JP2002311749A

JP2002311749A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2002311749A
Application number: JP2001116770A
Authority: JP
Inventors: Shinji Hashiguchi; 伸治橋口; Satoru Izawa; 悟伊澤; Hiroko Tanaka; 裕子田中
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-04-16
Filing date: 2001-04-16
Publication date: 2002-10-25

Abstract

(57)【要約】【課題】複数のプロセススピードを有する画像形成装置
において、プロセススピードが、低速から高速に切り替
わった時のホットオフセットの防止および熱耐久性の向
上。【解決手段】低速モードでプリントするときは高速モー
ドに比べて定着温度を下降させる量を多くする。また、
低速モードはプリント枚数にしたがって定着温度を下降
させるが、高速モードは加圧ローラ温度を予測する手段
を設け、その結果とプリント枚数にしたがって定着温度
を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の記録材搬送
速度を有する、電子写真方式等を用いた複写機・プリン
タ・ファクシミリ等の画像形成装置であり、該画像形成
装置に具備される加熱定着装置（定着器）が、未定着画
像が形成された記録材を、加圧部材と加熱ヒータを具備
した加熱部材とを互いに圧接してなる定着ニップ間を通
過させることにより、上記未定着画像を記録材上に永久
画像として加熱定着させ、プリント枚数に応じて上記加
熱ヒータの制御温度を降下させる構成の装置である画像
形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば電子写真方式の複写機やプ
リンタ等の画像形成装置の多くは、記録材に対する未定
着画像の加熱定着手段として、熱効率、安全性が良好な
接触加熱型の熱ローラ定着方式の装置や、スタンバイ時
に加熱定着装置に電力を供給せず、消費電力を極力低く
抑えた装置、詳しくはヒータ部と加圧ローラの間に薄肉
のフィルムを介して記録材上のトナー像を定着する省エ
ネルギータイプのフィルム加熱方式の装置を採用してい
る。

【０００３】フィルム加熱方式による加熱装置は特開昭
６３−３１３１８２号公報・特開平２−１５７８７８号
公報・特開平４−４４０７５号公報・特開平４−２０４
９８０公報等に提案されている。

【０００４】図１６はこのフィルム加熱方式の加熱装置
（加熱定着装置）の要部の概略構成模型図である。

【０００５】２は加熱ヒータ（加熱体）であり、一般に
セラミックヒータが用いられる。セラミックヒータは全
体に低熱容量の部材であり、該ヒータの通電発熱抵抗層
に対する電力供給により所定の制御温度に迅速に昇温す
る。

【０００６】１はステイホルダー（支持体）であり、上
記の加熱ヒータ２はこのステイホルダーに固定して支持
させてある。３は耐熱性の定着フィルム、４は加圧部材
としての加圧ローラである。

【０００７】上記のステイホルダー１に固定支持させた
加熱ヒータ２と加圧ローラ４とは定着フィルム３を介し
て圧接させて所定幅の定着ニップ部Ｎを形成させてい
る。

【０００８】定着フィルム３は円筒状あるいはエンドレ
スベルト状、もしくはロール巻きの有端ウエブ状の部材
であり、不図示の駆動伝達手段あるいは加圧ローラ４の
回転力により、定着ニップ部Ｎにおいて加熱ヒータ２面
に密着して摺動しつつ矢印の方向に搬送移動される。

【０００９】５は加熱ヒータ２のヒータ基板の背面に配
設したサーミスタ等の温度検知素子であり、加熱ヒータ
２の温度を検知する。この温度検知素子５の温度検知情
報が不図示の通電回路の加熱ヒータ温調系に入力されて
通電発熱抵抗層への通電が制御され、加熱ヒータ２の温
度が所定の温度に温調される。

【００１０】加熱ヒータ２を所定の温度に加熱・温調さ
せ、定着フィルム３を矢印の方向に搬送移動させた状態
において、定着ニップ部Ｎの定着フィルム３と加圧ロー
ラ４との間に被加熱材としての未定着トナー像ｔを形成
担持させた記録材Ｐを導入すると、記録材Ｐは定着フィ
ルム３の面に密着して該定着フィルム３と一緒に定着ニ
ップ部Ｎを挟持搬送される。この定着ニップ部Ｎにおい
て、記録材・トナー像が加熱ヒータ２により定着フィル
ム３を介して加熱されて記録材Ｐ上のトナー像ｔが加熱
定着される。定着ニップ部Ｎを通った記録材部分は定着
フィルム３の面から剥離して搬送される。

【００１１】以上の加熱定着装置の構成において未定着
画像を定着させるための定着温調制御は図１７のよう
に、プリント枚数が増加するにしたがって階段状に定着
温度が降下するようになっている。すなわち加熱定着装
置が冷えた状態からプリントする場合、プリント初期は
加熱ヒータ２の熱が定着フィルム３や加圧ローラ４など
に奪われるため、定着温度を高く設定する必要がある。
その後プリント枚数が増加すると定着フィルム３や加圧
ローラ４などが暖められて加熱ヒータ２の熱が主に記録
材Ｐへの熱供給に使われるようになるとともに、加圧ロ
ーラ温度の上昇により加圧ローラ４の熱が定着に寄与す
るようになる。

【００１２】加圧ローラ温度はプリント枚数が増加する
につれて上昇するため定着温度は図１７のように階段状
に降下させても定着性を満足させることができる。

【００１３】ここで、定着温度を降下させずに連続プリ
ントを行った場合はプリント枚数が増加するにしたがっ
て記録材への熱供給が過剰気味になりホットオフセット
が発生してしまう。

【００１４】また、定着フィルム３や加圧ローラ４など
が暖まっている場合は、加熱ヒータ２に当接されている
サーミスタ等の温度検知素子５の検知温度や前のプリン
ト履歴等によって加圧ローラ４の暖まり具合を判別し、
その判別結果により図１７においてどの温調からプリン
トを開始するかを決定することにより、加圧ローラ４が
暖まっている場合でもホットオフセットや定着不良がな
いように設定している。

【００１５】さらに近年、プリンタの高解像度化に対応
するため複数のプロセススピードを有し、解像度の高低
に応じてプロセススピードを切替え可能としたプリンタ
が製品化されている。

【００１６】複数のプロセススピードを有する場合の定
着温度は以下のようになっている。定着温度はプロセス
スピードに大きく依存しておりプロセススピードが速く
なると定着温度も高くなる。これは高速化するほど記録
材が定着ニップを通過する時間が短くなるため単位時間
内に与える熱量を多くする必要があるからである。画像
形成装置が複数のプロセススピードを有する場合は図１
７のように、それぞれのプロセススピード（高速モー
ド、低速モード）で定着性を満足し、かつホットオフセ
ットのない画像が得られる定着温度でプリントする。ま
た、定着温度の降下量はプリント枚数が増加すると、プ
ロセススピードの速い方がプロセススピードの遅い方に
比べて大きくなっている。これは、定着温度が低い領域
になってくるとトナーを融かすために必要な最低定着温
度はプロセススピードよりもトナーの融点に大きく依存
しており、図１７のように低速モードの場合に高速モー
ドと同様に定着温度を降下させていくと、定着温度がト
ナーを融かすために必要な最低定着温度よりも低くなっ
てしまい、定着性を満足できなくなるためである。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】複数のプロセススピー
ドを有する画像形成装置でプリントを行う場合に、高速
プリントでは記録材に加圧ローラの熱が奪われるため加
圧ローラ温度の上昇率は低い。一方、低速プリントでは
加圧ローラの熱が記録材に奪われるが、その分ヒータか
らの熱供給も十分行われるため加圧ローラの上昇率は比
較的高い。また、プロセススピードが遅い方が定着温度
を低くできるのと同様に、低速プリントでは高速モード
に比べて加圧ローラ温度が低くても定着に寄与するよう
になる。したがって、実際は高速モードに比べて低速モ
ードでは定着温度を降下させる量を大きくすることがで
きる。しかし、従来はトナーの融点が高く定着に必要な
温度が高かったため、図１７のように低速モードにおい
て高速モードよりも定着温度を降下させることができな
かった。従来はこのような制御において低速モードで大
量のプリントを行った後、高速モードに切り替えてプリ
ントを行っても加圧ローラ温度の上昇によるホットオフ
セットは発生しなかった。

【００１８】しかし、画像形成装置の高速化に伴い高速
モードで定着性を満足させるために融点の低いトナーを
使用し、図１７の制御において低速モードで大量のプリ
ントを行った結果、ホットオフセットが発生した。さら
に、低速モードでプリントした後、高速モードに切り替
えてプリントした場合はホットオフセットの発生が顕著
になった。これは、低融点トナーを使用しているため低
速モード時に加圧ローラ温度の上昇に伴い定着温度を降
下できるのも関わらず定着温度を降下させておらず、加
圧ローラ温度が上昇している事が原因であると考えられ
る。また、画像形成装置が高速化すると、高速モードに
おいて加圧ローラの熱が記録材によって奪われる割合が
高く、加圧ローラ温度の上昇率が低いのに加え、定着温
度と加圧ローラ温度の差が大きくなるため、加圧ローラ
の熱が定着にあまり寄与せず、プリント枚数が多くなっ
ても図１７ほど定着温度を降下させることができない。
したがって、画像形成装置の高速化により、低速モード
でプリントした後の高速モードでのプリントでホットオ
フセットはさらに発生しやすくなる。

【００１９】そこで本発明は、複数のプロセススピード
を有する画像形成装置において、プロセススピードが低
速から高速に切り替わった時のホットオフセットの防止
および熱耐久性の向上を図ることを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するため、以下のことを特徴とする画像形成装置とし
ている。

【００２１】（１）複数の記録材搬送速度を有する画像
形成装置であり、該画像形成装置に具備される加熱定着
装置が、未定着画像が形成された記録材を、加圧部材と
加熱ヒータを具備した加熱部材とを互いに圧接してなる
定着ニップ間を通過させることにより、上記未定着画像
を記録材上に永久画像として加熱定着させ、プリント枚
数に応じて上記加熱ヒータの制御温度を降下させる構成
の装置である画像形成装置において、記録材搬送速度の
遅い場合、上記加熱ヒータの制御可能な温度範囲が記録
材搬送速度の速い場合より大きく、かつ加圧部材温度を
予測する手段で予測された加圧部材温度により上記加熱
ヒータの制御温度を決定することを特徴とした画像形成
装置。

【００２２】（２）上記加圧部材温度を予測する手段
が、プリント直前のプリント枚数、休止時間、記録材搬
送速度の履歴であることを特徴とした（１）に記載の画
像形成装置。

【００２３】（３）上記加熱ヒータの制御温度の最低設
定温度を、前記記録材を加熱定着装置に供給する間隔に
応じて設定することを特徴とした（１）又は（２）に記
載の画像形成装置。

【００２４】（４）上記加熱ヒータの制御温度降下速度
および最低設定温度を、プリントの間欠時間に応じて設
定することを特徴とした（１）乃至（３）の何れか１つ
に記載の画像形成装置。

【００２５】〈作用〉記録材搬送速度の遅い場合、加
熱ヒータの制御温度の降下量が記録材搬送速度の速い場
合より大きく、かつ加圧回転体温度を予測する手段を有
し、予測された加圧回転体温度により上記加熱ヒータの
制御温度の降下量を決定することにより、低速モードで
大量のプリントを行っても加圧部材温度の上昇に伴って
定着温度を降下させているので、加圧部材温度の昇温を
抑えることができホットオフセットの発生を防止でき
る。

【００２６】また、低速モードで大量のプリントを行っ
た後、高速モードに切り替えてプリントを行っても加圧
部材温度の昇温が抑えられるため、ホットオフセットの
発生しない良好な画像を得ることができる。

【００２７】また、必要以上に熱を与えないため、省電
力、加熱部材の熱による耐久性が向上するという効果も
ある。

【００２８】以上のようにプロセススピードに関わらず
加圧部材の上昇率に応じて定着温度を降下させることが
できるため、プロセススピードに関わらずホットオフセ
ットが発生しない良好な画像を得ることができ、また省
電力や加熱部材の耐久性向上という効果も得られた。

【００２９】

【発明の実施の形態】〈実施例１〉（１）画像形成装置例図１に本実施例における画像形成装置の概略構成模型図
を示した。本例の画像形成装置は転写式電子写真プロセ
ス利用のレーザプリンタであり、高速モードと低速モー
ドの２つのプロセススピード（記録材搬送速度）を有
し、不図示の選択切換え手段によりモード切換えが出来
るものである。

【００３０】１９は像担持体としての感光ドラムであ
り、ＯＰＣ、アモルファスＳｅ、アモルファスＳｉ等の
感光材料がアルミニウムやニッケルなどのシリンダ状の
基盤上に形成されている。

【００３１】感光ドラム１９は矢印の方向に回転駆動さ
れ、まず、その表面は帯電装置としての帯電ローラ２０
によって一様帯電される。

【００３２】次に画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御さ
れたレーザビーム２１が不図示のスキャナユニット内で
回転するポリゴンミラーにより反射して感光ドラム１９
に走査露光が施され、静電潜像が形成される。

【００３３】この静電潜像は、現像装置２２で現像、可
視化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、
２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用いられ、イメー
ジ露光と反転現像とを組み合わせて用いられることが多
い。

【００３４】可視化されたトナー像は、転写装置として
の転写ローラ２３により、所定のタイミングで搬送され
た記録材Ｐ上に感光ドラム１９上より転写される。ここ
で感光ドラム１９上のトナー像の画像形成位置と記録材
の先端の書き出し位置が合致するようにセンサ２４にて
記録材の先端を検知し、タイミングを合わせている。所
定のタイミングで搬送された記録材Ｐは感光ドラム１９
と転写ローラ２３に一定の加圧力で挟持搬送される。

【００３５】このトナー像が転写された記録材Ｐは定着
装置２５へと搬送され、永久画像として定着される。

【００３６】一方、感光ドラム１９上に残存する転写残
りの残留トナーは、クリーニング装置２６により感光ド
ラム１９の表面より除去される。

【００３７】（２）加熱定着装置２５図２・図３に本実施例の加熱定着装置２５の構成を示
す。図２は横断面模型図、図３は縦断面模型図である。
本例の加熱定着装置２５は加圧ローラ駆動方式・フィル
ム加熱方式の加熱装置である。

【００３８】１０は加熱部材（定着部材）としてのヒー
タアセンブリ、４は加圧部材としての加圧ローラであ
り、両者１０・４を圧接させて定着ニップ部Ｎを形成す
る。

【００３９】加圧部材としての加圧ローラ４は、芯金４
ａと、その外側にシリコンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴ
ムあるいはシリコンゴムを発泡して形成された弾性層４
ｂからなり、この上に更にＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等
の離型性層４ｃを形成してあってもよい。加圧ローラ４
はその芯金４ａに両端部を装置の手前側と奥側の側板１
１・１１間に軸受１２・１２を介して回転自在に支持さ
せてある。Ｇはこの加圧ローラ４の芯金４ａの一端部に
固着したドライブギアであり、このギアＧに不図示の駆
動部から回転力が伝達されて、加圧ローラ４が図２にお
いて矢印の反時計方向に所定の周速度をもって回転駆動
される。

【００４０】加熱部材としてのヒータアセンブリ１０
は、横断面略半円樋形のステイホルダー（支持体）１、
このステイホルダー１の下面に長手に沿って固定支持さ
せた加熱ヒータ（定着ヒータ）２、この加熱ヒータ２を
固定支持させたステイホルダー１にルーズに外嵌させた
円筒状の定着フィルム３、ステイホルダー１の両端部側
に組付けたフランジ部材１３・１３等からなる。

【００４１】上記ヒータアセンブリ１０の両端部側フラ
ンジ部材１３・１３をそれぞれ装置の手前側と奥側の側
板１１・１１に設けた縦方向スリット部１１ａ・１１ａ
に係合させることで、ヒータアセンブリ１０を加熱ヒー
タ２側を下向きの状態にして側板１１・１１間に落とし
込み、加圧ローラ４の上側に配置する。そして、上記両
端部側フランジ部材１３・１３と不動部材１５・１５と
の間にそれぞれ加圧バネ１４・１４を縮設することでヒ
ータアセンブリ１０を加圧ローラ４の上面に対して加圧
ローラ４の弾性に抗して所定の押圧力をもって圧接させ
てある。すなわちヒータアセンブリ１０の長手方向両端
部から加圧リーラ４に対して加熱定着に必要なニップ部
Ｎを形成するべく十分に加圧されて、ヒータアセンブリ
１０側の加熱ヒータ２の下面と加圧ローラ４の上面との
間に定着フィルム３を挟ませて加圧ローラ４の弾性撓み
にて所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。

【００４２】加圧ローラ４の回転駆動により、定着ニッ
プ部Ｎにおいて、該加圧ローラ４と定着フィルム３の外
面との摩擦力で定着フィルム３に回転力が作用して、定
着フィルム３はその内面が加熱ヒータ２の面に密着して
摺動しつつステイホルダー１の外回りを図２において矢
印の時計方向に回転する。

【００４３】加圧ローラ４の回転駆動で定着フィルム３
が回転され、加熱ヒータ２に通電がなされて所定の温度
に温調された状態において、画像形成部側から未定着ト
ナー像を担持した記録材Ｐが耐熱性の定着入口ガイド３
２に沿って定着ニップ部Ｎの定着フィルム３と加圧ロー
ラ４との間に導入される。定着ニップ部Ｎに導入された
記録材Ｐは定着フィルム３の外面に密着して該定着フィ
ルム３と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送される。この
定着ニップ部Ｎにおいて、記録材・トナー像が加熱ヒー
タ２により定着フィルム３を介して加熱されて記録材Ｐ
上のトナー像が加熱定着される。定着ニップ部Ｎを通っ
た記録材部分は定着フィルム３の面から剥離して、不図
示の耐熱性の定着排紙ガイドに案内されて不図示の排出
トレイ上に排出される。

【００４４】ａ）ステイホルダー１ステイホルダー１は上記のように加熱ヒータ２を保持
し、定着ニップ部Ｎと反対方向への放熱を防ぐための断
熱部材であり、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰ
Ｓ、ＰＥＥＫ等により形成されており、定着フィルム３
が余裕をもってルーズに外嵌される。定着フィルム３は
内面が加熱ヒータ２およびステイホルダー１に摺擦しな
がら回転するため、加熱ヒータ２およびステイホルダー
１と定着フィルム３の間の摩擦抵抗を小さく抑える必要
がある。このため加熱ヒータ２およびステイホルダー１
の表面に耐熱性グリース等の潤滑剤を介在させてある。
これにより定着フィルム３はスムーズに回転することが
可能となる。

【００４５】ｂ）加熱ヒータ２加熱ヒータ２は記録材上のトナー像を溶融、定着させる
定着ニップ部Ｎの加熱を行う。加熱ヒータ２には一般的
に所謂セラミックヒータが用いられる。セラミックヒー
タは全体に低熱容量の部材であり、該ヒータの通電発熱
抵抗層に対する電力供給により所定の制御温度に迅速に
昇温する。

【００４６】図４にセラミックヒータの一例の構成模型
図を示した。例えば、アルミナ等の電気絶縁性・良熱伝
導性・低熱容量のセラミック基板２ａの面（定着フィル
ム３と対面する側の面）に基板長手に沿って，例えばＡ
ｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、ＲｕＯ₂、Ｔａ₂Ｎ等の通電
発熱抵抗層２ｂをスクリーン印刷等により、厚み１０μ
ｍ程度、幅１〜５ｍｍ程度の線状もしくは細帯状に塗工
して形成し、この通電発熱抵抗層２ｂの両端部側には給
電用電極部２ｃ・２ｃを電気的に導通させて形成し、さ
らに通電発熱抵抗層形成面を、定着フィルム３との摺擦
に耐えることが可能な薄層のガラスコート、フッ素樹脂
層等の保護層２ｄで覆ってなるものである。

【００４７】このセラミックヒータ２は通電発熱抵抗層
２ｃに給電用電極部２ｃ・２ｃを介して電源回路３０か
ら通電がなされることにより該通電発熱抵抗層が発熱し
てセラミック基板・保護層を含むヒータ全体が急速昇温
する。このヒータ２の昇温がヒータ裏面に設置されたサ
ーミスタ等の温度検知素子５ａにより検知されて温度制
御部３１へフィードバックされる。温度制御部３１は温
度検知素子５ａで検知されるヒータ温度が所定のほぼ一
定温度（定着温度）に維持されるように電源回路３０か
ら通電発熱抵抗層２ｂに対する給電を制御する。すなわ
ちヒータ２は所定の定着温度に加熱・温調される。

【００４８】より具体的には、温度検知素子５ａの信号
に応じて、電源回路３０から給電用電極部２ｃ・２ｃを
介して通電発熱抵抗層２ｂに印加される電圧のデューテ
ィー比や波数等を適切に制御することで、定着ニップ部
Ｎ内での温調温度を略一定に保ち、記録材上のトナー像
を定着するのに必要な加熱を行う。

【００４９】加熱ヒータ２は上記のような構成のものに
限られない。例えば、ヒータ基板２ａとして、ポリイミ
ド、ＰＰＳ、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂基板を用いた
加熱ヒータ、金属製基板上の定着ニップ反対側に絶縁
層、通電発熱抵抗層を順次積層してなる金属製加熱ヒー
タ、金属製基板は定着ニップ側が湾曲した形状にした金
属製加熱ヒータ、ヒータ基板２ａとして耐摩耗性に優
れ、熱伝導性の良好なＡｌＮ（チッ化アルミ）等を用
い、通電発熱抵抗層２ｂを該基板に対して定着ニップ部
Ｎと反対側に形成した裏面加熱型ヒータ、電磁誘導発熱
性ヒータ、等である。

【００５０】ｃ）定着フィルム３定着フィルム３は熱容量の小さな耐熱性のフィルム材で
ある。熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上さ
せる、定着ニップ部において加熱ヒータ２の熱を効率よ
く被加熱材としての記録材に与えるため、膜厚を総厚１
００μｍ以下、特には２０〜７０μｍとかなり薄くして
いる。本実施例では６０μｍとした。さらにオフセット
防止や記録材の分離性を確保するために表層にはＰＴＦ
Ｅ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（テトラフ
ルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共
重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレンヘキサフル
オロプロピレン共重合体）、ＥＴＦＥ（エチレンテトラ
フルオロエチレン共重合体）、ＣＴＦＥ（ポリクロロト
リフルオロエチレン）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフル
オライド）等のフッ素樹脂、シリコーン樹脂等の離型性
の良好な耐熱樹脂を混合ないし単独で被覆したものであ
る。

【００５１】図５に定着フィルム３の層構成例の模型図
を示した。この例の定着フィルム３は、フィルム基層３
ａ、導電性プライマー層３ｂ、離型性層３ｃの３層構成
で構成されており、フィルム基層３ａ側が加熱ヒータ側
であり、離型性層３ｃが加圧ローラ側である。フィルム
基層３ａは絶縁性の高いポリイミド、ポリアミドイミ
ド、ＰＥＥＫ等であり、耐熱性、高弾性を有しており、
可撓性のある厚み１５〜６０μｍ程度で形成されてい
る。また、フィルム基層３ａにより定着フィルム３全体
の引裂強度等の機械的強度を保っている。導電性プライ
マー層３ｂは厚み２〜６μｍ程度の薄い層で形成されて
おり、定着フィルム全体のチャージアップを防止するた
め、電気的にアースに接続されている。離型性層３ｃは
定着フィルム３に対するトナーオフセット防止層であ
り、離型性の良好なＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のフッ
素樹脂を厚み５〜１５μｍ程度に被覆して形成してあ
る。また、定着フィルム３表面のチャージアップを軽減
し、静電オフセットを防止するため、離型性層中には比
抵抗が１０³Ωｃｍ〜１０⁶Ωｃｍ程度のカーボンブラッ
ク等の導電部材が混入されている。

【００５２】（３）記録材搬送速度の変更と加熱ヒータ
の制御温度変更近年、画像形成装置の高解像度化が進んでいるが、これ
に対応するためにスキャナユニット内のポリゴンミラー
の回転数を上げるだけでは技術的、コスト的に困難であ
る。

【００５３】しかし、ポリゴンミラーの回転数が一定で
も画像形成装置に複数のプロセススピード（複数の記録
材搬送速度）を持たせ、プロセススピードを遅くするこ
とによって解像度を上げることができる。

【００５４】このように複数のプロセススピードを有す
ることでスキャナユニットを変更することなく解像度を
上げることができる。

【００５５】さらに複数のプロセススピードを有するこ
とは、小サイズの記録材をプリントした時に、定着ニッ
プ部Ｎ内で記録材が通過しない領域の温度が上昇する非
通紙部昇温という問題に対しても有利になる。

【００５６】ここで本発明による定着温調の制御方法に
ついて説明する。本実施例で使用しているトナーは比較
的低い定着温度でも定着可能な低融点トナーである。

【００５７】本実施例の画像形成装置は．高速モード（２００ｍｍ／ｓ）．低速モード（１３３ｍｍ／ｓ）という２つのプロセススピードを有している。

【００５８】定着に必要な温度はプロセススピードに大
きく依存しており高速になるほど定着温度を高くしなけ
ればならない。これは高速化するほど記録材が定着ニッ
プ部Ｎを通過する時間が短くなるため単位時間内に与え
る熱量を多くする必要があるからである。

【００５９】この二つのプロセススピードにおいて定着
に必要な温度を測定した結果、高速モードの場合は２
０５℃であるのに対し、低速モードの場合は１７０℃
まで下げることが可能となる。

【００６０】また、高速モードでプリントする場合は
記録材に熱を奪われやすいため加圧ローラの温度がそれ
ほど上昇しないが、低速モードでプリントする場合は
加圧ローラの温度は上昇しやすい。

【００６１】表１に高速モード（２００ｍｍ／ｓ、２０
５℃固定温調）と低速モード（１３３ｍｍ／ｓ、１７０
℃固定温調）で連続プリントした場合の加圧ローラ温度
を示す。

【００６２】

【表１】

【００６３】低速モードではプリント枚数が増加するに
つれて加圧ローラ温度が上昇しているのに対し、高速モ
ードでは加圧ローラ温度の上昇率がわずかである。加圧
ローラ温度がある程度まで高くなると加圧ローラの熱が
定着性に寄与するようになり、その結果、定着温度を下
げることができる。また、低速モードでは記録材は定着
ニップ内を通過する時間が長いため加圧ローラ温度が比
較的低くても加圧ローラの熱が定着性に寄与することが
できる。したがって、表１のように高速モードでは連続
プリントした場合に加圧ローラ温度がそれほど上昇しな
いため、定着温度をそれほど下げることができないが、
低速モードでは加圧ローラ温度の上昇率が大きいため、
高速モードと比較すると少ないプリント枚数で定着温度
を下げることができ、かつ高速モードよりも定着温度を
大きく降下させることができる。

【００６４】表１の加圧ローラの昇温状態をもとにして
図６のように高速モードに比べて低速モードの方が少な
いプリント枚数で定着温度を降下させ、且つ低速モード
の方がプリントスタートから最終温調までの降下温度を
大きくしたシーケンスで定着性の測定とホットオフセッ
トの評価を行った。

【００６５】定着性の測定は定着性の悪いボンド紙、ホ
ットオフセットの評価はホットオフセットしやすい薄紙
をそれぞれ定着器が暖まっていない状態（コールド状
態）から１００枚連続プリントした後、すぐにプロセス
スピードを切り替えて（高速モード→低速モード、低速
モード→高速モード）さらに１００枚連続プリントして
評価した。

【００６６】比較例１として、図７のように低速モード
の場合も高速モードと同様に定着温度を降下させるまで
の枚数を多くし、降下量は小さくしたもの、比較例２と
して図８のように高速モードの場合も低速モードと同様
に定着温度を降下させるまでの枚数を少なくし、降下量
を大きくしたものについても定着性の測定及びホットオ
フセットの評価を行った。

【００６７】その結果を以下に示す。まず、表２でプロ
セススピードを切り替える前に１００枚連続プリントし
た結果を示す。

【００６８】

【表２】

【００６９】本実施例のシーケンスでは高速モード、低
速モードともに定着不良がなく、且つホットオフセット
も発生しない良好な画像が得られた。

【００７０】それに対して、比較例１では低速モードに
おいて連続プリントによって加圧ローラが十分暖まって
いるにもかかわらず定着温度を降下させなかったため、
プリント１００枚目では加圧ローラ温度が約１２０℃ま
で達しており、わずかにホットオフセットが発生してい
た。

【００７１】また、比較例２では高速モードにおいて加
圧ローラが十分暖まっていない時に定着温度を降下させ
たため、定着温度を降下させたところで定着性が悪化し
た。

【００７２】さらに、比較例１は必要以上に熱を供給し
ているため電力を無駄に消費しているばかりでなく、定
着部材の熱による耐久性も悪化させている。

【００７３】次に、プロセススピードを切替えた場合の
結果を表３に示す。

【００７４】

【表３】

【００７５】加圧ローラが暖まった状態からプリントを
開始する場合は加圧ローラ温度の上昇率が全く異なる。
２００ｍｍ／ｓで２００℃温調という条件でコールド状
態、１００枚連続プリントから１０分後の状態（ホット
状態１）と１００枚連続プリントから１分後の状態（ホ
ット状態２）という３つの定着器状態から１００枚の連
続プリントを行った時の加圧ローラ温度を表４に示す。

【００７６】

【表４】

【００７７】このように加圧ローラの飽和温度はほとん
ど変わらないが、飽和温度に達するまでの枚数はプリン
ト開始時の定着器温度が高いものの方が少ない。

【００７８】以上のことを考慮して加圧ローラの暖まり
具合により、図９および図１０のようにホット状態１，
ホット状態２という二つのシーケンスを設けている。

【００７９】本検討では１００枚の連続プリントの後、
すぐにプロセススピードを切り替えてプリントを開始し
ているため定着器は十分暖まっており、プロセススピー
ド切替え後のシーケンスはホット状態２である。プロセ
ススピードを切り替えた後のプリントでは定着性につい
てはどれも問題ないが、低速モードから高速モードに切
り替えた場合にホットオフセットが発生した。

【００８０】以上のように本実施例のシーケンスでも低
速モードで１００枚プリントを行った後、高速モードに
切り替えてプリントを行うとホットオフセットが発生し
た。これは、低速モードの連続プリントでプリント枚数
の増加にしたがって定着温度を降下させているが、１０
０枚連続プリントすると加圧ローラ温度が上昇し過ぎて
しまうためにホットオフセットしてしまうと考えられ
る。

【００８１】これを防止するために、低速モード時にさ
らに定着温度を降下させたり、高速モードのホット状態
２の定着温度をさらに低くする事が考えられるが、そう
した場合、定着性が問題になる。

【００８２】そこで本実施例では、低速モードでプリン
トを行った後、高速モードでプリントを行う場合に加圧
ローラ温度を予測する手段を設け、その予測結果より定
着温度を決定する。表５は低速モードで２００枚連続プ
リントした時の加圧ローラ温度である。

【００８３】

【表５】

【００８４】また、表６は低速モードで２００枚連続プ
リントが終了した後の加圧ローラ温度である。

【００８５】

【表６】

【００８６】この結果をもとにして低速モードでのプリ
ントが９０枚以上で、かつ低速モードプリント終了から
高速モードプリント開始までの時間が３０秒以内という
条件を満たした時は定着温度をホット状態２のシーケン
スより５℃低くする。このようにすることで、低速モー
ドで９０枚プリントしてから３０秒後に高速モードでホ
ット状態２より５℃低い定着温度でプリントしても定着
不良は発生せず、低速モードで２００枚プリントしてか
らすぐに高速モードでホット状態２より５℃低い定着温
度でプリントしてもホットオフセットは発生しなかっ
た。

【００８７】本実施例では加圧ローラ温度を予測する手
段を低速モードでのプリント枚数と低速モードプリント
終了から高速モードプリント開始までの時間としたが、
加圧ローラ温度を予測する手段は定着ヒータに取り付け
られた温度検知素子であってもよいし、加圧ローラに温
度検知素子を取り付けてあってもよい。

【００８８】以上のようにそれぞれのプロセススピード
毎に温度テーブルを有し、連続プリントにおいて定着温
度を降下させるまでの枚数と温度降下量をプロセススピ
ード毎に最適にし、かつ加圧ローラ温度を予測する手段
を有することにより、定着不良やホットオフセットなど
のない良好な画像を得ることができた。また、熱供給過
多による耐久性悪化や無駄な電力消費も防止できた。

【００８９】〈実施例２〉本実施例２において、画像形
成装置および加熱定着装置全体の構成は前記実施例１で
示した図１〜５と同様であるため再度の説明を省く。

【００９０】本実施例２では実施例１における定着温度
降下をプリント枚数のみではなく、プリント枚数と１分
間にプリントする枚数（以後、スループットと記す）に
より制御する。

【００９１】Ｂ５サイズやＣＯＭ１０など定着ヒータの
発熱体の長手方向幅に比べて十分に小さいサイズの記録
材をプリントした場合、定着ニップ部Ｎ内で記録材が通
過しない領域（非通紙部）では発熱しているが記録材が
熱を奪っていかないため、記録材が通過する領域（通紙
部）に比べて温度が上昇する。この現象を「非通紙部昇
温」と呼ぶが、この非通紙部昇温が大きくなると、非通
紙部において定着部材の耐熱温度以上に昇温し、ステイ
ホルダー１が溶けてしまう等の問題が発生する。

【００９２】図３・図４は本実施例に関わる加熱定着装
置の長手方向の構成であるが、この非通紙部昇温を抑え
るために、定着温度を一定に保つために中央部に配設さ
れた温度検知素子５ａ（以後、中央サーミスタと記す）
以外に非通紙部温度を測定することを目的として温度検
知素子５ｂ（以後、端部サーミスタと記す）を配設して
ある。そしてその端部サーミスタ５ｂ検知温度によって
表７のように記録材を供給する間隔をあけてスループッ
トを低下させている。

【００９３】

【表７】

【００９４】スループットが低下した場合は記録材が定
着ニップ部Ｎを通過する時間に比べてヒータが通電して
いる時間が長くなるため、スループットが低下しない場
合と比較すると加圧ローラの上昇率および飽和温度は高
くなる。

【００９５】したがって、スループットが低下した時に
図６に示すような定着温度でプリントするとホットオフ
セットが発生してしまう。

【００９６】図１１は高速モード（２０５℃固定温調）
と低速モード（１７０℃固定温調）で非通紙部昇温の起
こりやすいＢ５サイズの平滑な厚紙をプリントした時の
端部サーミスタ５ｂの検知温度である。高速モードでは
プリント４枚目で端部サーミスタ温度が２４０℃を超え
てしまい表７に記した制御にしたがってスループットが
低下しているのに対し、低速モードでは定着温度が低い
ため端部サーミスタ温度があまり上昇せず、スループッ
トは低下しなかった。

【００９７】以上の結果より、低速モードでスループッ
トが低下するときはＣＯＭ１０などＢ５サイズよりも非
通紙部昇温の起こりやすい記録材でかつ加圧ローラが十
分に暖まっていると推測できる。

【００９８】したがって、図１２のように、低速モード
でスループットが低下した時は定着温度を、スループッ
トが低下しない時に設定できる最低温度よりもさらに５
℃低い温度に設定した。

【００９９】また、高速モードの場合はプリント開始か
ら数枚でスループットが２４ｐｐｍから２１ｐｐｍに低
下してしまうため、スループットが２４ｐｐｍから２１
ｐｐｍに低下しても加圧ローラが十分暖まっていない場
合もある。スループットが１５ｐｐｍまで低下すると記
録材が通過する時間に対してヒータが通電している時間
が十分長くなるため加圧ローラが十分暖まっていると推
測できる。

【０１００】したがって高速モードの場合はスループッ
トが２１ｐｐｍに低下したら定着温度を降下させるまで
の枚数を−５枚、１８ｐｐｍに低下した場合はさらに−
５枚する。そしてスループットが１５ｐｐｍまで低下し
たら図１３のようにスループットに応じて定着温度を降
下させるというシーケンスに切り替える。

【０１０１】以上のような制御で定着性とホットオフセ
ットの評価を行った結果、高速モード、低速モードとも
に定着不良やホットオフセットのない良好な画像が得ら
れた。

【０１０２】また、スループットに応じて従来より定着
温度を降下させることにより非通紙部昇温を抑えること
ができ、スループットがそれ以上低下するのを抑える効
果があるため、プリント所用時間も短縮することができ
た。

【０１０３】また、低速モードでプリント後、高速モー
ドでプリントする場合も加圧ローラ温度を予測して、プ
リント枚数が９０枚以上またはスループットが低下して
おり、かつ低速モードプリント終了から高速モードプリ
ント開始までの時間が３０秒以内という条件を満たした
時は定着温度をホット状態２のシーケンスより５℃低く
することにより低速モードでプリント後の高速モードプ
リントでホットオフセットが発生することはなくなっ
た。

【０１０４】以上のように小サイズの記録材をプリント
する場合でも低速モードにおいて定着温度の降下量を大
きくし、高速モードでプリントする場合に加圧ローラ温
度を予測してその結果をもとに定着温度を決定すること
により、ホットオフセットの無い良好な画像を得ること
ができた。またスループット低下を抑えることでプリン
ト所用時間を短縮することができた。

【０１０５】〈実施例３〉本実施例３において、画像形
成装置および加熱定着装置全体の構成は前記実施例１で
示した図１〜５と同様であるため再度の説明を省く。

【０１０６】本実施例３では間欠的にプリントが行わ
れ、連続プリント時よりも加圧ローラ温度が上昇する場
合について説明する。

【０１０７】間欠的にプリントが行われた場合はプリン
ト前にヒータを通電しながら前回転を行うため、スルー
プットが低下する場合よりも加圧ローラ温度の上昇率が
大きい。また間欠の時間が短い方が加圧ローラの温度上
昇率は大きくなる。

【０１０８】したがって、連続プリントではなく、且つ
プリントの間隔（間欠時間）が１０秒以内と１０〜３０
秒の間でのプリントが続く場合は図１４および図１５の
ように、さらに定着温度を降下させる速度を速くする。

【０１０９】これにより加圧ローラが特に上昇しやすい
間欠プリントにおいても定着不良やホットオフセットの
ない良好な画像を得ることができる。

【０１１０】また、低速モードから高速モードに切り替
えてプリントする場合も、間欠プリントの場合は加圧ロ
ーラ温度が暖まりやすいため、低速モードで間欠時間１
０秒以内のプリントが７０枚以上で、かつ低速モードプ
リント終了から高速モードプリント開始までの時間が３
０秒以内という条件を満たした時は定着温度をホット状
態２のシーケンスより１０℃低くし、同様に間欠時間が
１０〜３０秒の場合は定着温度をホット状態２のシーケ
ンスより５℃低くする。このようにすることで低速モー
ドでプリントした後の高速モードプリントでホットオフ
セットの発生を防止できた。

【０１１１】以上のように間欠プリントの場合は連続プ
リントに比べて加圧ローラの温度と温度上昇率が大きく
なるため、定着温度を降下させるまでにプリントする枚
数を少なくし、その温度降下量も大きくすることで定着
不良やホットオフセットのない良好な画像を得ることが
できた。また、熱供給過多による耐久性悪化や無駄な電
力消費も防止できた。

【０１１２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数の記録材搬送速度を有する画像形成装置であり、該画
像形成装置に具備される加熱定着装置が、未定着画像が
形成された記録材を、加圧部材と加熱ヒータを具備した
加熱部材により互いに圧接してなる定着ニップ間を通過
させることにより、上記未定着画像を記録材上に永久画
像として加熱定着させる画像形成装置において、記録材
搬送速度の遅い場合、上記加熱ヒータの制御温度を降下
させる速度を記録材搬送速度が速い場合に比べて速くす
ることを特徴とした画像形成装置により、プロセススピ
ードに関わらず加圧ローラの上昇率に応じて定着温度を
降下させることができるため、プロセススピードに関わ
らずホットオフセットや定着不良の問題が発生しない良
好な画像を得ることができ、また省電力や定着部材の耐
久性向上という効果も得られた。

【０１１３】さらにスループットが低下した場合は、ス
ループット及びプリント枚数に応じて定着温度を降下さ
せることによりホットオフセットや定着不良の問題が発
生しない良好な画像がえられ、また定着部材の熱耐久性
を向上させ、消費電力を少なくすることができるばかり
でなく、スループットの低下を抑えることができるため
プリント時間の短縮もできた。

【０１１４】また、間欠的にプリントされる状態が続き
加圧ローラ温度が連続プリント時よりも上昇する場合に
おいてもさらに定着温度を降下させる量を大きくするこ
とによりホットオフセットの無い良好な画像を得ること
ができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の画像形成装置の概略構成模型図

【図２】加熱定着装置の横断面模型図

【図３】加熱定着装置の縦断面模型図

【図４】加熱ヒータの構成模型図

【図５】定着フィルムの層構成模型図

【図６】コールドスタート時の定着温度テーブル

【図７】比較例１の定着温度テーブル

【図８】比較例２の定着温度テーブル

【図９】ホット状態１からプリント時の定着温度テー
ブル

【図１０】ホット状態２からプリント時の定着温度テ
ーブル

【図１１】２００ｍｍ／ｓと１３３ｍｍ／ｓでの非通
紙部温度

【図１２】スループット低下時の低速モード定着温度
テーブル

【図１３】スループット低下時の高速モード定着温度
テーブル

【図１４】間欠プリント時の低速モード定着温度テー
ブル

【図１５】間欠プリント時の高速モード定着温度テー
ブル

【図１６】フィルム加熱方式の加熱定着装置の要部の
模型図

【図１７】従来例に係わる定着温度テーブル

【符号の説明】

１９・・像担持体（感光ドラム）、２０・・帯電ロー
ラ、２１・・レーザビーム、２２・・現像装置、２３・
・転写ローラ、２５・・加熱定着装置、２６・・クリー
ニング装置、１０・・加熱部材（定着部材）、４・・加
圧部材（加圧ローラ）、１・・ステイホルダー、２・・
加熱ヒータ（定着ヒータ）、３・・定着フィルム、Ｎ・
・定着ニップ部、Ｐ・・記録材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中裕子東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2H027 DA12 DA20 DA40 DA44 DA46 EA12 EC06 EC14 ED16 ED25 EE07 EE08 EF09 2H033 AA09 AA23 BA32 BE03 CA07 CA19 CA30 CA48 3K058 AA34 AA45 AA65 AA87 BA18 CA01 CA15 CA22 CA61 CC06 CE02 CE13 DA05 GA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の記録材搬送速度を有する画像形成装
置であり、該画像形成装置に具備される加熱定着装置
が、未定着画像が形成された記録材を、加圧部材と加熱
ヒータを具備した加熱部材とを互いに圧接してなる定着
ニップ間を通過させることにより、上記未定着画像を記
録材上に永久画像として加熱定着させ、プリント枚数に
応じて上記加熱ヒータの制御温度を降下させる構成の装
置である画像形成装置において、記録材搬送速度の遅い場合、上記加熱ヒータの制御可能
な温度範囲が記録材搬送速度の速い場合より大きく、か
つ加圧部材温度を予測する手段で予測された加圧部材温
度により上記加熱ヒータの制御温度を決定することを特
徴とした画像形成装置。
【請求項２】上記加圧部材温度を予測する手段が、プリ
ント直前のプリント枚数、休止時間、記録材搬送速度の
履歴であることを特徴とした請求項１に記載の画像形成
装置。
【請求項３】上記加熱ヒータの制御温度の最低設定温度
を、前記記録材を加熱定着装置に供給する間隔に応じて
設定することを特徴とした請求項１又は２に記載の画像
形成装置。
【請求項４】上記加熱ヒータの制御温度降下速度および
最低設定温度を、プリントの間欠時間に応じて設定する
ことを特徴とした請求項１乃至３の何れか１つに記載の
画像形成装置。