JP2010113095A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クリーンルーム内で使用するクリーン紙の印刷時、通常使用時に想定される印字面の擦り合せによるトナーの発塵性を低減させ、定着性能の向上を図る。
【解決手段】印字動作時、予め設定された制御基準温度とその上限幅及び下限幅とに基づき、前記上限幅及び下限幅の範囲内に定着ローラ３１の表面温度が維持されるように熱源３３の制御を行う定着装置１２において、前記基準温度とその上限幅及び下限幅として、普通紙用の制御基準温度とその上限幅及び下限幅と、クリーン紙用の制御基準温度とその上限幅及び下限幅との２種類の温度制御データを予め備え、制御手段は、印字動作時に入力された用紙選択指示に基づき、普通紙が選択された場合には普通紙用温度制御データを用いた熱源３３の制御によって定着動作を実行し、クリーン紙が選択された場合にはクリーン紙用温度制御データを用いた熱源３３の制御によって定着動作を実行する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ装置、及びプリンター等の画像形成装置に適用できる定着装置及びそれを備えた画像形成装置に関する。

近年、塵や細菌の少ない環境に保たれたクリーンルームで各種の作業を行うケースが増えている。このようなクリーンルームでは、入室時に塵や細菌を持ち込まないようにすることは当然であるが、クリーンルーム内においても塵を発生させないようにする必要がある。例えば、クリーンルームに持ち込まれた作業指示書、マニュアル、コピー用紙、メモ帳等は、主に重ね合わせた紙が擦れ合わされる時に塵が発生する可能性がある。そのため、最近では、クリーンルームで使用される作業指示書、マニュアル、コピー用紙、メモ帳等として、無塵紙や低発塵紙が使用されている。

なお、ＪＩＳ−Ｂ９９２０「クリーンルーム中の浮遊粒子測定法」において、基準とする微粒子の粒径は０．１μｍであり、清浄度クラス７の上限値は、０．３μｍ以上の粒子で１立方メートル当り１，０１０，０００個であり、かつ０．１μｍ以上の粒子で１立方メートル当り１０，０００，０００個である。

従って、ＪＩＳ清浄度クラス７のクリーンルーム中で使用される紙については、通常使用時に想定される擦り合せによる発塵性が、この上限値以下である事が必要とされる。

そこで、従来から、ＪＩＳ清浄度クラス７以下のクリーンルーム中で使用可能であり、かつ古紙原料としての利用が可能な再生性を有する電子写真記録方式適性のある低発塵紙に関する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

この低発塵紙は、擦り合せによる発塵性試験において、１立方メートル当り、０．３μｍ以上の粒子が１，０１０，０００個以下５０，５００個以上で、かつ１立方メートル当り、０．１μｍ以上の粒子が１０，０００，０００個以下１００，０００個以上である低発塵紙であって、カナダ標準濾水度３００ｍｌ以上５５０ｍｌ以下の天然パルプを主成分とし、かつ対原紙当り０．５重量％以上１０重量％未満の水溶性バインダーを含有することを特徴としている。
特開２００３−４９３８４号公報

このように、従来は用紙側に各種の工夫を施すことで、クリーンルーム内で使用可能な無塵紙や低発塵紙（以下、クリーンペーパーという。）を提供している。

しかし、このようなクリーンペーパーを使用して作業指示書やマニュアル等を印刷したとしても、画像形成装置側の印刷性能によってはトナーがクリーンペーパー上に十分に定着しない可能性もあり、このような状態で印刷されたクリーンペーパーをクリーンルーム内に持ち込んだ場合には、印字面の擦れ等によってインク粉による塵が発生する可能性があった。すなわち、用紙側でどのように工夫されていても、これに印刷する画像形成装置側の性能を高めなければ、クリーンルーム内でより安全に使用できるクリーンペーパーを提供することができない、といった問題があった。

本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、クリーンルーム内で使用する印刷用紙については、通常使用時に想定される印字面の擦り合せによるトナーの発塵性を低減させ、定着性能の向上を図った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にある。

上記課題を解決するため、本発明の定着装置は、定着部材と、前記定着部材を加熱する加熱手段と、前記加熱手段で加熱された部分の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出温度に基づいて前記加熱手段を駆動して前記定着部材を加熱制御する制御手段とを備え、印字動作時、前記制御手段は、予め設定された制御基準温度とその上限幅及び下限幅とに基づき、前記上限幅及び下限幅の範囲内に前記定着部材の表面温度が維持されるように前記加熱手段の制御を行う定着装置において、前記基準温度とその上限幅及び下限幅として、普通紙用の制御基準温度とその上限幅及び下限幅と、クリーン紙用の制御基準温度とその上限幅及び下限幅との２種類の温度制御データを予め備えており、前記制御手段は、印字動作時に入力された用紙選択指示に基づき、普通紙が選択された場合には前記普通紙用温度制御データを用いて前記加熱手段の制御を行うとともに、クリーン紙が選択された場合には前記クリーン紙用温度制御データを用いて前記加熱手段の制御を行うことを特徴としている。

より具体的に説明すると、前記普通紙用制御データの制御基準温度をＴ１S、その上限幅をＴ１H、下限幅をＴ１Lとすると、クリーン紙用温度制御データの制御基準温度をＴ１S、その上限幅をＴ２H（＜Ｔ１H）、下限幅をＴ２L（＞Ｔ１L）とする。すなわち、クリーン紙用温度制御データについては、制御基準温度は例えば１８０度で共通とし、その上限幅と下限幅を、普通紙の上限幅と下限幅より狭い幅に設定されている。例えば、普通紙用の上限幅が例えば＋１０度（すなわち上限温度１９０度）、下限幅が例えば−１０度（すなわち下限温度１７０度）に設定されているとすると、クリーン紙用の上限幅が例えば＋５度（すなわち上限温度１８５度）、下限幅が例えば−５度（すなわち下限温度１７５度）に設定されている。このように、印刷対象用紙がクリーン紙の場合には、定着装置の定着部材の表面温度制御を、１７５度から１８５度の範囲内において実施することで、クリーン紙へのトナーの定着性を向上させることができる。これにより、定着不良の発生が低減でき、クリーンルーム内の汚染を防止することが可能となる。

また、本発明によれば、普通紙用の制御基準温度をＴ１S、その上限幅をＴ１H、下限幅をＴ１Lとすると、クリーン紙用の制御基準温度をＴ２S（＞Ｔ１S）、その上限幅をＴ２H（＜Ｔ１H）、下限幅をＴ２L（＞Ｔ１L）としてもよい。すなわち、クリーン紙用温度制御データについては、制御基準温度も例えば１８２度として、普通紙用の制御基準温度である１８０度よりも若干高めに設定し、その上限幅と下限幅を、普通紙の上限幅と下限幅より狭い幅に設定するように構成してもよい。例えば、普通紙用の上限幅が例えば＋１０度（すなわち上限温度１９０度）、下限幅が例えば−１０度（すなわち下限温度１７０度）に設定されているとすると、クリーン紙用の上限幅が例えば＋５度（すなわち上限温度１８７度）、下限幅が例えば−５度（すなわち下限温度１７７度）に設定されている。このように、印刷対象用紙がクリーン紙の場合には、定着装置の定着部材の表面温度制御を、制御基準温度である１８２度を中心として１７７度から１８７度の範囲内において実施することで、クリーン紙へのトナーの定着性を向上させることができる。ここで、クリーン紙用の制御基準温度を普通紙用の制御基準温度より若干高く設定したのは、定着部材の熱が通紙によって紙に奪われる結果、定着温度は常に下がる傾向にあるため、下限値を予め高めに設定しておくことで、定着温度が制御範囲内において低めに推移することを防止し、安定した定着性能を維持を図るためである。これにより、定着不良の発生が低減でき、クリーンルーム内の汚染を防止することが可能となる。

または、本発明の定着装置を備えた画像形成装置において、クリーン紙への印字動作時、前記制御手段は、前記温度検出手段の検出温度に基づき、前記定着部材の表面温度が降下している場合には印字動作を中止し、表面温度が上昇しているときに印字動作を行う構成としてもよい。このように、定着部材の表面温度が上昇しているときに印字動作を行うことで、熱が用紙に奪われたとしても、定着部材の表面温度は降下することなくほぼ一定の水準で推移した、安定した温度で定着を行うことができるので、クリーン紙へのトナーの定着性を高めることができる。これに対し、制御温度幅内であっても、定着部材の表面温度が降下しているときに印字動作を行うと、熱が用紙に奪われる結果、熱の降下がさらに加速されるため、１枚の用紙の印刷中において当該用紙の先端部分と後端部分とで定着温度の差が大きくなる可能性がある。このような差は、普通紙では特に問題となるものではないが、クリーン紙の使用環境を考慮すると、このような状態での印字動作は避けた方がよい。従って、本発明の画像形成装置では、このようなクリーン紙の使用環境を考慮した印字動作となっている。

また、本発明の画像形成装置によれば、前記制御手段は、クリーン紙への印字動作中に、前記定着部材の表面温度が、前記クリーン紙用の制御基準温度に対する上限幅及び下限幅の範囲から外れた場合には、印字動作を停止してエラー表示を行う構成としてもよい。これにより、定着不良の可能性のある用紙を分別することができるので、定着不良の可能性のあるクリーン紙のクリーンルーム内への持ち込みを事前に防止することができる。

さらに、本発明の画像形成装置によれば、前記制御手段は、クリーン紙の連続印字動作時の用紙搬送間隔を、普通紙の連続印字動作時の用紙搬送間隔より広くなるように通紙制御を行う構成としてもよい。用紙搬送間隔を広くすることで、連続通紙による定着温度の低下を低減することが可能となり、ひいては定着不良の発生も防止することが可能となる。

本発明によれば、クリーン紙へのトナーの定着性を向上させることができるので、定着不良の発生を低減でき、クリーン紙の印刷面の擦れ等による塵の発生を防止することができる。これにより、本発明の定着装置を備えた画像形成装置によってクリーン紙に印刷された作業指示書、マニュアル、メモ用紙等をクリーンルーム内に持ち込んだとしても、このクリーン紙によってクリーンルーム内を汚染することがない。

以下、本発明に係る一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

図１は、本発明に係る定着装置の一実施形態を適用した画像形成装置Ａの内部構成を側面側から見た概略図である。この画像形成装置Ａは、原稿の画像を読取る原稿読取り装置Ａ１と、原稿読取り装置Ａ１により読取られた原稿の画像または外部から受信した画像をカラーもしくは単色で用紙等の記録用紙に記録形成する装置本体Ａ２とを備えている。

原稿読取り装置Ａ１では、原稿が原稿セットトレイ４１にセットされると、ピックアップローラ４４が原稿表面に押し付けられて回転され、原稿がトレイ４１から引き出され、原稿がサバキローラ４５と分離パッド４６間を通過して１枚ずつに分離されてから搬送経路４７へと搬送される。

この搬送経路４７では、原稿の先端がレジストローラ４９に当接して、原稿の先端がレジストローラ４９と平行に揃えられ、この後に原稿がレジストローラ４９により搬送されて読取りガイド５１と読取りガラス５２間を通過する。このとき、第１走査部５３の光源の光が読取りガラス５２を介して原稿表面に照射され、その反射光が読取りガラス５２を介して第１走査部５３に入射し、この反射光が第１及び第２走査部５３，５４のミラーで反射されて結像レンズ５５へと導かれ、結像レンズ５５によって原稿表面の画像がＣＣＤ（Charge Coupled Device）５６上に結像される。ＣＣＤ５６は、原稿表面の画像を読取り、原稿表面の画像を示す画像データを出力する。更に、原稿は、搬送ローラ５７により搬送され、排紙ローラ５８を介して排紙トレイ５９に排出される。

また、原稿台ガラス６１上に載置された原稿を読取ることができる。レジストローラ４９、読取りガイド５１、排紙トレイ５９等とそれらよりも上側の部材とは、一体化されたカバー体となっており、原稿読取り装置Ａ１の背面側で原稿搬送方向に沿った軸線回りに開閉可能に枢支されている。この上側のカバー体を開くと、原稿台ガラス６１が解放されて、原稿台ガラス６１上に原稿を載置することができる。原稿が載置されて、カバー体が閉じられると、第１及び第２走査部５３，５４が副走査方向に移動されつつ、第１走査部５３によって原稿台ガラス６１上の原稿表面が露光され、第１及び第２走査部５３，５４によって原稿表面からの反射光が結像レンズ５５へと導かれ、結像レンズ５５によって原稿表面の画像がＣＣＤ５６上に結像される。このとき、第１及び第２走査部５３，５４が相互に所定の速度関係を維持しつつ移動されて、原稿表面、第１及び第２走査部５３，５４、結像レンズ５５、ＣＣＤ５６という反射光の光路の長さが変化しないように、第１及び第２走査部５３，５４の位置関係が常に維持され、これによりＣＣＤ５６上での原稿表面の画像のピントが常に正確に維持される。

こうして読取られた原稿の画像全体は、画像データとして画像形成装置Ａの装置本体Ａ２へと送受され、装置本体Ａ２において画像が記録用紙に記録される。

一方、画像形成装置Ａの装置本体Ａ２は、露光装置１、現像装置２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）、像担持体として作用する感光体ドラム３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）、帯電器５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）、クリーナ装置４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）、転写部として作用する中間転写ローラ６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）を含む中間転写ベルト装置８、定着装置１２、用紙搬送装置１８、給紙部として作用する給紙トレイ１０、及び排紙部として作用する排紙トレイ１５を備えている。

画像形成装置Ａの装置本体Ａ２において扱われる画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたもの、又は単色（例えばブラック）を用いたモノクロ画像に応じたものである。従って、現像装置２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）、感光体ドラム３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）、帯電器５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）、クリーナ装置４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）、中間転写ローラ６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）は各色に応じた４種類の画像を形成するようにそれぞれ４個ずつ設けられ、それぞれの末尾符号ａ〜ｄのうち、ａがブラックに、ｂがシアンに、ｃがマゼンタに、ｄがイエローに対応付けられて、４つの画像ステーションが構成されている。以下、末尾符号ａ〜ｄは省略して説明する。

感光体ドラム３は、装置本体Ａ２の上下方向のほぼ中央に配置されている。

帯電器５は、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、接触型であるローラ型やブラシ型の帯電器のほか、チャージャー型の帯電器が用いられる。

露光装置１は、ここでは、レーザダイオード及び反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）であり、帯電された感光体ドラム３表面を画像データに応じて露光して、その表面に画像データに応じた静電潜像を形成する。

現像装置２は、感光体ドラム３上に形成された静電潜像を（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）のトナーにより現像する。クリーナ装置４は、現像及び画像転写後に感光体ドラム３表面に残留したトナーを除去及び回収する。

感光体ドラム３の上方に配置されている中間転写ベルト装置８は、中間転写ローラ６に加えて、中間転写ベルト７、中間転写ベルト駆動ローラ２１、従動ローラ２２、テンションローラ２３、及び中間転写ベルトクリーニング装置９を備えている。

中間転写ベルト駆動ローラ２１、中間転写ローラ６、従動ローラ２２、テンションローラ２３等のローラ部材は、中間転写ベルト７を張架して支持し、中間転写ベルト７を所定の用紙搬送方向（図中矢印Ｃ方向）に周回移動させる。

中間転写ローラ６は、中間転写ベルト７内側に回転可能に支持され、中間転写ベルト７を介して感光体ドラム３に圧接されている。

中間転写ベルト７は、各感光体ドラム３に接触するように設けられており、各感光体ドラム３表面のトナー像を中間転写ベルト７に順次重ねて転写することによって、カラーのトナー像（各色のトナー像）を形成する。この転写ベルト７は、ここでは、厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端ベルト状に形成されている。

感光体ドラム３から中間転写ベルト７へのトナー像の転写は、中間転写ベルト７内側（裏面）に圧接されている中間転写ローラ６によって行われる。中間転写ローラ６には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス（例えば、トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加される。中間転写ローラ６は、ここでは、直径８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとし、その表面は、導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ、発泡ウレタン等）により覆われたローラである。この導電性の弾性材により、記録用紙に対して均一に高電圧を印加することができる。

画像形成装置Ａの装置本体Ａ２は、転写部として作用する転写ローラ１１ａを含む２次転写装置１１をさらに備えている。転写ローラ１１ａは、中間転写ベルト７の外側に接触している。

上述の様に各感光体ドラム３表面のトナー像は、中間転写ベルト７で積層され、画像データによって示されるカラーのトナー像となる。このように積層された各色のトナー像は、中間転写ベルト７と共に搬送され、２次転写装置１１によって記録用紙上に転写される。

中間転写ベルト７と２次転写装置１１の転写ローラ１１ａとは、相互に圧接されて転写ニップ域を形成する。また、２次転写装置１１の転写ローラ１１ａには、中間転写ベルト７上の各色のトナー像を記録用紙に転写させるための電圧（例えば、トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加される。さらに、その転写ニップ域を定常的に得るために、２次転写装置１１の転写ローラ１１ａもしくは中間転写ベルト駆動ローラ２１の何れか一方を硬質材料（金属等）とし、他方を弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラや発泡性樹脂ローラ等）としている。

また、２次転写装置１１によって中間転写ベルト７上のトナー像が記録用紙上に完全に転写されず、中間転写ベルト７上にトナーが残留することがあり、この残留トナーが次工程でトナーの混色を発生させる原因となる。このため、中間転写ベルトクリーニング装置９によって残留トナーを除去及び回収する。中間転写ベルトクリーニング装置９には、 例えばクリーニング部材として中間転写ベルト７に接触するクリーニングブレードが備えられており、このクリーニングブレードで残留トナーを除去及び回収することができる。従動ローラ２２は、中間転写ベルト７を内側（裏側）から支持しており、クリーニングブレードは、外部から従動ローラ２２に向けて押圧するように中間転写ベルト７に接触している。

給紙トレイ１０は、記録用紙を格納しておくためのトレイであり、装置本体Ａ２の画像形成部の下側に設けられている。また、画像形成部の上側に設けられている排紙トレイ１５は、印刷済みの記録用紙をフェイスダウンで載置するためのトレイである。

また、装置本体Ａ２には、給紙トレイ１０の記録用紙を２次転写装置１１や定着装置１２を経由させて排紙トレイ１５に送るための用紙搬送装置１８が設けられている。この用紙搬送装置１８は、Ｓの字形状の用紙搬送経路Ｓを有し、用紙搬送経路Ｓに沿って、ピックアップローラ１６、サバキローラ１４ａ、分離ローラ１４ｂ、各搬送ローラ１３、レジスト前ローラ１９、レジストローラ１４、定着装置１２、及び排紙ローラ１７等の搬送部材が配置されている。この定着装置１２については、のちほど詳述する。

ピックアップローラ１６は、給紙トレイ１０の用紙搬送方向下流側端部に設けられ、給紙トレイ１０から記録用紙を１枚ずつ用紙搬送経路Ｓに供給する呼び込みローラである。サバキローラ１４ａは、分離ローラ１４ｂとの間に記録用紙を通過させて１枚ずつ分離しつつ用紙搬送経路Ｓへと搬送する。各搬送ローラ１３及びレジスト前ローラ１９は、記録用紙の搬送を促進補助するための小型のローラである。各搬送ローラ１３は、用紙搬送経路Ｓに沿って複数箇所に設けられている。

レジストローラ１４は、停止状態において、搬送されて来た記録用紙の先端を突き当てて、該記録用紙の先端を揃え、中間転写ベルト７と２次転写装置との１１間の転写ニップ域で中間転写ベルト７上のトナー像が記録用紙に転写されるように、中間転写ベルト７上に形成されたトナー像と同期をとって、該記録用紙をタイミングよく搬送する。例えば、レジストローラ１４は、中間転写ベルト７と２次転写装置１１との間の転写ニップ域で中間転写ベルト７上におけるトナー像が記録用紙における画像を形成すべき位置に合うように、記録用紙を搬送する。

定着装置１２は、トナー像が転写された記録用紙を受け取り、この記録用紙を定着ローラ（請求項に記載の定着部材に相当）３１及び加圧ローラ３２間に挟み込んで搬送する。

各色のトナー像の定着後での記録用紙は、排紙ローラ１７によって排紙トレイ１５上に排出される。

尚、４つの画像形成ステーションのうち一つだけを用いて、モノクロ画像を形成し、モノクロ画像を中間転写ベルト装置８の中間転写ベルト７に転写することも可能である。このモノクロ画像も、カラー画像と同様に、中間転写ベルト７から記録用紙に転写され、記録用紙上定着される。

また、記録用紙の表（オモテ）面だけではなく、両面の画像形成を行う場合は、記録用紙の表面の画像を定着装置１２により定着した後に、記録用紙を用紙搬送経路Ｓの排紙ローラ１７により搬送する途中で、排紙ローラ１７を停止させてから逆回転させ、記録用紙を反転経路Ｓｒに通して、記録用紙の表裏を反転させてから、記録用紙を再びレジストローラ１４へと導き、記録用紙の表面と同様に、記録用紙の裏面に画像を記録して定着し、記録用紙を排紙トレイ１５に排出する。

図２は、本実施形態に係る定着装置１２において、定着ローラ３１に対して加圧ローラ３２が圧接されている状態を示す概略側面図である。

本実施形態の定着装置１２では、図２に示すように、定着ローラ３１に対して加圧ローラ３２が圧接された状態で、定着ローラ３１と加圧ローラ３２との間に記録用紙を挟み込む定着ニップ域Ｎを形成しており、定着ローラ３１を矢印方向に回転駆動し、加圧ローラ３２を従動回転させつつ、記録用紙を定着ニップ域Ｎに通して加熱及び加圧し、記録用紙上のトナー像を溶融、混合、圧接し、記録用紙に対して熱定着させる。

詳しくは、定着ローラ３１は、芯金３１ａの外表面に弾性層３１ｂが設けられ、この弾性層３１ｂの外表面に離型層３１ｃを形成してなる３層構造のローラとなっている。芯金３１ａには、例えば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属或いはそれらの合金等の材料を用いることができる。また、弾性層３１ｂにはシリコンゴムを用いることができ、離型層３１ｃにはＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂を用いることができる。

定着ローラ３１内側（芯金３１ａの内側）には、該ローラ３１を加熱する熱源（ここではハロゲンヒータランプ）３３が設けられ、定着ローラ３１の表面には、定着ローラ３１の温度（表面温度）を検出する温度センサ（サーミスタ）３４が設けられている。温度センサ（サーミスタ）３４は、熱源３３が重点的に加熱する最も検出効率の良いポイントに配置され、この温度センサ３４の出力が温度検出部３６に導かれている。温度検出部３６は、温度センサ３４から検出された抵抗値を温度に換算処理するようになっており、この温度検出部３６の出力が定着駆動部３７に導かれている。

定着駆動部３７は、エンジン制御部３７１ヒータ駆動部３７２とからなり、温度検出部３６により検出された温度に基づいて、熱源３３を駆動するようになっている。すなわち、熱源３３のハロゲンヒータランプは、エンジン制御部３７１からの指令に基づき、ヒータ駆動部３７２を介して通電されることによって、所定の発熱分布で発光し、赤外線が放射されて、定着ローラ３１の内周面を加熱するようになっている。定着ローラ３１は、熱源３３により印字動作時の制御温度（例えば１８０℃）に加熱されて、定着装置１２のニップ部Ｎを通過する記録用紙を加熱・定着する。

なお、加圧ローラ３２も、定着ローラ３１と同様に、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属或いはそれらの合金等よりなる芯金、この芯金表面のシリコンゴム等の弾性層、更にその上のＰＦＡやＰＴＦＥ等の離型層からなる３層構造のローラとなっている。

図３は、このような構成の定着装置１２を備えた画像形成装置Ａの制御系の構成を示している。

中央処理装置（制御部）１０１は、原稿読取り装置Ａ１、画像形成部（露光装置１、現像装置２、感光体ドラム３、帯電器５、クリーナ装置４、中間転写ベルト装置８、定着装置１２等）１０２、及び用紙搬送装置１８などの画像形成装置Ａを構成する各駆動機構部をシーケンス制御により管理するとともに、各部へ制御信号を出力する。

制御部１０１には、操作パネル１０３が相互通信可能な状態に接続されており、その操作パネル１０３の操作により、ユーザーが設定入力した印字処理条件に従って、画像形成装置Ａを動作させるようになっている。

また、制御部１０１には、メモリ１０４、及び画像データ通信ユニット１０５が接続されている。メモリ１０４には、画像形成装置Ａを構成する各駆動機構部を制御するのに必要な各種制御情報が記憶される。画像データ通信ユニット１０５は、画像情報及び画像制御信号などを、他のデジタル画像機器との情報通信を可能にするために設けられた通信ユニットである。制御部１０１は、操作パネル１０３の操作によりユーザが入力・設定した印字処理条件に従って印字処理制御を行う。

上記構成の画像形成装置Ａにおいて、本発明では、印字処理する記録用紙として、いわゆる従来からある普通紙と、主にクリーンルームで使用さる無塵紙または低発塵紙であるクリーン紙とに個別に対応可能な構成となっている。

すなわち、印字動作時、制御部１０１は、定着駆動部３７を制御して、予め設定された制御基準温度とその上限幅及び下限幅とに基づき、その上限幅及び下限幅の範囲内に定着ローラ３１の表面温度が維持されるように、定着駆動部３７による熱源３３の加熱制御を行うのであるが、このとき、制御基準温度とその上限幅及び下限幅として、普通紙用の制御基準温度とその上限幅及び下限幅と、クリーン紙用の制御基準温度とその上限幅及び下限幅との２種類の温度制御データを予めメモリ１０４に格納しておく。そして、制御部１０１は、印字動作時に入力された用紙選択指示に基づき、普通紙が選択された場合には普通紙用温度制御データを用いて定着駆動部３７による加熱制御を行い、クリーン紙が選択された場合にはクリーン紙用温度制御データを用いて定着駆動部３７による加熱制御を行うようになっている。

以下、普通紙用温度制御データとクリーン紙用温度制御データについて具体例を挙げて説明する。

［温度制御データの具体例１］
本具体例１は、図４に示すように、普通紙用温度制御データの制御基準温度をＴ１S、その上限幅をＴ１H、下限幅をＴ１Lとすると、クリーン紙用温度制御データの制御基準温度をＴ１S、その上限幅をＴ２H（＜Ｔ１H）、下限幅をＴ２L（＞Ｔ１L）としている。この例では、Ｔ１S＝１８０度、Ｔ１H＝＋１０度（すなわち上限温度１９０度）、Ｔ１L＝−１０度（すなわち下限温度１７０度）に設定されており、Ｔ２H＝＋５度（すなわち上限温度１８５度）、Ｔ２L＝−５度（すなわち下限温度１７５度）に設定されている。

このように、印字対象用紙がクリーン紙の場合には、定着ローラ３１の表面温度制御を、１７５度から１８５度の狭い範囲内において実施することで、クリーン紙へのトナーの定着性を向上させることができる。これにより、クリーン紙へのトナーの定着不良の発生を低減でき、クリーンルーム内の汚染を防止することが可能となる。

［温度制御データの具体例２］
本具体例２は、図５に示すように、普通紙用温度制御データの制御基準温度をＴ１S、その上限幅をＴ１H、下限幅をＴ１Lとすると、クリーン紙用温度制御データの制御基準温度をＴ２S（＞Ｔ１S）、その上限幅をＴ２H（＜Ｔ１H）、下限幅をＴ２L（＞Ｔ１L）としている。この例では、Ｔ１S＝１８０度、Ｔ１H＝＋１０度（すなわち上限温度１９０度）、Ｔ１L＝−１０度（すなわち下限温度１７０度）に設定されており、Ｔ２S＝１８２度、Ｔ２H＝＋５度（すなわち上限温度１８７度）、Ｔ２L＝−５度（すなわち下限温度１７７度）に設定されている。すなわち、クリーン紙用温度制御データについては、制御基準温度も例えば１８２度として、普通紙用の制御基準温度である１８０度よりも若干高めに設定し、その上限幅と下限幅を、普通紙の上限幅と下限幅より狭い幅に設定するように構成している。

このように、印刷対象用紙がクリーン紙の場合には、定着ローラ３１の表面温度制御を、制御基準温度である１８２度を中心として１７７度から１８７度の狭い範囲内において実施することで、クリーン紙へのトナーの定着性を向上させることができる。ここで、クリーン紙用の制御基準温度を普通紙用の制御基準温度より若干高く設定したのは、定着ローラ３１の熱が通紙によって紙に奪われる結果、定着温度は常に下がる傾向にあるため、下限値を予め高めに設定しておくことで、定着温度が制御範囲内において低めに推移することを防止し、安定した定着性能の維持を図るためである。これにより、クリーン紙へのトナーの定着不良の発生を低減でき、クリーンルーム内の汚染を防止することが可能となる。

［温度制御データの具体例３］
本具体例３は、図６に示すように、普通紙用温度制御データの制御基準温度をＴ１S、その上限幅をＴ１H、下限幅をＴ１Lとすると、クリーン紙用温度制御データの制御基準温度をＴ２S（＞Ｔ１S）、その上限幅をＴ２H（＜Ｔ１H）、下限幅をＴ２L（＞Ｔ１L）としている。この例では、Ｔ１S＝１８０度、Ｔ１H＝＋１０度（すなわち上限温度１９０度）、Ｔ１L＝−１０度（すなわち下限温度１７０度）に設定されており、Ｔ２S＝１８２度、Ｔ２H＝＋５度（すなわち上限温度１８７度）、Ｔ２L＝−３度（すなわち下限温度１７９度）に設定されている。すなわち、クリーン紙用温度制御データについては、制御基準温度Ｔ２Sも例えば１８２度として、普通紙用の制御基準温度Ｔ１Sである１８０度よりも若干高めに設定し、その上限幅Ｔ２Hと下限幅Ｔ２Lを、普通紙の上限幅Ｔ１Hと下限幅Ｔ１Lより狭い幅に設定しているが、本具体例３ではさらに、上限幅Ｔ２H（＋５度）より下限幅Ｔ２L（−３度）が狭くなるように設定されている。

このように、印刷対象用紙がクリーン紙の場合には、定着ローラ３１の表面温度制御を、制御基準温度である１８２度を中心として１７９度から１８７度の狭い範囲内において実施することで、クリーン紙へのトナーの定着性を向上させることができる。ここで、クリーン紙用の制御基準温度を普通紙用の制御基準温度より若干高く設定し、かつ、下限幅を上限幅より狭く設定したのは、定着ローラ３１の熱が通紙によって紙に奪われる結果、定着温度は常に下がる傾向にあるため、下限値を予め高めに設定しておくことで、定着温度が制御範囲内において低めに推移することを防止し、安定した定着性能の維持を図るためである。これにより、クリーン紙へのトナーの定着不良の発生を低減でき、クリーンルーム内の汚染を防止することが可能となる。

なお、図７は、電源投入から（または、待機状態から）印字可能な状態となるウォームアップ動作を経て、印字動作を行うまでの定着ローラ３１の加熱制御の様子を示す温度変化グラフであり、図中の符号２０１は、普通紙を連続印字するときの温度制御、符号２０２はクリーン紙を連続印字するときの温度制御の一例を示している。ここで、本実施形態では、ウォームアップ動作時において、定着ローラ３１の表面温度が設定温度（普通紙では１７０度、クリーン紙では１７５度または１７７度）に近づいたときに、それまで停止していた定着ローラ３１の回転を開始させ、定着ローラ３１の表面温度を均一にするように制御してもよい。これにより、印字を開始したときの定着ローラ３１の温度ムラによる定着不良を防止することができる。

すなわち、本実施形態の画像形成装置Ａにおいても、クリーン紙の連続印字動作自体は、従来の普通紙の連続印字動作と同じであり、違うところは、上記したように定着ローラ３１の表面温度制御において、制御基準温度や上限幅及び下限幅が異なるだけである。

しかし、上記のような制御基準温度や上限幅及び下限幅の工夫に加え、印字動作自体にも工夫を加えることで、クリーン紙への定着性能をさらに向上させることができる。そのため、本発明では、クリーン紙の連続印字動作にも工夫を加えている。

すなわち、クリーン紙への連続印字動作時、制御部１０１は、温度センサ３４の検出温度に基づき、定着ローラ３１の表面温度が降下しているときには印字動作を中止し、表面温度が上昇しているときに印字動作を行う構成とする。図８は、このときの定着ローラ３１の表面温度の変化（推移）を示しており、図中の符号ｔ１の期間の印字動作を中止した、いわゆる間欠運転となっている。このように、定着ローラ３１の表面温度が降下しているときには印字動作を中止することで、その後若干温度が低下するものの、定着ローラ３１の表面温度の変化は、図中破線で示すクリーン紙の連続印字動作時の通常の温度変化に比べて、高い方に推移した状態で、なおかつ温度差の少ない変化で推移することになる。

このように、定着ローラ３１の表面温度が上昇しているときに印字動作を行うことで、熱が用紙に奪われたとしても、定着ローラ３１の表面温度は降下することなくほぼ一定の狭い幅Ｗ１で推移した、安定した温度での定着となるので、クリーン紙へのトナーの定着性を高めることができる。これに対し、制御温度幅内であっても、定着ローラの表面温度が降下しているときに印字動作を行うと、熱が用紙に奪われる結果、熱の降下がさらに加速されるため、１枚の用紙の印刷中において当該用紙の先端部分と後端部分とで定着温度の差が大きくなる可能性がある。このような差は、普通紙では特に問題となるものではないが、クリーン紙の使用環境を考慮すると、このような状態での印字動作は避けた方がよい。従って、本実施形態の画像形成装置Ａでは、このようなクリーン紙の使用環境を考慮した印字動作としている。

また、本実施形態によれば、制御部１０１は、クリーン紙への印字動作中に、定着ローラ３１の表面温度が、クリーン紙用の制御基準温度に対する上限幅及び下限幅の範囲から外れた場合には、印字動作を停止してエラー表示を行う構成としている。これにより、定着不良の可能性のある用紙を分別することができるので、定着不良の可能性のあるクリーン紙のクリーンルーム内への持ち込みを事前に防止することができる。

さらに、本実施形態によれば、制御部１０１は、クリーン紙の連続印字動作時の用紙搬送間隔を、普通紙の連続印字動作時の用紙搬送間隔より広くなるように（例えば、２倍程度に）通紙制御を行う構成としてもよい。用紙搬送間隔を広くすることで、連続通紙による定着温度の低下を低減することが可能となり、ひいては定着不良の発生も防止することが可能となる。

なお、上記実施形態では、定着ローラと加圧ローラによる構成の定着装置に本発明を適用しているが、例えば定着ベルトと加圧ローラによる構成の定着装置のように、定着部材がローラ以外の構成であっても同様の効果を得ることが可能である。

本発明に係る定着装置の一実施形態を適用した画像形成装置の内部構成を側面側から見た概略図である。 本発明に係る定着装置において、定着ローラに対して加圧ローラが圧接されている状態を示す概略側面図である。 本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置の制御系の概略構成を示すブロック図である。 温度制御データの具体例１を示す説明図である。 温度制御データの具体例２を示す説明図である。 温度制御データの具体例３を示す説明図である。 電源投入から（または、待機状態から）印字可能な状態となるウォームアップ動作を経て、印字動作を行うまでの定着ローラの加熱制御の様子を示す温度変化グラフである。 本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置のクリーン紙の連続印字動作を説明する図である。

符号の説明

Ａ 画像形成装置
Ａ１ 原稿用見取り装置
Ａ２ 装置本体
Ｓ 用紙搬送経路
１ 光学走査装置
２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ） 現像装置
３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ） 感光体ドラム
４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ） クリーナ装置
５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ） 帯電器
７ 中間転写ベルト
８ 中間転写ベルト装置
１０ 給紙トレイ
１１ ２次転写装置
１２ 定着装置
１５ 排紙トレイ
１８ 用紙搬送装置
３１ 定着ローラ
３２ 加圧ローラ
３４ 温度センサ（サーミスタ）
３６ 温度検出部
３７ 定着駆動部
３７１ エンジン制御部
３７２ ヒータ駆動部
４１ 原稿セットトレイ
４４ ピックアップローラ
５１ 原稿ガイド
５２ 読取りガラス
５３ 第１走査部
５４ 第２走査部
５５ 結像レンズ
５６ ＣＣＤ
１０１ 制御部（中央処理装置）
１０２ 画像形成部
１０３ 操作パネル
１０４ メモリ
１０５ 画像データ通信ユニット

Claims (6)

1. 定着部材と、前記定着部材を加熱する加熱手段と、前記加熱手段で加熱された部分の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出温度に基づいて前記加熱手段を駆動して前記定着部材を加熱制御する制御手段とを備え、印字動作時、前記制御手段は、予め設定された制御基準温度とその上限幅及び下限幅とに基づき、前記上限幅及び下限幅の範囲内に前記定着部材の表面温度が維持されるように前記加熱手段の制御を行う定着装置において、
   前記基準温度とその上限幅及び下限幅として、普通紙用の制御基準温度とその上限幅及び下限幅と、クリーン紙用の制御基準温度とその上限幅及び下限幅との２種類の温度制御データを予め備えており、
   前記制御手段は、印字動作時に入力された用紙選択指示に基づき、普通紙が選択された場合には前記普通紙用温度制御データを用いて前記加熱手段の制御を行うとともに、クリーン紙が選択された場合には前記クリーン紙用温度制御データを用いて前記加熱手段の制御を行うことを特徴とする定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記普通紙用の制御基準温度をＴ１S、その上限幅をＴ１H、下限幅をＴ１Lとすると、前記クリーン紙用の制御基準温度がＴ１Sであり、その上限幅がＴ２H（＜Ｔ１H）、下限幅がＴ２L（＞Ｔ１L）であることを特徴とする定着装置。
3. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記普通紙用の制御基準温度をＴ１S、その上限幅をＴ１H、下限幅をＴ１Lとすると、前記クリーン紙用の制御基準温度がＴ２S（＞Ｔ１S）であり、その上限幅がＴ２H（＜Ｔ１H）、下限幅がＴ２L（＞Ｔ１L）であることを特徴とする定着装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の定着装置を備えた画像形成装置において、
   クリーン紙への印字動作時、前記制御手段は、前記温度検出手段の検出温度に基づき、前記定着部材の表面温度が降下している場合には印字動作を中止し、表面温度が上昇しているときに印字動作を行うことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４に記載の画像形成装置において、
   前記制御手段は、クリーン紙への印字動作中に、前記定着部材の表面温度が、前記クリーン紙用の制御基準温度に対する上限幅及び下限幅の範囲から外れた場合には、印字動作を停止してエラー表示を行うことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項４または請求項５に記載の画像形成装置において、
   前記制御手段は、クリーン紙の連続印字動作時の用紙搬送間隔を、普通紙の連続印字動作時の用紙搬送間隔より広くなるように通紙制御を行うことを特徴とする画像形成装置。

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