JP2010128076A - 像加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小サイズ被加熱材を大量に連続プリントしても大サイズ被加熱材の搬送性を安定化できる像加熱装置を提供する。
【解決手段】弾性層１３２が配置された定着フィルム１３と、定着フィルム１３と定着ニップ部Ｎを形成する加圧ローラ２０とを備え、定着ニップ部Ｎで記録材Ｐを挟持搬送しつつ記録材Ｐ上の未定着トナー像Ｔａを加熱する加熱定着装置６において、加熱定着装置６が設置された環境の湿度が高い場合には湿度が低い場合に比べて定着フィルム１３の温度を低くし、かつ、記録材Ｐの搬送間隔を広くするように制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、像加熱装置に関するものであり、特に電子写真方式を用いた画像形成装置に用いられる像加熱装置に関するものである。

従来、電子写真方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置に搭載される像加熱装置である加熱定着装置（定着器）には次のような構成を有するものがある。すなわち、加熱定着装置は、ヒータと、このヒータに接触しつつ回転する可撓性の定着フィルムと、定着フィルムを介してヒータとニップ部を形成する加圧ローラと、を有するものがある。ヒータとしては、セラミックス製の基板上に発熱体を有するものが用いられる。例えば、特許文献１、２にはこのタイプの加熱定着装置が記載されている。未定着トナー像を担持する記録材は加熱定着装置のニップ部で挟持搬送されつつ加熱され、これにより記録材上の画像は記録材に加熱定着される。この加熱定着装置は、ヒータへの通電を開始し定着可能温度まで昇温するのに要する時間が短いというメリットを有する。したがって、この加熱定着装置を搭載するプリンタは、プリント指令の入力後、一枚目の画像を出力するまでの時間（ＦＰＯＴ：ｆｉｒｓｔ ｐｒｉｎｔｏｕｔ ｔｉｍｅ）を短く（クイックスタート）できる。さらに、このタイプの定着装置は、プリント指令を待つ待機中の消費電力が少ないというメリットもある。

また、定着フィルムとしてステンレス等の高熱伝導性を有する薄肉の金属スリーブを採用するような加熱定着装置も提供されている。定着フィルムとして金属スリーブを採用することで、従来のポリイミド等を基層とする樹脂フィルムよりも定着性能を向上させ、画像形成装置の高速化にも対応が可能な加熱定着装置も提供されている（例えば、特許文献３参照）。

一方、市場からは消費電力の低減とともに、画像形成装置の高画質化やカラー化対応も望まれている。加熱定着装置として高画質化やカラー化対応を行なうためには、トナーの定着性を充分に満足し、かつ定着ムラも防止することが必要である。

そこで、記録材上の未定着トナー像に対し定着フィルムにより熱を包み込むように伝達させるために、定着フィルムを複数の層で構成したフィルム加熱方式の加熱定着装置が提案されている（例えば、特許文献４参照）。この加熱定着装置によれば、定着フィルムは、ポリイミドやステンレス等からなる基層とフッ素樹脂等からなる離型層との間に、シリコーンゴム等からなる弾性層を有している。
特開昭６３−３１３１８２号公報 特開平０４−４４０７５号公報 特開２００３−４５６１５号公報 特開２００４−７００４１号公報

しかしながら、上記シリコーンゴム等からなる弾性層を有する定着フィルムは、連続プリント等による加熱定着の繰り返しにより、徐々に弾性層の硬度が上昇していく傾向がある。その傾向は弾性層の熱伝導率を向上させるために添加している熱伝導性フィラーの種類や添加量と関係があり、弾性層の熱伝導率が高い方がより硬度が上昇しやすい傾向にある。

また、弾性層に付与される熱量が多い場合も弾性層の硬度は上昇しやすい傾向にある。例えば、プリント時における定着装置の温調温度が１６０℃の場合と、２００℃の場合とで、連続プリントによる加熱定着を繰り返した場合、２００℃の温調温度でプリントを行なった方が弾性層の硬度は上昇しやすい傾向にある。

さらに、プリントを行なう周辺環境が高湿度環境の場合、弾性層の硬度上昇はより顕著になる傾向がある。例えば、２３℃／１０％ＲＨの環境と、２３℃／８０％ＲＨの環境とで、連続プリントによる加熱定着を繰り返した場合、２３℃／８０％ＲＨの環境下でプリントを行なった方が弾性層の硬度は上昇しやすい傾向にある。

これら弾性層の硬度上昇は、以下のようなメカニズムで発生していると推測する。
１）弾性層が高温に保持されることで弾性層中に添加されている熱伝導性フィラーが活性化する。
２）熱伝導性フィラーが活性化すると、弾性層を形成する熱伝導フィラー周辺のポリマー主鎖が切断される。
３）しかし、切断された鎖の末端は活性化しているため、付与された熱量と空気中の水分の影響により、ポリマー間の架橋がさらに進み、弾性層としての硬度が上昇する。

このように、上述のような弾性層の硬度上昇の傾向がある。したがって、弾性層を有する定着フィルムは、高湿度環境下で加熱定着装置の最大通紙幅よりも幅の狭い小サイズ記録材を大量に連続プリントした場合、定着フィルムの非通紙域は記録材への熱の伝達がなく、通紙域に比べて熱を蓄積し高温になりやすい。そのため、非通紙域の弾性層の硬度は通紙域の弾性層の硬度よりも上昇しやすい傾向にあり、定着フィルムの通紙域と非通紙域で弾性層の硬度に差が生じやすい。すなわち、定着フィルムの長手方向（記録材の搬送方向に対して垂直な方向）に硬度差が生じる。このため、小サイズ記録材を大量に連続プリントした後、加熱定着装置の最大通紙幅と略同等の幅を有する大サイズ記録材をプリントすると、記録材の搬送力が定着フィルムの長手方向で不均一となり、紙シワ等の搬送不良を引き起こすことがあった。

本発明はこのような点に着目して成されたものであり、小サイズ被加熱材を大量に連続プリントした後でも大サイズ被加熱材の搬送性を安定化できる像加熱装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明は以下の構成を備える。

（１）弾性層が配置された加熱回転体と、前記加熱回転体とニップ部を形成する加圧部材と、を備え、前記ニップ部で被加熱材を挟持搬送しつつ前記被加熱材上の像を加熱する像加熱装置において、前記像加熱装置が設置された環境の湿度が高い場合には湿度が低い場合に比べて前記加熱回転体の温度を低くし、かつ、前記被加熱材の搬送間隔を広くするように制御する制御手段を備えることを特徴とする像加熱装置。

本発明によれば、小サイズ被加熱材を大量に連続プリントした後でも加熱回転体の長手方向の硬度差が生じることを抑制することができ、被加熱材の搬送力を均一に保持できるため、大サイズ被加熱材の搬送性も安定化できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例により図面を参照しながら詳しく説明する。

（１）画像形成装置の一例
図１は画像形成装置の一例を示す概略要部構成図である。本実施例の画像形成装置は転写式電子写真プロセスを利用するレーザプリンタである。

１は像担持体としての感光ドラムであり、ＯＰＣ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｔｏ Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、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。

感光ドラム１は矢印の時計回り方向に所定の周速度をもって回転駆動され、まず、その表面は帯電装置としての帯電ローラ２によって所定の極性・電位に一様帯電される。

次に、その一様帯電処理面に対して、レーザスキャナ３により、画像情報に応じてオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）制御されたレーザビームによる走査露光Ｌが施され、静電潜像が形成される。

この静電潜像は、現像装置４でトナー像として現像、可視化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像とを組合せて用いられることが多い。

可視化されたトナー像は、転写装置としての転写ローラ５により、所定のタイミングで搬送された被加熱材としての記録材Ｐ上（被加熱材上）に感光ドラム１上より転写される。

ここで、感光ドラム１上のトナー像の画像形成位置と記録材Ｐの先端の書き出し位置が合致するようにセンサ８にて記録材Ｐ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１と転写ローラ５間で挟持搬送される。なお、本実施例における記録材Ｐの搬送基準は、記録材Ｐの最大搬送幅のほぼ中心を基準とする中央基準を採用している。ここで、記録材Ｐの幅とは、記録材Ｐの搬送方向に対して垂直な方向の長さをいう。

このトナー像が転写された記録材Ｐは加熱定着装置６へと搬送され、トナー像は永久画像として記録材Ｐ上に加熱定着される。

一方、転写後に感光ドラム１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７により感光ドラム１表面から除去される。これにより感光ドラム１は再度の画像形成に供される。

（２）加熱定着装置６
図２は加熱定着装置６の一例を示す断面図である。なお、図２は記録材Ｐの搬送方向に沿った断面図である。

１０は加熱部材としての定着部材（加熱アセンブリ）である。２０は加圧部材としての加圧ローラである。この定着部材１０と加圧ローラ２０を加圧した状態に接触させることによりニップ部としての定着ニップ部Ｎを形成させている。

定着部材１０は、加熱体としてのヒータ１１、保持部材としてのフィルムガイド１２、加熱回転体としての定着フィルム１３、規制部材としての不図示の端部フランジ（以下、定着フランジと記す）等からなる。ヒータ１１はフィルムガイド１２の下面に固定して配置してある。定着フィルム１３はフィルムガイド１２に対して外嵌させて配置してある。不図示の定着フランジは、フィルムガイド１２の長手方向両端部側に装着されて、定着フィルム１３の両端部を規制する役目をする。なお、長手方向とは、記録材Ｐの搬送方向に対して垂直な方向である。

そして、定着部材１０の両端部において、不図示の定着フランジに不図示の加圧バネを縮設させている。この不図示の加圧バネにより定着部材１０を所定の加圧力をもって加圧ローラ２０の上面に対して、定着フィルム１３の有する後述の弾性層１３２の弾性と加圧ローラ２０の有する弾性層２０２の弾性に抗して押圧させて、所定幅の定着ニップ部Ｎを形成させている。定着ニップ部Ｎにおいては、定着部材１０の加圧ローラ２０に対する加圧により、定着フィルム１３がヒータ１１と加圧ローラ２０との間に挟まれてヒータ１１の下面の扁平面に倣って撓む。これにより定着フィルム１３の内面がヒータ１１の下面の扁平面に密着した状態になる。

この加圧ローラ２０の回転駆動に伴って、定着ニップ部Ｎにおける加圧ローラ２０と定着部材１０側の定着フィルム１３との摩擦力で定着フィルム１３に回転力が作用する。そして、定着フィルム１３がその内部にあるヒータ１１の下面と密着、そして摺動しながら、フィルムガイド１２の外回りを時計回り方向に、加圧ローラ２０の回転に従動することで回転状態になる（加圧ローラ駆動式）。

定着フィルム１３は内部のヒータ１１及びフィルムガイド１２と摺擦しながら回転するため、ヒータ１１及びフィルムガイド１２と定着フィルム１３の間の摩擦抵抗を小さく抑える必要がある。このため、ヒータ１１及びフィルムガイド１２の表面に耐熱性グリース等の潤滑剤を少量介在させてある。

ヒータ１１は、記録材Ｐ上の未定着トナー像Ｔａを溶融、定着させる定着ニップ部Ｎの加熱を行なう。

加圧ローラ２０の回転により定着フィルム１３が回転し、ヒータ１１に対する通電によりヒータの温度が所定の温度に立ち上がって温調される。この状態において、未定着トナー像Ｔａを担持した記録材Ｐが、不図示の定着入口ガイドに沿って定着ニップ部Ｎの定着フィルム１３と加圧ローラ２０との間に搬送される。そして、その記録材Ｐが定着ニップ部Ｎを挟持搬送されることで、未定着トナー像Ｔａが定着フィルム１３を介してヒータ１１の熱で加熱されて記録材Ｐ上に熱定着され、定着トナー像Ｔｂとなる。定着ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐは、定着フィルム１３の外面から分離して、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。

ａ）ヒータ１１
ヒータ１１は、例えば、アルミナ（酸化アルミ）、ＡｌＮ（窒化アルミ）等の高絶縁性の細長いセラミックス基板や、ポリイミド、ＰＰＳ、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂基板を有する。そしてこの基板の表面に、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、ＲｕＯ２、Ｔａ２Ｎ等の発熱ペースト層を印刷した発熱体と、この発熱体の保護と絶縁性を確保するためのガラスコート層等を順次形成したものである。本実施例では、基板として熱伝導性の良好なＡｌＮを用いているため、発熱ペースト層とガラスコート層を基板に対して、定着ニップ部Ｎと反対側に形成している。

ヒータ１１上の発熱ペーストへの給電は、不図示の給電部から不図示のコネクタを介してなされる。ヒータ１１の背面には、発熱ペーストの発熱に応じて昇温したヒータ１１の温度を検知するためのサーミスタ等の温度検知素子１４が配置されている。この温度検知素子１４の信号に応じて、温度制御手段としての温度制御部３０が発熱ペースト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つ。これにより、ヒータ１１は定着フィルム１３を介して記録材Ｐ上の未定着トナー像Ｔａを定着するのに必要な加熱を行なう。なお、温度制御部３０は、トライアック等のゲート制御式半導体スイッチ３２と、温度検知素子１４からの信号に基づいてゲート制御式半導体スイッチ３２を制御するＣＰＵ３１とから構成される。

ヒータ１１の定着ニップ部Ｎ側の表面には、定着フィルム１３の内周面（表面）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、ポリイミド層等の保護層を設けている。本実施例では保護層としてポリイミド層を使用している。

ｂ）フィルムガイド１２
フィルムガイド１２は、ヒータ１１を支持する役目、加圧部材の役目、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の役目等をしている。このフィルムガイド１２は、剛性・耐熱性・断熱性の部材であり、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等により形成されている。本実施例では液晶ポリマーを使用している。

ｃ）定着フィルム１３
定着フィルム１３は、図２及び図３、図４に示すように、小熱容量で可撓性を有するエンドレスベルトからなる基層１３１と、この基層１３１を覆うように基層１３１の外周に設けられた弾性を有する弾性層１３２と、を有する、少なくとも２つの層から構成される。

基層１３１は、クイックスタートを可能にするために膜厚は２００μｍ以下の厚みで耐熱性、高熱伝導性を有するステンレス、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等の金属部材を単独、あるいは合金部材からなり、可撓性も有している。一方で、長寿命の加熱定着装置を構成するために充分な強度を持ち、耐久性に優れた基層１３１として、膜厚は２０μｍ以上の厚みが必要である。ヒータ１１と接触する基層１３１の内面に、潤滑性の高いフッ素樹脂層、ポリイミド層、ポリアミドイミド層等を形成してあっても良い。

また、基層１３１はポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ等の可撓性を有する耐熱性樹脂であっても良い。樹脂製の基層１３１の場合には、ＢＮ、アルミナ、Ａｌ等の高熱伝導性粉末を混入してあっても良い。膜厚は金属製の場合と同様に、２０μｍ以上２００μｍ以下の厚みが必要である。

弾性層１３２は、高画質化やカラー化対応として、トナーの定着性を充分に満足し、かつ定着ムラも防止するよう、記録材Ｐ上の未定着トナー像Ｔａに対し、熱を包み込むように伝達させるため、シリコーンゴム等からなる耐熱性の弾性体からなる。熱の包み込み効果による高画質化やカラー化対応のために、膜厚は５０μｍ以上の厚みが必要である。一方で、クイックスタートを可能にするために、膜厚は５００μｍ以下の厚みが必要である。また、熱伝導率を向上させるために、熱伝導性フィラー等の添加材を含有している。

さらに、離型性と耐磨耗性を向上させるため、弾性層１３２を覆うようにＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、ＣＴＦＥ、ＰＶＤＦ等の離型層１３３を形成してあってもよい。

本実施例では、基層１３１として厚さ３５μｍのステンレス、弾性層１３２として厚さ２００μｍの良熱伝導性シリコーンゴム、離型層１３３として厚さ１４μｍのＰＦＡ樹脂、とからなる定着フィルム１３を使用している。

〜定着フィルム１３の硬度上昇について〜
ここで、本実施例の定着フィルム１３は、弾性層１３２として良熱伝導性のシリコーンゴムを使用している。このため、上述したように、連続プリント等による加熱定着の繰り返しにより、弾性層１３２の硬度が上昇、すなわち定着フィルム１３の表面硬度が上昇する傾向がある。

例えば、図３に示すように、加熱定着装置の最大通紙幅と略同等の幅を有する大サイズ（本実施例ではＬＴＲサイズとする）の記録材を５千枚連続プリント（温調温度：１９０℃）した場合、プリント前の定着フィルム１３の表面硬度は７０°程度である。ところが、定着フィルム１３の表面硬度は、プリントにより全体的にΔａ°＝２°程度上昇する。大サイズ記録材の連続プリントの場合は、定着フィルム１３長手方向のほぼ全域が通紙域Ｗｂとなり、プリント中の定着フィルム１３の長手方向の温度差は小さいため、弾性層１３２の硬度上昇も長手方向でほぼ均一になるのである。なお、定着フィルム１３の表面硬度はマイクロゴム硬度計「ＭＤ−１（高分子計器株式会社）」を用いて測定した。

また、定着フィルム１３は、付与される熱量が多い場合も、硬度上昇しやすくなる傾向がある。

例えば、加熱定着装置（以下、単に定着装置ともいう）の最大通紙幅と略同等の幅であるＬＴＲサイズの記録材を５千枚連続プリント時に、定着装置６の温調温度を１６０℃の場合と２１０℃の場合とで比較した場合、次のようになる。すなわち、図３に示す定着フィルム１３の表面硬度変化率Δａ°は、温調温度が１６０℃の場合は１°、温調温度が２１０℃の場合は３°となり、２１０℃の温調温度でプリントした方が大きくなる。なお、図３（ａ）は定着フィルム長手方向に対する大サイズ記録材の通紙位置（長手位置）関係を示す断面図、図３（ｂ）は大サイズ５千枚連続プリント前後の定着フィルム長手方向の表面硬度推移を示すグラフである。

さらに、定着フィルム１３は、加熱定着装置が設置された環境、すなわちプリントを行なう周辺環境が高湿度の場合、硬度上昇はより顕著になる傾向がある。

例えば、加熱定着装置の最大通紙幅と略同等の幅であるＬＴＲサイズの記録材を５千枚連続プリント（温調温度：１９０℃）時に、プリントする環境を２３℃／１０％ＲＨの場合と２３℃／８０％ＲＨの場合とで比較した場合、次のようになる。すなわち、図３に示す定着フィルム１３の表面硬度変化率Δａ°は、２３℃／１０％ＲＨの場合は１°、２３℃／８０％ＲＨの場合は３°となり、２３℃／８０％ＲＨの環境下でプリントした方が大きくなる。

このように本実施例の定着フィルム１３は、上述のように硬度上昇する傾向があるため、次のような場合に定着フィルム１３の長手方向に硬度差が生じることがある。例えば２３℃／８０％ＲＨのような高湿度環境下で、加熱定着装置の最大通紙幅よりも幅の狭い小サイズ（本実施例ではＡ５サイズとする）の記録材を２０枚／分（ｐｐｍ）（スループット）の速度で５千枚連続プリント（温調温度：１９０℃）する。そうすると、定着フィルム１３の長手方向に硬度差が生じてしまう。具体的には、図４に示すように、プリント前に比べて定着フィルム１３の表面硬度は、通紙域ＷｓがΔＡ°＝３°、非通紙域Ｗｄ１、Ｗｄ２がΔＢ°＝１２°と各々上昇する。すなわち、定着フィルム１３の硬度の変化率は通紙域に比べて非通紙域の方がΔＣ°（＝ΔＢ°−ΔＡ°）＝９°大きいため、長手方向で表面硬度が不均一になっている。なお、図４（ａ）は定着フィルム長手方向に対する小サイズ記録材の通紙位置（長手位置）関係を示す断面図、図４（ｂ）は小サイズ５千枚連続プリント前後の定着フィルム長手方向の表面硬度推移を示すグラフである。

ここで、定着フィルム１３の長手方向で表面硬度が不均一になることを、図４を参照しながら説明する。図４に示すように、小サイズ記録材の連続プリントの場合は、定着フィルム１３の長手方向で、中央付近が通紙域Ｗｓ、両端付近が各々非通紙域Ｗｄ１、Ｗｄ２となる。小サイズ記録材の連続プリント中は、定着フィルム１３の非通紙域Ｗｄ１、Ｗｄ２は記録材への熱の伝達がなく、通紙域Ｗｓに比べて熱を蓄積し高温になりやすいため、定着フィルム１３の長手方向で温度差が生じた状態でプリントが継続される。そのため、定着フィルム１３の弾性層１３２への熱量の付与は非通紙域Ｗｄ１、Ｗｄ２の方が多くなり、弾性層１３２の硬度上昇も非通紙域Ｗｄ１、Ｗｄ２の方が高く、通紙域Ｗｓと非通紙域Ｗｄ１、Ｗｄ２で表面硬度としてΔＣ°の差が生じてしまうのである。

この小サイズ記録材の連続プリント後の定着フィルム１３は長手方向に硬度差ΔＣ°があるため、加熱定着装置の最大通紙幅と略同等の幅を有する大サイズ記録材のプリント時に、記録材の搬送力が定着フィルム１３の長手方向で不均一となる。このため、このような場合には大サイズ記録材のプリント時に紙シワ等の搬送不良を引き起こしてしまうことがある。具体的には、定着フィルム１３長手方向の硬度差ΔＣ°は５°以上あると紙シワ等の搬送不良を引き起こしやすい。一方、大サイズ記録材の連続プリント後の定着フィルム１３は、硬度上昇が長手方向でほぼ均一で、長手方向に硬度差が生じないため、紙シワ等の搬送不良を引き起こすことはない。

ｄ）加圧ローラ２０
加圧ローラ２０は、図２に示すように、ステンレス、ＳＵＭ、Ａｌ等の金属製の芯金２０１と、芯金２０１の外側にシリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムあるいはシリコーンゴムを発泡して形成された弾性層２０２と、からなる。さらに、離型性と耐磨耗性を向上させるため、弾性層２０２を覆うようにＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型層２０３を形成してあってもよい。本実施例では、芯金２０１としてＡＩ、弾性層２０２としてシリコーンゴム、離型層２０３としてＰＦＡ、とからなる加圧ローラ２０を使用している。

ｅ）環境センサ９
本実施例における環境センサ９は、画像形成装置の周辺環境における湿度の検知手段である。そのため、環境センサ９は画像形成装置内における昇温の影響を受けないように、熱源である加熱定着装置６から遠い位置で、かつ周辺環境と雰囲気が近い、例えば吸気ファン付近に設けることが好ましい。本実施例では、環境センサとして、湿度検出ユニット「ＲＨＵ−２２２（神栄テクノロジー株式会社）」を使用している。

また環境センサ９は、検知した湿度情報を基に各種制御が行なえるように、図２に示すように、温度制御部３０内のＣＰＵ３１とつながっている。

（３）小サイズ記録材プリント時における定着フィルム長手方向の表面硬度差低減検討
本実施例の定着装置６では、画像形成装置として、最大通紙幅はＡ４／ＬＴＲサイズで、プリント速度が５５ｐｐｍ（ＬＴＲサイズ）であるプリンタを使用する。但し、Ａ５サイズ等の小サイズ記録材をプリントする場合は、記録材を搬送するプロセス速度を大サイズ記録材の半分とし、プリント速度は２０ｐｐｍ（Ａ５サイズ）をデフォルト設定（最高速度は２５ｐｐｍ）としている。また、小サイズ記録材として坪量６８ｇのＡ５サイズ紙を、大サイズ記録材として坪量７５ｇのＬＴＲサイズ紙を使用する。

そして、周辺環境は温度を２３℃に固定した状態で、湿度を１０％ＲＨ、５０％ＲＨ、８０％ＲＨと振り、Ａ５サイズ紙を５千枚連続プリント後、ＬＴＲサイズ紙を５０枚プリントして紙シワ等の搬送不良を確認する。このような方法で、小サイズ記録材（以下、単に小サイズ紙とする）の大量連続プリントによる定着フィルム１３長手方向の表面硬度差の低減検討を行なった。

１）温調温度を低くした（温調温度ダウン）場合
まず、Ａ５サイズ紙プリント時のスループットを２０ｐｐｍに固定した状態で定着装置６の温調温度を１９０℃、１８０℃、１７０℃と振り、Ａ５サイズ紙プリント後のＬＴＲサイズ紙の紙シワの発生状況を確認した。結果を表１に示す。ここで紙シワ等の搬送不良が発生した場合を×、紙シワ等の搬送不良が発生しなかった場合を○と記す。なお、定着性はＡ５サイズ紙におけるハーフトーン画像の定着性を示し、表中の定着性の結果を表す記号として、○は画像の抜け無しでＯＫ（良好）、×は画像の抜け有りでＮＧ（良好でない）、を示す。

表１に示すように、定着装置６の温調温度を低くすると紙シワは良化する方向であるが、２３℃／８０％ＲＨの環境下の紙シワは防止できない（いずれの温調温度でも×）。さらに、温調温度を低くすると定着性も低下しＮＧ（×）となってしまう。以上の結果から、Ａ５サイズ紙のスループットを２０ｐｐｍに固定した場合、温調温度ダウンのみで対応することは困難であることが分かった。

２）スループットを低下させた（スループットダウン）場合
次に、Ａ５サイズ紙プリント時における定着装置６の温調温度を１９０℃に固定した状態でスループットを２０ｐｐｍ、１５ｐｐｍ、１０ｐｐｍと振り、Ａ５サイズ紙プリント後のＬＴＲサイズ紙の紙シワの発生状況を確認した。なお、スループットの振り方は、定着装置６に搬送される紙の搬送間隔を切り替えて行なっている。すなわち、スループットを遅くするということは記録材の搬送間隔を広くするように制御することであり、スループットを速くするということは記録材の搬送間隔を狭くするように制御することである。なお、記録材の搬送間隔の制御は、例えば画像形成装置が備える制御部が行なう。結果を表２に示す。

表２に示すように、スループットを遅くすると紙シワは良化する方向であるが、この場合も２３℃／８０％ＲＨの環境下の紙シワは防止できない。以上の結果から、温調温度を１９０℃に固定した場合、スループットダウンのみで対応することは困難であることが分かった。

３）温調温度ダウンとスループットダウンとを組合せた場合
そのため、Ａ５サイズ紙プリント時における温調温度ダウンとスループットダウンを組合せて、Ａ５サイズ紙プリント後のＬＴＲサイズ紙の紙シワの発生状況を確認した。すなわち、定着装置６の温調温度を１９０℃、１８０℃、１７０℃と振り、それぞれの温調温度に対してさらにスループットを２０ｐｐｍ、１５ｐｐｍ、１０ｐｐｍと振り、Ａ５サイズ紙プリント後のＬＴＲサイズ紙の紙シワの発生状況を確認した。なお、２３℃／８０％ＲＨの環境下においては、それぞれの温調温度に対してさらに５ｐｐｍのスループットでＡ５サイズ紙プリントした後にＬＴＲサイズ紙の紙シワの発生状況を確認した。結果を表３に示す。

表３に示すように、定着装置６の温調温度ダウンとスループットダウンを組合せることにより、高湿度環境である２３℃／８０％ＲＨ下でも紙シワの発生を防止することができる組合せがあることが分かった。

そこで、本実施例の定着装置６では、小サイズ紙の大量プリントによる定着フィルム１３長手方向の表面硬度差の低減対策として、小サイズプリント時は、周辺環境の湿度検知結果に基づき、定着装置６の温調温度とスループットを切り替える仕様を採用する。具体的には、紙シワの発生がない組合せの中で最もスループットが速くできる仕様として、表３の右側欄外に記した※印の仕様を採用した。すなわち、２３℃／１０％ＲＨの環境下では、小サイズ紙プリント時の定着装置６の温調温度を１９０℃とし、スループットを２０ｐｐｍとする。また、２３℃／５０％ＲＨの環境下では、小サイズ紙プリント時の定着装置６の温調温度を１８０℃とし、スループットを１５ｐｐｍとする。さらに、２３℃／８０％ＲＨの環境下では、小サイズ紙プリント時の定着装置６の温調温度を１７０℃とし、スループットを１０ｐｐｍとする。

（４）比較実験
上述した本実施例の定着装置６と、比較例１、比較例２、従来例のそれぞれの定着装置について、小サイズ紙の大量プリントによる定着フィルム長手方向の表面硬度差の比較を実施した。ここで、比較例１の定着装置は、小サイズ紙プリント時の温調温度は固定で、周辺環境の湿度検知結果に基づきスループットのみで紙シワの発生を防止した定着装置とする。また、比較例２の定着装置は、高湿度環境下でも紙シワの発生を防止できる条件で小サイズ紙プリント時の温調温度とスループットとを固定した定着装置とする。さらに、従来例の定着装置は、小サイズ紙プリントの条件が紙シワに対し未対応であるデフォルト設定の定着装置とする。具体的には、周辺環境は温度を２３℃に固定した状態で、湿度を１０％ＲＨ、５０％ＲＨ、８０％ＲＨと振り、Ａ５サイズ紙を５千枚連続プリント後、ＬＴＲサイズ紙を５０枚プリントして紙シワ等の搬送不良を確認することで代用した。なお、紙シワの発生がない場合、定着フィルム長手方向の硬度差は４°以下と推測される。

なお、画像形成装置としては、最大通紙幅はＡ４／ＬＴＲサイズで、プリント速度が５５ｐｐｍ（ＬＴＲサイズ）であるプリンタを使用する。但し、Ａ５サイズ等の小サイズ記録材をプリントする場合は、記録材を搬送するプロセス速度を大サイズ記録材の半分とし、プリント速度は２０ｐｐｍ（Ａ５サイズ）をデフォルト設定（最高速度は２５ｐｐｍ）としている。また、小サイズ記録材として坪量６８ｇのＡ５サイズ紙を、大サイズ記録材として坪量７５ｇのＬＴＲサイズ紙を使用する。

その結果を表４に示す。

表４に示すように、比較例１、及び比較例２でも２３℃／８０％ＲＨのような高湿度環境下で、小サイズ紙の大量プリント後における大サイズ紙の紙シワの発生を防止できる。しかしながら、小サイズ紙の大量プリントによる定着フィルムの長手方向の硬度差を小さくするために、小サイズ紙のスループットがかなり遅くなってしまった。すなわち、２３℃／８０％ＲＨの高湿度環境下では、比較例１ではスループットが５ｐｐｍ、比較例２ではスループットが１０ｐｐｍである。定着フィルムの長手方向の硬度差を抑制するためには、小サイズ紙プリント中の定着フィルムの非通紙部昇温を低く抑えることが効果的である。しかし、非通紙部昇温を抑えるためには、プリント中の定着フィルム温度を低くする必要がある。そして、その低い温度で記録材上の未定着トナー像を加熱定着させるためには、記録材の搬送速度を遅くする、もしくは搬送間隔を広げて、対向する加圧ローラや定着フィルム自体に蓄熱させる必要がある。そのため、比較例１のような周辺湿度の検知結果に基づいてスループットしか制御できない定着装置、及び比較例２のような温調温度及びスループットが固定されてしまう定着装置は、小サイズ紙のスループットは非常に遅くなってしまったのである。

一方、本実施例の定着装置６によれば、小サイズプリント時は、周辺環境の湿度検知結果に基づき、定着装置の温調温度とスループットを切り替える仕様を採用している。このため、表４中下線で示すように、高湿度環境下における小サイズ紙の大量プリント後の大サイズ紙の紙シワの発生を防止するとともに、比較例１や比較例２と比べて、各環境下で小サイズ紙プリント時のスループットを最も速くすることができたのである。

以上、本実施例によれば、従来に比べて小サイズ記録材のスループットを速くすることができ、小サイズ紙を大量に連続プリントしても大サイズ記録材の搬送性を安定化できる。

本実施例では、小サイズ紙のプリント制御方式の他例を説明する。本実施例においては、実施例１と共通する箇所については同一符号を付して再度の説明を省略する。

本実施例では、定着装置６における小サイズ紙のプリント制御方式の他例として、加熱定着装置の最大通紙幅よりも幅の狭い小サイズ紙の設定数を複数に増やしている。本実施例では一例として、小サイズ紙としてＡ６サイズ、Ａ５サイズ、Ｂ５／ＥＸＥサイズの三水準を設定している。これら三種類の紙サイズの中では、Ａ６→Ａ５→Ｂ５／ＥＸＥの順で紙幅が広くなる。紙幅が広いと、図４に示す定着フィルム１３の通紙域Ｗｓが広くなり、非通紙域Ｗｄ１、Ｗｄ２は狭くなる。

小サイズ紙の連続プリントで生ずる定着フィルム１３非通紙域Ｗｄ１、Ｗｄ２の昇温は、非通紙域Ｗｄ１、Ｗｄ２を狭くすると小さくできる傾向にある。定着フィルム１３は、付与される熱量が少ないと表面硬度が上昇しにくい傾向にあるため、非通紙域Ｗｄ１、Ｗｄ２が狭い方が表面硬度の上昇分ΔＢ°も小さくできる。具体的にΔＢ°は、２３℃／８０％ＲＨの環境下、及び２０ｐｐｍの速度で５千枚連続プリント（温調温度：１９０℃）した場合、Ａ６サイズは１４°、Ｂ５サイズは９°の上昇となる。一方、定着フィルム１３通紙域Ｗｓの昇温は、通紙域Ｗｓが広くなっても変わらない。そのため、通紙域Ｗｓが広くなっても表面硬度の上昇分ΔＡ°は略同等で３°程度となる。

すなわち、Ａ６サイズよりも紙幅の広いＢ５／ＥＸＥサイズの方が、連続プリント後の定着フィルム１３の通紙域Ｗｓと非通紙域Ｗｄ１、Ｗｄ２の表面硬度差ΔＣ°を小さくできるため、大サイズ紙の搬送性には有利な方向である。

上述のような傾向があるため、本実施例では、高湿度環境下における小サイズ紙の大量プリント後の大サイズ紙の紙シワの発生を防止することを目的とする。さらに、小サイズ紙の中でも紙幅の広いサイズ、例えばＢ５／ＥＸＥサイズについては紙幅の狭いＡ６サイズよりもスループットを速くすることを目的としている。

そのため、小サイズ紙の中でも紙幅の広いサイズであるＢ５／ＥＸＥサイズについては、紙幅の狭いＡ６サイズよりもスループットを速くするとともに、定着性を満足させるために定着装置６の温調温度も高く設定した。そして、実施例１と同様に、定着装置の温調温度とスループットは、周辺環境の湿度検知結果に基づいて所定の設定値への切り替えも行なっている。

上述した本実施例の定着装置６と、比較例として小サイズ紙としての設定が一水準しかない定着装置と、について、小サイズ紙の大量プリントによる定着フィルム長手方向の表面硬度差の比較を実施した。具体的には、周辺環境は温度を２３℃に固定した状態で、湿度を１０％ＲＨ、５０％ＲＨ、８０％ＲＨと振り、小サイズ紙としてＡ６サイズ紙、Ａ５サイズ紙、Ｂ５サイズ紙を各々の定着装置に５千枚連続プリントする。そして小サイズ紙の連続プリント後、ＬＴＲサイズ紙を５０枚プリントして紙シワ等の搬送不良を確認することで代用した（紙シワの発生がない場合、定着フィルム長手方向の硬度差は４°以下と推測される）。

なお、画像形成装置としては、最大通紙幅はＡ４／ＬＴＲサイズで、プリント速度が５５ｐｐｍ（ＬＴＲサイズ）であるプリンタを使用する。但し、小サイズ記録材をプリントする場合は、記録材を搬送するプロセス速度を大サイズ記録材の半分とし、プリント速度は最速で２５ｐｐｍとしている。また、小サイズ記録材として坪量６８ｇのＡ６／Ａ５／Ｂ５サイズ紙を、大サイズ記録材として坪量７５ｇのＬＴＲサイズ紙を使用する。

その結果を表５に示す。

表５に示すように、比較例は小サイズ紙としての設定が一水準しかない。したがって、小サイズ紙プリント中の定着フィルムの非通紙部昇温を低く抑えるためには、非通紙部昇温の条件として最も厳しい紙サイズ（Ａ６サイズ）に定着装置の定着温調とスループットの仕様を合わせる必要があった。そのため、比較例のスループットは小サイズ紙全てＡ６サイズ紙に合わせた仕様のため、スループットは遅くなってしまったのである。

一方、本実施例では、小サイズ紙の中でさらに通紙幅の違いより三水準の設定を有しており、各々の紙幅に合わせた仕様で小サイズ紙プリント中の定着フィルムの非通紙部昇温を低く抑えている。このため、表５中下線で示すように、小サイズ紙の中でも紙幅の広いＡ５サイズ紙やＢ５サイズ紙について、Ａ６サイズよりもスループットを速くすることができたのである。

なお、小サイズ記録材のサイズ検知については、例えばユーザが画像形成装置の操作部から直接指定した記録材サイズの情報を用いる。また、例えば、記録材の搬送路に記録材のサイズを検知するセンサを備え、センサの検知結果を用いることも考えられる。

以上、本実施例によれば、小サイズ紙の中でも紙幅の広いサイズ紙についてスループットを速くすることができ、小サイズ記録材を大量に連続プリントしても大サイズ記録材の搬送性を安定化できる。

本実施例も、小サイズ紙のプリント制御方式の他例を説明する。本実施例においては、実施例１及び実施例２と共通する箇所については同一符号を付して再度の説明を省略する。

本実施例では、定着装置における小サイズ紙のプリント制御方式の他例として、環境センサ９による周辺環境の湿度検知結果に温度検知結果を加えた情報に基づいて、定着装置６の温調温度とスループットの切り替える仕様を採用している。本実施例では、環境センサとして、温湿度検出ユニット「ＲＨＵ−２２３（神栄テクノロジー株式会社）」を使用している。

小サイズ紙の連続プリントで生ずる定着フィルム１３の非通紙域Ｗｄ１、Ｗｄ２の昇温は、定着装置の温調温度を低くすると小さくなる傾向にある。定着フィルム１３は、付与される熱量が少ないと表面硬度が上昇しにくい傾向にあるためである。温調温度が低い方が表面硬度の上昇分ΔＢ°も小さくできる。具体的にΔＢ°は、２３℃／８０％ＲＨの環境下、及び２０ｐｐｍの速度で５千枚連続プリント（Ａ５サイズ紙）した場合、１６０℃は８°、１９０℃は１２°の上昇となる。一方、定着フィルム１３の通紙域Ｗｓの昇温は、温調温度を低くした分だけ小さくできるが、非通紙域Ｗｄ１、Ｗｄ２に比べると小さくできる割合は少ない。具体的には、温調温度の違いによる通紙域Ｗｓにおける表面硬度の上昇分ΔＡ°は、１６０℃は２°、１９０°は３°となる。すなわち、定着装置の温調温度を低くした方が、小サイズ紙の連続プリント後の定着フィルム１３の通紙域Ｗｓと非通紙域Ｗｄ１、Ｗｄ２の表面硬度差ΔＣ°が小さくできため、大サイズ紙の搬送性には有利な方向である。

ここで、定着装置の温調温度はプリント時の周辺温度により切り替えることができる。周辺温度が高い場合、例えば３２．５℃の場合は、定着装置自体の温度が高く、かつ加熱定着させる記録材の温度も高いため、周辺温度が低い場合、例えば１５℃の場合より温調温度を低くしても定着性を満足させることができる。

上述のような傾向があるため、本実施例では、高湿度環境下における小サイズ紙の大量プリント後の大サイズ紙の紙シワの発生を防止することを目的とする。さらに、小サイズ紙の大量プリント時の周辺温度、例えば３２．５℃環境については１５℃環境よりもスループットを速くすることを目的としている。

そのため、プリント時の周辺温度が３２．５℃の場合については、１５℃の場合よりも定着性を満足できる範囲で温調温度を低く設定するとともに、スループットも速く設定した。もちろん、実施例１と同様に、定着装置の温調温度とスループットは、周辺環境の湿度検知結果に基づいて所定の設定値への切り替えも行なっている。

上述した本実施例の定着装置と、比較例としてプリント時の周辺温度を検知しない定着装置と、について、小サイズ紙の大量プリントによる定着フィルム長手方向の表面硬度差の比較を実施した。具体的には、周辺環境は温度を１５℃、２３℃、３２．５℃に振った状態で、湿度も１０％ＲＨ、５０％ＲＨ、８０％ＲＨと振り、Ａ５サイズ紙を５千枚連続プリントする。そしてＡ５サイズ紙の連続プリント後、ＬＴＲサイズ紙を５０枚プリントして紙シワ等の搬送不良を確認することで代用した（紙シワの発生がない場合、定着フィルム長手方向の硬度差は４°以下と推測される）。

なお、画像形成装置としては、最大通紙幅はＡ４／ＬＴＲサイズで、プリント速度が５５ｐｐｍ（ＬＴＲサイズ）であるプリンタを使用する。但し、小サイズ記録材をプリントする場合は、記録材を搬送するプロセス速度を大サイズ記録材の半分とし、プリント速度は最速で２５ｐｐｍとしている。また、小サイズ記録材として坪量６８ｇのＡ５サイズ紙を、大サイズ記録材として坪量７５ｇのＬＴＲサイズ紙を使用する。

その結果を表６に示す。

表６に示すように、比較例はプリント時の周辺温度を検知しないので、小サイズ紙プリント中の定着性を満足させるためには、定着性の条件として最も厳しい低温（１５℃）環境に定着装置の定着温調とスループットの仕様を合わせる必要があった。そのため、比較例のスループットは全環境に渡って低温（１５℃）環境に合わせた仕様のため、スループットは遅くなってしまったのである。

一方、本実施例では、プリント時の周辺温度を検知可能であり、各周辺温度に合わせた仕様で小サイズ紙プリント中の定着フィルムの非通紙部昇温を低く抑えている。このため、表６中下線で示すように、常温（２３℃）環境や高温（３２．５℃）環境について、低温（１５℃）環境よりもスループットを速くすることができたのである。

もちろん、実施例２のように、小サイズ紙として通紙幅の違いにより複数の水準を設定することで、さらにスループットを速くすることができる。

以上、本実施例によれば、常温や高温の環境では低温の環境に比べてスループットを速くすることができ、小サイズ記録材を大量に連続プリントしても大サイズ記録材の搬送性を安定化できる。

〈その他の実施例について〉
１）加熱体であるヒータ１１はセラミックヒータに限られるものではなく、例えば鉄板等の電磁誘導発熱部材等にすることもできる。

２）加圧部材の形態としては、本実施例における加圧ローラ２０以外に、回動ベルト等の形態でもよい。

３）本発明の像加熱装置は、加熱定着装置に限られず、仮定着する像加熱装置、画像を担持した記録材を再加熱してつや等の画像表面性を改質する像加熱装置等としても使用できる。

４）画像形成装置の周辺環境の湿度検知手段は環境センサ９に限られるものではなく、例えば転写ローラ５に所定の電流値を印加した時の電圧値を基準に湿度情報を推測しても良い。

以上のような実施例においても、小サイズ記録材を大量に連続プリントしても大サイズ記録材の搬送性を安定化できる。

実施例１乃至３における画像形成装置の一例を示す概略要部構成図 実施例１乃至３における加熱定着装置の一例を示す断面図 （ａ）定着フィルム長手方向に対する大サイズ記録材の通紙位置関係を示す断面図、（ｂ）大サイズ５千枚連続プリント前後の定着フィルム長手方向の表面硬度推移を示すグラフ （ａ）定着フィルム長手方向に対する小サイズ記録材の通紙位置関係を示す断面図、（ｂ）小サイズ５千枚連続プリント前後の定着フィルム長手方向の表面硬度推移を示すグラフ

符号の説明

９ 環境センサ
１３ 定着フィルム（加熱回転体）
２０ 加圧ローラ（加圧部材）
３０ 温度制御部
Ｔａ 未定着トナー像
Ｎ 定着ニップ部
Ｐ 記録材（被加熱材）

Claims (3)

1. 弾性層が配置された加熱回転体と、前記加熱回転体とニップ部を形成する加圧部材と、を備え、前記ニップ部で被加熱材を挟持搬送しつつ前記被加熱材上の像を加熱する像加熱装置において、
   前記像加熱装置が設置された環境の湿度が高い場合には湿度が低い場合に比べて前記加熱回転体の温度を低くし、かつ、前記被加熱材の搬送間隔を広くするように制御する制御手段を備えることを特徴とする像加熱装置。
2. 請求項１に記載の像加熱装置において、
   前記制御手段は、前記被加熱材の搬送方向に垂直な方向の長さである該被加熱材の幅が小さい場合には被加熱材の幅が大きい場合に比べて前記加熱回転体の温度を低くし、かつ、前記被加熱材の搬送間隔を広くするように制御することを特徴とする像加熱装置。
3. 請求項１又は２に記載の像加熱装置において、
   前記制御手段は、前記像加熱装置が設置された環境の温度が高い場合には温度が低い場合に比べて前記加熱回転体の温度を低くし、かつ、前記被加熱材の搬送間隔を狭くするように制御することを特徴とする像加熱装置。

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