(57)【要約】【課題】  定着性を向上させつつも、衝撃や静電的な外力によるトナーの散りを防止する。【解決手段】  定着装置１は、プレニップ構成を有していない。定着装置１において、媒体Ｐは、加圧ローラ５と定着ローラ９とのニップ部２０１で加圧及び加熱されてトナー画像を定着される。媒体Ｐの搬送経路上のニップ部２０１より上流側にはプレヒータ３０１が設けられている。プレヒータ３０１は、ニップ部２０１における加圧及び加熱の前に媒体Ｐを加熱してトナー画像をプレ定着させる。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体の搬送経路上に設けられた一対のローラと第１加熱装置とを備え、前記一対のローラのニップ部で当該ローラ及び前記第１加熱装置による加圧及び加熱により前記媒体上にトナー画像を定着させる定着装置において、
前記搬送経路上の前記ニップ部より上流側に設けられた第２加熱装置を備え、当該第２加熱装置で前記加圧及び加熱の前に前記第２加熱装置で前記媒体を加熱して前記トナー画像を定着させることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記第１加熱装置の立上り直後からある時間内に開始される所定枚数までの前記媒体の処理には、それ以後の時間それ以降の枚数の場合に比べて前記第２加熱装置による加熱の程度を大きくする第１制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記ローラの定着温度を検出する温度センサと、
前記検出温度が予め設定された制御温度より低いときは高いときに比べて前記第２加熱装置による加熱の程度を大きくする第２制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記媒体の両面に画像形成をするときは、前記媒体の最初に前記定着を行う第１面について当該定着を行うときは当該第１面について前記第２加熱装置による加熱を行う第３制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの一項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記定着を行う前記媒体の画像面積に応じて加熱の程度を変える第４制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの一項に記載の定着装置。
【請求項６】
前記定着を行う前記媒体の種類に応じて加熱の程度を変える第５制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの一項に記載の定着装置。
【請求項７】
設置環境の温湿度データが示す温湿度に応じて加熱の程度を変える第６制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの一項に記載の定着装置。
【請求項８】
前記第１制御手段乃至第６制御手段のうちの何れかについて前記第２加熱装置による加熱実行のタイミングが重なり、このタイミングが重なった前記第１制御手段乃至第６制御手段のうちの何れかによる加熱の程度に大小があるときは、そのうちの大きな加熱の程度で前記第２加熱装置による加熱を実行することを特徴とする請求項３〜７のいずれかの一項に記載の定着装置。
【請求項９】
電子写真方式の画像形成装置において、
定着装置として請求項１〜８の何れかの一項に記載の定着装置を備えてい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、定着装置、及びこの定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、転写紙上に形成したトナー画像を定着するために定着装置が搭載されている。定着装置において、転写紙が定着ニップに進入する直前に、進入する衝撃や静電的な外力によってトナーが散った状態で定着される異常画像を防止する手段として、又、特にベルト定着方式の定着装置において小さいニップ幅で定着性を確保することを目的として、加圧ローラと定着ローラとのニップ部で転写紙をニップする前に加圧ローラと定着ベルトとの間で転写紙をニップするプレニップ構成を有する定着装置が知られている（特許文献１の図９を参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２２８２４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図５は、プレニップ構成を有する定着装置１０１の縦断面図である。この定着装置１０１は、トナーを定着される用紙Ｐを搬送するための回転体としての無端の定着ベルト２と、定着ベルト２を巻き掛けられた加熱ローラ３及び定着ローラ９と、定着ベルト２を介して定着ローラ９に対向して配置され、定着ベルト２の回転方向とは反対方向に回転する加圧ローラ５とを備えている。定着装置１は、また、加熱ローラ３の内部に設けられたハロゲンランプの加熱ヒータ６と、加圧ローラ５の内部に設けられた加圧ヒータ７とを備えている。
符号２０１は、定着ローラ９と加圧ローラ５とのニップ部であり、符号２０２が、加圧ローラ５と定着ローラ９とのニップ部２０１で用紙Ｐをニップする前に加圧ローラ５と定着ベルト２との間で用紙Ｐをニップ（プレニップ）するプレニップ部２０２となる。
【０００５】
しかしながら、このようなプレニップ構成を有する定着装置１０１において、プレニップ部２０２は定着性の向上には効力を発揮するものの、ニップ圧が弱いことから、むしろトナー散りの原因となるという不具合がある。
そこで、本発明の目的は、定着性を向上させつつも、衝撃や静電的な外力によるトナーの散りを防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、媒体の搬送経路上に設けられた一対のローラと第１加熱装置とを備え、前記一対のローラのニップ部で当該ローラ及び前記第１加熱装置による加圧及び加熱により前記媒体上にトナー画像を定着させる定着装置において、前記搬送経路上の前記ニップ部より上流側に設けられた第２加熱装置を備え、当該第２加熱装置で前記加圧及び加熱の前に前記第２加熱装置で前記媒体を加熱して前記トナー画像を定着させることを特徴とする定着装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、プレニップを行わずに第２加熱装置でプレ定着を行うことができ、定着性を向上させることができるのみならず、媒体が一対のローラ間のニップ部に進入する時の衝撃や静電的な外力によるトナーの散りを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明を実施するための最良の一形態について説明する。
図１は、本実施形態の電子写真方式の画像形成装置の概略構成を示す図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、矢印Ａ方向に回転駆動される円筒状に形成された像担持体としての光導電性の感光体ドラム（以下、「感光体」という。）１０１と、感光体１０１を帯電する帯電手段としての帯電装置１０２と、帯電後の感光体１０１に潜像を形成するレーザー光１０３を発して光走査を行う露光手段としての露光装置１０８と、露光後の感光体１０１上の潜像を現像する現像手段としての現像装置１０４を有している。
【０００９】
画像形成装置１００は、また、現像装置１０４による現像によって得られた感光体１０１上のトナー像をシート状の記録媒体としての用紙Ｐに転写する転写手段としての転写装置１０５と、転写後の感光体１０１上をクリーニングするクリーニング手段としてのクリーニング装置１０６と、帯電装置１０２で帯電を行う前に感光体１０１の除電を行う除電手段としての除電装置１０５とを有している。
【００１０】
画像形成装置１００は、また、用紙Ｐを積載している図示しない給紙トレイと、給紙トレイに積載した用紙Ｐを感光体１０１と転写装置１０４との対向部である転写領域１０７に向けて送り出す給紙手段としての図示しない給紙ローラと、給紙ローラによって給紙トレイから送られてきた用紙Ｐを所定のタイミングで転写領域１０７に搬送する図示しないレジストローラと、転写装置１０４により感光体１０１上のトナー像を転写された用紙Ｐに、かかるトナー像の定着を行う定着手段としての定着装置１とを有している。
【００１１】
帯電装置１０２に備えられた帯電ローラ１０２ａ、現像装置１０４に備えられた現像ローラ１０４ａ、転写装置１０５に備えられた転写ローラ１０５ａ、クリーニング装置１０６に備えられたファーブラシ１０６ａはそれぞれ、Ｂ方向、Ｃ方向、Ｄ方向、Ｅ方向に回転する。Ｂ方向、Ｃ方向、Ｄ方向は何れも感光体１０１との対向位置においてＡ方向と同じ方向に移動する方向であり、Ｅ方向は感光体１０１との対向位置でＡ方向と逆の方向に移動する方向である。
【００１２】
クリーニング装置１０６は、ファーブラシ１０６ａにより感光体１０１の表面に残留付着しているトナーや、微細な紙粉などを除去するものである。帯電手段としては、コロナチャージャ、帯電ブラシ等を用いることができ、転写手段としては、転写チャージャ、転写ベルト等を用いることができる。
【００１３】
これらの構成の画像形成装置１００で媒体である用紙Ｐ上に形成されたトナー画像は、定着装置１で加圧及び加熱されて用紙Ｐに定着される。
【００１４】
次に、この定着装置１について説明する。
図２は、本実施形態の定着装置１の縦断面図である。この定着装置１は、トナーを定着される用紙Ｐを搬送するための回転体としての無端の定着ベルト２と、定着ベルト２を巻き掛けられた加熱ローラ３及び定着ローラ９と、定着ベルト２を介して定着ローラ９に対向して配置され、定着ベルト２の回転方向とは反対方向に回転する加圧ローラ５とを備えている。定着装置１は、また、加熱ローラ３の内部に設けられたハロゲンランプの加熱ヒータ６（第１加熱装置）と、加圧ローラ５の内部に設けられた加圧ヒータ７（第１加熱装置）とを備えている。符号２０１は、定着ローラ９と加圧ローラ５とのニップ部である。定着装置１０１においては、前述の定着装置１０１とは異なり、加圧ローラ５と定着ベルト２との間で用紙Ｐをプレニップすることは行わない。符号８は加熱ローラ３、加圧ローラ５の温度を検出する温度センサである。
【００１５】
定着装置１は、一対のローラである加圧ローラ５、定着ローラ９と、第１加熱装置である加熱ヒータ６、加圧ヒータ７とによりニップ部２０１で加圧及び加熱することにより、用紙Ｐにトナー画像を定着する。
用紙Ｐの搬送経路でニップ部２０１より上流側には用紙Ｐを加熱するプレヒータ３０１（第２加熱装置）が設けられている。プレヒータ３０１は、トナー画像が形成された用紙Ｐをニップ部２０１で定着する前に加熱することにより予備的な定着（プレ定着）を行う。
【００１６】
図３は、定着装置１の制御系の電気的な接続のブロック図である。この制御系は、各部を集中的に制御するＣＰＵ２１１と、ＣＰＵ２１１が実行する各種制御プログラムを記憶しているＲＯＭ２１２と、ＣＰＵ２１１の作業エリアとなるＲＡＭ２１３とがバス２１４で接続されている。バス２１４には、所定のインターフェイスを介して加圧ローラ５、定着ローラ９などを回転駆動するモータ２１５、加熱ヒータ６、加圧ヒータ７、及びプレヒータ３０１、温度センサ８などの様々なアクチュエータ、センサが接続されている。
【００１７】
このような構成の定着装置１によれば、プレニップを行わずプレ定着を行うことにより、定着性を向上させることができるのみならず、用紙Ｐのニップ部２０１進入時の衝撃や静電的な外力によるトナーの散りを防止することができる。
【００１８】
次に、具体的にプレヒータ３０１をどのようなときに点灯するのか、ＣＰＵ２１１が実行するプレヒータ３０１の点灯制御について説明する。
定着装置１の立上り（ヒータ６，７への通電開始によるヒータ６，７の温度上昇の開始）直後は定着装置１の予め設定されている設定温度はクリアしていても、例えば１枚目の用紙Ｐの通紙後に温度が落ち込む場合がある。定着の下限温度はこの落込み温度よりも上で設計するが、２枚目の定着性に影響を与えることがある。
これを防止する為に、従来は定着装置１の立上り直後の用紙Ｐの通紙前に定着装置１を空回転させ、あるいは、設定温度を一時的に上げてヒータ６，７を強制点灯するといった対策をとることがあった。
【００１９】
しかしながら、この対策ではユーザーの待ち時間が長くなるという不具合がある。
そこで、表１に示すように、定着装置１の立上りから、画像形成装置１００の図示しないメイン制御部より定着装置１に用紙Ｐを通過させることを指示する命令（通紙Job）が来るまでの放置時間と用紙Ｐの処理枚数とに応じてプレヒータ３０１の点灯率を変化させる。すなわち、立上りからの時間が長くなるほど、連続通紙の中の何枚目であるか、その枚数が多くなるほど、プレヒータ３０１の点灯率を小さくする。
【００２０】
【表１】
2007093664.tif 000003
【００２１】
このように、定着装置１の立上り直後の用紙Ｐの通紙時には、ある時間内に開始される所定枚数（表１の例で１０枚）までの用紙Ｐの処理には、それ以後の時間それ以降の枚数の場合に比べてプレヒータ３０１による加熱の程度を大きくすることにより、定着装置１の立上り直後の定着性を確保することができる。
【００２２】
また、生産性確保（特にファーストプリントタイム）を目的として画像形成装置１００による画像形成開始を許可する定着装置１の定着温度は、定着装置１の温度として予め設定された温度よりも低く設定されることが多い。
【００２３】
そこで、温度センサ８で定着温度を検出し、図４に示すように、この定着温度が設定温度よりも低い温度であるＢ領域と設定温度をクリアしているＡ領域とで、Ｂ領域の方がＡ領域より強く加熱されるようにプレヒータ３０１の点灯率を変化させる。
例えば、温度センサ８で定着温度を検出し、これを設定温度と比較して、Ａ領域では６０％以上の点灯率、Ｂ領域では２０％以下に設定する制御を行い、定着装置１の定着性の確保及びトナーの散り防止の為の最低熱量を用紙Ｐに与える。
【００２４】
また、両面印刷を行うときには、最初に画像形成を行う第１面目と後に画像形成を行う第２面目とで定着に要する熱量に違いがある。第１面目の設定温度を基準とし第２面目を同じ設定にすると、第１面目の定着時に暖められた用紙Ｐの影響から第２面目の定着時に熱量過多になってオフセットを発生させることがある。
【００２５】
これを防止する為に、第１面目に比べ第２面目の定着温度を低く設定する場合がある。特にインターリーフ方式の両面印刷方式においては、第１面と第２面が交互に定着装置を通過する場合があり、温度設定を印刷面に対応し変化させても的確に温度追従できないことから、熱量を適正化する事が困難である。
【００２６】
そこで、本実施形態では、定着設定温度は両面共に同じ、かつ、第２面目については定着するための適正温度に設定し、この第２面よりも大きな熱量が必要である第１面を定着するときにのみプレヒータ３０１を点灯させる制御を行う。
これにより、両面双方に適正な熱量を転写紙に与えることができる。
【００２７】
また、トナー付着量が多い場合には、定着性の確保に対し余裕度が低下する。これを補う為に、定着する画像面積に応じてプレヒータ３０１の点灯率を変化させることにより定着の加熱量を変えて、定着性を確保する制御を行う。
具体的には、画像面積のデータを図示しないメイン制御部からＣＰＵ２１１が受け取り、画像面積の大きさに応じて表２に例示するようにプレヒータ３０１の点灯率を変化させる。
【００２８】
【表２】
2007093664.tif 000004
【００２９】
また、用紙Ｐの熱容量が大きい場合、定着性の確保に対して余裕度が低下すると同時に用紙Ｐのニップ部２０１への進入時の衝撃によるトナー散りも発生しやすくなる。
そこで、用紙Ｐの種類に応じてプレヒータ３０１の点灯率を変化させることにより、加熱の程度を変える制御を行う。
具体的には、用紙Ｐの種類のデータを図示しないメイン制御部からＣＰＵ２１１が受け取り、用紙Ｐの種類（通紙モード）に応じて表３に例示するように、プレヒータ３０１の点灯率を変化させる。
【００３０】
【表３】
2007093664.tif 000005
【００３１】
これにより、プレヒータ３０１の点灯率を変化させて定着性の余裕度向上及び異常画像を防止することができる。
【００３２】
画像形成装置１００には、その設置環境を判断するために図示しない温湿度センサが設けられ、この検出値に基づいて各作像条件を適正化している。特に低温環境では、定着性確保の為、低温補正として設定温度を上乗せする制御を行っている。
【００３３】
しかしながら、設定温度の変更だけでは定着性確保に対し余裕度が低い場合がある。又、低湿時に発生しやすいトナーの散りに対しては設定温度だけでは対応できない。
そこで、画像形成装置１００の図示しないメイン制御部から画像形成装置１００の設置環境の温湿度データを受けて、ＣＰＵ２１１は、その温湿度に応じて、プレヒータ３０１の点灯率を変化させる制御を行う。
具体的には、表４に示すように、温度による点灯率と湿度による点灯率に差異がある環境においては高い点灯率を採用する。
【００３４】
【表４】
2007093664.tif 000006
【００３５】
これにより、少なくとも低温時には定着性の確保に対して余裕度を向上させ、低湿時には静電的なトナーの散りを防止することができる。
【００３６】
なお、前述した各条件に応じたプレヒータ３０１の加熱の程度の制御を複数組み合わせて行うときに、各制御間でプレヒータ３０１の点灯タイミングが重なり、またその時の点灯率（加熱の程度）に大小の差が生じる場合には、その中で最も大きい点灯率を採用することにより、最適な定着条件を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態である画像形成装置の縦断面図である。
【図２】画像形成装置の定着装置の縦断面図である。
【図３】定着装置の制御系の電気的な接続のブロック図である。
【図４】定着装置の温度の時間変化を示すグラフである。
【図５】従来の定着装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  定着装置
５  ローラ
６  加熱ヒータ（第１加熱装置）
７  加圧ヒータ（第１加熱装置）
８  温度センサ
９  ローラ
１００  画像形成装置
２０１  ニップ部
３０１  プレヒータ（第２加熱装置）
Ｐ  媒体
【図１】
2007093664.tif 000007
【図２】
2007093664.tif 000008
【図３】
2007093664.tif 000009
【図４】
2007093664.tif 000010
【図５】
2007093664.tif 000011