JPH10149044A - 画像加熱定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、記録材の送り速度の高速化を図っ
たり、或いは定着温度を下げて使用する場合でも、定着
性が確保できる画像加熱定着装置及びこれを備えた画像
形成装置を提供することを可能にすることを目的として
いる。 【解決手段】 定着ローラ40に対して外部加熱ローラ53
を当接／退避可能に構成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタ、複写
機、ファクシミリ等の画像形成装置に装備され、記録材
上に形成された未定着画像を加熱定着する画像加熱定着
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から種々の画像形成装置が知られて
いるが、その中でも感光体にレーザ光で像露光を行い、
それを現像して画像を得る電子写真方式の画像形成装置
が一般に普及している。このような画像形成装置は、画
像品質が高く、高速である等の長所を持っており、例え
ば、複写機等の出力装置、カラーレーザビームプリンタ
等として広く用いられている。

【０００３】例えば、従来の複写機の一例を図14〜図17
を用いて説明する。図14に示すカラー複写機は、その上
部に原稿画像を読み取る画像読取手段101 を有してお
り、その下部に画像形成手段となる電子写真感光体ドラ
ム102 が配置されている。そして、記録材供給用トレイ
103 ，104 から給送された記録材Ｐは記録材搬送系105
を通り、感光体ドラム102 に導かれて未定着画像ｔが形
成された後、搬送ベルト手段106 を通って画像加熱定着
装置107 に導かれる。

【０００４】画像加熱定着装置107 は、図15に示すよう
に、夫々の内部にハロゲンヒータ108a，109aを内蔵した
定着ローラ108 及び加圧ローラ109 が圧接して配置され
ており、この両ローラ108 ， 109のニップ部を未定着画
像ｔが形成された記録材Ｐが挟持搬送されることで、加
熱及び加圧されて未定着画像ｔが記録材Ｐ上に定着され
た後、機外に設けられた排出用トレイ110 に排出され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来の技術では、フルカラープリンタの場合、定着ロー
ラ108 及び加圧ローラ109 の外層は、比較的厚さが厚
く、熱伝導率の低いゴムや樹脂で構成されるため、スル
ープット（搬送処理効率）を向上させるために更なる高
速化を図った場合、例えば記録材Ｐの送り速度を通常の
１６０［mm/s］から２２０［mm/s］まで上昇させると、
定着ローラ108 及び加圧ローラ109 の内部からの熱供給
が遅れ、図16に示すように、各ローラ108 ，109 の表面
の温度は下がってしまい、記録材Ｐが各ローラ108 ，10
9 に接触する時間が短くなるので、一枚当たりに供給さ
れる熱量が著しく減少する。

【０００６】これによって、記録材Ｐの送り速度（定着
速度）を高速化した結果、図17に示すように、記録材Ｐ
を連続通紙した時の各ローラ108 ，109 の最下点温度が
図17の斜線で示す定着可能温度領域を下回り、各ローラ
108 ，109 の最下点温度における定着性を確保すること
が出来ず、記録材Ｐの後端部にコールドオフセット（低
温による未定着）が発生してしまう。

【０００７】また、低グロス（画像表面の粗さ）の画像
を得るには、定着温度を下げることが要求される。初期
から温調を低くしておくと、Ａ３サイズ等の比較的大サ
イズの記録材Ｐが一枚通過すると、各ローラ108 ，109
の表面温度が１０〜２０［℃］程度下がり、該記録材Ｐ
が通過した後、後続する記録材Ｐが進入する前の記録材
Ｐ間で温度が上昇して復帰する。しかし、記録材Ｐの後
端部が通過する時の各ローラ108 ，109 の表面温度が図
17の斜線で示す定着可能温度領域から外れてしまい、結
果としてコールドオフセットが発生する。

【０００８】本発明は前記課題を解決するものであり、
その目的とするところは、記録材の送り速度の高速化を
図ったり、或いは定着温度を下げて使用する場合でも、
定着性が確保できる画像加熱定着装置及びこれを備えた
画像形成装置を提供せんとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明に係る代表的な構成は、互いに圧接しながら回
転可能に配設された定着部材対を有し、該定着部材対が
形成するニップ部で未定着画像を形成した記録材を挟持
搬送して該記録材上の未定着画像の加熱定着を行う画像
加熱定着装置において、前記定着部材対に対して一つ以
上の外部加熱部材を当接／退避可能に構成したことを特
徴とする画像加熱定着装置である。

【００１０】前記外部加熱部材の前記定着部材対に対す
る当接／退避動作を、該定着部材対の表面温度、或いは
記録材が前記定着部材対に対して搬送されるタイミング
に対応して行うように構成すれば好ましい。

【００１１】本発明は、上述の如く構成したので、定着
部材対の表面温度、或いは記録材が前記定着部材対に対
して搬送されるタイミングに対応して外部加熱部材を定
着部材対に対して当接／退避させることで、該定着部材
対の温度調節を容易に行うことが出来、これにより、記
録材の送り速度の高速化を図ったり、或いは定着温度を
下げて使用した場合でも、記録材上の未定着画像の加熱
定着を確実に行うことが出来る。

【００１２】

【発明の実施の形態】図により本発明に係る画像加熱定
着装置及びこれを備えた画像形成装置の一例として複写
機に適用した場合の一実施形態を具体的に説明する。図
１は本発明に係る画像加熱定着装置を備えた画像形成装
置の構成を示す図、図２は原稿読み取り系の構成を示す
図、図３はＣＣＤカラーセンサの構成を示す図、図４は
画像信号処理回路の構成を示す図、図５は本発明に係る
画像加熱定着装置の構成を示す模式断面図、図６は外部
加熱部材を定着部材対に対して当接／退避させる様子を
示す図、図７はトナーの軟化温度特性を示す図、図８は
本発明に係る画像加熱定着装置の第１実施形態の定着部
材対の表面温度変化を示す図である。

【００１３】先ず、図１〜図４を用いて、本発明に係る
画像加熱定着装置を備えた画像形成装置の全体構成を説
明する。図１において、画像形成装置本体１は、その上
部に配置された原稿送り系２と、該原稿送り系２の下部
に配置された原稿読み取り系３と、該原稿読み取り系３
の下部に配置された潜像形成部４と、該潜像形成部４の
近傍下部に配置されている現像手段である回転式現像装
置５と、画像形成装置本体１の図１の右側から略中央部
に亘って設けられている搬送手段となる記録材搬送系６
とを有して構成される。

【００１４】前記原稿読み取り系３は、図２に示すよう
に、原稿７を支持するプラテンガラス８が装置本体１に
対して固定して設けられており、該プラテンガラス８の
下部に設けられた光学系ユニット９が図２の矢印ａ方向
に移動することにより、順次プラテンガラス８上に原稿
面を下向きにして載置された原稿７の原稿面を走査して
原稿７の原稿面に記録された画像情報を読み取る。

【００１５】即ち、図示しない操作部のコピー開始キー
が押下されると、光学系ユニット９が図２の矢印ａ方向
に移動する際に照射光源10から照射された光が原稿７の
原稿面に反射し、その画像情報に対応する反射光が結像
素子アレイ11及び赤外カットフィルタ12を通過してＣＣ
Ｄ（密着型ＣＣＤカラーセンサ）13上に原稿像として結
像される。

【００１６】前記ＣＣＤ13には、図３に示すように、各
画素毎にレッドＲ、グリーンＧ、ブルーＢの各フィルタ
ーが規則正しく取り付けられており、原稿７の走査に伴
ってＣＣＤ13に原稿像が結像されると、該ＣＣＤ13から
電気信号が出力され、その電気信号は、図４に示す信号
処理回路によって処理される。

【００１７】図４において、13Ｂ，13Ｇ，13Ｒは、図３
に示したＣＣＤ13上のＢ，Ｇ，Ｒ各素子からの電気信号
を示している。この13Ｂ，13Ｇ，13Ｒの各信号はＡ／Ｄ
変換回路（アナログ／デジタル変換回路）14によりデジ
タル信号Ｂ，Ｇ，Ｒに変換され、濃度変換回路15により
デジタル信号形態の濃度信号であるＹ₁ ，Ｍ₁ ，Ｃ₁に
変換される。

【００１８】このＹ₁ ，Ｍ₁ ，Ｃ₁ 信号は、黒抽出及び
ＵＣＲ（下色除去）処理を行う回路16に入力され、以下
の式で示す演算処理によってＹ₂ ，Ｍ₂ ，Ｃ₂ ，Ｂk₂信
号として生成される。

【００１９】

【数１】

【００２０】ここで、前記｛_min （Ｙ₁ ，Ｍ₁ ，
Ｃ₁ ）｝は、Ｙ₁ ，Ｍ₁ ，Ｃ₁ の信号のうち最小の信号
であり、ｋ₁ ，ｋ₂ ，ｋ₃ は夫々所定の係数である。

【００２１】次に、このＹ₂ ，Ｍ₂ ，Ｃ₂ ，Ｂk₂信号
は、ＣＣＤ13の色分解フィルタや画像形成手段の使用す
る色材の分光分布を補正するために色補正回路17に入力
され、以下の行列式に示される演算処理を施される。こ
こで、以下に示す｛ａ₁₁〜ａ₄₄｝は、夫々色補正のマス
キング係数である。

【００２２】

【数２】

【００２３】そして、演算結果であるＹ₃ ，Ｍ₃ ，
Ｃ₃ ，Ｂk₃信号に基づいて、詳しくは後述する潜像形成
部４のレーザビームＥの照射が行われ、顕像化が行われ
る。

【００２４】図１に示すように、潜像形成部４には、図
１の矢印ｂ方向に回転可能に構成された画像形成手段と
しての潜像担持体となる電子写真感光体ドラム18が配置
されている。該感光体ドラム18の外周面近傍には、感光
体ドラム18の回転方向上流側から下流側に向かって除電
用帯電器19、クリーニング手段20及び一次帯電器21が順
次配設され、更に感光体ドラム18の外周面上には静電潜
像を形成するためのレーザビームスキャナ等の像露光手
段22、及びミラー等の像露光反射手段23が配設されてい
る。

【００２５】従って、像露光手段22が上記Ｙ₃ ，Ｍ₃ ，
Ｃ₃ ，Ｂk₃信号に基づいてレーザビームＥの照射を行う
と、該レーザビームＥは像露光反射手段23を介して感光
体ドラム18上に照射され、一次帯電器21によって一様に
帯電された感光体ドラム18上に静電潜像が形成された
後、回転式現像装置５によって現像剤像として可視化さ
れる。

【００２６】前記回転式現像装置５は、感光体ドラム18
の外周面と対向する位置に配置されており、装置本体１
に対して回転可能な筐体からなる回転体24中に、４種類
の現像装置を周方向の４方位置に搭載して構成されてい
る。

【００２７】この４種類の現像装置は、夫々イエロー現
像装置25Y 、マゼンダ現像装置25M、シアン現像装置25C
及びブラック現像装置25Bkであり、上記Ｙ₃ ，Ｍ₃ ，
Ｃ₃，Ｂk₃の各信号に基づく静電潜像に対応して各色の
現像剤により現像を行うようになっている。そして、現
像された感光体ドラム18上の可視像は記録材搬送系６に
より搬送される紙や合成樹脂等で構成される記録材Ｐ上
に転写される。尚、以下の説明では、記録材Ｐが紙で構
成される場合について説明する。

【００２８】図１に示すように、装置本体１の右側には
開口部が形成されており、該開口部に着脱可能な記録材
供給用トレイ26，27が一部機外に突出して設けられてい
る。記録材供給用トレイ26，27の給送側上部には給送ロ
ーラ26ａ，27ａが配置されている。

【００２９】一方、感光体ドラム18に対向して図１の矢
印ｃ方向に回転可能に構成された転写手段となる転写ド
ラム28が設けられており、前記給送ローラ26ａ，27ａか
ら転写ドラム28までを連絡して記録材Ｐを搬送するため
の搬送手段となる搬送ローラ29及び搬送ガイド30ａ，30
ｂが設けられている。

【００３０】転写ドラム28の外周面近傍には、該転写ド
ラム28の回転方向上流側から下流側に向かって当接用ロ
ーラ31、グリッパ32、記録材分離用帯電器33及び分離爪
34が順次配置されている。また、転写ドラム28の内周側
には転写帯電器35及び記録材分離用帯電器36が配置され
ている。

【００３１】転写ドラム28の表面には、記録材Ｐが巻き
付く部分にポリフッ化ビニリデン等からなる転写シート
が貼り付けられており、記録材Ｐは該転写シート上に静
電的に密着貼り付けされるようになっている。また、転
写ドラム28の図１の右側上部には前記分離爪34と隣接し
て搬送ベルト手段37が設けてあり、該搬送ベルト手段37
の記録材Ｐの搬送方向終端部に隣接して詳しくは後述す
る画像加熱定着装置38が配置されている。

【００３２】そして、前記画像加熱定着装置38よりも更
に搬送方向下流側には装置本体１外へと延びると共に、
該装置本体１に対して着脱可能に構成された排出用トレ
イ39が配置されている。

【００３３】次に、本発明に係る画像加熱定着装置の構
成について図５及び図６を用いて詳細に説明する。図５
に示すように、画像加熱定着装置38は、内部に発熱手段
であるハロゲンヒータ40ａを有する定着部材となる定着
ローラ40と、同じく内部に発熱手段であるハロゲンヒー
タ41ａを有する定着部材となる加圧ローラ41とが、図示
しない加圧機構によって総圧力約４０［kg］で互いに圧
接しながら回転可能に配置された定着部材対として構成
されている。

【００３４】定着ローラ40及び加圧ローラ41には温度検
知手段であるサーミスタ42ａ，42ｂが当接されており、
該サーミスタ42ａ，42ｂによって定着ローラ40及び加圧
ローラ41の温度を検知し、この検知情報に基づいて制御
装置43によりハロゲンヒータ40ａ，41ａを制御して、定
着ローラ40及び加圧ローラ41の温度を共に約１５０
［℃］に一定に維持するように制御することにより、記
録材Ｐ上に転写されたシャープメルトトナー等の現像材
で形成された未定着画像ｔが定着ローラ40と加圧ローラ
41とのニップ部を通過して加熱、加圧されて記録材Ｐ上
に定着されるようになっている。

【００３５】記録材Ｐ上に形成されるシャープメルト性
のカラートナーは、親和力が大きく、定着ローラ40にオ
フセットし易いという性質も有しているため、長時間に
亘って高い離型性を示すことが必要となる。そこで、定
着ローラ40の外周近傍に離型剤塗布手段となるオイル塗
布装置44及び該定着ローラ40のオイルや汚れを除去する
クリーニング装置45を備え、加圧ローラ41の外周近傍に
該加圧ローラ41のオイルや汚れを除去するクリーニング
ブレード46を備えることでより一層の離型性の向上を図
っている。

【００３６】オイル塗布装置44は、オイルパン47内のジ
メチルシリコーンオイル47ａ（信越化学製KF96,300cs)
をオイル汲み上げローラ48及びオイル塗布ローラ49を経
由させてオイル塗布量調整ブレード50でオイル塗布量を
規制して定着ローラ40の外周表面上に塗布させるもので
あり、その塗布量としては、後述する測定方法により
｛０．０８[ ｇ／Ａ４サイズ］｝の量を塗布している。
尚、オイル塗布ローラ49は、定着ローラ40と接離可能で
あり、記録材Ｐの先端から５［mm］の位置から後端から
５［mm］の位置に亘ってオイルを塗布するようになって
いる。

【００３７】前記オイル塗布装置44によるシリコーンオ
イルの塗布量は、次のようにして求められる。先ず、Ａ
４サイズの白紙５０枚の重量をＡ₁ ［ｇ］とし、この白
紙上への画像の転写もせず、詳しくは後述する定着ロー
ラ40のゴム層へのシリコーンオイルの塗布もせずに、定
着ローラ40と加圧ローラ41との間のニップ部を通紙した
後の前記白紙５０枚の重量をＢ［ｇ］とする。

【００３８】次に、同様に、別のＡ４サイズの白紙５０
枚の重量をＡ₂ ［ｇ］とし、この白紙上への画像は転写
しないが、定着ローラ40のゴム層へのシリコーンオイル
の塗布を行って、定着ローラ40と加圧ローラ41との間の
ニップ部を通紙した後の前記白紙５０枚の重量をＣ
［ｇ］とする。

【００３９】以上の重量Ａ₁ ，Ｂ，Ａ₂ ，Ｃを用いてＡ
４サイズの白紙１枚当たりのシリコーンオイルの塗布量
Ｘ［ｇ］は、以下に示す式により求められる。

【００４０】

【数３】

【００４１】一方、定着ローラ40に接触して設けられた
クリーニング装置45は図示しない巻取り手段により張架
されたノーメックス（商品名）からなる不織布ウェブ51
を押圧ローラ52により定着ローラ40の表面に押し当てて
クリーニングしている。また、不織布ウェブ51は前記巻
取り手段により適宜巻き取られ、定着ローラ40に対する
当接部にトナー等が堆積しないようになっている。

【００４２】前記定着ローラ40は、アルミニウム製の芯
金40ｂの外周にＨＴＶ（高温加硫型）シリコーンゴム層
40ｃが設けられ、更に該ＨＴＶシリコーンゴム層40ｃの
外周に耐熱弾性層としてＲＴＶ（室温加硫型）シリコー
ンゴム層40ｄが設けられ、厚さ３［mm］、直径４０［m
m］で構成されている。

【００４３】一方、加圧ローラ41は、アルミニウム製の
芯金41ｂの外周に１［mm］厚のＨＴＶシリコーンゴム層
41ｃが設けられ、更に該ＨＴＶシリコーンゴム層41ｃの
外周にフッ素樹脂層41ｄが設けられ、直径４０［mm］で
構成されている。

【００４４】上記のような構成の定着ローラ40及び加圧
ローラ41を組み合わせることによってシャープメルトト
ナーに対する離型性をより一層高めている。

【００４５】また、近年は、カラー複写機の普及と共
に、カラーにも白黒複写機並の高速度と、便利さ、即
ち、自動両面コピー、或いは葉書からラージサイズまで
の紙の使用、薄紙から厚紙、更にはＯＨＰフィルムやパ
ックプリントフィルムの使用等様々のニーズに応えるこ
とが必要となってきた。

【００４６】そこで、両面画像を定着させるために、定
着ローラ40だけでなく加圧ローラ41の表層にもトナー離
型効果の高いＲＴＶまたはＬＴＶ（低温加硫型）シリコ
ーンゴムを用いたり、また、同時にカラー定着の高速性
を満足するためにローラの大径化（例えば６０［mm］や
８０［mm］の径) を図ってニップ部を大きくし、更に厚
紙等を使用するために、定着温度を上昇させて定着性の
向上を図っている。

【００４７】しかしながら、本来、離型性を保つために
使用される表層のシリコーンゴム及びシャープメルトト
ナーを包み込むようなニップ部を形成するための下層の
シリコーンゴムは、双方とも使用されるシリコーンオイ
ルと非常に馴染みの良いものであるため、耐久に応じて
シリコーンゴム中にシリコーンオイルが大量に入り込
み、特に最下層のシリコーンゴムがシリコーンオイルを
大量に含んで、加熱時に芯金境界面との間に剥れが生じ
る虞がある。

【００４８】そこで、高速で大量のコピーをとることが
要求される複写機においては、この剥れを防止するため
に、定着ローラ40及び加圧ローラ41の双方ともに下層シ
リコーンゴムと表層シリコーンゴムとの間にシリコーン
オイルを吸収、通過させることのない耐油層のフッ素ゴ
ムを用いることが多くなった。

【００４９】次に本発明の特徴である外部加熱部材の構
成について説明する。図５及び図６に示すように、定着
ローラ40の外周面には、外部加熱部材となる外部加熱ロ
ーラ53が当接／退避可能に構成されている。

【００５０】外部加熱ローラ53は、図示しない当接／退
避機構によって移動して定着ローラ40の外周面に対して
当接／退避するようになっており、外部加熱ローラ53が
定着ローラ40に対して当接した際に図示しないバネによ
って圧接され、定着ローラ40に従動して回転する。

【００５１】例えば、外部加熱ローラ53は、断熱ブッシ
ュ等の支持棒によって支持される。そして、その支持棒
を移動させることによって、定着ローラ40への加圧及び
着脱を行う。この着脱は、公知の技術であるバネクラッ
チ、ソレノイド等を利用して達成される。

【００５２】前記外部加熱ローラ53は、内部にハロゲン
ヒータ53ａが内蔵されており、その外周には、例えば、
熱伝導率の高いアルミニウム、鉄、ステンレス等の金
属、或いは高離型性を持つゴム、樹脂等を前記金属表面
にコートして構成される。そして、この外部加熱ローラ
53は高耐熱性を有した断熱ブッシュによって両端で保持
されている。

【００５３】定着ローラ40、加圧ローラ41、外部加熱ロ
ーラ53には、夫々サーミスタ42ａ，42ｂ，42ｃが当接し
て配置されており、該サーミスタ42ａ，42ｂ，42ｃによ
って各ローラ40，41，53の表面温度が検知され、この温
度情報によって制御装置43がハロゲンヒータ40ａ，41
ａ，53ａを制御して各ローラ40，41，53の温度が制御さ
れる。

【００５４】その温調の一例として、外部加熱部材であ
る外部加熱ローラ53が定着部材対である定着ローラ40及
び加圧ローラ41よりも高温になるように設定され、例え
ば、外部加熱ローラ53が２２０［℃］、定着ローラ40及
び加圧ローラ41が１８０［℃］に設定される。

【００５５】上記のように構成した画像形成装置全体の
シーケンスについて、フルカラーモードの場合を例とし
て説明する。図１において、感光体ドラム18が図１の矢
印ｂ方向に回転すると、該感光体ドラム18上の感光体は
一次帯電器21によって均一に帯電される。尚、図１に示
す画像形成装置においては、各部の動作速度（以下、
「プロセススピード」という）は、１６０［mm/sec］で
ある。

【００５６】一次帯電器21による感光体ドラム18に対す
る均一な帯電が行われると、原稿７のイエロー画像信号
Ｙ₃ にて変調されたレーザビームＥにより画像露光が行
われ、感光体ドラム18上に静電潜像が形成され、回転体
24の回転により予め現像位置に定置されたイエロー現像
装置25Y によって上記静電潜像の現像が行われる。

【００５７】一方、記録材供給用トレイ26，27から給送
ローラ26ａ，27ａによって選択的に繰り出され、搬送ロ
ーラ29及び搬送ガイド30ａ，30ｂを経由して搬送された
記録材Ｐは、所定のタイミングでグリッパ32に保持さ
れ、当接用ローラ31と該当接用ローラ31に対向する電極
とによって静電的に転写ドラム28に巻き付けられる。

【００５８】転写ドラム28は、感光体ドラム18と同期し
て図１の矢印ｃ方向に回転しており、イエロー現像装置
25Y で現像された顕画像は、前記感光体ドラム18の外周
面と前記転写ドラム28の外周面とが当接している部位に
て転写帯電器35によって転写される。転写ドラム28はそ
のまま回転を継続し、次の色（図１ではマゼンダ）の転
写に備える。

【００５９】また、感光体ドラム18は除電用帯電器19に
より除電され、従来公知のブレード法によるクリーニン
グ手段20によってクリーニングされた後、再び一次帯電
器21によって帯電され、次のマゼンダ画像信号Ｍ₃ によ
り上述と同様に像露光を受ける。

【００６０】前記回転式現像装置５は、感光体ドラム18
上に前記像露光によってマゼンダ画像信号Ｍ₃ による静
電潜像が形成される間に回転して、マゼンダ現像装置25
M を上述した所定の現像位置に定置させて所定のマゼン
ダ現像を行う。

【００６１】引き続いて、上述したようなプロセスをシ
アン色、ブラック色に対しても夫々実施し、４色分の転
写が終了すると、記録材Ｐ上に形成された４色顕画像
は、各帯電器19，36により除電され、前記グリッパ32に
よる記録材Ｐの把持が解除されると共に、該記録材Ｐは
分離爪34によって転写ドラム28から分離され、搬送ベル
ト手段37によって画像加熱定着装置38に送られ、熱と圧
力によって定着されて一連のフルカラープリントシーケ
ンスが終了し、所要のフルカラープリント画像が形成さ
れる。

【００６２】以上のように、カラー画像は、多色のトナ
ーが２層〜４層の層を形成しているため、カラー画像形
成の可能な電子写真画像形成装置においては、トナーに
ついて白黒用の装置とは異なった特徴を有している。

【００６３】つまり、このトナーには、熱を印加した際
の溶融性、混色性が良いことが要求されるため、軟化点
が低く、且つ溶融粘度の低いシャープメルト性のトナー
が使用される。このシャープメルトトナーを使用するこ
とにより、複写物の色再現範囲の広いカラーコピーを得
ることが出来る。

【００６４】このようなシャープメルトトナーは、例え
ば、ポリエステル樹脂またはスチレン−アクリルエステ
ル樹脂等のような結着樹脂、着色剤（染料、昇華性染
料）、荷電制御剤等のトナー形成用材料を溶融混練、粉
砕、分級することにより製造される。

【００６５】必要とあらば、トナーに各種外添剤（例え
ば、疎水性コロイダルシリカ）を添加する外添工程を付
加しても良い。このようなカラートナーとしては、定着
性、シャープメルト性を考慮すると、結着樹脂としてポ
リエステル樹脂を使用したものが特に好ましい。シャー
プメルト性ポリエステル樹脂としては、ジオール化合物
とジカルボン酸とから合成される分子の主鎖にエステル
結合を有する高分子化合物が例示される。

【００６６】特に、以下に示す式（式中Ｒはエチレンま
たはプロピレン基であり、ｘ，ｙは夫々１以上の正の整
数であり、且つｘ＋ｙの平均値は２〜１０である。）で
代表されるビスフェノール誘導体若しくはその置換体を
ジオール成分とし、２価以上のカルボン酸またはその酸
無水物またはその低級アルキルエステルとからなるカル
ボン酸成分（例えばフマル酸、マレイン酸、無水マレイ
ン酸、フタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロ
メリット酸等）とを少なくとも共縮重合したポリエステ
ル樹脂がシャープな溶融特性を有するのでより好まし
い。

【００６７】

【化１】

【００６８】ポリエステル樹脂の軟化点は、７５〜１５
０［℃］であることが好ましく、更に好ましくは、８０
〜１２０［℃］であれば良い。このポリエステル樹脂を
結着樹脂として含有するシャープメルトトナーの軟化特
性の一例を図７に示す。

【００６９】この測定条件は、フローテスター（CFT-50
0A型／島津製作所製）を使用し、ダイ（ノズル）の直径
０．２［mm］、厚み１．０［mm］として２０［kg］の押
出荷重を加え、初期設定温度７０［℃］で、予熱時間３
００秒の後、６［℃／分］の速度で等速昇温した時、描
かれるトナーのプランジャー降下量−温度曲線（以下
「軟化Ｓ字曲線」という）を求めたものである。

【００７０】試料となるトナーは１〜３［ｇ］精秤した
微粉末を用い、プランジャー断面積は、１．０［cm² ］
とする。このような測定条件により得られた軟化Ｓ字曲
線は、図７に示すようなカーブとなり、等速昇温するに
従い、トナーは徐々に加熱され流出が開始される（図７
のプランジャー降下Ａ→Ｂ）。更に昇温すると、溶融状
態となったトナーは大きく流出し（図７のプランジャー
降下Ｂ→Ｃ→Ｄ）、プランジャー降下が停止して終了す
る（図７のプランジャー降下Ｄ→Ｅ）。

【００７１】図７において、軟化Ｓ字曲線の高さＨは全
流出量を示し、Ｈ／２のＣ点に対応する温度Ｔ₀ はトナ
ーの軟化点を示す。

【００７２】トナー及び結着樹脂がシャープメルト性を
有するか否かは、トナーまたは結着樹脂の見かけの溶融
粘度を測定することにより判定できる。このようなシャ
ープメルト性を有するトナーまたは結着樹脂とは、見か
けの溶融粘度が１０³ ポイズを示す時の温度をＴ₁ 、５
×１０² ポイズを示す時の温度をＴ₂ とした時、以下に
示す条件を満たすものをいう。

【００７３】

【数４】

【００７４】これ等の温度−溶融粘度特性を有するシャ
ープメルト性樹脂は加熱されることにより極めてシャー
プに粘度低下を起こすことが特徴である。このような粘
度低下が最上部トナー層と最下部トナー層との適度な混
合を生じさせ、更にトナー層自体の透明性を急激に増加
させ、良好な減色混合を起こすものである。

【００７５】以下に、本実施形態の外部加熱ローラ53を
設けた場合と、これを設けない従来例（図15参照）とで
定着ローラ40，108 の表面の温度変化を比較する実験を
行った際の結果を図８に示す。

【００７６】ここで、本実施形態の外部加熱ローラ53は
外径が４０［mm］で、２［mm］の厚みを持った中空のア
ルミ棒であり、定着ローラ40と該外部加熱ローラ53とが
形成するニップ部を回転方向に３［mm］の幅を有して構
成したものである。

【００７７】また、本実施形態の外部加熱ローラ53を設
けた場合と、設けない従来例とで、ヒータワッテージ
（発熱消費電力）の合計が等しくなるように、本実施形
態では、定着ローラ40のハロゲンヒータ40ａが４００
［Ｗ］で、外部加熱ローラ53のハロゲンヒータ53ａが２
００［Ｗ］とし、従来例では、定着ローラ108 のハロゲ
ンヒータ108aが６００［Ｗ］で、外部加熱ローラ53を取
り付けないで構成した。

【００７８】そして、図８において、従来例の定着ロー
ラ108 の表面温度曲線をＩで示し、本実施形態の外部加
熱ローラ53を常時定着ローラ40に当接させた場合の定着
ローラ40の表面温度曲線をＪで示し、本実施形態の外部
加熱ローラ53をプリント動作時のみ定着ローラ40に当接
させた場合の定着ローラ40の表面温度曲線をＫで示し
た。

【００７９】図８に示すように、通紙枚数が増加して３
０［枚／分］程度になると、定着ローラ40，108 の表面
温度が最下点となり、更に通紙枚数が増加すると、定着
ローラ40，108 の表面温度は上昇して復帰する。尚、外
部加熱ローラ53による加熱温度は、定着ローラ40の温度
に等しくなるように温調されている。

【００８０】本実施形態の場合において、外部加熱ロー
ラ53を初期の段階から定着ローラ40に当接させた場合
（曲線Ｊ）には、従来例（曲線Ｉ）と比較して、定着ロ
ーラ40の表面温度の降下を若干抑制出来ることが判明し
た。

【００８１】また、初期の段階は外部加熱ローラ53を定
着ローラ40から退避させた状態で、該外部加熱ローラ53
の温度を２２０［℃］に維持し、記録材Ｐが定着ローラ
40と加圧ローラ41とのニップ部を通過し始めると同時
に、外部加熱ローラ53を定着ローラ40に当接させ、それ
を維持した場合（曲線Ｋ）には、従来例（曲線Ｉ）及び
前述の外部加熱ローラ53を初期の段階から常時定着ロー
ラ40に当接させた場合（曲線Ｊ）と比較して、定着ロー
ラ40の表面温度の降下最下点温度を１０［℃］以上も上
昇させることが出来ると共に、該定着ローラ40の表面温
度の降下をかなり抑制することが出来ることが判明し
た。

【００８２】前記曲線Ｋの場合、定着ローラ40の表面温
度の降下最下点温度がコールドオフセット開始温度（１
５０［℃］）よりも高くなっているので、定着画像がオ
フセットすることがない。

【００８３】上述のように、外部加熱部材である外部加
熱ローラ53が、定着部材対である定着ローラ40に対する
当接／退避動作を、記録材Ｐが搬送されるタイミング
（定着ローラ40と加圧ローラ41とのニップ部に進入する
タイミング）に対応して行うように構成したことで、定
着ローラ40の表面温度の降下最下点温度を上昇させるこ
とが出来ると共に、該定着ローラ40の表面温度の降下を
抑制することが出来る。

【００８４】また、初期から外部加熱ローラ53の温度が
定着部材対である定着ローラ40の温度よりも高温に保た
れていた方が、定着ローラ40の表面温度の降下に対して
レスポンス（熱の感応精度）良く外部加熱ローラ53から
定着ローラ40に熱が供給される。

【００８５】ここで、外部加熱ローラ53を定着ローラ40
に当接させて使用すると、定着ローラ40の表面のみが熱
せられて高温の状態が維持されるので、定着ローラ40の
表面温度を検知するサーミスタ42ａの信号が常時温調に
適切な値を示す。その結果、定着ローラ40のハロゲンヒ
ータ40ａが点灯せずに、定着ローラ40の表面のみが高温
で、内部が低温になり、外部加熱ローラ53から供給され
た熱が分散して定着ローラ40内部へ移動することがあ
る。

【００８６】これを防ぐために、例えば、外部加熱ロー
ラ53が定着ローラ40に当接している状態では、常時定着
ローラ40のハロゲンヒータ40ａを常時点灯させておくよ
うにする。このように構成すれば、定着ローラ40の内部
が低温にならずに、外部加熱ローラ53から供給された熱
が効率よく記録材Ｐの方へ移動する。

【００８７】以上述べたように、外部加熱ローラ53をプ
リント動作の最中のみ定着ローラ40に当接させることに
より、連続通紙時の最下点温度を上げることが出来、良
好な定着性が得られるものである。

【００８８】次に、本発明に係る画像加熱定着装置の第
２実施形態について図９〜図11を用いて説明する。図９
は第２実施形態の画像加熱定着装置の定着部材対の温度
変化を示す図、図10は従来例の画像加熱定着装置におい
て、連続通紙した際の定着部材対の温度変化を示す図、
図11は第２実施形態の画像加熱定着装置の外部加熱部材
の当接／退避状態における定着部材対の温度変化を示す
図である。尚、前記第１実施形態と同様に構成したもの
は同一の符号を付して説明を省略する。

【００８９】前述したように、外部加熱ローラ53を定着
ローラ40に当接すると、定着ローラ40の温度低下を小さ
くすることが出来るが、そのまま当接させ続けると、図
９の曲線Ｋ′に示すように、定着ローラ40の表面温度が
上昇し過ぎてオーバーシュート（過熱）してしまう虞が
ある。

【００９０】そこで、本実施形態では、図９の曲線Ｋ″
に示すように、定着ローラ40の表面温度が復帰して１７
０［℃］になったら、外部加熱ローラ53を定着ローラ40
から退避させる。これによって、定着ローラ40の表面の
温度が１８０［℃］程度に帰着して維持され、前記オー
バーシュート（過熱）を防止することが出来る。

【００９１】即ち、外部加熱部材である外部加熱ローラ
53を、定着部材対である定着ローラ40に対して当接／退
避させる操作を、定着ローラ40の表面温度に対応して行
うように構成したことで、オーバーシュート（過熱）が
防止でき、定着、加圧ローラのゴムの熱的劣化を少なく
することが出来る。

【００９２】また、前記第１実施形態では、プリント動
作中のみ外部加熱ローラ53を定着ローラ40に当接させる
ものであるが、この場合、記録材Ｐの通紙枚数が３０
［枚／分］という比較的高速プリントで、紙間が非常に
狭い場合である。

【００９３】一方、従来例では、図10に示すように、紙
間が比較的長く、通紙枚数が１０［枚／分］以下でプリ
ント動作を行う場合、通紙時に定着ローラ40の表面温度
は下がるが、外部加熱ローラ53を設けなくても、次の記
録材Ｐが来るまでに定着ローラ40は元の温度に略復帰す
る。

【００９４】従って、通紙枚数が１０［枚／分］以下で
のプリント動作時に外部加熱ローラ53を定着ローラ40に
当接させ続けると、紙間タイミングで定着ローラ40の温
度が上がり続けるため、本実施形態では、先行する記録
材Ｐが定着ローラ40と加圧ローラ41とのニップ部を通過
して脱出したタイミングで外部加熱ローラ53を定着ロー
ラ40から退避させ、後続する記録材Ｐが定着ローラ40と
加圧ローラ41とのニップ部に進入するタイミングで外部
加熱ローラ53を定着ローラ40に当接させるように構成す
る。

【００９５】即ち、低プリント枚数では、通紙タイミン
グに外部加熱ローラ53を定着ローラ40に当接し、紙間タ
イミングに外部加熱ローラ53を定着ローラ40から退避さ
せるという動作を繰り返す。

【００９６】また、外部加熱ローラ53の退避タイミング
は、前述したように通紙直後とは限らず、図11に示すよ
うに、スループット（通紙枚数［枚／分］）や温調温度
によって適宜変えるように構成する。

【００９７】図11はその一例であって、通紙枚数が３
［枚／分］の場合で、１枚目〜４枚目までの記録材Ｐの
プリント動作時の外部加熱ローラ53の定着ローラ40に対
する当接／退避タイミングを図11の上部に示し、その時
の定着ローラ40の表面温度の変化を図11の下部に示す。

【００９８】次に、本発明に係る画像加熱定着装置の第
３実施形態について図12及び図13を用いて説明する。図
12は第３実施形態の画像加熱定着装置の外部加熱部材の
温度に対するグロスの変化を示す図、図13（ａ）は第３
実施形態の画像加熱定着装置において、外部加熱部材を
定着部材対から退避させた時の該定着部材対の温度変化
を示す図、図13（ｂ）は第３実施形態の画像加熱定着装
置において、外部加熱部材を定着部材対に当接させた時
の該定着部材対の温度変化を示す図である。尚、前記第
１実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して
説明を省略する。

【００９９】本実施形態は、外部加熱ローラ53を用いた
際のグロス（画像表面の粗さ）コントロールに関するも
のである。定着速度が２２０［mm/sec] の時のグロス温
度依存性は、図12に示すようになっている。即ち、図12
に示すように、低グロス（０〜１０％）を必要とする場
合には、定着温度が１５０［℃］以下であることが必要
であり、高グロスにするためには、定着温度が１７０
［℃］以上であることが必要である。

【０１００】しかしながら、外部加熱ローラ53を使用し
ないで、定着ローラ40と加圧ローラ41のみによって１５
０［℃］に温調した場合、Ａ３サイズ紙からなる記録材
Ｐを搬送速度２２０［mm/sec］、５［枚／分］でプリン
ト動作を実行した際において、１枚の記録材Ｐが定着ロ
ーラ40と加圧ローラ41とのニップ部を通過する時、該記
録材Ｐの先端がニップ部を通過する時と、後端が通過す
る時とでは、図13（ａ）の曲線Ｑで示すように、定着ロ
ーラ40の温度が１８［℃］程度変化（下降）して図13
（ａ）の斜線で示す定着可能領域から外れてしまい、コ
ールドオフセットが発生する。

【０１０１】一方、外部加熱ローラ53を定着ローラ40に
当接して同じく１５０［℃］に温調した場合、Ａ３サイ
ズ紙からなる記録材Ｐを搬送速度２２０［mm/sec］、５
［枚／分］でプリント動作を実行した際において、１枚
の記録材Ｐが定着ローラ40と加圧ローラ41とのニップ部
を通過する時、該記録材Ｐの先端がニップ部を通過する
時と、後端が通過する時とでは、図13（ｂ）の曲線Ｒで
示すように、外部加熱ローラ53からの熱がレスポンス良
く補給されるため定着ローラ40の温度は１０［℃］程度
しか変化（下降）せず、図13（ｂ）の斜線で示す定着可
能領域内に常時位置しており、コールドオフセットを防
止して定着性を確保できる。

【０１０２】紙間にもよるが、紙間が広い場合（例え
ば、１０［枚／分」通紙）、外部加熱ローラ53を定着ロ
ーラ40に当接し続けると、後続する記録材Ｐが定着ロー
ラ40と加圧ローラ41とのニップ部に到達するまでに定着
ローラ40の表面温度が上がり続けるので外部加熱ローラ
53を定着ローラ40から退避させる必要がある。

【０１０３】高グロス画像を得る場合も、低グロスの場
合と同様で、通紙速度を落とす必要がなく、その上、１
枚の記録材Ｐを通紙した場合の定着ローラ40の温度変化
を小さくすることが出来るため、均一なグロスを持つ画
像が得られる。

【０１０４】次に、実際のプリント動作の一例として、
ユーザが図示しないコントロールパネルで低グロスモー
ドを選択した場合について説明する。先ず、定着ローラ
40の温度が１５０［℃］になるまで待機状態になる。こ
の状態では、外部加熱ローラ53は定着ローラ40から退避
しており、外部加熱ローラ53の温度は２２０［℃］に維
持されている。

【０１０５】そして、定着ローラ40の温度が１５０
［℃］になるとプリント動作が開始され、１枚目の記録
材Ｐの先端が定着ローラ40と加圧ローラ41とのニップ部
に達し、該定着ローラ40の記録材Ｐの先端に接触した部
位が外部加熱ローラ53が対向する位置に到達すると同時
に外部加熱ローラ53が定着ローラ40に当接される。

【０１０６】上記のように構成すると、図12に示すよう
に、グロスは１０［％］程度になり、定着性も良好にな
る。

【０１０７】そして、後続する記録材Ｐが定着ローラ40
と加圧ローラ41とのニップ部に到達する前に、定着ロー
ラ40の表面温度が１５０［℃］に復帰した場合には、外
部加熱ローラ53は、定着ローラ40から退避され、後続す
る記録材Ｐに対しても、前記動作が繰り返される。

【０１０８】以上のように、外部加熱ローラ53を使用す
ることによって、記録材Ｐの送り速度を落とさずに低グ
ロス画像を得ることが出来、スループット（搬送処理効
率）を向上させることが出来る。

【０１０９】尚、前記外部加熱部材として外部加熱ロー
ラ53を用いて構成した場合について説明したが、ローラ
の他に、樹脂、ゴム、金属等で構成されるベルトや、非
接触タイプの熱源を用いて構成することも可能である。

【０１１０】また、外部加熱部材としての外部加熱ロー
ラ53を定着部材対としての定着ローラ40に対して当接／
退避可能に構成した場合について説明したが、他の構成
として、外部加熱ローラ53が定着部材対としての加圧ロ
ーラ41に対して当接／退避可能に構成することでも良
い。また、前記定着部材対として定着ローラ40、加圧ロ
ーラ41からなる２本のローラ系で構成したが、ローラの
他にベルト系を用いて構成しても良い。

【０１１１】

【発明の効果】本発明は、上述の如き構成と作用とを有
するので、記録材の送り速度の高速化による連続通過時
の温度変化を小さくすることが出来、更には、定着温度
を下げて使用する場合でも、良好な定着性を確保出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像加熱定着装置を備えた画像形
成装置の構成を示す図である。

【図２】原稿読み取り系の構成を示す図である。

【図３】ＣＣＤカラーセンサの構成を示す図である。

【図４】画像信号処理回路の構成を示す図である。

【図５】本発明に係る画像加熱定着装置の構成を示す模
式断面図である。

【図６】外部加熱部材を定着部材対に対して当接／退避
させる様子を示す図である。

【図７】トナーの軟化温度特性を示す図である。

【図８】本発明に係る画像加熱定着装置の第１実施形態
の定着部材対の表面温度変化を示す図である。

【図９】第２実施形態の画像加熱定着装置の定着部材対
の温度変化を示す図である。

【図10】従来例の画像加熱定着装置において、連続通紙
した際の定着部材対の温度変化を示す図である。

【図11】第２実施形態の画像加熱定着装置の外部加熱部
材の当接／退避状態における定着部材対の温度変化を示
す図である。

【図12】第３実施形態の画像加熱定着装置の外部加熱部
材の温度に対するグロスの変化を示す図である。

【図13】（ａ）は第３実施形態の画像加熱定着装置にお
いて、外部加熱部材を定着部材対から退避させた時の該
定着部材対の温度変化を示す図、（ｂ）は第３実施形態
の画像加熱定着装置において、外部加熱部材を定着部材
対に当接させた時の該定着部材対の温度変化を示す図で
ある。

【図14】従来例を説明する図である。

【図15】従来例を説明する図である。

【図16】従来例を説明する図である。

【図17】従来例を説明する図である。

【符号の説明】

１…画像形成装置本体、２…原稿送り系、３…原稿読み
取り系、４…潜像形成部、５…回転式現像装置、６…記
録材搬送系、７…原稿、８…プラテンガラス、９…光学
系ユニット、10…照射光源、11…結像素子アレイ、12…
赤外カットフィルタ、13…ＣＣＤ、14…Ａ／Ｄ変換回
路、15…濃度変換回路、16…黒抽出／ＵＣＲ処理回路、
17…色補正回路、18…感光体ドラム、19…除電用帯電
器、20…クリーニング手段、21…一次帯電器、22…像露
光手段、23…像露光反射手段、24…回転体、25Y …イエ
ロー現像装置、25M …マゼンダ現像装置、25C …シアン
現像装置、25Bk…ブラック現像装置、26，27…記録材供
給用トレイ、26ａ，27ａ…給送ローラ、28…転写ドラ
ム、29…搬送ローラ、30ａ，30ｂ…搬送ガイド、31…当
接用ローラ、32…グリッパ、33…記録材分離用帯電器、
34…分離爪、35…転写帯電器、36…記録材分離用帯電
器、37……搬送ベルト手段、38…画像加熱定着装置、39
…排出用トレイ、40…定着ローラ、40ｂ…芯金、40ｃ…
ＨＴＶシリコーンゴム層、40ｄ…ＲＴＶシリコーンゴム
層、41…加圧ローラ、40ａ，41ａ…ハロゲンヒータ、42
ａ，42ｂ，42ｃ…サーミスタ、43…制御装置、44…オイ
ル塗布装置、45…クリーニング装置、46…クリーニング
ブレード、47…オイルパン、48…オイル汲み上げロー
ラ、49…オイル塗布ローラ、50…オイル塗布量調整ブレ
ード、51…不織布ウェブ、52…押圧ローラ、53…外部加
熱ローラ、53ａ…ハロゲンヒータ、Ｅ…レーザビーム、
Ｐ…記録材、ｔ…未定着画像

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに圧接しながら回転可能に配設され
   た定着部材対を有し、該定着部材対が形成するニップ部
   で未定着画像を形成した記録材を挟持搬送して該記録材
   上の未定着画像の加熱定着を行う画像加熱定着装置にお
   いて、 前記定着部材対に対して一つ以上の外部加熱部材を当接
   ／退避可能に構成したことを特徴とする画像加熱定着装
   置。
2. 【請求項２】 前記外部加熱部材の前記定着部材対に対
   する当接／退避動作を、該定着部材対の表面温度に対応
   して行うように構成したことを特徴とする請求項１に記
   載の画像加熱定着装置。
3. 【請求項３】 前記外部加熱部材の前記定着部材対に対
   する当接／退避動作を、記録材が前記定着部材対に対し
   て搬送されるタイミングに対応して行うように構成した
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像加熱定着装置。
4. 【請求項４】 前記外部加熱部材が前記定着部材対より
   も高温になるように設定されていることを特徴とする画
   像加熱定着装置。
5. 【請求項５】 記録材を搬送する搬送手段と、 前記搬送手段により搬送された記録材に対して画像情報
   に応じて未定着画像を形成する画像形成手段と、 前記画像形成手段により形成された未定着画像を加熱定
   着する請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像加熱定
   着装置と、 を有することを特徴とする画像形成装置。