JPH10142999A - 定着装置及び画像形成装置並びに画像形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】装置立ち上げ直後の定着不良を防止するととも
に、ウォームアップ時間を短縮して消耗品のライフに悪
影響を与えることのない定着装置、及びこの定着装置を
備えた画像形成装置、並びにこの画像形成方法を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】電源が投入されると、ＣＰＵ１００は、ヒ
ータランプ６９を点灯させ、加熱ローラ３７を加熱す
る。加熱ローラ３７の表面温度がトナー定着可能なレデ
ィ温度に達すると、ＣＰＵ１００は、駆動モータ１０６
を駆動させ、加熱ローラ３７及びこの加熱ローラ３７に
従動して回転する加圧ローラ３９を予め設定した時間、
例えば１０〜１５秒間だけ空回転させる。そして、加熱
ローラ３７の中心部から端部に至るまで略全域にわたっ
て温められて、画像形成可能な状態となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電子写真方式の
画像形成装置において転写材上に転写されたトナー像を
加圧しつつ溶融して定着させる定着装置に係り、特に電
源投入後のウォームアップ時間を短縮できる定着装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の画像形成装置、例えばア
ナログ複写装置は、原稿を光学的に走査して画像情報を
読み取る画像読取部と、この画像読取部で読み取られた
画像情報に基づいて転写材としての用紙上に形成すべき
画像を形成する画像形成部とを有している。

【０００３】画像形成部は、画像情報に基づいて生成さ
れる静電潜像を保持する感光体、この感光体を所定の電
位に帯電する帯電チャージャ、帯電された感光体を画像
情報に対応した光で露光して静電潜像を形成する露光
部、静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現
像器、トナー像を転写材に転写するとともに転写材を感
光体から剥離する転写・剥離チャージャを有している。

【０００４】また、この画像形成装置は、転写材上に転
写されたトナー像を溶融定着させるための定着器を有し
ている。この定着器は、ヒータランプを内蔵した加熱ロ
ーラと、この加熱ローラに圧接された加圧ローラとを有
している。

【０００５】ところで、従来、縦置きのＡ４サイズの用
紙に対して２０〜３０ｃｐｍの割合で画像を形成する低
・中速機クラスの画像形成装置においては、電源投入後
のウォームアップ時間を短縮するために、加熱ローラ及
び加圧ローラをともに回転させることなく、設定温度、
例えばトナーを定着可能な温度（以下、レディ温度と称
する）に達するまで加熱する場合が多い。

【０００６】また、加熱ローラ及び加圧ローラをともに
空回転させる場合には、特公昭６１−３１４６３号公報
によれば、第１の設定温度到達後から空回転を開始し、
第２の設定温度に到達するまで継続されるものが開示さ
れている。特公昭６１−６１３９０号公報によれば、ト
ナーが軟化する温度からレディ温度まで空回転させるも
のが開示されている。特公平１−４０３５２号公報によ
れば、レディ温度に到達後から空回転を開始し、この回
転による加熱ローラの温度低下により、再度レディ温度
に到達するまで空回転を継続するものが開示されてい
る。なお、加熱ローラの温度を検知する際には、加熱ロ
ーラの長手方向の概ね中心の位置に配置された温度セン
サなどによって検知されていることが多い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ウォー
ムアップ中に、加熱ローラ及び加圧ローラを回転させな
い場合、加熱ローラがレディ温度に到達したことを加熱
ローラの概ね中心位置に配置された温度センサにより検
知されると、レディ温度に達した直後は、加熱ローラの
両端部の温度がレディ温度に達していない場合が多い。
特に、加熱ローラとして肉厚の薄い金属筒を使用してい
る場合には、熱容量が小さいため、端部は熱が逃げやす
く、蓄積されにくい。このため、加熱ローラの中心部か
ら端部にわたって急唆な温度勾配が形成される。従っ
て、加熱ローラの中心部でレディ温度に達していても端
部ではレディ温度を大きく下回った温度であるため、電
源投入直後、すなわちレディ温度に達した直後の数枚の
画像形成の際に、定着不良が発生しやすい。

【０００８】また、加熱ローラの端部がレディ温度に達
するまで加熱すると、検知してから加熱をオフするまで
時間がかかるため中心部において設定温度を大きく上回
る、いわゆるオーバシュートが大きくなり、加熱ローラ
及び加圧ローラだけでなく、周辺機器にも悪影響を及ぼ
す。

【０００９】一方、ウォームアップの途中から所定の設
定温度に達するまで加熱ローラ及び加圧ローラを空回転
させる場合、加熱ローラ及び加圧ローラは、端部まで充
分に加熱できるが、温度の上昇に長い時間を要するた
め、ウォームアップ時間が長くなる問題がある。

【００１０】また、必要以上に加熱ローラ及び加圧ロー
ラを空回転させることにより、定着器の消耗品のライフ
が短くなる。また、単一のモータで画像形成部及び定着
器のローラ類を回転させる機構を採用している画像形成
装置においては、加熱ローラ及び加圧ローラを空回転さ
せて充分に加熱するために、感光体ドラムや現像器など
も同時に回転させる必要があり、他の消耗品のライフも
短くなってしまう問題がある。

【００１１】そこで、この発明の目的は、装置立ち上げ
直後の定着不良を防止するとともに、ウォームアップ時
間を短縮して消耗品のライフに悪影響を与えることのな
い定着装置、及びこの定着装置を備えた画像形成装置、
並びにこの画像形成方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記問題点
に基づきなされたもので、転写材上に転写された現像剤
像を溶融するとともに、回転自在に設けられた加熱ロー
ラと、この加熱ローラを加熱する加熱手段と、前記加熱
ローラに圧接されるとともに加熱ローラに従動して回転
自在に設けられ、溶融した現像剤像を前記転写材上に圧
接して定着させる加圧ローラと、前記加熱ローラを回転
させる駆動手段と、前記加熱手段を作動させて前記加熱
ローラを前記現像剤像が溶融定着可能な温度まで加熱し
た後、前記駆動手段を予め設定した所定時間だけ駆動さ
せて前記加熱ローラ及び加圧ローラを回転させる制御手
段と、を備えたことを特徴とする定着装置を提供するも
のである。

【００１３】また、この発明によれば、転写材上に転写
された現像剤像を溶融するとともに回転自在に設けら
れ、一方向に延出された肉厚が２ｍｍ以下の金属製の円
筒によって形成された加熱ローラと、この加熱ローラを
加熱する加熱手段と、前記加熱ローラに圧接されるとと
もに加熱ローラに従動して回転自在に設けられ、溶融し
た現像剤像を前記転写材上に圧接して定着させる加圧ロ
ーラと、前記加熱ローラを回転させる駆動手段と、前記
加熱手段を作動させて前記加熱ローラを前記現像剤像が
溶融定着可能な温度まで加熱した後、前記加熱ローラの
延出された方向全域にわたって前記現像剤像を転写材上
に溶融定着できる温度まで加熱するのに要する予め決定
された所定時間だけ前記駆動手段を駆動させて前記加熱
ローラ及び加圧ローラを回転させる制御手段と、を備え
たことを特徴とする定着装置が提供される。

【００１４】さらに、この発明によれば、転写材上に転
写された現像剤像を溶融するとともに回転自在に設けら
れ、一方向に延出された肉厚が２ｍｍ以下の金属製の円
筒によって形成された加熱ローラと、この加熱ローラを
加熱する加熱手段と、前記加熱ローラに圧接されるとと
もに加熱ローラに従動して回転自在に設けられ、溶融し
た現像剤像を前記転写材上に圧接して定着させる加圧ロ
ーラと、前記加熱ローラを回転させる駆動手段と、前記
加熱ローラの表面温度を検知する検知手段と、前記加熱
手段を作動させて前記加熱ローラを加熱して前記現像剤
像が溶融定着可能な温度に達したことを前記検知手段で
検知した後、前記加熱ローラの延出された方向全域にわ
たって前記現像剤像を転写材上に溶融定着できる温度ま
で加熱するのに要する予め決定された所定時間だけ前記
駆動手段を駆動させて前記加熱ローラ及び加圧ローラを
回転させる制御手段と、を備えたことを特徴とする定着
装置が提供される。

【００１５】またさらに、この発明によれば、感光体を
所定の電位に帯電する帯電手段と、帯電された前記感光
体を露光して画像情報に応じた静電潜像を形成する露光
手段と、前記静電潜像を現像剤で現像して現像剤像を形
成する現像手段と、前記現像剤像を転写材に転写する転
写手段と、前記転写材上に転写された現像剤像を溶融す
るとともに、回転自在に設けられた加熱ローラと、この
加熱ローラを加熱する加熱手段と、前記加熱ローラに圧
接されるとともに加熱ローラに従動して回転自在に設け
られ、溶融した現像剤像を前記転写材上に圧接して定着
させる加圧ローラと、前記加熱ローラを回転させる駆動
手段と、前記加熱手段を作動させて前記加熱ローラを前
記現像剤像が溶融定着可能な温度まで加熱した後、前記
駆動手段を予め設定した所定時間だけ駆動させて前記加
熱ローラ及び加圧ローラを回転させる制御手段と、を含
む定着手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置
が提供される。

【００１６】さらにまた、この発明によれば、感光体を
所定の電位に帯電する帯電手段と、帯電された前記感光
体を露光して画像情報に応じた静電潜像を形成する露光
手段と、前記静電潜像を現像剤で現像して現像剤像を形
成する現像手段と、前記現像剤像を転写材に転写する転
写手段と、前記転写材上に転写された現像剤像を溶融す
るとともに回転自在に設けられ、一方向に延出された肉
厚が２ｍｍ以下の金属製の円筒によって形成された加熱
ローラと、この加熱ローラを加熱する加熱手段と、前記
加熱ローラに圧接されるとともに加熱ローラに従動して
回転自在に設けられ、溶融した現像剤像を前記転写材上
に圧接して定着させる加圧ローラと、前記加熱ローラを
回転させる駆動手段と、前記加熱手段を作動させて前記
加熱ローラを前記現像剤像が溶融定着可能な温度まで加
熱した後、前記加熱ローラの延出された方向全域にわた
って前記現像剤像を転写材上に溶融定着できる温度まで
加熱するのに要する予め決定された所定時間だけ前記駆
動手段を駆動させて前記加熱ローラ及び加圧ローラを回
転させる制御手段と、を含む定着手段と、を備えたこと
を特徴とする画像形成装置が提供される。

【００１７】またさらに、この発明によれば、感光体を
所定の電位に帯電する帯電手段と、帯電された前記感光
体を露光して画像情報に応じた静電潜像を形成する露光
手段と、前記静電潜像を現像剤で現像して現像剤像を形
成する現像手段と、前記現像剤像を転写材に転写する転
写手段と、転写材上に転写された現像剤像を溶融すると
ともに回転自在に設けられ、一方向に延出された肉厚が
２ｍｍ以下の金属製の円筒によって形成された加熱ロー
ラと、この加熱ローラを加熱する加熱手段と、前記加熱
ローラに圧接されるとともに加熱ローラに従動して回転
自在に設けられ、溶融した現像剤像を前記転写材上に圧
接して定着させる加圧ローラと、前記加熱ローラを回転
させる駆動手段と、前記加熱ローラの表面温度を検知す
る検知手段と、前記加熱手段を作動させて前記加熱ロー
ラを加熱して前記現像剤像が溶融定着可能な温度に達し
たことを前記検知手段で検知した後、前記加熱ローラの
延出された方向全域にわたって前記現像剤像を転写材上
に溶融定着できる温度まで加熱するのに要する予め決定
された所定時間だけ前記駆動手段を駆動させて前記加熱
ローラ及び加圧ローラを回転させる制御手段と、を備え
たことを特徴とする画像形成装置が提供される。

【００１８】さらにまた、この発明によれば、加熱ロー
ラを加熱し、現像剤を溶融定着可能な温度にする工程
と、前記加熱ローラが現像剤を溶融定着可能な温度に達
した後、予め設定した所定時間だけ駆動させ、加熱ロー
ラ及びこの加熱ローラに圧接された加圧ローラを回転さ
せる工程と、所定時間加熱ローラ及び加圧ローラを回転
させて待機状態とするとともに、前記加熱ローラの表面
温度を現像剤が溶融可能な温度に維持する工程と、画像
情報に対応した現像剤像が転写材上に転写された後に加
熱ローラと加圧ローラとの間に前記転写材を搬送する工
程と、前記転写材を加熱ローラの熱で加熱して現像剤像
を溶融するとともに、加熱ローラと加圧ローラとの圧接
力により転写材上に現像剤像を定着させる工程と、を備
えたことを特徴とする画像形成方法が提供される。

【００１９】またさらに、この発明によれば、加熱ロー
ラを加熱し、現像剤を溶融定着可能な温度にする工程
と、前記加熱ローラが現像剤を溶融定着可能な温度に達
した後、加熱ローラの延出された方向全域にわたって現
像剤像を転写材上に溶融定着できる温度まで加熱するの
に要する予め決定された所定時間だけ駆動させ、加熱ロ
ーラ及びこの加熱ローラに圧接された加圧ローラを回転
させる工程と、所定時間加熱ローラ及び加圧ローラを回
転させて待機状態とするとともに、前記加熱ローラの表
面温度を現像剤が溶融定着可能な温度に維持する工程
と、画像情報に対応した現像剤像が転写材上に転写され
た後に加熱ローラと加圧ローラとの間に前記転写材を搬
送する工程と、前記転写材を加熱ローラの熱で加熱して
現像剤像を溶融するとともに、加熱ローラと加圧ローラ
との圧接力により転写材上に現像剤像を定着させる工程
と、を備えたことを特徴とする画像形成方法が提供され
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態について詳細に説明する。図１は、この発明
の実施の形態に係る画像形成装置の一例としてのアナロ
グ複写装置の断面を概略的に示す図である。

【００２１】図１において、像担持体としての感光体ド
ラム３は、図中の矢印ａ方向に回転可能に設けられてい
る。感光体ドラム３の周囲には、その回転方向に沿って
以下のものが順に配置されている。図１において、感光
体ドラム３を一様に帯電させる帯電チャージャ５が感光
体ドラム３に対向して設けられている。

【００２２】感光体ドラム３の上方には、原稿が載置さ
れる原稿台ガラス７、原稿台ガラス７上に原稿を送り込
むための自動原稿送り装置（以下、ＡＤＦと称する）
８、及び帯電した感光体ドラム３に原稿画像に応じた露
光を行って静電潜像を形成する露光部９が設けられてい
る。

【００２３】露光部９は、光源となる露光ランプ１１、
露光ランプ１１から照射された光を感光体ドラム３上へ
導く反射ミラー１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３
ｅ、１３ｆ、スリットガラス１３ｇ及び反射光を結像さ
せるためのレンズユニット１４を有している。

【００２４】露光部９の下流には、現像剤であるトナー
Ｔ及び図示しないキャリアを収容し、このトナーＴで露
光部９により形成された静電潜像を現像する現像器１５
が設けられている。現像器１５の下流には、被画像形成
媒体としての用紙Ｐ上に、現像器１５により形成された
トナー像を転写する転写チャージャ１７が設けられてい
る。

【００２５】転写チャージャ１７に隣接して、転写持に
感光体ドラム３に静電的に付着した用紙Ｐを剥離するた
めの剥離チャージャ１９が配置されている。剥離チャー
ジャ１９の下流には、転写後に感光体ドラム３上に残留
したトナーＴを除去するためのクリーニング装置２１が
設けられている。クリーニング装置１９は、クリーニン
グブレード２３を有している。このクリーニング装置１
９の下流には、感光体ドラム３の電荷を除去する除電器
２５が設けられている。

【００２６】図１中において、感光体ドラム３の右側に
は、用紙Ｐを収容する給紙カセット２７が画像形成装置
１本体に取り外し可能に設けられている。また、画像形
成装置１本体には、給紙カセット２７中の用紙Ｐを１枚
づつ取り出すピックアップローラ２９が取り付けられて
いる。さらに、ピックアップローラ２９に近接して用紙
Ｐを１枚づつ分離して給紙する給紙モータ対３１が設け
られている。

【００２７】用紙Ｐの搬送方向に沿って転写チャージャ
１７の上流には、搬送される用紙Ｐを所定のタイミング
で感光体ドラム３に向けて送り出すアライニングローラ
対３２が設けられている。アライニングローラ対３２
は、用紙Ｐを挟持搬送して、感光体ドラム３と転写チャ
ージャ１７との間に用紙Ｐを供給する。

【００２８】用紙Ｐの搬送方向に沿って転写チャージャ
１７の下流には、上述した剥離チャージャ１９、用紙Ｐ
を担持して後述する定着器３５へ搬送する搬送ベルト３
３及び用紙Ｐ上にトナー像を定着する定着手段としての
定着器３５等が設けられている。

【００２９】搬送ベルト３３は、絶縁性部材によって形
成され、転写チャージャ１７から電荷が付与されて帯電
した用紙Ｐを静電吸着し、後述する定着器３５に向けて
搬送する。

【００３０】定着器３５は、加熱ローラ３７及び加圧ロ
ーラ３９によって構成される一対のローラ対を有してい
る。加熱ローラ３７及び加圧ローラ３９が図中の矢印ｃ
方向及びｄ方向に各々回転することにより、トナー像は
用紙Ｐ上に溶融定着される。

【００３１】用紙Ｐの搬送方向に沿って定着器３５の下
流には、定着済み用紙Ｐを画像形成装置１外へ排出する
ための排紙ローラ対４３及び排出された用紙Ｐを受け入
れる排紙トレイ４５が設けられている。

【００３２】一方、ＡＤＦ８は、原稿が載置される原稿
載置台４７及び原稿載置台４７上に載置された原稿を取
り出すためのピックアップローラ４９を有している。原
稿は、原稿載置台４７上に原稿面を上にして載置され
る。ピックアップローラ４９に近接して、原稿を原稿台
ガラス７へ向けて１枚ずつ分離して給紙するための分離
ベルト５１及び給紙ローラ５３が互いに対向して設けら
れている。また、分離ベルト５１及び給紙ローラ５３
と、原稿台ガラス７との間には、原稿を整位して原稿台
ガラス７上へ送り出すためのアライニングローラ５５が
設けられている。

【００３３】原稿台ガラス７と対向して、原稿台ガラス
７上で原稿を搬送するための原稿搬送ベルト５７が設け
られている。原稿搬送方向に沿って原稿搬送ベルト５７
の下流には、原稿を表裏反転させる反転ローラ５９及び
原稿をＡＤＦ８外へ排出するための排出ローラ６１が設
けられている。

【００３４】このように構成された画像形成装置１にお
ける画像形成プロセスについて述べる。図示しない操作
パネル等を介して画像形成開始が指示されると、感光体
ドラム３は、図中の矢印ａ方向に回転を始める。感光体
ドラム３の周速は、２０５ｍｍ／ｓであり、Ａ４サイズ
の用紙に対して毎分２０乃至３０枚の割合で画像を形成
する。帯電チャージャ５は、回転する感光体ドラム３の
表面を一様に帯電する。

【００３５】ＡＤＦ８は、原稿を原稿台ガラス７上へ１
枚ずつ送り出す。露光部９は、露光ランプ１１が原稿台
ガラス７上に載置された原稿に光を照射して移動するこ
とにより、帯電した感光体ドラム３上に原稿画像に応じ
た露光を行い、静電潜像を形成する。現像器１５は、帯
電したトナーＴを静電潜像に付着させ、トナー像を形成
する。用紙Ｐは、給紙カセット２７からピックアップロ
ーラ２９及び給紙ローラ対３１の回転によって１枚ずつ
取り出され、アライニングローラ対３２により、感光体
ドラム３と転写チャージャ１７との間に供給される。

【００３６】供給された用紙Ｐの背面に、転写チャージ
ャ１７は、トナーＴの帯電極性と逆極性の電荷を与え、
トナー像を用紙Ｐ上に転写する。剥離チャージャ１９
は、ＡＣコロナ放電を行って、転写持に感光体ドラム３
に付着した用紙Ｐを感光体ドラム３から剥離する。剥離
された用紙Ｐは、搬送ベルト３３によって定着器３５に
向けて搬送する。

【００３７】定着器３５は、加熱された用紙Ｐ上のトナ
ー像を加熱溶融して、トナー像を用紙Ｐに定着する。そ
の後、用紙Ｐは、排紙ローラ対４３の回転により排紙ト
レイ４５上に排出される。

【００３８】一方、感光体ドラム３は、クリーニング装
置２１により、転写後に残留したトナーＴを除去された
後、除電器２５により除電される。除電器２５による除
電により感光体ドラム３は画像形成プロセスの１サイク
ルを完了し、次の画像形成持に再び帯電チャージャ５に
より帯電される。一方、原稿は、原稿搬送ベルト５７に
より搬送されてＡＤＦ８外へ排出される。

【００３９】次に、定着器３５の構造について説明す
る。図２は、この画像形成装置に適用される定着器３５
の断面を概略的に示す図である。

【００４０】加熱ローラ３７は、１．５乃至２ｍｍ厚の
アルミニウム製の金属筒６７と、この金属筒６７の中心
部に設けられたヒータランプ６９とを有している。金属
筒６７の表面には、約２０μｍの厚さのテフロン層７１
がコーティングされている。加熱ローラ３７の大きさは
直径約４０ｍｍである。

【００４１】加圧ローラ３９は、金属製の円筒状筐体７
３表面をシリコンゴム７５で被覆したゴムローラであ
る。このゴムローラの表面もテフロン層がコーティング
されている。加圧ローラ３９の大きさは、直径約３５ｍ
ｍである。なお、加圧ローラ３９のゴム硬度は、１５゜
（JIS K6301-5 項）、ローラ硬度は、５５゜（アスカー
Ｃ）である。加圧ローラ３９は、図示しない加圧機構に
より加熱ローラ３７に圧接されており、加熱ローラ３７
との間に所定の幅のニップ部Ｎを形成している。加圧ロ
ーラ３９の加熱ローラ３７に対する加圧力は、４００Ｎ
である。

【００４２】加熱ローラ３７は、図示しない駆動機構か
らの駆動力を受けて図中の矢印ｃの方向に２５０ｍｍ／
ｓの周速で回転する。加圧ローラ３９は、ニップ部Ｎを
形成した状態で加熱ローラ３７の回転に従動して図中の
矢印ｄの方向に回転する。定着時には、ヒータランプ６
９が加熱ローラ３７の表面温度が約２００℃になるよう
に発熱し、加熱ローラ３７及び加圧ローラ３９が用紙Ｐ
を挟持しつつ各々の回転方向に回転することにより用紙
Ｐ上のトナー像が溶融定着される。

【００４３】加熱ローラ３７の外周面には、加熱ローラ
３７の回転方向に沿って以下のものが設けられている。
まず、図２中において、加熱ローラ３７の右側には加熱
ローラ３７の表面温度を検出するサーミスタ７９が加熱
ローラ３７の外周面に対向して設けられている。サーミ
スタ７９は、加熱ローラ３７の表面温度を検知し、フィ
ードバック制御することにより、加熱ローラ３７の表面
温度を所望の温度に保持する。

【００４４】サーミスタ７９の下流に、上述したニップ
部Ｎが形成される。ニップ部Ｎの下流には、定着時に加
熱ローラ３７表面に付着した用紙Ｐを剥離するための剥
離爪８１が加熱ローラ３７表面に当接している。

【００４５】剥離爪８１の下流には、加熱ローラ３７表
面に付着したトナーＴや紙粉等を除去するクリーニング
ブレード８５が加熱ローラ３７表面に当接して設けられ
ている。クリーニングブレード８５の下流には、クリー
ニングフェルトローラ８７が加熱ローラ３７に当接して
設けられている。クリーニングフェルトローラ８７の大
きさは、直径２０ｍｍで、表面に耐熱フェルトが設けら
れている。そして、このフェルトは、シリコンオイルを
含有している。クリーニングフェルトローラ８７に含有
されたシリコンオイルは、加熱ローラ３７の熱によって
加熱ローラ３７の表面に付着する。クリーニングフェル
トローラ８７は、シリコンオイルによってトナーＴの除
去を容易にし、トナーＴの回収を行う。

【００４６】一方、加圧ローラ３９の外周面には、加圧
ローラ３９表面に付着したトナーＴや紙粉を除去するた
めのクリーニングブレード８９及び加圧ローラ３９の表
面温度を検出するためのサーミスタ９１が設けられてい
る。

【００４７】このように構成された加熱ローラ３７及び
加圧ローラ３９は、各々断熱部材からなるケーシング９
３及びケーシング９５によって囲まれており、定着に必
要な温度を確保している。

【００４８】図３は、図２に示した定着器を制御する制
御系を概略的に示すブロック図である。図３に示すよう
に、この画像形成装置、すなわちアナログ複写装置は、
図２に示した定着器をはじめとして装置の全体を統括制
御するＣＰＵ１００を有している。このＣＰＵ１００に
は、制御データなどを記憶するメモリ１０２が接続され
ている。

【００４９】また、このＣＰＵ１００は、Ｉ／Ｆ１０４
を介して加熱ローラ３７を加熱する略中心に設けられた
ヒータランプ６９、及び加熱ローラ３７とこの加熱ロー
ラの従動して回転する加圧ローラ３９とを駆動するため
の駆動モータ１０６に接続されている。定着器３５、感
光体ドラム３、現像器１５等を単一のモータで回転させ
る場合には、駆動モータ１０６により全てが駆動され
る。なお、定着器３５に専用の駆動モータが設けられて
もよい。

【００５０】定着器３５の制御データ、例えば電源投入
直後における装置立ち上げ時のウォームアップ時間、ヒ
ータランプ６９のオン／オフタイミング、加熱ローラの
レディ温度やオーバシュート温度等の設定温度、加熱ロ
ーラ３７を回転させるタイミング、及びウォームアップ
時の加熱ローラ３７及び加圧ローラの空回転時間等は、
予め設定され、ＣＰＵ１００に接続されたメモリ１０２
に記憶されている。

【００５１】図４には、電源投入直後からの加熱ローラ
及び加圧ローラの表面温度の経時変化と、駆動モータ及
びヒータランプのオン／オフタイミングを示す図が示さ
れている。

【００５２】すなわち、電源が投入される（Ｔ０）と同
時にヒータランプが点灯される。そして、ウォームアッ
プが開始される。加熱ローラの表面温度は、図中のＡで
示すように、ヒータランプの点灯にともなって上昇す
る。一方、加圧ローラの表面温度は、図中のＢで示すよ
うに、ヒータランプで直接的に加熱されていないので概
ね室温と変わらない。しかし、加圧ローラは、加熱ロー
ラに圧接されているため、若干、表面温度が上昇する。

【００５３】この時、駆動モータは作動されず、加熱モ
ータ及び加圧ローラは回転されない。加熱ローラの表面
温度がトナー定着可能なレディ温度に達する（Ｔ１）
と、ヒータランプはオフされるとともに、駆動モータが
作動され、加熱ローラ及びこれに従動する加圧ローラの
空回転（以下、プレランと称する）が開始される。

【００５４】加熱ローラの表面温度は、ヒータランプが
オフされても、表面温度を検出する温度センサとヒータ
ランプの制御タイミングとの間にタイムラグがあるた
め、レディ温度に達してヒータランプがオフされても表
面温度はさらに上昇する、いわゆるオーバシュートが生
ずる。しかし、加熱ローラ及び加圧ローラのプレランに
より、温度の低い加圧ローラに熱量が奪われるため、加
熱ローラの表面温度は低下する。

【００５５】一方、加圧ローラの表面温度は、加熱ロー
ラとのプレランにより熱が移動するため、次第に温度上
昇する。また、このプレランにより、加熱ローラ及び加
圧ローラの中心部から端部にわたって充分な温度に加熱
される。

【００５６】ヒータランプは、加熱ローラの表面温度が
プレランにともなって低下し、レディ温度を下回ったタ
イミングで再度点灯され、加熱ローラの表面温度を再び
レディ温度に到達させるまで点灯される。

【００５７】駆動モータは、予め設定された所定時間
（Ｔ１〜Ｔ２）だけ駆動され、プレランを実行する。駆
動モータがオフされる（Ｔ２）と、以後、ヒータランプ
は、加熱ローラの表面温度がレディ温度を下回るたびに
点灯される。したがって、加熱ローラの表面温度は、若
干のオーバシュートとレディ温度を下回る温度との間で
安定化され、概ねレディ温度に維持されるため、画像形
成動作、すなわちコピーが可能となる。また、加圧ロー
ラの表面温度は、次第に低下され、室温より若干高い温
度で安定する。

【００５８】次に、プレランの時間を設定するための比
較実験を行った。図５は、種々の条件で用紙上に転写さ
れたトナー像を定着させた場合の定着性の比較結果であ
る。

【００５９】まず、プレランを一切行わない場合（条件
１、条件２）について説明する。条件１においては、レ
ディ温度を２００℃に設定し、プレランを行わなかっ
た。この結果、ウォームアップ時間、すなわち電源投入
から加熱ローラがレディ温度に達するまでの時間は６５
秒となり、ウォームアップ（Ｗ／Ｕ）後の加熱ローラの
オーバシュート温度は２１０℃となった。レディ温度に
達した直後、より詳細には加熱ローラの長手方向の中心
部分の温度がレディ温度に達した直後の加熱ローラ（Ｈ
／Ｒ）の端部の温度は１７３℃となり、加圧ローラ（Ｐ
／Ｒ）の表面温度は２２℃となった。

【００６０】この条件１においては、初期、すなわちレ
ディ温度に達した直後のトナー像の定着性は、トナーの
残存率が６５％であり、定着後の画像を擦るとトナーが
剥離して文字の判読が困難なレベルとなる。このような
定着不良は、初期において、加熱ローラの中心部がレデ
ィ温度に達しているのに対して端部が充分に加熱されて
いないためである。レディ温度に達してから１０分後に
は、加熱ローラ及び加圧ローラが充分に加熱されている
ため、定着性が改善され、定着不良は発生しにくくな
る。

【００６１】なお、トナーの残存率とは、例えば用紙に
トナー像を定着した直後のトナー像の反射濃度に対す
る、定着後に擦って用紙上に残存したトナー像の反射濃
度の割合として表わすものとする。

【００６２】この条件１では、プレランを行わないの
で、ウォームアップ時間を短縮することができ、また、
定着器の駆動時間が必要以上に増大しないため、定着器
の消耗品、例えば加熱ローラ、加圧ローラ、クリーニン
グローラ等のライフには全く影響を与えない。また、単
一モータで感光体ドラム等を定着器とともに駆動する場
合においても、感光体ドラム、クリーニングブレード等
の消耗品のライフに影響を与えることはない。

【００６３】条件２においては、レディ温度を２１０℃
に設定し、プレランを行わなかった。この結果、ウォー
ムアップ時間は６９秒となり、ウォームアップ（Ｗ／
Ｕ）後の加熱ローラのオーバシュート温度は２２０℃と
なった。レディ温度に達した直後の加熱ローラ（Ｈ／
Ｒ）の端部の温度は１８３℃となり、加圧ローラ（Ｐ／
Ｒ）の表面温度は２２℃となった。

【００６４】この条件２においては、レディ温度を条件
１より高く設定しているため、加熱ローラの全域にわた
って表面温度を充分に確保できる。このため、初期のト
ナー像の定着性は、トナーの残存率が８０％であり、問
題ないレベルとなる。

【００６５】この条件２では、レディ温度を高く設定し
たがプレランを行わないので、ウォームアップ時間は条
件１と大差なく、また、定着器の駆動時間による消耗品
のライフへの影響はない。

【００６６】しかしながら、レディ温度を高く設定して
いるため、ウォームアップ後のオーバシュートが２２０
℃と高くなり、またレディ温度を維持する際にも比較的
高い温度で維持されるため、周辺機器の温度上昇による
問題が発生する。すなわち、レディ温度として高温に維
持されることによる定着器をはじめとする周辺機器の消
耗品のライフに大きな影響を及ぼす。

【００６７】次に、ウォームアップ途中からレディ温度
に達するまでプレランを行う場合（条件６）について説
明する。条件６においては、レディ温度を２００℃に設
定し、ウォームアップを開始してから３０秒経過後にプ
レランを開始し、レディ温度に達するまでプレランを実
行した。この結果、加熱ローラの表面温度の上昇する時
間遅くなり、ウォームアップ時間は９５秒となった。こ
のうち、プレランを実行した時間は６５秒であった。ま
た、ウォームアップ（Ｗ／Ｕ）後の加熱ローラのオーバ
シュート温度は抑えられ、２０５℃となった。レディ温
度に達した直後の加熱ローラ（Ｈ／Ｒ）の端部の温度は
１８６℃となり、加圧ローラ（Ｐ／Ｒ）の表面温度は１
２５℃となった。

【００６８】この条件６においては、プレランに長い時
間を要しているため、加熱ローラ及び加圧ローラの全域
にわたって表面温度を充分に確保できる。このため、初
期のトナー像の定着性は、トナーの残存率が８０％であ
り、問題ないレベルとなる。

【００６９】しかしながら、プレランを長い時間実行す
るため、定着器の作動している時間が長くなる。条件１
及び２のプレランを行わない場合の定着器の走行距離を
１００％とした場合、条件６の走行距離は１４０％とな
り、必要以上に長いプレランによる定着器の消耗品のラ
イフに大きな影響を及ぼす。また、単一モータで駆動し
ている場合には、定着器のプレランのために、感光体ド
ラム等を空回転させる必要があり、定着器以外の消耗品
のライフにも大きな悪影響を及ぼす可能性がある。

【００７０】次に、レディ温度に達してからプレランを
行う場合（条件３、条件４、条件５）について説明す
る。条件３、４、５では、加熱ローラの略中心部の表面
温度がレディ温度に達してから加熱ローラの温度が充分
に上昇した状態で短時間のプレランを実行した。加熱ロ
ーラの温度が低い状態で短時間のプレランを実行して
も、加熱ローラの端部、及び加圧ローラの温度を上昇さ
せる効果はほとんど得られない。

【００７１】条件３においては、レディ温度を２００℃
に設定し、レディ温度に達してから１０秒間のプレラン
を実行し、ウォームアップ時間は７５秒とした。また、
ウォームアップ（Ｗ／Ｕ）後の加熱ローラのオーバシュ
ート温度は抑えられ、２０５℃となった。レディ温度に
達した直後の加熱ローラ（Ｈ／Ｒ）の端部の温度は１８
３℃となり、加圧ローラ（Ｐ／Ｒ）の表面温度は１００
℃となった。

【００７２】この条件３における初期のトナー像の定着
性は、トナーの残存率が７５％であり、問題ないレベル
となる。また、定着器の走行距離は、１０７％となり、
消耗品のライフにほとんど影響を与えないレベルとなっ
た。

【００７３】条件４においては、レディ温度を２００℃
に設定し、レディ温度に達してから１５秒間のプレラン
を実行し、ウォームアップ時間は８０秒とした。また、
ウォームアップ（Ｗ／Ｕ）後の加熱ローラのオーバシュ
ート温度は抑えられ、２０５℃となった。レディ温度に
達した直後の加熱ローラ（Ｈ／Ｒ）の端部の温度は１８
４℃となり、加圧ローラ（Ｐ／Ｒ）の表面温度は１１０
℃となった。

【００７４】この条件４における初期のトナー像の定着
性は、トナーの残存率が７７％であり、問題ないレベル
となる。また、定着器の走行距離は、１１０％となり、
消耗品のライフにほとんど影響を与えないレベルとなっ
た。

【００７５】条件５においては、レディ温度を２００℃
に設定し、レディ温度に達してから３０秒間のプレラン
を実行し、ウォームアップ時間は９５秒とした。また、
ウォームアップ（Ｗ／Ｕ）後の加熱ローラのオーバシュ
ート温度は抑えられ、２０５℃となった。レディ温度に
達した直後の加熱ローラ（Ｈ／Ｒ）の端部の温度は１８
５℃となり、加圧ローラ（Ｐ／Ｒ）の表面温度は１２５
℃となった。

【００７６】この条件５における初期のトナー像の定着
性は、トナーの残存率が８０％であり、問題ないレベル
となる。しかしながら、プレランを３０秒実行すること
により、ウォームアップ時間は条件６と変わらない９５
秒となり、ウォームアップ時間を短縮する効果は得られ
ない。

【００７７】また、定着器の走行距離は、１２０％とな
り、消耗品のライフに対して問題が発生する可能性があ
るレベルとなった。この比較実験の結果、レディ温度に
達してから１０秒以上のプレランを実行することによ
り、プレランを行わない場合と比較して加熱ローラの端
部で１０℃以上、加圧ローラのプレランを終了した安定
状態で８℃以上温度上昇させることが可能となる。この
ため、初期のトナー像の定着性が向上し、７０％以上の
残存率を確保できる。図６にも示すように、加熱ローラ
の略中心部の表面温度がレディ温度に達してから１０秒
以上プレランを実行することにより、トナーの残存率を
７０％以上確保でき、良好な画質の画像が得られる。

【００７８】また、条件３、４のように、１０秒、１５
秒のプレランでは、消耗品のライフにほとんど影響を与
える虞はない。このように、条件３または条件４のよう
に、加熱ローラの表面温度がレディ温度に達して加熱ロ
ーラが充分に温まった状態となってからプレランを１０
〜１５秒行った後、画像形成可能とすることにより、ウ
ォームアップ時間を必要以上に長くすることなく、装置
立ち上げ時の初期の定着不良を防止するとともに、消耗
品のライフに対しても大きな影響を与えることがない。

【００７９】なお、この実施の形態では、加熱ローラが
レディ温度に達してから１０〜１５秒のプレランを行う
条件が最適なウォームアップ条件であったが、この条
件、特にプレランを実行する時間、及び予め設定される
レディ温度は、定着器の構成、大きさなどの条件に応じ
て種々比較実験を行うことにより、最適な条件が決定さ
れるものである。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、装置立ち上げ直後の定着不良を防止するとともに、
ウォームアップ時間を短縮して消耗品のライフに悪影響
を与えることのない定着装置、及びこの定着装置を備え
た画像形成装置、並びにこの画像形成方法を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の定着装置が備えられた画像
形成装置の内部構造を概略的に示す断面図である。

【図２】図２は、図１に示した画像形成装置に備えられ
るこの発明の定着装置の構造を概略的に示す断面図であ
る。

【図３】図３は、図２に示した定着装置の制御系を示す
ブロック図である。

【図４】図４は、図２に示した定着装置における加熱ロ
ーラ及び加圧ローラの表面温度と、駆動モータ及びヒー
タランプの駆動タイミングとの関係を示す図である。

【図５】図５は、図２に示した定着装置における適正な
ウォームアップ条件を導くための比較実験結果を示す図
である。

【図６】図６は、図５に示した種々のウォームアップ条
件に対するトナー残存率の関係を示す図である。

【符号の説明】

１…画像形成装置 ３…感光体ドラム ５…帯電チャージャ ８…ＡＤＦ ９…露光部 １５…現像器 １７…転写チャージャ １９…剥離チャージャ ２１…クリーニング装置 ３５…定着器 ３７…加熱ローラ ３９…加圧ローラ ６９…ヒータランプ ７９…サーミスタ ８７…クリーニングフェルトローラ ９１…サーミスタ １００…ＣＰＵ １０２…メモリ １０４…Ｉ／Ｆ １０６…駆動モータ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】転写材上に転写された現像剤像を溶融する
   とともに、回転自在に設けられた加熱ローラと、 この加熱ローラを加熱する加熱手段と、 前記加熱ローラに圧接されるとともに加熱ローラに従動
   して回転自在に設けられ、溶融した現像剤像を前記転写
   材上に圧接して定着させる加圧ローラと、 前記加熱ローラを回転させる駆動手段と、 前記加熱手段を作動させて前記加熱ローラを前記現像剤
   像が溶融定着可能な温度まで加熱した後、前記駆動手段
   を予め設定した所定時間だけ駆動させて前記加熱ローラ
   及び加圧ローラを回転させる制御手段と、 を備えたことを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】転写材上に転写された現像剤像を溶融する
   とともに回転自在に設けられ、一方向に延出された肉厚
   が２ｍｍ以下の金属製の円筒によって形成された加熱ロ
   ーラと、 この加熱ローラを加熱する加熱手段と、 前記加熱ローラに圧接されるとともに加熱ローラに従動
   して回転自在に設けられ、溶融した現像剤像を前記転写
   材上に圧接して定着させる加圧ローラと、 前記加熱ローラを回転させる駆動手段と、 前記加熱手段を作動させて前記加熱ローラを前記現像剤
   像が溶融定着可能な温度まで加熱した後、前記加熱ロー
   ラの延出された方向全域にわたって前記現像剤像を転写
   材上に溶融定着できる温度まで加熱するのに要する予め
   決定された所定時間だけ前記駆動手段を駆動させて前記
   加熱ローラ及び加圧ローラを回転させる制御手段と、 を備えたことを特徴とする定着装置。
3. 【請求項３】転写材上に転写された現像剤像を溶融する
   とともに回転自在に設けられ、一方向に延出された肉厚
   が２ｍｍ以下の金属製の円筒によって形成された加熱ロ
   ーラと、 この加熱ローラを加熱する加熱手段と、 前記加熱ローラに圧接されるとともに加熱ローラに従動
   して回転自在に設けられ、溶融した現像剤像を前記転写
   材上に圧接して定着させる加圧ローラと、 前記加熱ローラを回転させる駆動手段と、 前記加熱ローラの表面温度を検知する検知手段と、 前記加熱手段を作動させて前記加熱ローラを加熱して前
   記現像剤像が溶融定着可能な温度に達したことを前記検
   知手段で検知した後、前記加熱ローラの延出された方向
   全域にわたって前記現像剤像を転写材上に溶融定着でき
   る温度まで加熱するのに要する予め決定された所定時間
   だけ前記駆動手段を駆動させて前記加熱ローラ及び加圧
   ローラを回転させる制御手段と、 を備えたことを特徴とする定着装置。
4. 【請求項４】感光体を所定の電位に帯電する帯電手段
   と、 帯電された前記感光体を露光して画像情報に応じた静電
   潜像を形成する露光手段と、 前記静電潜像を現像剤で現像して現像剤像を形成する現
   像手段と、 前記現像剤像を転写材に転写する転写手段と、 前記転写材上に転写された現像剤像を溶融するととも
   に、回転自在に設けられた加熱ローラと、この加熱ロー
   ラを加熱する加熱手段と、前記加熱ローラに圧接される
   とともに加熱ローラに従動して回転自在に設けられ、溶
   融した現像剤像を前記転写材上に圧接して定着させる加
   圧ローラと、前記加熱ローラを回転させる駆動手段と、
   前記加熱手段を作動させて前記加熱ローラを前記現像剤
   像が溶融定着可能な温度まで加熱した後、前記駆動手段
   を予め設定した所定時間だけ駆動させて前記加熱ローラ
   及び加圧ローラを回転させる制御手段と、を含む定着手
   段と、 を備えたことを特徴とする画像形成装置。
5. 【請求項５】感光体を所定の電位に帯電する帯電手段
   と、 帯電された前記感光体を露光して画像情報に応じた静電
   潜像を形成する露光手段と、 前記静電潜像を現像剤で現像して現像剤像を形成する現
   像手段と、 前記現像剤像を転写材に転写する転写手段と、 前記転写材上に転写された現像剤像を溶融するとともに
   回転自在に設けられ、一方向に延出された肉厚が２ｍｍ
   以下の金属製の円筒によって形成された加熱ローラと、
   この加熱ローラを加熱する加熱手段と、前記加熱ローラ
   に圧接されるとともに加熱ローラに従動して回転自在に
   設けられ、溶融した現像剤像を前記転写材上に圧接して
   定着させる加圧ローラと、前記加熱ローラを回転させる
   駆動手段と、前記加熱手段を作動させて前記加熱ローラ
   を前記現像剤像が溶融定着可能な温度まで加熱した後、
   前記加熱ローラの延出された方向全域にわたって前記現
   像剤像を転写材上に溶融定着できる温度まで加熱するの
   に要する予め決定された所定時間だけ前記駆動手段を駆
   動させて前記加熱ローラ及び加圧ローラを回転させる制
   御手段と、を含む定着手段と、 を備えたことを特徴とする画像形成装置。
6. 【請求項６】感光体を所定の電位に帯電する帯電手段
   と、 帯電された前記感光体を露光して画像情報に応じた静電
   潜像を形成する露光手段と、 前記静電潜像を現像剤で現像して現像剤像を形成する現
   像手段と、 前記現像剤像を転写材に転写する転写手段と、 転写材上に転写された現像剤像を溶融するとともに回転
   自在に設けられ、一方向に延出された肉厚が２ｍｍ以下
   の金属製の円筒によって形成された加熱ローラと、この
   加熱ローラを加熱する加熱手段と、前記加熱ローラに圧
   接されるとともに加熱ローラに従動して回転自在に設け
   られ、溶融した現像剤像を前記転写材上に圧接して定着
   させる加圧ローラと、前記加熱ローラを回転させる駆動
   手段と、前記加熱ローラの表面温度を検知する検知手段
   と、前記加熱手段を作動させて前記加熱ローラを加熱し
   て前記現像剤像が溶融定着可能な温度に達したことを前
   記検知手段で検知した後、前記加熱ローラの延出された
   方向全域にわたって前記現像剤像を転写材上に溶融定着
   できる温度まで加熱するのに要する予め決定された所定
   時間だけ前記駆動手段を駆動させて前記加熱ローラ及び
   加圧ローラを回転させる制御手段と、を備えたことを特
   徴とする画像形成装置。
7. 【請求項７】加熱ローラを加熱し、現像剤を溶融定着可
   能な温度にする工程と、 前記加熱ローラが現像剤を溶融定着可能な温度に達した
   後、予め設定した所定時間だけ駆動させ、加熱ローラ及
   びこの加熱ローラに圧接された加圧ローラを回転させる
   工程と、 所定時間加熱ローラ及び加圧ローラを回転させて待機状
   態とするとともに、前記加熱ローラの表面温度を現像剤
   が溶融可能な温度に維持する工程と、 画像情報に対応した現像剤像が転写材上に転写された後
   に加熱ローラと加圧ローラとの間に前記転写材を搬送す
   る工程と、 前記転写材を加熱ローラの熱で加熱して現像剤像を溶融
   するとともに、加熱ローラと加圧ローラとの圧接力によ
   り転写材上に現像剤像を定着させる工程と、 を備えたことを特徴とする画像形成方法。
8. 【請求項８】加熱ローラを加熱し、現像剤を溶融定着可
   能な温度にする工程と、 前記加熱ローラが現像剤を溶融定着可能な温度に達した
   後、加熱ローラの延出された方向全域にわたって現像剤
   像を転写材上に溶融定着できる温度まで加熱するのに要
   する予め決定された所定時間だけ駆動させ、加熱ローラ
   及びこの加熱ローラに圧接された加圧ローラを回転させ
   る工程と、 所定時間加熱ローラ及び加圧ローラを回転させて待機状
   態とするとともに、前記加熱ローラの表面温度を現像剤
   が溶融定着可能な温度に維持する工程と、 画像情報に対応した現像剤像が転写材上に転写された後
   に加熱ローラと加圧ローラとの間に前記転写材を搬送す
   る工程と、 前記転写材を加熱ローラの熱で加熱して現像剤像を溶融
   するとともに、加熱ローラと加圧ローラとの圧接力によ
   り転写材上に現像剤像を定着させる工程と、 を備えたことを特徴とする画像形成方法。