JP2013109270A5 - - Google Patents

Description

画像加熱装置

本発明は、電子写真方式、静電記録方式等を利用して現像剤（顕画剤：以下、トナーと記す）によって記録材上に形成された画像を加熱する画像加熱装置に関するものである。

画像加熱装置としては、記録材上に形成された未定着のトナー像を固着画像として加熱定着する定着装置や、記録材に定着されたトナー像を再加熱することで画像の光沢度などを改質する画像改質装置などを挙げることができる。

従来、電子写真方式等を利用した画像形成装置において、トナーによって記録材上に形成された画像を記録材に定着させるために、画像加熱装置である定着装置が用いられる。定着装置としては、加熱回転体である定着ローラと、加圧回転体である加圧ローラとを用いた熱ローラ対方式の定着装置が一般的に用いられている。

又、近年では、離型剤を含むトナーからなる未定着画像を定着するオイルレス定着方式が広く用いられている。これに応じて、定着ローラとして、アルミニウムや鉄から成る芯金の上に設けられたシリコーンゴムやフッ素ゴムからなる弾性層と、この弾性層上に設けられた表層である離型層と、を有するものが広く用いられている。

離型層は、一般に、フッ素樹脂等の離型性に優れた材料からなるチューブやコーティングで形成される。オイルレス定着方式は、定着ローラに離型剤としてシリコーンオイル等を塗布するようになっているオイル定着方式と比較して、オイルスジ等による画像の光沢ムラ（グロスムラ）が発生し難い点で有利である。

又、近年では、溶融性をより高めたトナーの開発が盛んに行なわれている。トナーの溶融性を高めることによって、トナーが定着装置によって均一、良好に溶けるようになる。これによって、定着後のトナー層が、より均一、平滑に形成される結果、画像のグロス（光沢度）が向上する。従って、例えば上記オイルレス定着方式によれば、コート紙のような高光沢の記録材に対して、従来よりも更に高グロスで高画質な画像を追求することが可能である。

一方、トナーの溶融性が向上すると、定着ローラの表面の細かい凹凸が画像として顕在化し易くなることがある。即ち、紙（記録材）との摺擦や、定着装置外からの異物の混入等によって、定着ローラの表面に微小な凹凸が発生すると、トナーの溶融性が高い場合には、定着ローラの表面の形状がトナー層へと反映されて定着され易くなる。このような性質を写像性と呼ぶ。例えば、このようにトナーの溶融性の向上などにより写像性が高まる傾向にあることから、高グロスな高画質画像の形成のためには、定着ローラの表面上を所望の状態に安定的に維持することが、これまで以上に重要になってきている。

定着ローラの表面の状態（形状）を変化させる要因で最も顕著なものは、記録材（以下、記録紙あるいは紙と記す）の裁断時に生じる両端部のバリである。一般的に、紙の裁断は鋭利なカッターで行なわれるが、その時の裁断跡として紙のバリが生じてしまう。紙のバリの大きさは、紙種によって異なるが、大きなものでは数μｍ〜十数μｍ程度である。

定着工程において、紙のバリが定着ローラと加圧ローラとに挟み込まれると、定着ローラ表面に微小な穴が生じる。同一サイズの紙種が連続的に通紙されるときが最も定着ローラにダメージを与える。このときの紙の両端部（以下「コバ部」という）の微小な穴は、コバ部が通過していない部分よりも大きく且つ深い状態で連続的に連なった状態になっている。連続して同一のサイズの紙種が連続的に通紙されると、定着ローラ表面のコバ部の通過位置は荒らされて、方向性の無い傷がついた状態となる。
そして、連続的に通紙した紙種よりも幅の広いサイズを通紙した場合に、画像上にグロスムラが生じることがある。つまり、コバ部によって生じた連続した微小な穴部（記録紙の通過により荒れた表面）で定着工程が行われることによって、画像上では微小な穴を写像した凹凸が形成されてしまう。この画像の凹凸部は、コバ部以外に対応する定着ローラで定着工程が行われた画像と比べてグロスが低くなる。そして、その凹凸が連続的に続くことによって、グロスの低い部分が連続的に形成される。グロスの低い部分が連続的に形成されることによって、グロススジｂとなって顕在化される（図５参照）。

このように、通紙により通紙域と非通紙域とで定着ローラの表面の荒れが異なってくることで、画像上にグロスの差が生じる。特に、紙の端部位置（通紙域と非通紙域との境界部）は紙のバリによって荒れやすく、グロス差を生じ易い。

その対策手段として本出願人は先に特許文献１で開示されるような手段構成を提案している。これは、定着ローラに摺擦部材を接触させることで、定着ローラの表面を摺擦し、の表面性を所定の状態に整える定着ローラ表面リフレッツシュという技術であり有効である。この定着ローラ表面リフレッシュを行うことで定着ローラの表面が所定の粗さに維持されてグロススジの発生の解消することが可能となる。

特開２００８−４０３６３号公報

本発明は上記従来技術を更に発展させたものである。即ち、この技術によれば、定着ローラに摺擦部材を接触させることで記録紙のコバ部により発生したグロススジは解消されるが、場合によりグロスムラが発生してしまうことが判明した。

これについて説明する。図６に示すように定着ローラの表層であるフッ素樹脂は温度が高くなると粘度が下がる傾向がある。そのため、摺擦部材を定着ローラに当接したときの定着ローラ温度により表面状態の粗し効果が異なる。定着ローラの長手方向温度が均一な時に摺擦部材の当接を行うと定着ローラの表面は長手方向において均一な粗さとなる。

一方、定着ローラの長手方向に温度差がある状態で摺擦部材を当接させると、表層の粘度が長手方向で異なるため、その結果、定着ローラ表層の長手方向の粗さは不均一となる。即ち、定着ローラの長手方向において温度の高い箇所の表層が低い箇所に比較してより粗さが大きくなってしまう。そのため、記録紙に通紙により発生したグロススジを解消すべく定着ローラに摺擦部材を当接した結果、記録紙のコバ部により発生したグロススジは解消さされるが、グロスムラが発生してしまうことがある。

本発明の目的は、加熱回転体を摺擦部材で摺擦してグロススジを解消する構成の画像加熱装置について、普通紙と塗工紙においてグロスムラなどの画像不良を生じることなく、塗工紙上のトナーグロスを上げることを可能にすることである。

上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の代表的な構成は、所定の画像加熱温度に加熱され、画像を担持した記録材をニップ部にて加熱する加熱回転体と、前記加熱回転体を摺擦することによりその表面性を回復させる摺擦部材と、前記摺擦部材による前記加熱回転体の摺擦動作を実行する制御手段と、導入使用可能な最小サイズの記録材が通過する第一領域の温度を検知する第一温度検知部材と、前記第一領域の外であって導入使用可能な最大サイズの記録材が通過する第二領域の温度を検知する第二温度検知部材と、を有する画像加熱装置において、前記第一温度検知部材による検知温度と前記第二温度検知部材による検知温度との差分が所定値以下の場合に前記摺動動作の実行を可能とすることを特徴とする。

本発明によれば、画像を担持した記録材を加熱する加熱回転体を摺擦部材で摺擦してグロススジを解消する構成の画像加熱装置について、普通紙と塗工紙においてグロスムラなどの画像不良を生じることなく、塗工紙上のトナーグロスを上げることが可能になる。

実施例１における画像形成装置の概略断面構成図 定着装置の要部の横断面模式図と制御系統のブロック図 定着装置の要部の正面図 均しローラが作用位置にシフトしている状態時の図 グロススジの説明図 定着ローラの非通紙部昇温の説明図 離型層の樹脂の粘度特性図 実施例１における均一化処理モード時の制御フローを示したフローチャート 実施例２における定着装置の要部の横断面模式図 実施例２における均一化処理モード時の制御フローを示したフローチャート

＜実施例１＞
本実施例では、本発明に係る画像加熱装置は、電子写真方式の画像形成装置にてトナーによって記録紙（記録材）上に形成された画像を記録紙上に定着させる定着装置として具現化される。

［画像形成装置］
図１は、本発明に従う定着装置を備えた画像形成装置の一実施例の概略断面構成図である。本実施例の画像形成装置１００は、電子写真方式を用いたフルカラーレーザービームプリンタであり、装置内には、第１、第２、第３、第４の画像形成部Ｐａ〜Ｐｄが併設さている。各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄでは、各々異なった色のトナー像が、潜像形成、現像、転写のプロセスを経て形成される。

画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、それぞれ専用の像担持体として、ドラム型の電子写真感光体、即ち、感光ドラム３ａ〜３ｄを具備している。各ドラム３ａ〜３ｄは、図中矢印の反時計方向に所定の表面移動速度（周速度）で回転駆動される。これらドラム３ａ〜３ｄ上に各色のトナー像が形成される。各ドラム３ａ〜３ｄに隣接して、中間転写体としての中間転写ベルト１３０が設置されている。各ドラム３ａ〜３ｄ上に形成された各色のトナー像は、各１次転写部でベルト１３０上に１次転写され、２次転写部Ｎ２で記録紙Ｓ上に２次転写される。

そして、トナー像が転写された記録紙Ｓは、定着装置９へと搬送され、定着装置９において記録紙Ｓが加熱及び加圧されることにより、記録紙Ｓにトナー像が定着される。その後、記録紙Ｓは、記録画像として装置外に排出される。

各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおいて、各ドラム３ａ〜３ｄの周囲には、それぞれ帯電手段としての帯電ローラ２ａ〜２ｄ、現像手段としての現像器１ａ〜１ｄが配置されている。又、各ドラム３ａ〜３ｄの周囲には、１次帯電手段としての１次転写ローラ２４ａ〜２４ｄ、クリーニング手段としてのクリーナ４ａ〜４ｄが設けられている。更に、各ドラム３ａ〜３ｄの図中上方部には、光源装置及びポリゴンミラーを備えた露光手段としてのレーザースキャナー２５が設置されている。

ドラム３ａ〜３ｄは、帯電ローラ２ａ〜２ｄによって略一様に帯電される。スキャナー２５において、光源装置から発せられたレーザー光が回転するポリゴンミラーによって走査され、その走査光の光束が反射ミラーによって偏向されて、ｆθレンズによりドラム３ａ〜３ｄの母線上に集光される。こうしてドラム３ａ〜３ｄが露光されることにより、ドラム３ａ〜３ｄ上に画像信号に応じた静電像（潜像）が形成される。

各現像器１ａ〜１ｄには、現像剤としてそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーが所定量充填されている。各現像器１ａ〜１ｄには、供給装置Ｅａ〜Ｅｄによりトナーが適宜補給される。各現像器１ａ〜１ｄは、それぞれ感光ドラム３ａ〜３ｄ上の像を現像して、イエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像、ブラックトナー像として可視化する。

ベルト１３０は、駆動ローラ１３と、２次転写対向ローラ１４と、テンションローラ１５と、の３本のローラ間に懸回張設されており、駆動ローラ１３により図中矢印Ａ方向に、各ドラム３ａ〜３ｄと同じ表面移動速度（周速度）で回転駆動されている。

例えば、フルカラー画像形成時には、先ず、ドラム３ａ上に第１色のイエロートナー像が形成されて担持される。このイエロートナー像は、ドラム３ａとベルト１３０とが当接して形成するニップ部（１次転写部）を通過する過程で、ベルト１３０の外周面に転写（１次転写）される。この時、１次転写ローラ２４ａを介してベルト１３０に１次転写バイアスが印加され、この１次転写バイアスにより形成される電界と、圧力と、によって、ドラム３ａから中間転写ベルト１３０にトナー像が転写される。

同様に、第２色のマゼンタトナー像、第３色のシアントナー像、第４色のブラックトナー像が、順次、ベルト１３０上に重畳して転写され、目的のカラー画像に対応した合成カラートナー像が形成される。

２次転写部Ｎ２では、２次転写手段としての２次転写ローラ１１が、ベルト１３０を挟んで２次転写対向ローラ１４に対向して平行に軸受されている。ベルト１３０と２次転写ローラ１１の当接ニップ部が２次転写部Ｎ２である。２次転写ローラ１１には、２次転写バイアス電源によって所定の２次転写バイアスが印加されるようになっている。

一方、記録紙供給手段において、給紙カセット１０からレジストローラ１２、転写前ガイド（図示せず）等を通過して、記録紙Ｓが供給される。この記録紙Ｓは、ベルト１３０と２次転写ローラ１１とが当接して形成するニップ部（２次転写部）Ｎ２に、所定のタイミングで記録紙Ｓが給送される。それと同時に、２次転写バイアスが２次転写バイアス電源から２次転写ローラ１１に印加される。この２次転写バイアスにより、ベルト１３０上に重畳転写された合成カラートナー像は、中間転写体１３０から記録紙Ｓへ転写（２次転写）される。

尚、一次転写が終了した各感光ドラム３ａ〜３ｄ上に残留するトナー（転写残トナー）は、それぞれのクリーナ４ａ〜４ｄにより除去、回収される。こうして各ドラム３ａ〜３ｄはクリーニングされて、引き続き次の潜像の形成に供される。又、中間転写ベルト１３上に残留したトナー及びその他の異物は、ベルト１３０の表面にクリーニングウェブ（不織布）２２を当接して、拭い取るようにしている。

そして、２次転写部Ｎ２においてトナー像の転写を受けた記録紙Ｓは、詳しくは後述する定着装置９へ導入される。そして、定着装置９において、記録紙Ｓに熱と圧力とが加えられることで、トナー像が記録紙Ｓに定着される。

［定着装置］
図２は画像加熱装置としての定着装置９の要部の横断面模式図と制御系統のブロック図である。図３は定着装置９の要部の正面図である。この定着装置９は、加熱回転体としての定着ローラ９１と、加圧回転体としての加圧ローラ９２とのローラ対を主体とする、熱ローラ対方式、オイルレス方式の装置である。また、定着ローラ９１の表面を摺擦することによりその表面性を回復させる摺擦部材としての回転体である均しローラ９４を有する。

１）定着ローラ９１
定着ローラ９１は、厚さ例えば１〜２ｍｍで、外径φ６８ｍｍのＡｌからなる中空芯金９１ａの外周面に、弾性層９１ｂとしてゴム硬度２０°（ＪＩＳ−Ａ１ｋｇ加重）のシリコーンゴムを１．０ｍｍ厚で形成してある。さらにその表面に離型層９１ｃとして５０μｍ厚みのフッ素樹脂を被覆してある。定着ローラ９１の全体の外径φは７０ｍｍである。

このように定着ローラ９１は本実施例では中空芯金９１ａ上にゴム層９１ｂを形成した。そして、表層９１ｃとして、トナーの離型性に優れたＰＦＡ樹脂（４フッ化エチレン樹脂）をチューブ状に形成したものを使用した。表層９１ｃには、この他、フッ素樹脂としてＰＦＡ樹脂（４フッ化エチレン樹脂、パーフロロアルコキシエチレン樹脂の共重合体）、ＰＴＦＥ（４フッ化エチレン樹脂）等を用いてもよい。

定着ローラ９１について長手方向とは定着ローラ９１の回転軸線方向である。定着ローラ９１は一端部側と他端部側がそれぞれ定着装置筐体（不図示）の一端側と他端側の対向側板間に軸受部材を介して回転可能に軸受保持されて配設されている。そして、制御回路部（ＣＰＵ：制御手段）１０１で制御される定着モータ（定着駆動手段）Ｍ１の駆動力が動力伝達機構（不図示）を介して伝達されて矢印Ｒ９１の時計方向に所定の速度で回転駆動される。

制御回路部１０１は、ＲＯＭ（不図示）に格納されている制御プログラムに基づいてＲＭ（不図示）を作業領域に用い、装置９の各部を制御しながら各種処理を行うことがきる。本実施例では、定着ローラ９１の表面移動速度（周速度）は、２２０ｍｍ／ｓｅｃとした。定着ローラ９１の周速度は、画像形成装置１００のプロセススピード（画像出力速度）に相当する。

定着ローラ９１の中空芯金９１ａの内部には、定着ローラ回転軸線の位置にほぼ対応する位置に定着ローラ長手方向に沿って長い加熱源（加熱手段）としての棒状のハロゲンヒータ９５が配設されている。このヒータ９５に対して制御回路部１０１で制御される電源部１０２から電力が供給されることでヒータ９５が発熱する。ヒータ９５の長手方向に沿う発熱分布はほぼ均一である。このヒータ９５の発熱により、定着ローラ９１の芯金９１ａの内周面が加熱されて定着ローラの長手に沿う有効加熱領域がローラ内側から加熱される。

２）加圧ローラ９２
加圧ローラ９２は、厚さ例えば２〜３ｍｍで、外径φ４０ｍｍのＡｌからなる中空芯金９２ａ上に、弾性層９２ｂとしてゴム硬度２０°（ＪＩＳ−Ａ１ｋｇ加重）のシリコーンゴムを厚さ５．０ｍｍで形成してある。さらにその表面に離型層９２ｃとして３０μｍ厚みのフッ素樹脂を被覆してある。加圧ローラ９２の全体の外径φは５０ｍｍである。

加圧ローラ９２は定着ローラ９１の下側において定着ローラ９１に並行に配列されて、一端部側と他端部側がそれぞれ定着装置筐体の一端側と他端側の対向側板間に軸受部材を介して回転可能に軸受保持されて配設されている。加圧ローラ９２は加圧機構（不図示）により定着ローラ９１に対して弾性層９２ｂと９１ｂの弾性に抗して８００Ｎの圧で加圧れている。これにより、定着ローラ９１と加圧ローラ９２との間に記録紙搬送方向ａにおいて所定幅のニップ部（画像加熱ニップ部、定着ニップ部）Ｎが形成される。

加圧ローラ９２は、定着ローラ９１が回転駆動されることでニップ部Ｎにおける定着ローラ９１またはニップ部Ｎに導入された記録紙Ｓとの摩擦力で定着ローラ９１の回転に従動して矢印Ｒ９２の反時計方向に回転する。加圧ローラ９２は定着ローラ９１の回転に連動させてニップ分Ｎにおいて定着ローラ９１の回転方向と同方向で定着ローラの周速度にほぼ対応した速度で回転駆動する構成にすることもできる。

３）均しローラ９４
均しローラ９４は制御回路部１０１で制御される加圧機構９９の揺動支持部材９９ａに回転可能に保持されている。加圧機構９９は均しローラ９４を保持している支持部材９９ａを揺動動作させる例えば電磁ソレノイド機構、カム−レバー機構などの適宜の揺動動作機構である。

均しローラ９４は加圧機構９９により定着ローラ９１から離間された図２の実線示の非作用位置（脱状態）９４ａと、定着ローラ９１に対して所定の押圧力で当接された図４の実線示の作用位置（着状態）９４ｂと、に選択的にシフトされる。即ち、均しローラ９４は定着ローラ９１に対して着脱可能な構成を有している。

また、均しローラ９４は制御回路部１０１で制御される均しローラ駆動モータＭ２の駆動力が動力伝達機構（不図示）を介して伝達されて所定の方向に所定の速度で回転駆動される。

均しローラ９４は定着ローラ９１を摺擦して、記録紙の通過によって荒れた定着ローラ９１の表面と、荒れていない表面の両方に対して細かい摺擦傷を多数付けることで、画像上のグロス差により生じるグロススジを視認できないようにする。均しローラ９４は、定着ローラ９１の表面を実質的に削り取らずに、摺擦傷を付ける。均しローラ９４を用いて定着ローラ９１の表面を所望のレベルで荒らして、表面状態を均す（均一化する）ことで、画像上のグロス差を解消できるようになっている。

本実施例において、均しローラ９４は、外径φ２０ｍｍのＳＵＳローラの表層をブラスト処理し、さらに表層に析出硬化処理を行う。これにより、均しローラ９４は、定着ローラ９１の表層（離型層）９１ｃであるＰＦＡチューブに対して硬く、かつ荒れているので、定着ローラ９１に対して加圧力３０Ｎで加圧される事で表層９１ｃの粗しを行う能力を有する。

この均しローラ９４の表面荒さは、（株）小坂研究所の表面粗さ測定器ＳＥ−３４００を使用し、測定条件として送り速さ：０．５ｍｍ／ｓ、カットオフ：０．８ｍｍ、測定長さ：２．５ｍｍで行った十点平均荒さＲｚで表す。その十点平均荒さＲｚが２μｍ以上２０μｍ以下、粗さの平均間隔Ｓｍが１μｍ以上４０μｍ以下であることが好ましい。

均しローラ９４の表面粗さＲｚが２０μｍ以上に粗れ過ぎていると、定着ローラ９１の表層９１ｃに実画に影響する深さの傷を形成することや、離型性が低下しすぎてトナーの融着が起こりやすくなる等の弊害が生じる。Ｒｚが２μｍ未満の時は定着ローラ９１の表面粗さを所望の値に変更することが出来ない。また、Ｓｍ値が４０μｍよりも大きい時は、表層の凹凸の数が少ないため、Ｒｚが低い上記の場合と同じく表面の粗さを変更する能力が弱い。逆に１μｍ未満の時は耐久劣化の影響で、表面粗さ変更処理を繰り返した際に、均しローラ９４の表層が磨耗して表面粗さが低下する。

均しローラ９４には定着ローラ９１の表面状態を変更できる微細形状を有していることが必要である。この条件を満たす表層として、表層にチタンやカーボン等のフィラーを含有したフッ素コートを施したものが一例として挙げられる。

その基層は金属のローラ芯金をブラスト処理後に析出硬化処理したものが上記の条件を満たす。または、下記のような砥粒を接着層で接着処理したもの等が上記の条件を満たす。砥粒：酸化アルミニウム、水酸化酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化セリウム、酸化チタン、ジルコニア、リチウムシリケート、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化鉄、酸化クロム、酸化アンチモン、ダイヤモンドなどである。及びこれらの混合物の何れかの砥粒である。その際の砥粒の粒径はブラスト処理の表面状態と同じ理由で２μｍ〜２０μｍ程度が良い。

均しローラ９４の表層には、その上にフッ素樹脂が被覆することで離型性を高める処理を行っても良い。この場合には定着ローラ９１の表層よりも、トナー離型性の低い材料を選択する。例えば、定着ローラ９１の表層であるＰＦＡ樹脂よりもトナー離型性が劣るＦＥＰ（フッ化エチレンプロピレン樹脂）などを用いてもよい。またこのフッ素樹脂にチタンフィラー等のフィラーを含有させてもよい。

４）温度検知手段
本実施例において定着装置９に対する大小各種幅サイズの記録紙Ｓの通紙は記録紙幅中心の所謂中央基準搬送でなされる。記録紙Ｓについて幅サイズとは、記録紙搬送路面内において記録紙Ｓの搬送方向ａに対して直交する方向の寸法である。

図３において、Ｏは記録紙Ｓの中央基準搬送線（仮想線）である。Ｗ１は装置９に通紙可能（導入使用可能）な最大幅サイズの記録紙（大サイズ記録紙）の通紙域の幅（通紙可能な最大サイズの記録紙が通過する第二領域）である。本実施例においては、Ａ３横幅（またはＡ４縦幅）に対応している。

Ｗ２は大サイズ記録紙よりも小さい幅サイズの記録紙（小サイズ記録紙）の通紙域の幅（通紙可能な最小サイズの記録紙が通過する第一領域）である。Ｗ３・Ｗ３は小サイズ記録紙を通紙したときにニップ部Ｎに生じる非通紙域の幅であり、最大サイズ記録紙幅Ｗ１と小サイズ記録紙幅Ｗ２との差領域（Ｗ３＝（Ｗ１−Ｗ２）／２）である。

定着ローラ９１、加圧ローラ９２、均しローラ９４の長さは何れも大サイズ記録紙の通紙域の幅Ｗ１よりも大きい。９３−１と９３−２は定着ローラ９１の表面温度を検知する第一温度検知部材としての第一サーミスタと第二温度検知部材としての第二サーミスタである。

第一サーミスタ９３−１は通紙可能な最小サイズの記録紙が通過する第一領域の温度を検知する。即ち、第一サーミスタ９３−１は大小どの幅サイズの記録紙についても通紙域となる定着ローラ部分の表面温度を検知するように定着ローラ９１の長手方向中央部（中央基準搬送線Ｏの位置にほぼ対応する定着ローラ部分）に配設されている。

第二サーミスタ９３−２は前記第一領域の外であって通紙可能な最大サイズの記録紙が通過する第二領域の温度を検知する。即ち、第二サーミスタ９３−２は小サイズ記録紙を通紙したときの非通紙域となる定着ローラ部分の表面温度を検知するように定着ローラ９１の長手方向端部（大サイズ記録紙の通紙域Ｗ１の境界線よりも少し内側の位置に対応する定着ローラ部分）に配設されている。

第一サーミスタ９３−１と第二サーミスタ９３−２はそれぞれ定着ローラ９１の表面に弾性的に接触させてあるいは非接触に近接対向させて配設されている。そして、第一サーミスタ９３−１と第二サーミスタ９３−２とで検知される温度（温度に関する電気的情報）がそれぞれＡ／Ｄコンバート１０３・１０４を介して制御回路部１０１に入力する。

４）定着動作
均しローラ９４は通常時は定着ローラ９１から離間している非作用位置９４ａ（図２）に保持されており、また回転も停止している。制御回路部１０１は画像形成開始信号ＳＴの入力に基づいて、定着モータＭ１をオンする。これにより、定着ローラ９１の回転駆動が開始され、加圧ローラ９２が従動回転する。また、制御回路部１０１は電源部１０２をオンしてヒータ９５に電力を供給する。これにより、定着ローラ９１の有効全長域に渡る加熱がなされる。そして、第一サーミスタ９３−１と第二サーミスタ９３−２とで検知される定着ローラ９１の温度がそれぞれ制御回路部１０１に入力する。

制御回路部１０１の温度制御機能部は、第一サーミスタ９３−１から入力する検知温度が所定の画像加熱温度（定着温度）に対応する温度になったら、以後はその温度が維持されるように電源部１０３からヒータ９５に対する供給電力を制御する。即ち、定着ローラ９１が所定の画像加熱温度、本実施例においては１６０℃に加熱されてその温度に温調制御される。

この状態において、画像形成機構部側から定着装置９のニップ部Ｎに未定着トナー像ｔを担持した記録紙Ｓが導入されて挟持搬送される。定着ローラタ９１が記録紙Ｓの画像担持面に接触する。これにより、記録紙Ｓがニップ部Ｎで加熱加圧されてトナー像ｔが記録紙Ｓに固着画像として定着される。

装置９に導入される記録紙Ｓが大サイズ記録紙（最大サイズ記録紙）である場合は第二サーミスタ９３−２で検知される定着ローラ９１の温度は第一サーミスタ９３−１で検知される定着ローラ９１の温度とほぼ同じとなる。装置９に導入される記録紙Ｓが小サイズ記録紙であり、それが連続通紙された場合は非通紙域Ｗ３が所謂非通紙部昇温現象により昇温していく。そのため、第二サーミスタ９３−２で検知される定着ローラ９１の温度は第一サーミスタ９３−１で検知される温度よりも高くなる。

５）定着ローラ９１の均一化処理モード（リフレッシュモード）
定着ローラ９１の均一化処理モードは、定着ローラ９１を摺擦することによりその表面性を回復させる摺擦部材である均しローラ９４による定着ローラ９１の摺擦動作（摺動動作）を実行するモードである。

制御回路部１０１は、通常時は、均しローラ９４が定着ローラ９１に対して非接触の非作用位置４ａ（図２）に保持されるように加圧機構９９を制御している。制御回路部１０１は、リフレッシュモード実行時には、均しローラ９４が定着ローラ９１に対して所定の押圧力で接触した作用位置９４ｂ（図４）にシフトされるように加圧機構９９を制御する。また、モータＭ２をオンさせて均しローラ９４を回転駆動させる。制御回路部１０１は、このように均しローラ９４を定着ローラ９１に対して所望のタイミングで所望の時間、加圧回転駆動することで、定着ローラ９１の表面の均しを行う。

均しローラ９４は、定着ローラ９１に対して所定の押圧力で当接された作用位置９４ｂにシフトされている状態において、モータＭ２によって定着ローラ９１に対して周速差を持って回転駆動される。均しローラ９４は、定着ローラ９１との当接部（摺擦部）において、それぞれのローラ９４・９１の表面移動方向が順方向、逆方向のいずれになるように回転させてもよい。本実施例においては、定着ローラ９１と均しローラ９４との当接部において、定着ローラ９１の表面速度よりも２倍の表面速度で均しローラ９４が定着ローラ９１の回転に順方向に駆動して定着ローラ９１を摺擦させている。

均しローラ９４が定着ローラ９１に対して加圧され、回転駆動されるタイミングは、記録紙Ｓの端部（幅方向端部）のコバや異物によって定着ローラ表面にキズや粗さの異なる個所が発生し、画像上にキズや光沢ムラ等の画像不良が発生した場合である。

この場合には、使用者は操作部１０５の選択キーにより定着ローラ９１の均一化処理モードを選択する。制御回路部１０１はそのモード選択信号の入力に基づいて定着ローラ９１の均一化処理モードを実行する。即ち、モータＭ２をオンにして均しローラ９４を回転駆動させる。また、加圧機構９９を制御して均しローラ９４を定着ローラ９１に対して所定の押圧力で当接された作用位置９４ｂにシフトさせる。これにより、均しローラ９４による定着ローラ９１の摺擦動作（均一化処理）を所定の時間実行させる。

そして、所定の時間が経過したら制御回路部１０１は加圧機構９９を制御して均しローラ９４を定着ローラ９１から離間させた非作用位置９４ｂにシフトさせ、またモータＭ２をオフにして定着ローラ９１の均一化処理モードを終了させる。

また、上記の定着ローラ９１の均一化処理モードは、装置に対する記録紙の通紙枚数によって定期的に自動で実行されてもよい。

次に本発明の特徴について説明する。未定着のトナー像ｔを記録紙Ｓに定着する時、定着装置９は、記録紙Ｓに圧力及び熱を与える。このとき、定着ローラ９１の微小な表面状態が定着後のトナー像の表面に転写される。定着ローラ９１上の表面状態が異なると、それに対応してトナー像上に表面状態の差が生じ、その結果、画像上のグロスムラが生じる。この現象は、表面の平滑性が良く、グロスの高いコート紙では顕著になる。オフィスで使用する上質紙等では、通常、視認できないレベルである。

一般に、光沢は正反射光像の再現性が高いと高光沢、再現性が低いか或いは無い状態を低光沢と認識する。例えば、蛍光灯照明下で銀塩写真のような画像を見ると、蛍光灯の光が反射するだけでなく、蛍光灯の形状まで写り込んでいる。そして、意識するかしないかによらず高光沢と認識している。これは、写真画像の表面状態が、凹凸の少ない鏡面状態であることを示している。一方、低光沢の場合は逆のことが言える。そして、低光沢の場合には、画像の表面状態は、凹凸が大きく、蛍光灯の光は乱反射してその形状が画像上に写りこむことはない。このように、画像上の表面状態の凹凸と光沢には相関がある。

従って、特に、高画質を要求される高光沢のコート紙等に画像を定着するような場合には、定着ローラ９１のコバ部に対応する位置（荒れた位置）に低光沢のスジが付いたり、通紙域と非通紙域との間にグロス差が生じたりする。即ち、画像上にグロスムラが生じる。そのため均しローラ９４は定着ローラ９１の表面のキズに対して長手全域を均一な粗さに均すことにより定着ローラ９１の表面のキズによるグロスムラを解消すことを目的としている。

例えば、Ａ４サイズの紙を縦送りで画像形成を数１００枚行った後、Ａ４サイズのコート紙を横送りで全面のベタ黒の画像形成を行うと図５のようにＡ４縦幅にスジｂが発生する。そのため、長手幅の狭い記録紙を所定枚数通紙後に定着ローラ９１の均一化処理を行うと効果的となる。

定着ローラ９１の長手方向の温度が所定の画像加熱温度、本実施例においては１６０℃に略均一であるときに定着ローラ９１の均一化処理を行うと表面粗さＲｚが０．５〜１．０μｍとなる。しかし、長手幅の狭い記録紙を連続で定着動作を行うと、定着ローラ長手方向の非通紙域Ｗ３は記録紙により熱の奪われが無いため通紙域Ｗ２と比較して定着ローラ表面温度が上昇する。

図６は本実施例の定着装置９で、Ａ４サイズの記録紙Ｓを縦送り５００枚連続を行った後の定着ローラ表面温度の長手温度分布である。定着ローラ９１のＡ４サイズ縦幅に対応する通紙域Ｗ２の温度は定着ローラ長手中央に位置する第一サーミスタ９３−１により１６０℃となるように制御回路部１０１の温度制御機能部により温度調整されている。しかし、定着ローラ９１のＡ４サイズ縦幅の外側に位置する非通紙域Ｗ３では２０５℃まで温度上昇（非通紙部昇温）していることがわかる。

一方、定着ローラ表面の表層（離型層）９１ｃであるフッ素樹脂（本実施例では、商品名：ＰＦＡ３５０Ｊ：三井・デュポンフロロケミカル（株））は図７で示すように温度が上がると粘度が低下する特性をもっている。そのため、長手幅の狭い記録紙を連続で定着動作を行った後、定着ローラ９１の長手方向の温度差が大きい状態で均一化処理を行うべく均しローラ９４を加圧すると次ぎのような現象が生じる。即ち、定着ローラ長手温度の違いにより生じる表層９１ｃのフッ素樹脂の粘度差により、非通紙域Ｗ３の定着ローラ表面が通紙域Ｗ２と比較しより大きく粗らされてしまう。

そのため、記録紙のコバ部により発生したグロススジは解消さされるが、通紙域Ｗ２と非通紙域Ｗ３とで画像上でグロスムラが発生してしまうことがあることが判明した。そこで本発明では、均一化処理を行うときの定着ローラ９１の長手温度をコントロールすることが目的である。本来は定着ローラ９１の長手温度が略均一状態で均一化処理することよいが、上記のような温度差から略均一になるまでは待ち時間がかかってしまう。

本発明者の検討によると、境界がはっきりしてない状態でコート紙の高グロス（日本電色工業株式会社製ハンディ型光沢計：ＰＧ−１Ｍ：６０°光沢度で５０程度）は画像面内のグロス差５以下であればほぼその差を視認することが困難であった。

図６のような通紙域Ｗ２と非通紙域Ｗ３と温度差で均一化処理を行うと、定着ローラ９１の通紙域Ｗ２が表面粗さＲｚは０．５〜１．０μｍであるのに対して、高温である非通紙域Ｗ３ではその表面粗さＲｚは１．５〜２．０μｍである。その時のグロス差は８程度となり画像上でグロス差を認識できるレベルとなった。

また、定着ローラ９１の端部温度（非通紙域Ｗ３の温度）が１８０℃の状態において表面化処理を行うと定着ローラ９１の非通紙域Ｗ３における表面粗さＲｚは１．０〜１．５となる。そして、そのグロスが５程度となり、画像上で通紙域Ｗ２とのグロス差の視認することが困難であった。そのため本実施例では定着ローラの通紙域である中央が１６０℃で温調されている状態で、非通紙域である端部との温度差が２０℃以下を均一化処理を行う条件とした。

即ち、制御回路部１０１は均しローラ９４による定着ローラ９１の摺擦動作を次の条件１と２の下で実行するものとする。条件１：第一サーミスタ９３−１で検知される温度ＴＨ１が画像加熱温度である。条件２：かつ、第一サーミスタ９３−１で検知される温度（検知温度）ＴＨ１と第二サーミスタ９３−２で検知される温度（検知温度）ＴＨ２との温度差（差分）が所定値の値以下である。

均一化処理は一例として次のタイミングで行う。即ち、制御回路部１０１において、例えば、Ａ３横幅（本実施例において最大通紙幅）よりも小さい幅サイズの記録紙が通紙されるときに、幅サイズ毎にその累積通紙枚数をカウントする。そして、或る幅サイズの記録紙の累積枚数が所定の値を超えたとき（通常は１００枚〜１０００枚、例えば、５００枚）に、制御回路部１０１は定着ローラ９１の均一化処理モードに移行する。均一化処理モードは、画像形成装置１００の画像形成動作を一旦停止させた状態にし、また、定着装置９については定着ローラ９１の回転駆動、温調を続行させた状態において移行する。

図８は均一化処理モード時の制御フローを示したフローチャートである。均一化処理モードがスタートすると、制御回路部１０１は、ステップＳ１において次の判断をする。即ち、第一サーミスタ９３−１から入力する検知温度ＴＨ１と第二サーミスタ９３−２から入力する検知温度ＴＨ２との温度差（差分：ＴＨ２−ＴＨ１）が所定値の値以下であるかを判断する。本実施例では所定値を２０℃にしている。温度差が所定値２０℃よりも大きい場合には、所定値２０℃以下が検知されるまで、検知温度ＴＨ１とＴＨ２の確認と温度差の判断を繰り返えす。

そして、温度差が所定値２０℃以下になったと判断すると、ステップＳ２へ進む。ステップＳ２では制御回路部１０１はモータＭ２をオンにして均しローラ９４の回転をスタートする。次にステップＳ３へ進み、制御回路部１０１は加圧機構９９を制御して均しローラ９４を非作用位置９４ａから定着ローラ９１に当接させた作用位置９４ｂにシフトさせる。次にステップＳ４へ進み、所定時間、本実施例では１０ｓｅｃ均し動作を行なう。即ち、均しローラ９４による定着ローラ９１の摺擦動作が１０ｓｅｃ間実行されて、定着ローラ９１が均一化処理される。

上記の所定時間が経過したら、ステップＳ５へ進み、制御回路部１０１は加圧機構９９を制御して均しローラ９４を作用位置９４ｂから非作用位置９４ａにシフトさせる。次にステップＳ６へ進み、制御回路部１０１はモータＭ２をオフにして均しローラ９４の回転を終了し均一化処理動作は終了する。その後、制御回路部１０１は中断している画像形成動作を再開させる。

本実施例において長手幅の小さい記録紙を連続通紙し上記の制御行い、長手幅の大きい記録紙により定着ローラ９１の表面キズ跡、グロスムラの確認を行なった。具体的には、Ａ４サイズ紙（ＣＳ−８１４：坪量８０ｇ／ｍ²、キヤノン製）を縦送りで５００枚連続で定着動作を行なった後、上記の制御を行う。そして、同一の記録紙Ａ４サイズ紙を横送りで２次色であるブルーの全面ベタ画像を定着動作した。その結果、定着ローラ表面のキズによる画像不良及び、グロスムラの無い良好な定着画像を得られることが確認できた。

以上説明したように、均しローラ９４により定着ローラ表面の粗さの均一化処理を行なう場合、定着ローラ９４の長手温度差を所定温度以内にコントロールすることにより定着ローラ表面の均一な粗しが可能となる。その結果、定着ローラ表面をキズによる画像不良や、定着ローラ表面の粗しムラによるグロスムラを防止し良好な定着画像をえることが可能となる。

＜実施例２＞
本実施例は定着ローラの長手温度差を均すために温度均一化部材（均熱化手段）を追加することが特徴である。実施例１を実行することにより、記録紙のサイズを混載して定着動作を行なう際に生じるダウンタイムを短縮することが目的である。以下に本実施例での定着装置について説明を行なう。なお、実施例１との共通部分に関しては説明を省略する。

図９は本実施例における定着装置９の要部の横断面模式図である。実施例１の図２における定着装置９に更に定着ローラ９１の長手温度差を均すために温度均一化部材として均熱化ローラ９６を具備させたものである。その他の定着装置構成は実施例１の定着装置と同様である。

均熱化ローラ９６は定着ローラ表面のキズなどを改善する均一化処理を行なう際に長手温度差が大きい場合、その温度差を均す時間を短縮するために設置されている。そのため材料としては熱伝導率が高い材料が好ましくは金属、もしくは内面に液体を封入した金属パイプなどが良い。定着ローラ９１の有効加熱幅に対応する長さ寸法を有している。本実施例では、均熱化ローラ９６は外径φ２０ｍｍのアルミから成るローラである。また、表面汚れの付着を防止するめに表層としてフッ素樹脂を２０μｍコートしている。

均熱化ローラ９６は制御回路部１０１で制御される加圧機構９７の揺動支持部材９７ａに回転可能に保持されている。加圧機構９７は、均しローラ９４の加圧機構９９と同様に、均熱化ローラ９６を保持している支持部材９７ａを揺動動作させる例えば電磁ソレノイド機構、カム−レバー機構などの適宜の揺動動作機構である。

均熱化ローラ９６は制御回路部１０１で制御される加圧機構９７により定着ローラ９１から離間された２点鎖線示の非作用位置（脱状態）９６ａと、定着ローラ９１に対して所定の押圧力で当接された実線示の作用位置（着状態）９６ｂと、に選択的にシフトされる。即ち、均熱化ローラ９６は定着ローラ９１に対して着脱可能な構成を有している。

均熱化ローラ９６は通常時は定着ローラ９１から離間した非作用位置９６ａに保持されている。そして、均熱化ローラ９６は作用位置９６ｂにシフトされることで定着ローラ９１に対して長手に沿って接触して定着ローラ９１の回転に従動して回転して定着ローラの表面の長手温度を均熱化する。

実施例１では、長手幅の狭い記録紙を連続で多量に定着動作を行った後、均一化処理を行う場合には、定着ローラ９１の長手の温度差が大きいとその差が所定の温度差内になるまでの待ち時間がかかった（図８のステップＳ１）。

そこで本実施例では、上記待ち時間の短縮のために、定着ローラ９１の長手温度差が所定値よりも大きいと判断されたときには、均熱化ローラ９６を作用位置９６ｂにシフトさせて定着ローラの温度差の均一化を行う。

図１０は本実施例における均一化処理モード時の制御フローを示したフローチャートである。均一化処理モードがスタートすると、制御回路部１０１は、ステップＳ１において、実施例１の場合と同様に第一サーミスタ９３−１から入力する検知温度ＴＨ１と第二サーミスタ９３−２から入力する検知温度ＴＨ２との温度差（ＴＨ２−ＴＨ１）の判断をする。温度差が所定値２０℃よりも大きい場合には、ステップＳ７に進む。ステップＳ７では制御回路部１０１は加圧機構９７を制御して均熱化ローラ９６を非作用位置９６ａから定着ローラ９１に当接させた作用位置９６ｂにシフトさせる。

この状態において、制御回路部１０１は、第一サーミスタ９３−１から入力する検知温度ＴＨ１と第二サーミスタ９３−２から入力する検知温度ＴＨ２との温度差が所定値（２０℃）の値以下となるのを待つ（ステップＳ８）。この待ち時間は、定着ローラ９１の温度差が均熱化ローラ９６により積極的に均一化されるので実施例１の場合よりも短縮化される。

ステップＳ８において温度差（ＴＨ２−ＴＨ１）が所定値（２０℃）の値以下と判断されたら、ステップＳ９へ進み、制御回路部１０１は加圧機構９７を制御して均熱化ローラ９６を作用位置９６ｂから非作用位置９６ａにシフトさせる。

以後は、実施例１の場合と同様に、ステップＳ２〜Ｓ６により均しローラ９４による定着ローラ９１の均一化処理が実行される。その後、制御回路部１０１は中断している画像形成動作を再開させる。

本実施例においても、実施例１の場合の通紙試験により定着ローラ表面のキズによる画像不良及び、グロスムラの無い良好な定着画像を得られることが確認できた。また、実施例１では、均一化処理動作がスタートしてから均しローラ９４の回転がスタートするまでに約６０ｓｅｃ程度の時間がかかっていたが、本実施例２の構成では２０ｓｅｃ程度と待ち時間を短縮することができた。

以上説明したように、均しローラ９４により定着ローラ表面の粗さの均一化処理を行なう場合、定着ローラ９１の長手温度差を所定温度以内コントロールすることにより定着ローラ表面の均一な粗しが可能となる。その結果、定着ローラ表面をキズによる画像不良や、定着ローラ表面の粗しムラによるグロスムラを防止し良好な定着画像をえることが可能となる。

＜その他の事項＞
１）加熱回転体９１はローラ体に限られない。複数の張架部材間に懸回張設されて循環移動される可撓性を有するエンドレスベルト体とすることもできる。

２）加熱回転体９１の加熱は内部加熱方式に限られない。加熱回転体９１を外部から加熱する外部加熱方式とすることもできる。加熱回転体９１の加熱は内部加熱または外部加熱の電磁加熱方式とすることもできる。

３）加熱回転体９１とニップ部Ｎはを形成する加圧部材９２はローラ体に限られない。回転可能なエンドレスベルト体にすることもできる。また、表面（加熱回転体９１や記録紙Ｓとの当接面）の摩擦係数が小さい非回転部材（加圧パッドなど）の形態にすることもできる。加圧部材９２も加熱する構成にすることもできる。

４）摺擦部材９４は回転可能なローラ体に限られない。回転可能なエンドレスベルト体にすることもできる。また、パッド体など非回転部材の形態にすることもできる。

５）装置に対する記録紙Ｓの通紙は中央基準搬送に限られない。記録紙の幅方向の一方側の側部を基準とする片側基準搬送の装置構成とすることもできる。

６）本発明の画像加熱装置は、実施例のような、記録材に形成された未定着画像を固着画像として加熱定着する定着装置としての使用に限られない。記録材に一旦定着された或いは仮定着された画像（定着済み画像又は半定着画像）を加熱加圧して光沢度を向上させるなどの画像の表面性状を調整する加熱処理装置としても有効である。

１００：画像形成装置、９：定着装置、ｔ：画像、Ｓ：記録材、Ｎ：ニップ部、９１：加熱回転体、９４：摺擦部材、１０１：制御手段、９３−１：第一温度検知部材、９３−２：第二温度検知部材、Ｗ２：通紙域、Ｗ３：非通紙域

Claims (1)

1. 所定の画像加熱温度に加熱され、画像を担持した記録材をニップ部にて加熱する加熱回転体と、前記加熱回転体を摺擦することによりその表面性を回復させる摺擦部材と、前記摺擦部材による前記加熱回転体の摺擦動作を実行する制御手段と、導入使用可能な最小サイズの記録材が通過する第一領域の温度を検知する第一温度検知部材と、前記第一領域の外であって導入使用可能な最大サイズの記録材が通過する第二領域の温度を検知する第二温度検知部材と、を有する画像加熱装置において、
   前記第一温度検知部材による検知温度と前記第二温度検知部材による検知温度との差分が所定値の値以下の場合に前記摺擦動作の実行を可能とすることを特徴とする画像加熱装置。