JP2006258962A - 定着装置及び画像形成装置及び定着装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は封筒に塗布された接着剤が定着時に液状化することを防止することを課題とする。
【解決手段】 画像形成装置１０の制御装置１９は、記録用紙設定部３４の通常記録用紙設定部３４ａ、フラップ糊付き封筒設定部３４ｂにより設定された記録媒体の種別に応じて定着ローラ４１の温度を制御する制御手段を有する。また、制御装置１９は、フラップ糊付き封筒設定部３４ｂによりフラップ糊付き封筒が設定された場合に定着ローラ４１の加熱温度がフラップ糊付き封筒に塗布された接着剤のガラス転移点と融点との間の所定温度以下となるように温度制御を行なうことにより封筒に塗布された接着剤が液状化することを防止すると共に、封筒に印字されたトナーの定着も良好に行なえる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、フラップに糊が塗布された封筒にトナー画像を転写し、転写されたトナー画像を定着させるように構成された定着装置及び画像形成装置及び定着装置の制御方法に関する。

画像情報に基づき記録媒体（紙、ＯＨＰ、封筒など）上に記録画像を出力する画像形成記録装置においては、顔料入り乾式トナーの記録媒体への定着手段として、トナーを溶融・定着させる熱定着方式が広く用いられている。

このような定着装置においては、記録媒体が通紙される過程で加熱及び加圧を与えるニップ部を設けた構成である。このニップ部は、印字面側に、加熱手段としての電熱ヒータを内蔵した定着ローラなどからなる加熱定着部と、記録媒体が通過する際の記録媒体の非印字面側に圧接される加圧ベルトなどからなる加圧部とを有する。そのため、記録媒体は、ニップ部を通過する際に加熱定着ローラと加圧ベルトとの間で加熱及び加圧されて転写されたトナー画像が定着される。

また、上記のような熱定着方式の定着装置を有する画像形成装置においては、種種の用紙に印刷を行なっており、例えば、所定サイズの用紙や郵便物などを入れる封筒も印刷している。記録媒体としての封筒は、例えば、印刷物などを出し入れするための挿入口をフラップと呼ばれる折り返し部分を折り返し、フラップとフラップが対向する封筒背面とを接着して封止するように構成されている。また、フラップの接着面には、例えば、水分が補給されることにより接着成分が溶融して接着可能となる糊付け用の接着剤が予め塗布されている。この接着剤は、加熱により吸湿性が高まる性質をもった成分を有している。

図１は記録媒体としてのフラップ糊付き封筒の一例を示す図である。図１に示されるように、フラップ糊付き封筒２００は、四角形のオモテ面２０２と、オモテ面２０２の一辺から引き出されたフラップ２０４と、残る３辺から折り返された裏面２０６（２０６ａ〜２０６ｃ）からなる。そして、フラップ糊付き封筒２００は、３辺から折り返された各裏面２０６（２０６ａ〜２０６ｃ）の重なり合った部分を接着することにより、オモテ面２０２と裏面２０６とで袋状に構成される。尚、フラップ糊付き封筒２００は、図１でフラップ２０４を開いた状態を示しているが、印刷時にはフラップ２０４を折り返して裏面２０６と重なるように閉じた状態で搬送される。

また、フラップ２０４の裏面には、接着剤２０８が固化（乾燥）された状態で塗布されている。この接着剤２０８は、例えば、ポリビニルアルコール（PVAL）等を主成分とした接着剤であり、乾燥状態では固化して接着せず、水分を供給することにより液状化してフラップ２０４を裏面２０６に接着することが可能になる親水性を有する。

従って、フラップ糊付き封筒２００の使用者は、手紙などを挿入した後に接着剤２０８に水を塗って液状化させてフラップ２０４を裏面２０６に接着してフラップ糊付き封筒２００を閉じた状態にして郵便ポストなどに投函する。

このようなフラップ糊付き封筒２００が搬送される定着装置では、オモテ面２０２が宛名を印刷する印字面（加熱定着部側）となり、裏面２０６を非印字面（加圧部側）として定着を行なう。また、定着装置においては、封筒２００の３辺およびフラップ２０４が折り返され重なり合った箇所の用紙厚が厚いため、良好なトナーの定着を実現するには、定着温度を高く、定着時間を長く設定する必要がある。

ところが、フラップ糊付き封筒２００は、フラップ２０４に固化された接着剤２０８が裏面に塗布されているため、定着時の加熱温度によって封筒内部に含まれる水分が蒸発し、その蒸発する水分の量が多いと、接着剤２０８が蒸発した水分を吸収して液状化（ガラス転移）する。接着剤が液状化すると、定着後にフラップ２０４が封筒裏面２０６と重なりあった部分で貼り付いてしまい、手紙などの封筒内への挿入に支障をきたすことになる。

そのため、定着装置においては、上記フラップ糊付き封筒２００が搬送される場合には、トナーの定着性とフラップ貼り付き防止とを両立させる必要がある。

このような問題に対しては、下記の従来技術が開示されている。
(1)給紙装置において、封筒フラップに爪部材を引っ掛けてフラップを開放して送ることにより貼り付きをなくす構成のものがある（例えば、特許文献１参照）。
(2)給紙装置において、フラップを吸引、乾燥させる手段を設ける構成のものがある（例えば、特許文献２参照）。
特開平５−２７５１１号公報 特開平５−６０５４号公報

上記従来の装置（特許文献１、２）では、共に定着装置よりも画像形成記録装置の上流側の加熱されない部位でフラップを開放する構成であるため、プラップ貼り付きを無くすことができるが、そのための構成としてフラップを開放するための機構（特許文献１）やフラップを吸引、乾燥させる機構（特許文献２）が必要になるので、構成が複雑化すると共に装置が高価になるという問題がある。

そこで、本発明は装置構成の簡素化と共にフラップ糊付き封筒のフラップ貼り付きを防止し、且つトナーの定着性も確保することで上記課題を解決した定着装置及び画像形成装置及び定着装置の制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。

請求項１記載の発明は、未定着トナー画像が形成された記録媒体を加熱する加熱手段と、該加熱手段により加熱された状態で前記記録媒体を加圧する加圧手段とを有するニップ部に前記記録媒体を通過させて前記未定着トナー画像を前記記録媒体に定着させる定着装置において、前記記録媒体としてフラップ糊付き封筒を前記ニップ部に供給することを設定するフラップ糊付き封筒設定手段と、該フラップ糊付き封筒設定手段によりフラップ糊付き封筒が設定された場合に前記ニップ部の温度が前記フラップ糊付き封筒に塗布された接着剤に応じて予め設定された温度しきい値以下となるように前記加熱手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、前記ニップ部の近傍の温度を検出する温度センサを設け、前記制御手段は、前記温度センサにより検出された検出温度が前記フラップ糊付き封筒に塗布された接着剤のガラス転移点と融点との間の所定温度以下となるように前記加熱手段の温度制御を行なうことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、前記加熱手段の温度を検出する第１の温度センサと、前記加圧手段の温度を検出する第２の温度センサと、前記第２の温度センサにより検出された加圧温度が前記フラップ糊付き封筒に塗布された接着剤の前記ガラス転移点と融点との間の所定温度以下で、且つ前記第１の温度センサにより検出された加熱温度が前記未定着トナー画像を定着しうる範囲となるように前記加熱手段の温度制御を行なう制御手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、前記制御手段が、前記記録媒体に対する印字要求が出力されてから前記加熱手段による加熱及び前記加圧手段による加圧を行なう定着する過程における前記加熱手段により加熱された前記記録媒体が前記ニップ部を通過し加圧手段の温度変化を推定する温度変化推定手段と、前記温度変化推定手段により推定された温度を維持するように前記加熱手段及び前記記録媒体の搬送を制御する温度抑制制御手段と、を有することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、前記制御手段が、前記加圧手段の温度しきい値を前記封筒の水分率に応じて変更することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、前記請求項１乃至５の何れかに記載の定着装置と、トナー画像を前記記録媒体上に転写する転写手段と、前記転写手段に現像されたトナー画像を供給する現像手段と、前記記録媒体を前記転写装置及び前記定着装置に搬送する搬送手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項７記載の発明は、未定着トナー画像が形成された記録媒体を加熱する加熱手段と、該加熱手段により加熱された状態で前記記録媒体を加圧する加圧手段とを有するニップ部に前記記録媒体を通過させて前記未定着トナー画像を前記記録媒体に定着させる定着装置の制御方法において、前記記録媒体としてフラップ糊付き封筒を前記ニップ部に供給することを設定された場合に前記ニップ部の温度が前記フラップ糊付き封筒に塗布された接着剤に応じて予め設定された温度しきい値以下となるように前記加熱手段を制御することを特徴とする。

本発明によれば、記録媒体としてフラップ糊付き封筒をニップ部に供給することを設定された場合にニップ部の温度がフラップ糊付き封筒に塗布された接着剤に応じて予め設定された温度しきい値以下となるように加熱手段を制御するため、定着工程で加熱、加圧した際に接着剤の液状化することを防止できるので、従来のようにフラップの接着剤が張り付かないようにフラップを開放させたり、フラップを吸引、乾燥されるための構成を付加する必要が無く、その分構成が簡素化されて製造コストを安価に抑えることが可能になる。また、加圧温度がフラップ糊付き封筒に塗布された接着剤のガラス転移点と融点との間の所定温度以下で、且つ加熱温度が未定着トナー画像を定着しうる範囲となるように加熱手段の温度制御を行なうことにより、フラップの張り付き防止とトナーの定着とを両立させることができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図２は本発明になる定着装置の一実施例を用いた画像形成装置を示す側断面図である。図２に示されるように、画像形成装置１０は、中間転写ベルト１２を４回転させ、４色の画像をかさね合わせてカラー画像の形成が可能なカラーレーザプリンタである。

画像形成装置１０は、概略、用紙カセット（紙供給部）２０、現像ユニット（現像手段）２５、定着ユニット（定着装置）４０、感光体ベルトユニット６０、中間転写ベルトユニット（転写手段）７０とを有する構成である。

感光体ベルトユニット６０は、現像ユニット２５からトナー画像を形成される感光体ベルト１３を有する。この感光体ベルト１３は、駆動モータ１５からモータ駆動系１６を介して駆動される感光体ベルト駆動ローラ１４により矢印Ａ方向に搬送される。中間転写ベルト１２は、感光体ベルト１３と接触するニップ部Ｎの搬送力により従動搬送される。また、駆動モータ１５は、モータドライバ１８により一定回転数を維持するように制御される。

また、感光体ベルト１３は、例えば、ポリカーボネイド樹脂、ポリエチレン・テレフタレート樹脂、ポリイミド等樹脂の基材に、導電層、感光層を積層形成したものであり、厚さは０．０７５〜０．１５ｍｍである。

中間転写ベルトユニット７０は、感光体ベルト１３に形成されたトナー画像を転写される中間転写ベルト１２を有する。この中間転写ベルト１２は、例えば、ポリカーボネイド樹脂、ポリエチレン・テレフタレート樹脂、ポリイミド等樹脂のシームレスベルトであり、トナーの転写を行うために、半導電体に加工され、１０^８〜１０^１１Ω・ｃｍの体積抵抗をを有する。また、中間転写ベルト１２は、その厚さが０．０７５〜０．１５ｍｍに形成されている。

また、中間転写ベルト１２は、感光体側ローラ１７と転写側ローラ３２に巻き掛けされており、感光体ベルト１３は中間転写ベルト１２を介して感光体側ローラ１７に巻き付けられる。感光体側ローラ１７は転写側ローラ３２よりも大径とされ、感光体ベルト１３とのニップ幅を少なくとも２０ｍｍ以上になるように設けられている。

中間転写ベルトテンションローラ３３は、中間転写ベルト１２の張力付与手段であり、ばね等の付勢力により中間転写ベルト１２を押圧して張力を与える。中間転写ベルト１２は、表面にマーカが貼り付けられ、光センサ３１が反射光の有無によりマーカの通過を検知する。光センサ３１から出力された検知信号は、制御装置１９に入力され、制御装置１９は、中間転写ベルト１２が一定周期で搬送されるように演算を行なって、モータドライバ１８に指示（制御信号）を与える。

現像ユニット２５は、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの４色の現像ユニット１０１〜１０４を有する画像形成手段を構成している。現像ユニット１０１〜１０４は、夫々各色のトナーを貯えるとともに、感光体ベルト１３に対向する端部にトナーを薄層形成するための現像ローラ２９が設けられている。

感光体ベルト１３上にトナー画像を形成する際は、リトラクト手段２６を矢印Ｄ方向に回動させて、現像ユニット２５をＥ方向に移動させ、現像ローラ２９を感光体ベルト１３に接触させる。画像形成後は、さらにリトラクト手段２６を矢印Ｄ方向に回動させ、現像ユニット２５を復帰させて現像ローラ２９を感光体ベルト１３から離脱させる。

ファーブラシ２８は、中間転写ベルト１２の残トナーを除去する消去手段である。このファーブラシ２８は、図示されないリトラクト手段により、中間転写ベルト２上の画像が記録媒体としてのフラップ糊付き封筒２００に転写された後、中間転写ベルト１２に接触する位置に移動して中間転写ベルト１２の残トナーを除去し、その後中間転写ベルト１２から離脱方向に復帰する。

転写ローラ２３は、トナー画像をフラップ糊付き封筒２００に転写する転写手段であり、図示されないリトラクト手段により、転写プロセスでフラップ糊付き封筒２００を中間転写ベルト１２に押し付けて中間転写ベルト１２のトナー画像をフラップ糊付き封筒２００に転写する。そして、フラップ糊付き封筒２００を蓄積する用紙カセット２０は、装置下方で装置設置面に略水平に配置される。

画像形成装置１０の内部には、装置設置面水平方向に対し、用紙搬送経路Ｃ、中間転写ベルト１２、感光体ベルト１３、現像器２５の順に配置される。さらに、用紙搬送経路Ｃ上には、用紙カセット２０、ピックアップローラ２１、レジストローラ２２、転写ローラ２３、定着ユニット４０が配置される。

定着ユニット４０には、定着ローラ４１の温度を検出する温度センサ（第１の温度センサ）３７ａ、加圧ベルト４８の温度を検出する温度センサ（第２の温度センサ）３７ｂが設けられている。この温度センサ３７ａ，３７ｂにより検出された温度検出信号は、制御装置１９に供給され、制御装置１９において、定着ローラ４１の温度が設定温度に達したか否かが判定される。

そして、転写ローラ２３と中間転写ベルトユニット７０との間を通過する過程で未定着トナー画像が形成されたフラップ糊付き封筒２００は、定着ユニット４０を通過する過程で加熱、加圧されて未定着トナーを定着される。

また、制御装置１９には、記録用紙の種別を設定するための記録用紙設定部３４が接続されている。この記録用紙設定部３４には、通常の記録用紙を供給することを設定する通常記録用紙設定部３４ａと、フラップ糊付き封筒２００（図１参照）を記録媒体として設定するフラップ糊付き封筒設定部（フラップ糊付き封筒設定手段）３４ｂとを有する。

制御装置１９は、後述するように記録用紙設定部３４の通常記録用紙設定部３４ａ、フラップ糊付き封筒設定部３４ｂにより設定された記録媒体の種別に応じて定着ローラ４１の温度を制御する制御手段を有する。また、制御装置１９の記憶部１９ａには、フラップ糊付き封筒設定部３４ｂによりフラップ糊付き封筒が設定された場合にニップ部の温度がフラップ糊付き封筒に塗布された接着剤に応じて予め設定された温度しきい値以下となるように温度制御を行なう制御プログラムと、加圧温度がフラップ糊付き封筒に塗布された接着剤のガラス転移点と融点との間の所定温度以下で、且つ加熱温度が未定着トナー画像を定着しうる範囲となるように加熱手段の温度制御を行なう制御プログラム、記録媒体の種別に応じた加熱温度の温度しきい値データ等が格納されている。

次に、画像形成装置１０において、画像を形成するプロセスについて説明する。画像形成装置１０で画像を形成する場合は、帯電ブラシ３０で感光体ベルト１３の感光層を帯電させ、レーザ光学ユニット２７から画像に応じたレーザ光を感光体ベルト１３の感光層に照射して電位を除去する。そして、現像ユニット２５のトナーが付着している現像ローラ２９を回転させながら感光体ベルト１３に接触させ、画像に応じたトナー層を感光体ベルト１３上に形成する。

本実施例においては、均一なトナー画像を形成するために現像ローラ２９の回転方向は矢印Ｇ方向で、感光体ベルト１３と同一方向とし、ローラ周速（回転速度）を感光体ベルト１３より速くしている。さらに、感光体ベルト１３上のトナー層は、一旦中間転写ベルト２２上に転写される。

本実施例の画像形成装置１０では、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの４色の現像ユニット１０１〜１０４を有し、感光体ベルト１３上に４色のトナーが１色づつ形成された画像を中間転写ベルト１２上に重ね合わせてカラー画像を形成する。

用紙カセット２０に収められるフラップ糊付き封筒２００は、ピックアップローラ２１により１枚づつ繰り出され、レジストローラ２２でスキューを補正される。そして、フラップ糊付き封筒２００の用紙先端が、転写ローラ２３と中間転写ベルト１２との間に達する直前に、図示されていないリトラクト手段が転写ローラ２３を中間転写ベルト１２に押し当て、フラップ糊付き封筒２００を中間転写ベルト１２に押圧する。このとき、転写ローラ２３に高電圧を付与し、中間転写ベルト２上のトナー画像をフラップ糊付き封筒２００に転写する。

その後、フラップ糊付き封筒２００は、定着ユニット４０に達し、フラップ糊付き封筒２００の表面に転写されたトナー画像が熱と圧力により定着される。

画像転写後の中間転写ベルト１２上に残った残留画像は、回転するファーブラシ２８を中間転写ベルト１２に接触させて取り除かれる。尚、本実施例ではファーブラシ２８の回転方向を中間転写ベルト１２の回転方向と逆の矢印Ｆ方向に回転させており、中間転写ベルト１２上の画像消去能力が高められている。

図３は定着ユニット４０を拡大して模式的に示した断面側面図である。図３に示されるように、定着ユニット４０は、加熱定着部４０Ａを構成する定着ローラ４１と、加圧部４０Ｂを構成する加圧ベルト４３とを有し、定着ローラ４１を回転駆動して加圧ベルト４３を従動で回転させる構成とされている。

定着ローラ４１は、中心部にハロゲンランプなどからなる電熱ヒータ４４が収納され、電熱ヒータ４４の周囲にはアルミ、鉄などからなる中空芯金４５が設けられている。また、中空芯金４５の外周には、シリコンゴムなどからなる円筒形状の弾性層４６が設けられ、さらに弾性層４６の外周には、トナーの離型性確保のためにフッ素樹脂層などからなる円筒形状の耐熱性離型層４７が設けられている。

定着ローラ４１の表面には、加圧ベルト４８が巻き掛けられており、加圧ベルト４８はその内面が加圧部材４９ａ〜４９ｃにより加圧されて、ニップ部４２を形成している。加圧部材４９ａ〜４９ｃを押圧する加圧手段としては、加圧バネ５２ａ〜５２ｃが用いられる。

また、加圧部材４９ａ，４９ｂと加圧ベルト４８との間には、低摩擦部材５４が設けられている。低摩擦部材５４は、例えば１層もしくは複数層の繊維により構成され、潤滑剤を含浸させた構成であってもよい。この構成により、初期的および経時的な加圧ベルト４８内面と加圧部材料４９ａ，４９ｂの間の低摩擦化を図ることができ、定着ローラ４１の回転により従動回転する加圧ベルト４８の回転の安定化と、定着ローラ４１の回転トルクの低減を実現している。

また、加圧部材４９ａ，４９ｂは、支持部材５１に取り付けられており、支持部材５１は支点５３回りに揺動可能な揺動アーム５０に取り付けられている。揺動アーム５０は、軸方向の両端に設けられており、一対の揺動アーム５０は一対の加圧バネ５２ｂによりフラップ糊付き封筒２００を加圧するように付勢される。

定着ユニット４０には、定着ローラ４１の表面温度検出のための温度センサ３７ａと、加圧ベルト４８の表面温度検出のための温度センサ３７ｂが設けられている。温度センサ３７ａ，３７ｂとしては、定着ローラ４１、加圧ベルト４８に接触して温度を検出する接触式のサーミスタ等でも良いし、非接触温度検出方式（赤外線方式など）のものを用いてもよい。

記録媒体としてフラップ糊付き封筒２００は、フラップ２０４とは反対面（オモテ面２０２）が印字面であり、未定着トナー５７が設けられた状態で、定着ローラ４１に加圧ベルト４８が圧接されたニップ部４２に進入する。そして、ニップ部４２を通過する過程で加熱加圧されて未定着トナー５７が封筒オモテ面２０２に定着される。従って、フラップ糊付き封筒２００は、オモテ面２０２が定着ローラ４１と接触し、フラップ２０４は加圧ベルト４８と接触しながら定着される。

図４は感光体ベルトユニット６０の構成を示す側面図である。図４に示されるように、感光体ベルトユニット６０は、感光体ベルト１３が従動ローラ６１、感光体ベルトテンションローラ６２、感光体ベルト駆動ローラ１４に巻き掛けされるように構成されている。感光体ベルトテンションローラ６２は、ばね６６のバネ力がテンションアーム６７を介して付与され、感光体ベルト１３に対して張力を付与する。

感光体ベルトテンションローラ６２と感光体ベルト駆動ローラ１４との間には、第１の補助ローラ６４、第２の補助ローラ６５が配置されており、中間転写ベルト１２とのニップ部４２の幅（搬送方向の距離）を規定する。これらは、感光体ベルトユニット６０として感光体ベルトユニットフレーム６８に配置される。

図５は中間転写ベルトユニット７０の構成を示す側面図である。図５に示されるように、中間転写ベルトユニット７０は、中間転写ベルト１２が光体側ローラ１７と転写側ローラ３２に掛け回され、中間転写ベルトテンションローラ３３をばね３８により押し上げることで張力が与えられる。これらは、中間転写ベルトユニット７０として中間転写ベルトユニットフレーム２９に配置される。

次に、制御装置１９が実行する定着温度制御処理について、図６のフローチャートを参照して説明する。尚、フラップ糊付き封筒２００のフラップ貼りつきに関係する温度条件は、加圧ベルト４８の表面温度Tb（加圧部温度Tb）であり、トナーの定着に関係するのが定着ローラ４１の表面温度Th（加熱定着部温度Th）である。

図６に示されるように、制御装置１９は、ステップＳ１１（以下「ステップ」を省略する）で、記録用紙設定部３４の設定データを読み込み、フラップ糊付き封筒設定部３４ｂにより記録媒体の種別がフラップ糊付き封筒に設定され、当該フラップ糊付き封筒２００の印字命令があるか否かをチェックする。このＳ１１において、フラップ糊付き封筒２００の印字命令があると、定着ユニット４０での温度制御を開始する。すなわち、Ｓ１２で加圧ベルト４８の表面温度Tbを温度センサ３７bにより検出し、加圧部温度Tbが予め設定された温度しきい値Tbc（ガラス転移点と融点との間の所定温度）以下であるか否かを判定する。

本実施例では、接着剤（ポリビニルアルコール（PVAL））のガラス転移点（８５°Ｃ程度）、融点（２３０°Ｃ）に対して、例えば、温度しきい値Tbcを１４０°Ｃ程度に設定してある。

尚、Ｓ１２で設定された温度しきい値Tbcは、湿度に応じた封筒の水分率で決まるため、空気中に含まれる湿度を測定し、測定された湿度に基づいて温度しきい値Tbcの設定値の変更処理を行っている。上記Ｓ１２において、温度センサ３７bにより検出された加圧ベルト４８の表面温度Tbが温度しきい値Tbcより高い場合には、Ｓ１３に進み、電熱ヒータ４４への通電を切断して温度の低下を待ち、温度しきい値Tbc以下になるのを待つ。

上記Ｓ１２において、加圧ベルト４８の表面温度Tbが温度しきい値Tbcより低い場合には、Ｓ１４に進み、定着ローラ４１の表面温度Thを温度センサ３７aにより検出し、検出された表面温度Thが上限温度しきい値Thu以上であるか否かを判定する。このＳ１４において、温度センサ３７ａにより検出された定着ローラ４１の表面温度Thが上限温度しきい値Thuより高い場合には、Ｓ１５に進み、電熱ヒータ４４への通電を切断して温度の低下を待ち、上限温度しきい値Thu以下になるのを待つ。

上記Ｓ１４において、定着ローラ４１の表面温度Thが上限温度しきい値Thuより低い場合には、Ｓ１６に進み、定着ローラ４１の表面温度Thを温度センサ３７aにより検出し、検出された表面温度Thが下限温度しきい値Thd以上であるか否かを判定する。このＳ１６において、定着ローラ４１の表面温度Thが下限温度しきい値Thdより低い場合には、Ｓ１７に進み、電熱ヒータ４４へ通電して加熱温度を上昇させ、所定時間経過するのを待って上記Ｓ１２に戻る。

また、Ｓ１６において、定着ローラ４１の表面温度Thが下限温度しきい値Thdより高い場合には、Ｓ１８に進み、定着ローラ４１を回転させてフラップ糊付き封筒２００の印字を開始する。

このように、温度センサ３７ａ，３７ｂにより検出された加熱定着部温度Th、加圧部温度Tbに基づいて電熱ヒータ４４への通電の投入・切断を制御することにより、定着ローラ４１の温度Thが良好なトナー定着が得られる温度範囲Thd＜Th＜Thuとなるように制御される。以上の定着ユニット４０の温度制御処理が終了した段階で印字処理が開始される。

ここで、上記温度制御に係る各温度の変化について図７に示すグラフを参照して説明する。図７に示すグラフは、フラップ糊付き封筒２００を印字する前後の加熱定着部温度Thと加圧部温度Tbの時間変化を示したものである。

封筒印字命令が与えられた時点の加圧部温度Tbを確認する（その温度をTb0と称す）。Tb0＞Tbcのため、電熱ヒータ４４への通電を切断して加圧部温度がTbcまで低下するまで待機する（加熱定着部、加圧部非回転状態）。時刻t₁にて、加圧部温度Tb1＜Tbcであり、かつ加熱定着部温度Thが、上記温度制御処理によりフラップ糊付き封筒２００のオモテ面２０２の定着を考慮して決まる所定温度範囲内（Thd＜Th＜Thu）であるため、印字動作に入る。

印字動作に入って、フラップ糊付き封筒２００が定着ユニット４０のニップ部４２を通過するのが時刻t₂からt₃である。時刻t₂でフラップ糊付き封筒２００の先端が定着ユニット４０のニップ部４２に進入しているが、その時点の加圧部温度Tb2が、フラップ貼りつき発生印字時ベルト温度Tbcr（接着剤２０８が水分を吸収して液状化するガラス転移点の温度）より小さいので、フラップ２０４に塗布された接着剤２０８が固化（乾燥）したままであり、フラップ貼り付きは発生しない。

ここで、印字時（加熱定着部、加圧部回転）の封筒先端加圧部温度Tb2と、待機時（加熱定着部、加圧部非回転）の対応する加圧部温度Tb1は、図８のグラフに示すような比例関係がみられる。従って、封筒先端加圧部温度Tb2（縦軸）と加圧部温度Tb1（横軸）との間には、このような対応関係があるので、記録媒体として用いられる封筒に応じて図８の縦軸で印字時のフラップ貼り付き加圧部温度最小値Tbcrが与えられれば、待機時の対応する加圧ベルト４８の加圧部温度Tbcは、図８のグラフから決まる。

また、印字時のフラップ貼り付き加圧部温度Tbcrは、封筒の水分率と図９に示すような関係がみられ、封筒の水分率が増加すると、低い印字時加圧部温度（Tbcrがガラス転移点と融点との間の所定温度以下に低下）でフラップ張り付きが発生する。従って、フラップ糊付き封筒２００にトナーが定着するか否かを判定する加圧部温度しきい値Tbc(Tbcrに対応)は、封筒水分率によって変更する必要がある。各封筒の封筒水分率を画像形成記録装置１０内で検出するのが難しいため、雰囲気湿度の検出値を基に加圧部温度しきい値Tbcを可変にして制御するのがフラップ貼り付きを防ぐ上で有効である。

そのため、本実施例では、制御装置１９において、湿度に応じて封筒の水分率が決まるため、空気中に含まれる湿度を測定し、測定された湿度に基づいて前述したＳ１２における温度しきい値Tbcの設定値を変更する温度しきい値の補正処理を行っている。これにより、Ｓ１２では、封筒の水分率に応じた温度しきい値が設定されており、定着工程でのフラップ貼り付きを防止できる。

次に、定着ユニット（定着装置）４０の構成としては、前述した図３に示す構成に限るものではない。ここで、上記以外の構成のものとして定着ユニット（定着装置）４０の変形例について図１０乃至図１２を参照して説明する。

図１０は、定着ユニット４０の変形例１を示す図である。図１０に示されるように、この変形例１では、加熱定着部４０Ａが定着ローラ４１Ａにより構成され、加圧部４０Ｂが加圧ローラ４１Ｂにより構成されている。

定着ローラ４１Ａは、上記定着ローラ４１と同一構成である。また、加圧ローラ４１Ｂは、定着ローラ４１Ａと同様な構成であるが、中心部に電熱ヒータ４４が設けられていない。すなわち、加圧ローラ４１Ｂは、中空芯金４５Ｂの周囲にシリコンゴムなどからなる弾性層４６Ｂが設けられ、その周囲に耐熱性離型層４７Ｂが設けられている。加圧ローラ４１Ｂの中空芯金４５Ｂは加圧バネ５２により定着ローラ４１Ａに加圧されている。

従って、フラップ糊付き封筒２００は、回転する定着ローラ４１Ａと加圧ローラ４１Ｂとの間を通過する過程で加熱及び加圧されて転写されたトナーが定着される。

図１１は、定着ユニット４０の変形例２を示す図である。図１１に示されるように、この変形例２では、加熱定着部４１Ｃが定着ベルト４８Ｃにより構成され、加圧部４１Ｂが加圧ローラ４１Ｂにより構成される。加圧ローラ４１Ｂは、上記変形例１と同様であり、その説明は省略する。

定着ベルト４８Ｃは、内部に電熱ヒータ４４Ｃを有する定着ニップ形成部材５５Ｃが設けられている。さらに、定着ニップ形成部材５５の内側には、低摩擦部材５４Ｃが設けられている。

この変形例２では、加圧ローラ４１Ｂを回転することにより定着ベルト４８Ｃが従動回転する。そして、低摩擦部材５４Ｃにより定着ベルト４８Ｃの駆動トルク低減が図られている。

図１２は、定着ユニット４０の変形例３を示す図である。図１２に示されるように、この変形例３では、加熱定着部４１Ｄが定着ベルト４８Ｄにより構成され、加圧部４１Ｅが加圧ベルト４８Ｅにより構成されている。定着ベルト４８Ｄ、加圧ベルト４８Ｅの内部には、非回転加圧部材５６Ｄ、５６Ｅと、回転型加圧部材５７Ｄ、５７Ｅとが設けられている。さらに、非回転加圧部材５６Ｄ、５６Ｅとベルト４８Ｄ，４８Ｅとの間には、低摩擦部材５４Ｄ、５４Ｅ（図１２中、破線で示す）が設けられている。非回転加圧部材５６Ｄの内部には、電熱ヒータ４４が設けられている。また、非回転加圧部材５６Ｄ、回転型加圧部材５７Ｄは、夫々加圧バネ５９ａ，５９ｂにより加圧部４１Ｅ側に押圧されており、この押圧力により搬送されたフラップ糊付き封筒２００を加圧する。

ベルト４８Ｄ，４８Ｅの回転駆動は、例えば回転型加圧部材５７Ｄをモータにより回転駆動することにより可能となる。また、低摩擦部材５４Ｄ、５４Ｅを設けることにより、非回転型加圧部５６Ｄ、５６Ｅとベルト４８Ｄ，４８Ｅとの間の摩擦を低減できるので、ベルト４８Ｄ，４８Ｅを駆動するための駆動トルクの低減を図れる。このような構成とすることにより、上記変形例１，２よりもニップ部４２を幅広くすることが可能になり、高速定着を実現することができる。

以上述べたように、図１０乃至図１２で示すように、定着ユニット４０の印字面側に加熱定着部として定着ローラ・定着ベルトを用いる構成、非印字面側に加圧部として加圧ローラ・加圧ベルトを用いる構成においても、加熱定着部表面温度を検出する温度センサ３７ａ、加圧部表面温度を検出する温度センサ３７ｂからの検出温度データを用いて、加圧部表面温度Tbがフラップ２０４の接着剤２０８が液状化する所定の温度しきい値Tbcr（ガラス転移点と融点との間の所定温度）以下で、加熱定着部温度Ｔhが所定範囲内(上限温度しきい値Thu以下で下限温度しきい値Thd以上)になるような条件でフラップ糊付き封筒２００の定着を行なうことにより、フラップ２０４の貼りつきが防止され、且つ、印字面の良好な定着を実現することができる。

図１３は実施例２の定着温度制御処理を説明するためのフローチャートである。尚、実施例２の画像形成装置の構成は、前述した図２と同様な構成であるが、加圧部の温度センサ３７ｂを設けられていない。そして、実施例２の制御装置１９では、加熱定着部の温度センサ３７ａによって検出された検出温度データに基づいて温度制御を行なう。

図１３に示されるように、制御装置１９は、Ｓ２１で、記録用紙設定部３４の設定データを読み込み、フラップ糊付き封筒設定部３４ｂにより記録媒体の種別がフラップ糊付き封筒に設定され、当該フラップ糊付き封筒２００の印字命令があるか否かをチェックする。このＳ２１において、フラップ糊付き封筒２００の印字命令があると、定着ユニット４０の温度制御を開始する。すなわち、Ｓ２２で電熱ヒータ４４への通電を切断した時（加熱定着部および加圧部非回転）の加熱定着部温度Thの低下する勾配（図１４のグラフを参照）から加圧部温度Tbを推定値Tb*と推定する（温度変化推定手段）。

次のＳ２３では、加圧部温度Tbの推定値Tb*が予め設定された温度しきい値Tbc以下であるか否かを判定する。Ｓ２３において、加圧部温度Tbの推定値Tb*が予め設定された温度しきい値Tbc以下であるときは、Ｓ２４に進み、電熱ヒータ４４への通電切断時間を算出し、その切断時間が経過するまで待機状態を維持する（温度抑制制御手段）。

また、上記Ｓ２３において、加圧部温度Tbの推定値Tb*が予め設定された温度しきい値Tbc以上であるときは、Ｓ２５に進み、定着ローラ４１の表面温度Thを温度センサ３７aにより検出し、検出された表面温度Thが上限温度しきい値Thu以上であるか否かを判定する。このＳ２５において、温度センサ３７ａにより検出された定着ローラ４１の表面温度Thが上限温度しきい値Thuより高い場合には、Ｓ２６に進み、電熱ヒータ４４への通電を切断して温度の低下を待ち、上限温度しきい値Thu以下になるのを待つ。

上記Ｓ２５において、定着ローラ４１の表面温度Thが上限温度しきい値Thuより低い場合には、Ｓ２７に進み、定着ローラ４１の表面温度Thを温度センサ３７aにより検出された表面温度Thが下限温度しきい値Thd以上であるか否かを判定する。このＳ２７において、定着ローラ４１の表面温度Thが下限温度しきい値Thdより低い場合には、Ｓ２８に進み、電熱ヒータ４４へ通電して加熱温度を上昇させ、所定時間経過するのを待って上記Ｓ２５に戻る。

また、Ｓ２７において、定着ローラ４１の表面温度Thが下限温度しきい値Thdより高い場合には、Ｓ２９に進み、定着ローラ４１を回転させてフラップ糊付き封筒２００の印字を開始する。

このように、温度センサ３７ａにより検出された定着側の温度勾配に基づいて加圧側のベルト温度を推定することにより、電熱ヒータ４４への通電の投入・切断を制御することができ、定着ローラ４１の温度Thが良好なトナー定着が得られる温度範囲Thd＜Th＜Thuとなるように制御される。

ここで、加熱定着部温度Thの低下する勾配から加圧部温度Tbを推定する方法について説明する。

発熱量無の条件の加熱定着部温度Th, 加圧部温度Tb、熱伝達係数Ｕ、放熱面積F、比熱C、質量ｍとすると、放熱時の加熱定着部温度Thの時間(t)変化は、数式（１）で示される。

従って、温度低下勾配は、加熱定着部温度Thと加圧部温度Tbの温度差が大きければ大きい。定着時の加熱定着部温度Thは、ほぼ一定温度のため、加圧部温度Tbの高低の影響を受ける。図３に示す構成の定着ユニット４で、加圧ベルト温度Tbと定着ローラ温度勾配の関係を試験した結果を図１４のグラフに示す。この実験結果から、加圧ベルト温度Tbと定着ローラ温度勾配との間には比例関係が成り立ち、加圧ベルト温度Tbが低ければ、定着温度降下勾配絶対値が大きくなることが分かる。従って、図１４のグラフを用いることにより定着温度降下勾配から加圧部温度を推定できる。

次に、加圧部温度が推定できたとして、どれだけの時間電熱ヒータ４４への通電を切断して放置すれば加圧ベルト４８の温度がTbcまで低下するかの算出法について述べる。

発熱量無の条件の加圧部温度Tb, 雰囲気温度Ta、熱伝達係数Ｕ’、放熱面積F’、比熱C’、質量ｍ’とすると、放熱時の加圧部温度Tbの時間(t)変化は、数式（２）で示される。

この式（２）から、加圧部温度Tbと雰囲気温度Taの差が大きければ、加圧部温度の降下勾配が大きいことを示している。通常雰囲気温度Taはほぼ一定であるから、加圧部温度Tbが高ければ加圧部温度降下勾配絶対値が大きいことを意味する。

前述した図３の構成の定着ユニット４０で、加圧ベルト温度Tbと加圧ローラ温度勾配の関係を試験した結果を図１５のグラフに示す。この実験結果から、加圧ベルト温度Tbが高ければ、定着温度降下勾配絶対値は大きくなることが分かる。これから、加圧ベルト温度推定値Tb*,図１５に示したTb*での加圧部温度降下勾配絶対値をαとすると、電熱ヒータ４４への通電を切断する時間Δtは、数式（３）で示される。

このように、本実施例のフラップ糊付き封筒２００の定着方法による定着温度制御を行なうことにより、加圧部表面温度を検出する温度センサ３７ｂを設けることなく加圧部表面温度が推定でき、加圧部表面温度推定値が所定温度以下で、加熱定着部温度が所定範囲内になるような条件でフラップ糊付き封筒２００の定着を行なうことにより、安価な手段で、フラップ２０４の貼り付きを防止すると共に、印字面の良好なトナー定着も実現することができる。

記録媒体としてのフラップ糊付き封筒の一例を示す図である。 本発明になる定着装置の一実施例を用いた画像形成装置を示す側断面図である。 定着ユニット４０を拡大して模式的に示した断面側面図である。 感光体ベルトユニット６０の構成を示す側面図である。 中間転写ベルトユニット７０の構成を示す側面図である。 制御装置１９が実行する定着温度制御処理を説明するためのフローチャートである。 フラップ糊付き封筒２００を印字する前後の加熱定着部温度Thと加圧部温度Tbの時間変化を示すグラフである。 封筒先端加圧部温度Tb2と待機時の加圧部温度Tb1との関係を示すグラフである。 フラップ貼り付き加圧部温度Tbcrと封筒の水分率との関係を示すグラフである。 定着ユニット４０の変形例１を示す図である。 定着ユニット４０の変形例２を示す図である。 定着ユニット４０の変形例３を示す図である。 実施例２の定着温度制御処理を説明するためのフローチャートである。 加圧ベルト温度Tbと定着ローラ温度勾配の関係を試験した実験結果を示すグラフである。 加圧ベルト温度Tbと加圧ローラ温度勾配の関係を試験した実験結果を示すグラフである。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１２ 中間転写ベルト
１３ 感光体ベルト
１５ 駆動モータ
１９ 制御装置
２０ 用紙カセット
２５ 現像ユニット
３４ 記録用紙設定部
３４ａ 通常記録用紙設定部
３４ｂ フラップ糊付き封筒設定
３７ａ，３７ｂ 温度センサ
４０ 定着ユニット
４０Ａ 加熱定着部
４０Ｂ 加圧部
４１ 定着ローラ
４２ ニップ部
４３ 加圧ベルト
４４ 電熱ヒータ
６０ 感光体ベルトユニット
７０ 中間転写ベルトユニット
２００ フラップ糊付き封筒
２０４ フラップ
２０８ 接着剤

Claims (7)

1. 未定着トナー画像が形成された記録媒体を加熱する加熱手段と、該加熱手段により加熱された状態で前記記録媒体を加圧する加圧手段とを有するニップ部に前記記録媒体を通過させて前記未定着トナー画像を前記記録媒体に定着させる定着装置において、
   前記記録媒体としてフラップ糊付き封筒を前記ニップ部に供給することを設定するフラップ糊付き封筒設定手段と、
   該フラップ糊付き封筒設定手段によりフラップ糊付き封筒が設定された場合に前記ニップ部の温度が前記フラップ糊付き封筒に塗布された接着剤に応じて予め設定された温度しきい値以下となるように前記加熱手段を制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする定着装置。
2. 前記ニップ部の近傍の温度を検出する温度センサを設け、
   前記制御手段は、前記温度センサにより検出された検出温度が前記フラップ糊付き封筒に塗布された接着剤のガラス転移点と融点との間の所定温度以下となるように前記加熱手段の温度制御を行なうことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記加熱手段の温度を検出する第１の温度センサと、
   前記加圧手段の温度を検出する第２の温度センサと、
   前記第２の温度センサにより検出された加圧温度が前記フラップ糊付き封筒に塗布された接着剤の前記ガラス転移点と融点との間の所定温度以下で、且つ前記第１の温度センサにより検出された加熱温度が前記未定着トナー画像を定着しうる範囲となるように前記加熱手段の温度制御を行なう制御手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
4. 前記制御手段は、
   前記記録媒体に対する印字要求が出力されてから前記加熱手段による加熱及び前記加圧手段による加圧を行なう定着する過程における前記加熱手段により加熱された前記記録媒体が前記ニップ部を通過し加圧手段の温度変化を推定する温度変化推定手段と、
   前記温度変化推定手段により推定された温度を維持するように前記加熱手段及び前記記録媒体の搬送を制御する温度抑制制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の定着装置。
5. 前記制御手段は、前記加圧手段の温度しきい値を前記封筒の水分率に応じて変更することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の定着装置。
6. 前記請求項１乃至５の何れかに記載の定着装置と、
   トナー画像を前記記録媒体上に転写する転写手段と、
   前記転写手段に現像されたトナー画像を供給する現像手段と、
   前記記録媒体を前記転写装置及び前記定着装置に搬送する搬送手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
7. 未定着トナー画像が形成された記録媒体を加熱する加熱手段と、該加熱手段により加熱された状態で前記記録媒体を加圧する加圧手段とを有するニップ部に前記記録媒体を通過させて前記未定着トナー画像を前記記録媒体に定着させる定着装置の制御方法において、
   前記記録媒体としてフラップ糊付き封筒を前記ニップ部に供給することを設定された場合に前記ニップ部の温度が前記フラップ糊付き封筒に塗布された接着剤に応じて予め設定された温度しきい値以下となるように前記加熱手段を制御することを特徴とする定着装置の制御方法。

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