒｔ２＞Ｆｒｔ３＞Ｆｔ
となり、上記条件４に該当する。そのため、加圧ローラ２３２に付着したトナーは内部で分断され、定着ローラ２３１側の一部が定着ローラ２３１に転移する（噴き出す）ものと考えられる。そして、一旦、定着ローラ２３１に転移したトナーは、定着ローラ２３１側にはクリーニング手段がないことから、そのまま定着ローラ２３１表面に留まり、ウォームアップ完了後、通紙されてきた１枚目の記録紙Ｐの画像面側に付着し、画像欠陥を引き起こす。
【００９６】
さらに、通紙中（通紙期間Ｂ）においては、図３に示したように、定着ローラ２３１の温度Ｔｈ＝２００℃、加圧ローラ２３２の温度Ｔｐ＝１３０℃、トナー温度Ｔｔ≒（Ｔｈ＋Ｔｐ）／２＝１６５℃である。このことから、３つの力Ｆｒｔ２、Ｆｔ、Ｆｒｔ３の大小関係は、図５（ｃ）に示すように、
Ｆｒｔ２＞Ｆｔ＞Ｆｒｔ３
となり、上記条件３にも条件４にも該当しない。すなわち、噴き出し現象が生じない条件Ａが満たされる。従って、加圧ローラ２３２から定着ローラ２３１へのトナーの噴き出しは発生しない。
【００９７】
この結果は、噴き出し現象はウォームアップ時のみ顕著に発生し、通紙中はほとんど発生しない事実と合致する。
【００９８】
ここで、ウォームアップ中に３つの力Ｆｒｔ２、Ｆｔ、Ｆｒｔ３の大小関係が条件４に該当してしまう原因は、以下のように考えられる。図５（ａ）〜図５（ｃ）から分かるように、条件４に該当してしまうのは、定着ニップ部Ｙのトナー温度Ｔｔが曲線Ｆｔと曲線Ｆｒｔ２，Ｆｒｔ３との交点に対応する温度（約１６５℃）よりもかなり高い温度（１８０℃）になるからである。さらに、このように定着ニップ部Ｙのトナー温度Ｔｔが高い温度となるのは、ウォームアップ中に、定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２の両方の温度が同時に通紙（定着動作）時の温度より１５℃以上高い温度まで加熱されるからと考えられる。
【００９９】
〔実施例１〕（本体電源をＯＮした時のウォームアップ）
本実施例では、比較例のウォームアップシーケンスを変更することで、噴き出し現象の抑制を図っている。以下、本実施例について、図６、図７および表２を用いて詳細に説明する。
【０１００】
表２は、本発明の定着装置のウォームアップシーケンスを示した表である。
【０１０１】
【表２】
2005172966.tif 000004
本実施例の定着装置のウォームアップシーケンスも、比較例と同様に、本体電源をＯＮした時点から、ウォームアップ（１）の動作を行う期間Ａ−１、ウォームアップ（２）の動作を行う期間Ａ−２、通紙の動作を行う期間Ｂへと、この順で移行するシーケンスとなっている。期間Ａ−１は、本体電源をＯＮした時点から７２秒が経過するまでの期間、期間Ａ−２は、本体電源をＯＮした時点からの経過時間が７２秒から９２秒になるまでの期間、期間Ｂは、本体電源をＯＮした時点からの経過時間が９２秒を超えた後の期間である。なお、表２における各行が示す意味は、表１と同様である。
【０１０２】
図６は、本発明のウォームアップシーケンスによる各ローラ２３１〜２３３の各期間（モード）での温度を示した図である。図７は、本実施例における各温度条件下でのトナーに作用する力を説明した図である。
【０１０３】
表２に示したように、本発明のウォームアップシーケンス（実施例）では、ウォームアップ時、定着ローラ２３１の温度および外部加熱ローラ２３３の温度が共に定着温度である２００℃に到達した時点で、定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２の回転を開始する。そして、定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２の回転を所定の時間（本実施例では２０秒間）行った後、ウォームアップモードを完了し、印字モードに移行するシーケンスとなっている。
【０１０４】
このウォームアップシーケンスの場合、定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２が回転を開始した時点（ウォームアップ期間Ａ−２の開始時点）での加熱ニップ部Ｚにおけるローラ２３２・２３３およびトナー温度Ｔｔは、図６に示したように、外部加熱ローラ２３３の温度Ｔｏ＝２００℃、加圧ローラ２３２の温度Ｔｐ＝２４℃、トナー温度Ｔｔ≒（Ｔｏ＋Ｔｐ）／２＝１１２℃である。このことから、３つの力Ｆｒｔ１、Ｆｔ、Ｆｒｔ２の大小関係は、図７（ａ）に示すように、
Ｆｔ＞Ｆｒｔ２＞Ｆｒｔ１
となり、比較例で記載した条件１に該当する。そのため、加熱ニップ部Ｚにおいては、外部加熱ローラ２３３に付着したトナーのほとんど全てが加圧ローラ２３２に転移する（噴き出す）ものと考えられる。
【０１０５】
次に、定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２が回転を開始した時点において、定着ニップ部Ｙでは、図６に示したように、定着ローラ２３１の温度Ｔｈ＝２２４℃、加圧ローラ２３２の温度Ｔｐ≒２４℃、トナー温度Ｔｔ≒（Ｔｈ＋Ｔｐ）／２＝１２４℃である。そのため、３つの力Ｆｒｔ２、Ｆｔ、Ｆｒｔ３の大小関係は、図７（ｂ）に示すように、
Ｆｔ＞Ｆｒｔ２＞Ｆｒｔ３
となり、比較例で記載した条件３にも条件４にも該当しない。すなわち、噴き出し現象の生じない条件Ａが満たされる。従って、加熱ニップ部Ｚにおいて外部加熱ローラ２３３から加圧ローラ２３２に転移したトナーは、定着ニップ部Ｙでは定着ローラ２３１には転移せず、加圧ローラ２３２表面に付着したまま、加圧ローラ２３２の回転と共にさらに下流側に移動し、スクレーパからなるクリーニング部材２４５によって回収される。その結果、比較例のようなウォームアップ時における定着ローラ２３１への噴き出しによる画像欠陥は発生しない。
【０１０６】
その後、ウォームアップ期間Ａ−２が終了するまで、
Ｆｔ＞Ｆｒｔ２＞Ｆｒｔ３
の関係が満たされるので、比較例のようなウォームアップ時における定着ローラ２３１への噴き出しによる画像欠陥は発生しない。
【０１０７】
さらに、通紙中（通紙期間Ｂ）においても、図６に示したように、定着ローラ２３１の温度Ｔｈ＝２００℃、加圧ローラ２３２の温度Ｔｐ＝１３０℃、トナー温度Ｔｔ≒（Ｔｈ＋Ｔｐ）／２＝１６５℃となる。このことから、３つの力Ｆｒｔ２、Ｆｔ、Ｆｒｔ３の大小関係は、図７（ｃ）に示すように、
Ｆｒｔ２＞Ｆｔ＞Ｆｒｔ３
となり、条件３にも条件４にも該当しない。すなわち、噴き出し現象が生じない条件Ａが満たされる。従って、加圧ローラ２３２から定着ローラ２３１へのトナーの噴き出しは発生しない。
【０１０８】
ここで、本実施例１において、ウォームアップ中に３つの力Ｆｒｔ２、Ｆｔ、Ｆｒｔ３の大小関係が条件４に該当しない原因は、ウォームアップ中に、定着ニップ部Ｙのトナー温度Ｔｔが約１７０℃以下に抑えられるからと考えられる。このように、ウォームアップ中に定着ニップ部Ｙのトナー温度Ｔｔが比較的低い温度以下に抑えられるのは、本実施例では、定着ローラ２３１の温度Ｔｈがピーク温度に達した時点で定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２の回転駆動が開始されることで、図６に示すように、定着ローラ２３１の温度Ｔｈがピーク温度の時には、加圧ローラ２３２の温度Ｔｐが十分に低い温度であり、加圧ローラ２３２の温度Ｔｐがピーク温度の時には、定着ローラ２３１の温度Ｔｈが定着動作時の制御温度（２００℃）付近まで低下するからと考えられる。
【０１０９】
〔実施例２〕（低電力モードからの復帰時のウォームアップ）
定着装置がウォームアップ動作を行うのは、上記のように、各ローラ２３１〜２３３の初期温度が常温で、本体電源をＯＮした時の立上げだけではなく、例えば、待機中において、低電力モードからの復帰を行う動作もウォームアップの一種である。低電力モードとは、熱源による消費電力を節約するために、印刷指示が一定時間ない場合に使用されるモードである。具体的には、低電力モードでは、通紙時よりもヒータランプ２３４・２３５・２３６への通電が制限され、各ローラ２３１〜２３３の温度が低くなる。
【０１１０】
この低電力モードからの復帰シーケンスについても、図８、図９、表３を用いて詳細に説明する。この場合、低電力モードでは、定着ローラ２３１および外部加熱ローラ２３３の温度がおよそ１７０℃となっている。
【０１１１】
表３は、本実施例の定着装置の復帰シーケンスを示した表である。
【０１１２】
【表３】
2005172966.tif 000005
本実施例の定着装置の復帰シーケンスは、定着ローラ２３１および外部加熱ローラ２３３の温度が１７０℃付近に保たれる低電力モードの期間Ｃから、表３に示す復帰（１）の動作を行う期間Ｄ−１、表３に示す復帰（２）の動作を行う期間Ｄ−２、通紙の動作を行う期間Ｂへと、この順で移行するシーケンスとなっている。期間Ｃは、本体電源をＯＮした時点からの経過時間が３５９秒になるまでの期間、期間Ｄ−１は、本体電源をＯＮした時点からの経過時間が３５９秒から３６９秒になるまでの期間、期間Ｄ−２は、本体電源をＯＮした時点からの経過時間が３６９秒から３８７秒になるまでの期間、期間Ｂは、本体電源をＯＮした時点からの経過時間が３８７秒を超えた後の期間である。なお、表３における各行が示す意味は、表１と同様である。
【０１１３】
図８は、本実施例の復帰シーケンスによる各ローラ２３１〜２３３の各期間（モード）での温度を示した図である。図９は、本実施例における各温度条件下でのトナーに作用する力を説明した図である。
【０１１４】
表３に示したように、本発明の復帰シーケンスでは、ウォームアップ時と同様、定着ローラ２３１の温度並びに外部加熱ローラ２３３の温度が共に定着温度である２００℃に到達した時点で、定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２の回転を開始する。そして、定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２の回転を所定の時間（本実施例では１０秒間）行った後、復帰を完了し、印字モードに移行するシーケンスとなっている。すなわち、定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２の回転時間を除き、実施例１の本体電源をＯＮした時のウォームアップと同様のシーケンスとなっている。
【０１１５】
この復帰シーケンスの場合、定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２が回転を開始した時点（復帰期間Ｄ−２の開始時点）での加熱ニップ部Ｚにおけるローラ２３２・２３３およびトナー温度Ｔｔは、図８に示したように、外部加熱ローラ２３３の温度Ｔｏ＝２００℃、加圧ローラ２３２の温度Ｔｐ＝６８℃、トナー温度Ｔｔ≒（Ｔｏ＋Ｔｐ）／２＝１３４℃である。このことから、３つの力Ｆｒｔ１、Ｆｔ、Ｆｒｔ２の大小関係は、図９（ａ）に示すように、
Ｆｔ＞Ｆｒｔ２＞Ｆｒｔ１
となり、条件１に該当する。そのため、加熱ニップ部Ｚでは、外部加熱ローラ２３３に付着したトナーのほとんど全てが加圧ローラ２３２に転移する（噴き出す）ものと考えられる。
【０１１６】
次に、定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２が回転を再開した時点において、定着ニップ部Ｙでは、定着ローラ２３１の温度Ｔｈ＝２０６℃、加圧ローラ２３２の温度Ｔｐ≒６８℃、トナー温度Ｔｔ≒（Ｔｈ＋Ｔｐ）／２＝１３７℃である。そのため、３つの力Ｆｒｔ２、Ｆｔ、Ｆｒｔ３の大小関係は、図９（ｂ）に示すように、
Ｆｔ＞Ｆｒｔ２＞Ｆｒｔ３
となり、条件３にも条件４にも該当しない。すなわち、噴き出し現象の生じない条件Ａが満たされる。従って、外部加熱ローラ２３３から加圧ローラ２３２に転移したトナーは定着ニップ部Ｙでは定着ローラ２３１には転移せず、加圧ローラ２３２表面に付着したまま、加圧ローラ２３２の回転と共にさらに下流側に移動し、スクレーパからなるクリーニング部材２４５によって回収される。その結果、定着ローラ２３１への噴き出しによる画像欠陥は発生しない。
【０１１７】
その後、復帰期間Ｄ−２が終了するまで、
Ｆｔ＞Ｆｒｔ２＞Ｆｒｔ３
の関係が満たされるので、比較例のようなウォームアップ時における定着ローラ２３１への噴き出しによる画像欠陥は発生しない。
【０１１８】
さらに、通紙中（通紙期間Ｂ）においても、図８に示したように、定着ローラ２３１の温度Ｔｈ＝２００℃、加圧ローラ２３２の温度Ｔｐ＝１３０℃、トナー温度Ｔｔ≒（Ｔｈ＋Ｔｐ）／２＝１６５℃となる。このことから、３つの力Ｆｒｔ２、Ｆｔ、Ｆｒｔ３の大小関係は、図９（ｃ）に示すように、
Ｆｒｔ２＞Ｆｔ＞Ｆｒｔ３
となり、条件３にも条件４にも該当しない。すなわち、噴き出し現象が生じない条件Ａが満たされる。従って、加圧ローラ２３２から定着ローラ２３１へのトナーの噴き出しは発生しない。
【０１１９】
また、ウォームアップ中における定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２の回転時間、すなわち定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２を回転させながらウォームアップを行う期間Ａ−２またはＤ−２の長さは、ウォームアップシーケンス（実施例１）では２０秒である。一方、復帰シーケンスでのウォームアップ中における定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２の回転時間は、ウォームアップシーケンスの２０秒に比べて１０秒と短い。しかしながら、復帰直後（通紙期間Ｂの最初）の加圧ローラ２３２の温度は、図８からわかるように、約１５０℃であり、ウォームアップ時と同等の温度まで上昇している。
【０１２０】
そのため、本実施例２では、復帰直後の定着装置２３の定着性能にも問題はなく、またウォームアップ時に比べて、ウォームアップ中におけるローラ回転時間が短いことから、ユーザーの利便性をより向上させることができる。
【０１２１】
以上のように、実施例１および実施例２の動作が可能な定着装置は、外部加熱ローラ２３３および駆動モータ（駆動手段）２５４が、電源ＯＦＦ状態からウォームアップを行う通常のウォームアップモードと、低電力モードの状態からウォームアップを行う復帰ウォームアップモードという、ウォームアップ前の状態が異なる２つのウォームアップモードでウォームアップを実行可能である。そして、ウォームアップ中における第１および第２の加熱部材の回転駆動時間が、ウォームアップモード毎に異なる。具体的には、ウォームアップ前の温度が比較的低い（常温）通常のウォームアップモードでは、ウォームアップ中における第１および第２の加熱部材の回転駆動時間をより長くし、ウォームアップ前の温度が比較的高い（１７０℃）復帰ウォームアップモードでは、ウォームアップ中における第１および第２の加熱部材の回転駆動時間をより短くしている。このように各ウォームアップモード毎に最適な駆動時間を設定することで、各ウォームアップモード毎で必要最低限の定着性を確保することができる。また、上述したように使用状態までの待ち時間も短縮でき、ユーザーの利便性も向上する。
【０１２２】
なお、実施例１および実施例２では、ウォームアップシーケンスおよび復帰シーケンス共に、定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２の回転開始時の加圧ローラ２３２および外部加熱ローラ２３３の温度を定着温度と同じ２００℃とした。しかしながら、本発明はこれに限定されるわけではなく、定着ニップ部Ｙにおいて、３つの力Ｆｒｔ２、Ｆｔ、Ｆｒｔ３の大小関係が条件３にも条件４にも該当しない温度関係となるのであれば、加圧ローラ２３２および外部加熱ローラ２３３の温度が定着温度よりも低い温度になった時に定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２の回転を開始することももちろん可能である。加圧ローラ２３２および外部加熱ローラ２３３の温度が定着温度よりも低い温度になった時に定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２の回転を開始すれば、定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２の温度上昇がすみやかに定着温度に到達するので、その分、ウォームアップ時間を短縮することができる。
【０１２３】
さらに、定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２の回転開始時における、加圧ローラ２３２の温度と外部加熱ローラ２３３の温度とを、異なる温度に設定することも、もちろん可能である。図６に示したように、実施例１では、定着ローラ２３１の昇温速度に比べて、外部加熱ローラ２３３の昇温速度が遅いことから、例えば、実施例１において、定着ローラ２３１の温度が２００℃、外部加熱ローラ２３３の温度が１６０℃となった時に定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２の回転を開始するようにすれば、実施例１に比べて、さらに２０秒程度、ウォームアップ時間を短縮することができる。
【０１２４】
加えて、加圧ローラ２３２および外部加熱ローラ２３３の温度が定着温度よりも高い温度になった時に定着ローラ２３１および加圧ローラ２３２の回転を開始させることももちろん可能である。この場合には、定着ローラ２３１とトナーとの間の付着力Ｆｒｔ３をより小さくすることができることから、定着ローラ２３１へのトナーの転移を、より効果的に防止することができる。
【０１２５】
なお、上記のウォームアップ時並びに復帰時の説明で記載した加圧ローラ２３２の温度は、あくまでウォームアップや復帰等の静止状態において、定着ローラ２３１とは圧接していない部分における加圧ローラ２３２の表面温度（すなわち定着ニップ部Ｙ以外での温度）を示しており、当然のことながら、定着ニップ部Ｙおよびその周辺では、定着ローラ２３１により加熱されることから、加圧ローラ２３２の温度は局所的に高くなる。その結果、加圧ローラ２３２のこの局所加熱部分については、上記のような関係が成立せず、ローラ回転開始後、１回転した後、再度、定着ニップ部Ｙに到達したときの３つの力関係としては、条件４に該当することとなる。その結果、この局所加熱部分に対して、外部加熱ローラ２３３からの噴き出しによるトナー汚れがあった場合には、そのトナーは定着ローラ２３１に転移してしまうことになる。
【０１２６】
本実施形態においては、これを防止するために、加圧ローラ２３２の外周に沿って、定着ニップ部Ｙから加熱ニップ部Ｚまで回転方向に見た場合の距離（加圧ローラ２３２表面が定着ニップ部Ｙから加熱ニップ部Ｚまで移動するときの移動距離）をＬ１、外部加熱ローラ２３３の周長をＬ２としたとき、次式
Ｌ１＞Ｌ２                      （１）
の関係を満たすように、外部加熱ローラ２３３の外径、並びに外部加熱ローラ２３３の加圧ローラ２３２への当接位置を設定することが好ましい。
【０１２７】
具体的には、例えば、前記実施例１および実施例２において、加圧ローラ２３２の外径が４０ｍｍ、外部加熱ローラ２３３の外径が１５ｍｍ、外部加熱ローラ２３３の取付位置（角度）θ＝２２５°とすればよい。これにより、
Ｌ１＝４０×π×２２５／３６０
＝７８．５ｍｍ
Ｌ２＝１５×π
＝４７．１ｍｍ
となる。したがって、
Ｌ１＞Ｌ２
となる。
【０１２８】
以上のように、Ｌ１＞Ｌ２となるような条件に設定した場合、加圧ローラ２３２および外部加熱ローラ２３３の静止時、定着ニップ部Ｙに位置していた加圧ローラ２３２の局所加熱部分が、加熱ニップ部Ｚに到達する前に、外部加熱ローラ２３３は１回転し、外部加熱ローラ２３３に付着していたトナーの加圧ローラ２３２への噴き出しが完了することから、外部加熱ローラ２３３に付着していたトナーが加圧ローラ２３２の局所加熱部分へ噴き出すことを防止できる。その結果、加圧ローラ２３２から定着ローラ２３１へのトナーの噴き出しも防止できる。
【０１２９】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態による定着装置２３の構成について、図１０を用いて詳細に説明する。なお、説明の便宜上、第１の実施の形態にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０１３０】
図１０は、本実施の形態に係る定着装置の構成を示す断面図である。本実施の形態に係る定着装置２３Ａは、図１０に示すように、第１の加熱部材（上加熱部材）としての定着ローラ２３１、第２の加熱部材（下加熱部材）としての加圧ローラ２３２、外部加熱手段としての外部加熱ローラ２３３、定着ローラ２３１および外部加熱ローラ２３３用の熱源であるヒータランプ２３４・２３５・２３６、定着ローラ２３１および外部加熱ローラ２３３の各々の温度を検出する温度検出手段を構成する温度センサとしてのサーミスタ２３７・２３８・２３９、高圧電源２４６、クリーニング部材２４７、および温度制御手段である制御回路（図示せず）を備えている。すなわち、本実施の形態に係る定着装置２３Ａは、高圧電源２４６を追加し、クリーニング部材２４５に代えてクリーニング部材２４７を用いた点以外は、第１の実施の形態に係る定着装置２３と同様の構成を備えている。
【０１３１】
また、本第２の実施の形態における定着ローラ２３１の芯金２３１ａには、バイアス印加手段としての高圧電源２４６が接続されており、高圧電源２４６から、トナーと同極性のバイアス電圧（本実施形態では−１．５ｋＶ）が印加される構成となっている。これにより、トナーの定着ローラ２３１への静電オフセットが防止される。
【０１３２】
さらに、加圧ローラ２３２の離型層２３２ｃとしては、第１の実施の形態の実施例１と同様、導電性ＰＦＡチューブを使用している。ただし、この導電性ＰＦＡチューブの表面抵抗値としては、あまり低すぎると（例えば１０５Ω／□以下）、定着ローラ２３１に付与したマイナスバイアスにより、加圧ローラ２３２表面もマイナス電位となってしまい、電界の作用により、記録紙Ｐの裏面（未定着トナー画像が形成された面の裏面）に付着した逆帯電トナー（プラス帯電）を加圧ローラ２３２に引き寄せてしまい、加圧ローラ２３２のトナー汚れが顕著となることから、好ましくない。従って、本実施形態では、定着ローラ２３１に印加したバイアスの影響のない抵抗値である１０1０Ω／□の導電ＰＦＡチューブを使用している。
【０１３３】
一方、１０1０Ω／□の導電ＰＦＡチューブを使用した場合、加圧ローラ２３２の摩擦帯電を抑制する効果が低減してしまう。このことから、本実施形態のクリーニング部材２４７は、クリーニング部材２４５と同様のスクレーパを導電性とし、かつ接地することで、加圧ローラ２３２を除電する効果を持たせている。この導電性のスクレーパ（クリーニング部材２４７）は、例えば厚さ０．１ｍｍのりん青銅板からなる。
【０１３４】
ここで、外部加熱ローラ２３３からの噴き出しによって画像欠陥を引き起こす原因となるのは、トナーだけでなく、例えば紙粉や、トナーと紙粉が混ざったもの等もある。
【０１３５】
〔実施例３〕
本実施例では、ウォームアップ時および通紙時等、常に−１．５ｋＶのバイアス電圧（定着ローラバイアス）を定着ローラ２３１に印加した。
【０１３６】
上述したような紙粉が主体となった汚れについては、紙粉の成分が静電気的に帯電しやすいことから、本実施例のように、静電オフセット対策として定着ローラ２３１にバイアスを印加した場合、表４に示すように、ウォームアップ時や紙間（１つの記録紙Ｐが当接部を通過してから次の記録紙Ｐが当接部を通過するまでの期間）などで、逆に、紙粉が静電気的に定着ローラ２３１に引き寄せられ、紙粉の噴き出しによる画像欠陥を生じた。
【０１３７】
〔実施例４〕
そこで、本実施例では、上記課題に対応するため、ウォームアップ時や紙間などのような定着ニップ部Ｙに記録紙Ｐが通過していない時には、高圧電源２４６による定着ローラ２３１へのバイアス電圧の印加を停止させるように、図示しない電源制御回路によって高圧電源２４６が制御されるシーケンスとした。なお、本実施例では、通紙時には−１．５ｋＶのバイアス電圧（定着ローラバイアス）を定着ローラ２３１に印加した。
【０１３８】
その結果、表４に示すように、トナー主体の汚れだけでなく、紙粉主体の汚れについても噴き出しによる画像欠陥を防止することができた。実施例３および実施例４における定着ローラバイアスの条件および結果を表４にまとめて示す。
【０１３９】
【表４】
2005172966.tif 000006
なお、本実施の形態に係る、定着ニップ部Ｙに記録紙Ｐが通過していない時にバイアス電圧の印加を停止させる発明は、外部ローラ加熱定着方式だけでなく、２つの加熱部材間に記録材を通過させて熱および圧力によりトナー画像を記録材上に定着させる構成の定着装置であればどのような形態のものにも有効であり、例えば、熱ローラ定着方式や薄肉熱ローラ定着方式にも有効である。
【０１４０】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施の形態に係る定着装置２３の構成について、図１１を用いて詳細に説明する。なお、説明の便宜上、第１の実施の形態にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０１４１】
図１１は、本実施の形態に係る定着装置の構成を示す断面図である。図１１に示すように、本実施の形態に係る定着装置２３Ｂは、第１の加熱部材（上加熱部材）としての定着ローラ２３１、第２の加熱部材（下加熱部材）としての加圧ローラ２３２、外部加熱手段（外部加熱部材）としての外部加熱ローラ２３３、定着ローラ２３１および外部加熱ローラ２３３用の熱源であるヒータランプ２３４・２３５・２３６、定着ローラ２３１、外部加熱ローラ２３３各々の温度を検出する温度検出手段を構成する温度センサとしてのサーミスタ２３７・２３８・２３９、クリーニング部材（２４０・２４１）、温度制御手段である制御回路（図示せず）を備えている。すなわち、本実施の形態に係る定着装置２３Ｂは、クリーニング部材２４５に代えてクリーニング部材（２４０・２４１）を備えている点以外は、第１の実施の形態に係る定着装置２３と同様の構成を備えている。
【０１４２】
クリーニング部材（２４０・２４１）は、クリーニングウェブローラ（ウェブ）２４０およびクリーニングウェブ巻取りローラ（巻き取り手段）２４１からなり、クリーニングウェブローラ２４０が所定の圧力で加圧ローラ２３２に当接している。そして、この当接部にて、加圧ローラ２３２に付着したトナーや紙粉をウェブによりクリーニングする構成となっている。そして、クリーニングウェブにてクリーニングされたトナーや紙粉は、クリーニングウェブ巻取りローラ２４１が所定の速度で回転することにより、クリーニングウェブローラ２４０ごと、クリーニングウェブ巻取りローラ２４１に巻き取られていく。その結果、クリーニング部材（２４０・２４１）に代えてクリーニングローラを用いた場合のように、回収したトナーや紙粉がクリーニング部材（クリーニングローラ）と加圧ローラ２３２との圧接部に留まることがないため、クリーニング部材から加圧ローラ２３２へのトナー、紙粉の噴き出しを防止することができる。
【０１４３】
なお、上記第１〜第３の実施の形態においては、外部加熱手段として、いずれも外部加熱ローラ方式の実施の形態を説明したが、本発明の外部加熱手段としては、外部加熱ローラ方式に限定されるわけではなく、例えば、加熱ベルトや面状発熱体等、加圧ローラ表面に接触して加熱する手段であれば、適宜、適用可能であることは言うまでもない。
【０１４４】
また、上記第１〜第３の実施の形態においては、第１および第２の加熱部材として定着ローラおよび加圧ローラを用いた場合について説明したが、第１および第２の加熱部材は、記録紙表面に接触して加熱する手段であれば、ローラに限定されるものではなく、加熱ベルト等でもよい。
【０１４５】
また、上記第１〜第３の実施の形態においては、記録材として記録紙を使用した場合について説明したが、記録材はシート状であれば特に限定されるものではなく、例えばＯＨＰ（Over Head Projector）シート（透明樹脂シート）等であってもよい。
【０１４６】
また、上記第１〜第３の実施の形態においては、定着ローラのみが回転駆動されていたが、加圧ローラのみ、或いは定着ローラおよび定着ローラの両方が回転駆動されているようになっていてもよい。
【０１４７】
また、上記第１〜第３の実施の形態においては、ヒータランプを用いて加熱を行う加熱方式の場合について説明したが、加熱方式を、他の加熱方式、例えば、ジュール熱により定着ローラを加熱する誘導加熱方式や、芯金の表面や内面に形成した抵抗発熱層による抵抗発熱方式等に変更してもよい。
【０１４８】
また、上記第１〜第３の実施の形態においては、定着ローラ２３１がヒータランプを２本内包していたが、ヒータランプの数は、特に限定されるものではなく、３本以上あるいは１本でもよい。さらに、定着ローラ２３１に内包されたヒータランプを省略し、別の熱源（例えば誘導加熱コイル等）を使用することも可能である。
【０１４９】
また、上記第１〜第３の実施の形態においては、温度検知手段として、サーミスタを用いていたが、サーミスタに代えて他の温度センサを用いてもよい。
【０１５０】
また、上記第１〜第３の実施の形態においては、加圧ローラ２３２表面をクリーニングするクリーニング手段を設けていたが、このクリーニング手段を廃止してもよい。ただし、クリーニング手段を全く設けないよりも、ローラ２３１〜２３３の少なくとも１つに対してクリーニング手段を設けることが好ましい。また、クリーニング効果を高めるために、ローラ２３１〜２３３のうちの２つ以上に対してクリーニング手段を設けてもよい。
【０１５１】
〔第４の実施の形態〕
本発明の定着装置を使用した電子写真方式の画像形成装置の実施の一形態について、図１２〜図１８を使用して以下に説明する。
【０１５２】
図１２は、本発明の定着装置が適用される電子写真方式の画像形成装置１の構成を示す断面図である。画像形成装置１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を有する。
【０１５３】
画像形成部である画像記録装置１２、記録材供給部である記録材供給装置１３および記録材供給装置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は、デジタルプリンタなどの画像形成装置本体２０を構成する。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で、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も可能である。
【０１５４】
画像形成装置本体２０の動作について説明する。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。
【０１５５】
記録材供給装置１３からは、記録紙（印刷用紙）およびＯＨＰシートなどのシート状の記録材が１つずつ分離して搬出され、搬送部１７の第１の搬送経路によって画像記録装置１２に搬送される。画像記録装置１２は、印刷などによって画像データに基づく画像を記録材に形成する。画像が印刷された記録材は、搬送部１７の第２の搬送経路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。
【０１５６】
原稿画像読取装置１１には、原稿供給部もしくは原稿回収部である原稿トレイ１８が接続されている。原稿供給部として働く場合は、複数ページからなる一連の原稿を原稿トレイ１８に載置し、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可能となっている。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イ１８で受けて保持する。また、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。そこで、画像形成装置本体２０に後処理装置１４を接続し、たとえば、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２０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２０と後処理装置１４との間には空間Ｓが形成される。なお、画像形成装置本体２０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。
【０１５７】
また、省エネルギ化および低コスト化などの観点から、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装置２１によって実現可能となっている。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、両面印刷用搬送装置２１で表裏が反転されて、再び画像記録装置１２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。
【０１５８】
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２０に接続し、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いる。
【０１５９】
次に画像形成装置１を構成する各装置および部位について詳細に説明する。
【０１６０】
図１３は、画像記録装置１２の構成を示す断面図である。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。感光体ドラム２２を中心としてその周囲には、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２４と、光走査ユニット２４によって感光体ドラム２２上に書き込まれた静電潜像を現像剤により現像してトナー画像を形成する現像ユニット２５と、感光体ドラム２２表面に記録現像された画像（トナー画像）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などが順次配置されている。ここでは、帯電ユニット３１、光走査ユニット２４、現像ユニット２５、および転写ユニット２６によって記録材上にトナー画像を形成するトナー画像形成手段が構成されている。
【０１６１】
なお、転写ユニット２６は、本実施の形態では転写ベルトを用いた接触転写方式を採用している。
【０１６２】
電子写真プロセス部の上方には、前記第１の実施の形態に係る定着装置２３が配置されている。定着装置２３は、転写ユニット２６によって画像が転写された記録材（記録紙Ｐ等）を順次受け入れ、記録材に転写された現像剤を加熱定着する。なお、前記第１の実施の形態に係る定着装置２３に代えて、本発明の他の実施の形態に係る定着装置、例えば、前記第２の実施の形態に係る定着装置２３Ａや、前記第３の実施の形態に係る定着装置２３Ｂを用いてもよい。
【０１６３】
画像が印刷された記録材は、印刷面を下に向けた状態（フェイスダウン）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２７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に戻されて再利用される。
【０１６４】
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１３ａが装置内に内装されて配置されている。記録材供給部１３ａ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。搬送部１７は、複数のローラ２８およびガイド２９からなり、記録材は、記録材供給部１３ａ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。なお、この記録材供給部１３ａ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、すなわち図１３において紙面と垂直方向である前面側方向に記録材収容トレイ３０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。
【０１６５】
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１３ｂ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。
【０１６６】
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（ＩＣＵ）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などが配置されている。
【０１６７】
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ピ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。
【０１６８】
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１３ａは１つとして説明しているが、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。
【０１６９】
図１４は、増設ユニットの記録材供給装置１３ｂの構成を示す断面図である。記録材供給装置１３ｂは、記録材供給部１３ａ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。記録材供給装置１３ｂは、記録材供給部１３ａ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１３ｂ上面に設けられた記録材排出部３３に向かって搬出する。記録材収容トレイ３４は、３段積層されており、積層された記録材収容トレイ３４の中から所望する記録材を収容した記録材収容トレイを、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。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１３ｂに記録材をセットする場合は、記録材供給装置１３ｂの前面側方向に記録材収容トレイ３４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。
【０１７０】
上記の説明では３つの記録材収容トレイが積層された場合について説明しているが、少なくとも１つ、もしくは３つ以上の記録材収容トレイと記録材排出部から構成することも可能である。
【０１７１】
なお、記録材供給装置１３ｂ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１３ｂを含む画像形成装置本体２０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。
【０１７２】
図１５は、外部記録材供給装置１５の構成を示す断面図である。外部記録材供給装置１５は、画像記録装置１２が備える記録材供給部１３ａおよび記録材供給装置１３ｂ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ともに、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に向かって搬出する。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へと受け渡される。
【０１７３】
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いる構成にしてもよい。
【０１７４】
なお、外部記録材供給装置１５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、ストッパによって設置場所に固定することも可能である。
【０１７５】
図１６は、後処理装置１４の構成を示す断面図である。後処理装置１４は、画像形成装置本体２０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２０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２０によっ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。外部搬送部１９の一方の端部は、画像記録装置１２の外部排出部４０と接続し、もう一方の端部は、後処理装置１４の記録材受け入れ部４１と接続している。
【０１７６】
後処理装置１４は、搬送された記録材を排出トレイ４２，４３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４６および搬送方向切換ガイド４７からなり、搬送方向切換ガイド４７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イ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。
【０１７７】
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プル処理を施したり、Ｂ４，Ａ３サイズなどの印刷用紙を紙折りしたり、記録材にファ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。
【０１７８】
なお、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。また、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とは、着脱可能に構成されていてもよい。
【０１７９】
図１７は、原稿画像読取装置１１の構成を示す断面図である。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。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。
【０１８０】
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、原稿の両面から原稿画像を同時に走査して読み取ることが可能である。原稿の下面の読み取りについては、原稿台下面を走査する移動走査露光光学系が、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から一体的に構成される密着センサ（ＣＩＳ）が配置されている。両面原稿の読み取りが選択されると、原稿供給部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。
【０１８１】
原稿画像読取装置１１には、原稿トレイ１８が設けられている。原稿トレイ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、原稿トレイ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、原稿トレイ１８に排出される。
【０１８２】
図１８は、両面印刷用搬送装置２１の構成を示す断面図である。両面印刷用搬送装置２１は、両面印刷用搬送部２１１を有し、図１３に示した画像記録装置１２の左側面に取り付けられる。両面印刷用搬送部２１１は、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記録材排出部１６を用いてスイッチバック搬送する。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と転写ユニット２６との間に向かって記録材を供給することができる。画像記録装置１２において、装置上部の記録材排出部１６に向かって記録材を排出する搬送経路には、印刷された記録材をスイッチバック搬送することにより、図１６に示した後処理装置１４、両面印刷用搬送装置２１に記録材を導くことが可能となっている。
【産業上の利用可能性】
【０１８３】
本発明は、トナー汚れ等による画像欠陥が抑制された定着装置およびそれを用いた電子写真方式の画像形成装置を提供できるので、高画質の電子写真方式の画像形成装置、およびそれに用いる定着装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１８４】
【図１】本発明の実施の一形態に係る定着装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１の定着装置における温度制御系および回転駆動制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】比較例におけるウォームアップシーケンスによる各ローラの各モードでの温度を示すグラフである。
【図４】噴き出し現象を説明するための概念図である。
【図５】比較例における各モードでの温度、およびその温度条件下でのトナーに作用する力を示すグラフである。
【図６】本発明の実施の一例におけるウォームアップシーケンスによる各ローラの各モードでの温度を示すグラフである。
【図７】本発明の実施の一例における各モードでの温度、およびその温度条件下でのトナーに作用する力を示すグラフである。
【図８】本発明の他の実施例における復帰シーケンスによる各ローラの各モードでの温度を示すグラフである。
【図９】本発明の他の実施例における各モードでの温度、およびその温度条件下でのトナーに作用する力を示すグラフである。
【図１０】本発明の他の実施の形態に係る定着装置の構成を示す断面図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施の形態に係る定着装置の構成を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施の一形態に係る定着装置を用いた電子写真方式の画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図１３】図１２の画像形成装置が備える画像記録装置の構成を示す断面図である。
【図１４】図１２の画像形成装置が備える増設ユニットの記録材供給装置の構成を示す断面図である。
【図１５】図１２の画像形成装置が備える外部記録材供給装置の構成を示す断面図である。
【図１６】図１２の画像形成装置が備える後処理装置の構成を示す断面図である。
【図１７】図１２の画像形成装置が備える原稿画像読取装置の構成を示す断面図である。
【図１８】図１２の画像形成装置が備える両面印刷用搬送装置の構成を示す断面図である。
【図１９】薄肉熱ローラ定着方式並びに外部ローラ加熱定着方式を用いた従来の定着装置の一例の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１８５】
１    画像形成装置
１２    画像記録装置
２３    定着装置
２３Ａ  定着装置
２３Ｂ  定着装置
２４    光走査ユニット（トナー画像形成手段）
２５    現像ユニット（トナー画像形成手段）
２６    転写ユニット（トナー画像形成手段）
３１    帯電ユニット（トナー画像形成手段）
２３１    定着ローラ（第１の加熱部材）
２３２    加圧ローラ（第２の加熱部材）
２３３    外部加熱ローラ（外部加熱部材）
２３４・２３５  ヒータランプ（第１の熱源）
２３６    ヒータランプ（第２の熱源）
２４０    クリーニングウェブローラ（ウェブ）
２４１    クリーニングウェブ巻取りローラ（巻き取り手段）
２４５    クリーニング部材（スクレーパ）
２４６    高圧電源（バイアス印加手段）
２４７    クリーニング部材（導電性のスクレーパ）
２５０    制御回路
２５３    演算回路（温度制御手段、駆動制御手段）
２５４    駆動モータ（駆動手段）
２５５    駆動モータ（駆動手段）
Ｙ        定着ニップ部（当接部）
Ｚ        加熱ニップ部
【図１】
2005172966.tif 000007
【図２】
2005172966.tif 000008
【図３】
2005172966.tif 000009
【図４】
2005172966.tif 000010
【図５】
2005172966.tif 000011
【図６】
2005172966.tif 000012
【図７】
2005172966.tif 000013
【図８】
2005172966.tif 000014
【図９】
2005172966.tif 000015
【図１０】
2005172966.tif 000016
【図１１】
2005172966.tif 000017
【図１２】
2005172966.tif 000018
【図１３】
2005172966.tif 000019
【図１４】
2005172966.tif 000020
【図１５】
2005172966.tif 000021
【図１６】
2005172966.tif 000022
【図１７】
2005172966.tif 000023
【図１８】
2005172966.tif 000024
【図１９】
2005172966.tif 000025