JP5901280B2 - 像加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録材上に形成された画像を加熱する定着装置などの像加熱装置、及び、このような像加熱装置を備えた、プリンタや複写機、ファクシミリ、これらの複合機などの画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いた画像形成装置では、一般に、帯電装置、露光装置、現像装置等からなるトナー像形成手段により、感光体ドラム、中間転写体等の像担持体上にトナー像を形成し、このトナー像を転写手段により紙等の記録材に転写し、定着装置で定着させる。

近年では、画像形成装置において幅広い記録材の種類への対応が迫られている。それに伴い、表面平滑度の低い（表面の粗い）記録材への対応も必要となってきた。しかし、この表面平滑度の低い記録材においては、透けと呼ばれる画像不備（以下「透け」と称する）を低減する必要がある。「透け」とは、定着後の記録材上の画像部に濃淡ムラが遍在することで生じる画像不備であり、「透け」は定着時に発生する。

「透け」の発生メカニズムは、記録材表面の紙繊維凸部に転写された未定着トナー層が、凹部に比して定着部材からの熱と圧力を集中的に受けることで、紙繊維凸部上のトナーが過溶融して流れ落ちることに起因する。その結果、紙繊維凸部のトナー層が薄くなることによって紙繊維が透けて見えてしまうことで、上述したような画像の濃淡ムラが発生すると考えられる。

上述した問題を解決するためには、紙繊維凸部上のトナー層厚みを保つことが必要であり、それを実現するように構成した技術が知られている（特許文献１参照）。この特許文献１では、像加熱部材である定着回転体と加圧部材である加圧回転体とで定着ニップ部を形成する定着装置において、記録材の種類に応じて定着ニップ部の搬送方向の圧力分布を切り替えることで、記録材上のトナーの溶融を制御するように構成している。

特開２０１０−５４５２６号公報

しかし、上記特許文献１記載の技術のように、ニップ部の搬送方向での圧力分布を切り替える制御方法によると、次のような問題がある。例えば、定着回転体（像加熱部材）及び加圧回転体（加圧部材）がニップを形成している定着装置である場合には、圧力分布の切り替えを行うと、加圧力が変動することになる。そのため、このような方式では、加圧力を小さくする結果、像加熱不良が生じやすくなる。

そこで本出願人は、上記技術による新たな問題発生に鑑み、「透け」の発生要因であるトナー層の過溶融を防ぐための方策として、圧力による対策ではなく、トナー層への熱の与え方による融かし方に着目した。具体的には、加圧部材の表面温度を低くし、加圧部材側からのトナー層下層部への熱供給を抑えることで、トナー層下層部の過溶融を防ぐ方策である。これにより、トナー層下層部の体積を或る程度保持したまま融かすことができれば、下層を土台とするトナー層厚みを保った層構造（以下「土台構造」と表記する）を形成することが可能となる。

しかし、過溶融を防ぐ上記方策には、以下の２つの課題があることが判明した。１つ目の課題は、加圧部材の温度を低く設定しても、連続通紙等を実行すると、定着部材（像加熱部材）から加圧部材側への熱供給によって加圧部材表面の温度が上昇してしまうことである。２つ目の課題は、土台構造を形成すると、トナー層表面が定着部材側から供給される熱により、土台となっている下層トナー上に融け広がり、平滑な面を形成することである。従って、表面平滑度の高い記録材が選択された場合に加圧部材が十分に低温であると、過剰な光沢が出て、光沢ムラ等の弊害が発生してしまうおそれがある。

そこで本発明は、「透け」の発生を充分に抑制可能なものでありながら、表面平滑度の高い記録材の選択時における光沢ムラ等の弊害の発生を有効に防止できるように構成した像加熱装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、記録材に形成された画像を加熱する像加熱部材と、前記像加熱部材を圧し、記録材を挟持搬送するニップ部を形成するニップ形成部材と、前記像加熱部材を加熱する第１熱源と、前記ニップ形成部材を加熱する第２熱源と、前記ニップ形成部材を冷却する冷却手段と、前記第１熱源、前記第２熱源及び前記冷却手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、第１表面平滑度の記録材に形成された画像を加熱する第１モードと、前記第１表面平滑度よりも低い第２表面平滑度の記録材に形成された画像を加熱する第２モードと、を実行可能で、前記第１モードでは、記録材の坪量に応じて前記像加熱部材及び前記ニップ形成部材の温度がそれぞれ目標温度となるように前記第１熱源及び前記第２熱源を制御し、前記冷却手段により前記ニップ形成部材を冷却せず、前記第２モードでは、記録材の坪量に応じて前記像加熱部材の温度が目標温度となるように前記第１熱源を制御し、記録材の坪量に拘らず前記第２熱源をオフにしたままの状態で、前記冷却手段により前記ニップ形成部材を冷却する、ことを特徴とする像加熱装置にある。

本発明によれば、「透け」の発生を充分に抑制可能としながらも、表面平滑度の高い記録材が選択された際には光沢ムラ等の発生を有効に防止することができる。

本発明に係る実施形態における画像形成装置の断面図。 本実施形態における画像形成装置の制御系を示すブロック図。 本実施形態における定着装置の構成を概略的に示す断面図。 本実施形態における定着装置の構成を概略的に示す平面図。 定着装置に対するプリント目標温度テーブル及びスタンバイ目標温度テーブルについて示す図。 （ａ），（ｂ）は土台構造形成と過溶融について示す模式図。 画像ランクと加圧ローラ表面温度との相関関係を示すグラフ図。 記録材平滑度と加圧ローラ温度別グロス値との相関関係を示すグラフ図。 本発明に係る実施形態の作動を説明するためのフローチャート図。 本実施形態における加圧ローラ側の第２冷却ファン作動時の連続通紙結果を示すグラフ図。

以下、本発明に係る実施の形態について、図１乃至図１０を参照して説明する。なお、図１は、本発明を適用した定着装置９を搭載した画像形成装置１００の一例を示す側面図である。本実施形態では、未定着トナー像を記録材に定着させる定着装置について説明するが、本発明は、定着済み画像又は半定着画像を担持した記録材を加熱加圧して画像の表面性状を調整する加熱処理装置としても実施できる。

＜第１の実施形態＞
画像形成装置１００は、電子写真方式を用いたカラー画像形成装置である。図１に示すように、画像形成装置１００の装置本体１００ａ内には、第１、第２、第３、第４の画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ（以下、単に「画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ」と称する）が並設されている。これら画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄでは、各々異なった色のトナー像が潜像、現像、転写のプロセスを経て形成される。

画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄは、それぞれ専用の像担持体、本例では電子写真式の感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを備えており、各感光体ドラム３ａ〜３ｄ上に、各色のトナー像が形成される。感光体ドラム３ａ〜３ｄにそれぞれ隣接するように、中間転写ベルト１３０が設置されている。

感光体ドラム３ａ〜３ｄ上に形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト１３０上に１次転写された後、２次転写部Ｔ２で、シート状の記録材Ｐ上に転写される。さらに、トナー像が転写された記録材Ｐは、像加熱装置としての定着装置９において加熱及び加圧によりトナー像が定着された後、記録画像として排紙部７３により装置本体１００ａ外に排出される。なお、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ及び中間転写ベルト１３０により、記録材上にトナー像（画像）を形成する画像形成部が構成されている。上記定着装置９は、この画像形成部により記録材上に形成されたトナー像を記録材に定着させる。

感光体ドラム３ａ〜３ｄの各外周には、それぞれドラム帯電器２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、現像器１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ、１次転写帯電器２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ、及び、クリーナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが配設されている。さらに、装置本体１００ａ内の上方部には、不図示の光源装置及びポリゴンミラー等が設置されている。

光源装置（不図示）から発せられたレーザ光は、回転するポリゴンミラー（不図示）で走査され、その走査光の光束が反射ミラー（不図示）で偏向され、ｆθレンズ（不図示）により感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの各母線上に集光されて露光される。これにより、感光体ドラム３ａ〜３ｄ上に、画像信号に応じた潜像がそれぞれ形成される。

現像器１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄには、現像剤としてのイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックのトナーが供給装置（不図示）によってそれぞれ所定量ずつ充填されている。現像器１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、それぞれ感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上の潜像を現像して、イエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像及びブラックトナー像として可視化する。

中間転写ベルト１３０は、図中の矢印Ａで示す方向に感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄとほぼ同じ周速度で回転駆動される。本実施形態の画像形成装置１００では、例えばプロセススピード３８０ｍｍ／ｓｅｃに設定することができる。

感光体ドラム３ａ上に形成担持された第１色のイエロートナー画像は、感光体ドラム３ａと中間転写ベルト１３０とのニップ部を通過する過程で、中間転写ベルト１３０に印加される１次転写バイアスで形成される電界と圧力によりベルト外周面に中間転写される。

以下、同様に第２色の上記マゼンタトナー画像、第３色の上記シアントナー画像、第４色の上記ブラックトナー画像が順次に中間転写ベルト１３０上に重畳転写され、目的のカラー画像に対応した合成カラートナー画像を形成する。

２次転写部Ｔ２は、２次転写ローラ１１と、２次転写ローラ１１に対向する位置の２次転写内ローラ１４で内面を押圧されて２次転写ローラ１１との間にニップ部を形成する中間転写ベルト１３０とから構成される。２次転写ローラ１１は、２次転写内ローラ１４で内面を支持された中間転写ベルト１３０に対向するように平行な状態で軸支され、中間転写ベルト１３０の下面部に接触するように配設されている。２次転写ローラ１１には、２次転写バイアス源によって所望の２次転写バイアスが印加されている。

給紙カセット１０から記録材Ｐが給送部６により送り出され、搬送ローラ等の記録材搬送部７、レジストローラ１２、転写前ガイド（不図示）を通過して、中間転写ベルト１３０と２次転写ローラ１１との当接ニップに所定のタイミングで給送される。これと同時に、中間転写ベルト１３０に２次転写バイアスがバイアス電源から印加される。

これにより、中間転写ベルト１３０上に重畳転写されている合成カラートナー画像が、記録材Ｐに転写される。つまり、上記２次転写バイアスにより、中間転写ベルト１３０から記録材Ｐに合成カラートナー画像が転写される。記録材Ｐへのトナー像転写時の２次転写バイアスは、トナー電荷とは逆極性であり、環境（例えば装置周囲の温湿度）及び記録材種類（例えば坪量、表面性）に応じて最適に設定されるように、後述の制御部１４１により制御される。

また、連続通紙時における紙間時、及びジョブ終了後には、２次転写ローラ１１のクリーニング制御を行っており、トナー電荷と同極性の２次転写バイアスが所定時間だけ２次転写ローラ１１に印加される。これにより、２次転写ローラ１１に付着した飛散トナーやかぶりトナーが中間転写ベルト１３０側に戻され、転写性能の劣化や記録材の裏汚れ等が防止される。

１次転写が終了した感光体ドラム３ａ〜３ｄは、それぞれ対応するクリーナ４ａ〜４ｄによって転写残トナーをクリーニングされることで、引き続き次の潜像の形成に備えられる。なお、中間転写ベルト１３０上に残留したトナー及び紙粉等の異物は、中間転写ベルト１３０の表面にクリーニングウエブ（不織布）１９を当接させて拭い取るように除去する。

片面印刷工程の場合、２次転写部Ｔ２でトナー画像を転写された記録材Ｐは、定着装置９へ順次導入されて熱と圧力を加えられることでトナー画像を定着された後、排紙部７３を介して出力物として装置本体１００ａ外に排出される。一方、両面印刷工程の場合、記録材Ｐは、反転ユニット２１へと搬送され、表裏を反転された後、両面搬送路２２を経由して再び搬送路２３へと搬送され、２次転写部Ｔ２で裏面のトナー画像を転写されて定着装置９で定着され、排紙部７３により排出される。

以上のように本画像形成装置１００では、給紙工程、画像形成工程、転写工程、定着工程、排紙工程の動作を繰り返すことで連続的なプリントが可能であり、Ａ４サイズの記録材Ｐであれば、例えば毎分８０枚を出力することができる。

画像形成装置１００には、図１及び図２に示すように、ＣＰＵ等に代表される制御部１４１と、ユーザが画像形成装置１００にアクセスするためのインターフェースとなる操作部１４２とが配設されている。

制御部１４１は、画像形成装置１００内の各所の動作を監視、制御しつつ、各ユニット間の命令系統を統括することで、画像形成装置全体の動作を取りまとめている。操作部１４２は、ユーザによって、プリントジョブ情報（坪量等の記録材情報、濃度等の画像情報、プリント枚数等のプリント情報）の基本的な設定や、連続的に記録材種類を切り替えてプリントする所謂「混載ジョブ」等の詳細設定が可能となっている。

図２に示すように、制御部１４１には、操作部１４２、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ、記録材搬送部７、及び定着装置９等が接続されている。定着装置９は、最適冷却動作決定部２００ａを有する温度調整制御部２００と、加熱源であるハロゲンヒータ等からなる第１定着ヒータ２０１（第１熱源）及び第２定着ヒータ２０２（第２熱源）とを備えている。更に、定着装置９は、第１冷却ファン２０３と、第２冷却ファン２０４と、第１温度検知部材２０５と、第２温度検知部材２０６と、ニップ接離モータ２０７とを備えている。上記第２冷却ファン２０４は、加圧ローラ（ニップ形成部材）５２の温度を調整する調整手段を構成すると共に、作動時に加圧ローラ５２を冷却する冷却手段を構成している。

なお、温度調整制御部２００により、本発明に係る制御手段が構成されている。制御手段としての温度調整制御部２００は、第２冷却ファン２０４を作動状態（オン）と停止状態（オフ）とに切り替えるように制御する。

次に、本実施形態における定着装置９の構成について図３及び図４を参照して説明する。図３は、本実施形態における定着装置９の構成を概略的に示す断面図、図４は、本実施形態における定着装置９の構成を概略的に示す平面図である。

定着装置９は、図３及び図４に示すように、像加熱部材としての定着ローラ５１と、ニップ形成部材としての加圧ローラ５２と、カム部材２９を回動動作させるニップ接離モータ２０７とを備えている。定着装置９は、接触式のサーミスタ等からなる第１及び第２温度検知部材２０５，２０６と、第１冷却ファン２０３と、第２冷却ファン２０４とを備えている。なお、定着ローラ５１は、記録材に形成された画像を加熱する像加熱部材を構成し、加圧ローラ５２は、定着ローラ５１を圧し、記録材Ｐを挟持搬送する定着ニップ部（ニップ部）Ｎを形成する加圧部材を構成している。

定着装置９の装置本体側の支持部２４には、アーム部材２６がその一端部を支軸２７で回動可能に支持されている。支持部２４にはカム部材２９が回動可能に支持されており、アーム部材２６の他端部がカム部材２９に当接している。アーム部材２６の略中央部には、ロッド状の支持部材２５が摺動自在に貫通している。支持部材２５の先端は、加圧ローラ５２の両端部に突出する回転軸５２ａに向かって延びており、この支持部材２５に嵌挿された圧縮バネ２８がその一端をアーム部材２６に当接させ且つ他端を加圧ローラ５２の回転軸５２ａに当接させている。

この構造により、カム部材２９がニップ接離モータ２０７の駆動で回動させられると、所定のカム形状に基づいてアーム部材２６が圧縮バネ２８を介して加圧ローラ５２の回転軸５２ａを押圧し又は解放する。これにより、加圧ローラ５２の定着ローラ５１に対する加圧力を加減して、定着ニップ部Ｎの面積を調節することができる。

定着ローラ５１は、内面側から加熱されて表面側が記録材Ｐに接するもので、定着装置９の固定部（不図示）に回転自在に支持されている。本実施形態の定着ローラ５１は、例えば、外径φ７２ｍｍのＦｅ製円筒芯金上に、４ｍｍ厚のシリコーンゴムの弾性体層を保持し、最上部に、離型性層としての厚み３０μｍのＰＦＡチューブを被覆された構成とすることができる。この定着ローラ５１は、不図示の駆動装置によって回転駆動されて回転速度を制御されている。

定着ローラ５１内には、加熱源である第１定着ヒータ２０１が配設されている。第１定着ヒータ２０１は、定着ローラ５１の中心に配置されたハロゲンヒータ等の熱発生素子であり、芯金の内側面を赤外線加熱する。定着ローラ５１の表面（外周面）には第１温度検知部材２０５が接触しており、この第１温度検知部材２０５により定着ローラ５１の表面温度が検知される。

加圧ローラ５２は、記録材Ｐにおける未定着のトナー像が形成された面の裏側に配置されて一方向（矢印の方向）に回転可能に構成されている。この加圧ローラ５２は、装置本体１００ａの固定部（不図示）に回転自在に支持され、その回転軸５２ａが定着ローラ５１の回転軸５１ａと平行となるように配置されている。加圧ローラ５２内には、加熱源である第２定着ヒータ２０２が配設されている。加圧ローラ５２の表面（外周面）には第２温度検知部材２０６が接触しており、この第２温度検知部材２０６により加圧ローラ５２の表面温度が検知される。

また、固定部に支持される加圧ローラ５２の回転軸５２ａの両端部は、上記のように、ニップ接離モータ２０７により定着ローラ５１の回転軸５１ａに向かって付勢されている。これにより、加圧ローラ５２は、定着ローラ５１に圧接して定着ニップ部Ｎを形成する。本実施形態における加圧ローラ５２は、例えば、外径φ７６ｍｍのＦｅ製円筒芯金上に、２ｍｍ厚のシリコーンゴムの弾性体層を保持し、最上部に、離型性層としての厚み３０μｍのＰＦＡチューブを被覆された構成とすることができる。なお、第１温度検知部材２０５、第２温度検知部材２０６として、例えば赤外線検知型の非接触サーミスタを用いることも可能である。

加圧ローラ５２は、芯金の内部に加熱源を有するものであっても有さないものであっても良いが、本実施形態では、加熱源を有するものを用いている。また、本実施形態では、像加熱部材としてローラタイプの定着ローラ５１を使用したが、像加熱部材は、加圧ローラ５２に圧接して定着ニップ部Ｎを形成できるものであれば、ベルト式像加熱部材を採用してもよい。これは加圧部材についても同様である。

つまり、本実施形態では、像加熱部材及びニップ形成部材の双方を対向する定着部材としてのローラ５１，５２としたローラ式定着装置として説明した。しかし、定着装置９を、両定着部材のうち何れか一方又は両方ともにエンドレスベルトとその内部に配設されるニップ形成部材によって定着ニップ部Ｎを形成するベルト式定着装置によって構成することも可能である。

図３に示すように、記録材Ｐは、図中の右側から左方向に通過する際に定着ニップ部Ｎで加熱及び加圧されることで、トナー画像を定着される。本実施形態の定着装置９では、上述のように、定着ニップ部Ｎを形成する像加熱部材及びニップ形成部材として、画像面側の定着ローラ５１と非画像面側の加圧ローラ５２とを用いている。

また、定着ローラ５１及び加圧ローラ５２の各内部の第１及び第２第１定着ヒータ２０１，２０２は、ローラ下流側の中央部に接触している第１及び第２温度検知部材２０５，２０６の各検知に基づく温度調整制御部２００により電圧供給を制御される。これにより、定着ローラ５１及び加圧ローラ５２の各表面温度が調整される。

さらに、定着ローラ５１の定着ニップ部Ｎに対する回転方向上流側には、非通紙時の温度調整切り替え用の冷却部としての第１冷却ファン２０３が配設されている。加圧ローラ５２の定着ニップ部Ｎに対する回転方向上流側には、非通紙時の温度調整切り替え用として且つ通紙時の加圧ローラ５２の表面温度を低温に抑えるための冷却手段としての第２冷却ファン２０４が配設されている。即ち、第２冷却ファン２０４は、定着ニップ部Ｎよりも記録材の搬送方向上流側から加圧ローラ５２の定着ニップ部Ｎの回転方向上流側に向けて送風する。

ここで、第１冷却ファン２０３及び第２冷却ファン２０４の各位置を、定着ローラ５１及び加圧ローラ５２の各回転方向の上流側としたのは、以下の理由による。つまり、冷却ファン２０３，２０４を下流側に設置した場合は、加圧ローラ５２表面が第２冷却ファン２０４によって冷却された後、定着ニップ部Ｎに到達する前までに、内部に蓄熱された熱が表面へ伝熱し温度上昇してしまう。また、定着装置９によって温められた空気を装置本体１００ａ内の方向に向けて送風してしまい、機内温度上昇の一因となってしまうからである。

図４に示すように、本実施形態の定着装置９では、長手方向に２つの第１冷却ファン２０３を配置しているが、温度調整制御部２００により両側の第１冷却ファン２０３を同時にＯＮ／ＯＦＦ制御するように構成されている。

図４では、定着ローラ５１に対する第１冷却ファン２０３のみを図示しているが、定着ローラ５１の図中奥側（つまり定着ローラ５１の下側）に配置されている不図示の加圧ローラ５２に対しても、長手方向に２つの第２冷却ファン２０４が配置されている。定着ローラ５１に対する第１冷却ファン２０３，２０３は、定着ローラ５１の軸方向の中央部から均等な距離にそれぞれ配置されている。また、加圧ローラ５２に対する第２冷却ファン２０４，２０４も、加圧ローラ５２の軸方向の中央部から均等な距離にそれぞれ配置されている。

なお、定着装置９及びこの定着装置９を構成する部材に関し、長手方向とは、記録材Ｐの面において記録材搬送方向と直交する方向（図４の上下方向）を意味し、短手方向とは、記録材の面において記録材搬送方向と平行な方向（図４の左右方向）を意味する。また、長さとは長手方向の寸法を意味し、幅とは短手方向の寸法を意味する。

長手方向に２個配置した第１冷却ファン２０３を例えば長手方向に４個配置して、両端部の２個の第１冷却ファン２０３を、小サイズ通紙中の端部温度上昇抑制のために使用する構成とすることもできる。この構成は、第２冷却ファン２０４についても同様に４個配置することとする。

それは、両ローラ５１，５２間の定着ニップ部Ｎを通過する記録材が適切サイズの場合には良いが、幅狭の記録材を通紙する場合には両ローラ５１，５２の軸方向両端部が、記録材に吸熱されて冷やされる中央部より温度上昇する問題を回避するためである。従って、長手方向に４個配置する構成の場合には、両端部の温度調整制御部２００の制御で冷却ファン２０３，２０４を適宜作動させることにより、温度上昇し易い両端部を冷却して適切な温度調整を図ることができる。

ここで、定着ローラ５１の芯金端部は回転自在に支持されているが、加圧ローラ５２は、図３のようにニップ接離モータ２０７でカム部材２９の軸を回転駆動されて、定着ローラ５１に対して圧接状態と離間状態とを切り替える接離動作が可能に構成されている。

本実施形態の定着装置９では、圧接時の総荷重は例えば約６０ｋｇｆ（≒５８８．３９３Ｎ）で約１０ｍｍ幅の定着ニップ部Ｎを形成し、離間状態では、ローラ間距離を約２ｍｍに離すことができる。ニップ接離モータ２０７の本来の目的は、ジャム処理性の向上や定着ローラ５１の長寿命化であるが、本実施形態では、以下の役割を担う。つまり、非通紙時の加圧ローラ５２の温度上昇を防止すると共に、表面平滑度の低い記録材が選択された場合に、加圧ローラ５２の表面温度を素早く所定の温度まで低下させ、通紙開始までの待機時間を極力減少させる。

図５は、本実施形態の定着装置９に対するプリント目標温度テーブル及びスタンバイ目標温度テーブルについて示す図である。本実施形態における温度調整制御部２００は、予め設定されたこのプリント目標温度テーブル及びスタンバイ目標温度テーブルに基づいて制御を行う。

プリント目標温度テーブルではマテリアルとして、坪量［ｇ／ｍ^２］が１８１〜２５６の厚紙２、坪量１０６〜１８０の厚紙１、坪量９１〜１０５の普通紙２、坪量６４〜９０の普通紙１、坪量５２〜６３の薄紙、坪量１０６〜１８０のコート紙を対象する。

厚紙２に関する目標温度は、定着ローラ５１では１９０℃、加圧ローラ５２では１００℃とし、厚紙１に関する目標温度は、定着ローラ５１では１８５℃、加圧ローラ５２では１００℃としている。普通紙２に関する目標温度は、定着ローラ５１では１８０℃、加圧ローラ５２では１００℃とし、普通紙１に関する目標温度は、定着ローラ５１では１７５℃、加圧ローラ５２では１００℃としている。薄紙に関する目標温度は、定着ローラ５１では１６５℃、加圧ローラ５２では１００℃とし、コート紙に関する目標温度は、定着ローラ５１では１７０℃、加圧ローラ５２では１００℃としている。

厚紙２に関するジョブ開始判定温度は、定着ローラ５１では１９０℃、加圧ローラ５２では１００〜１２０℃とし、厚紙１に関するジョブ開始判定温度は、定着ローラ５１では１８５℃、加圧ローラ５２では１００〜１２０℃としている。普通紙２に関するジョブ開始判定温度は、定着ローラ５１では１８０℃、加圧ローラ５２では１００〜１２０℃とし、普通紙１に関するジョブ開始判定温度は、定着ローラ５１では１７５℃、加圧ローラ５２では１００〜１２０℃としている。薄紙に関するジョブ開始判定温度は、定着ローラ５１では１６５℃、加圧ローラ５２では１００〜１２０℃とし、コート紙に関するジョブ開始判定温度は、定着ローラ５１では１７０℃、加圧ローラ５２では１００〜１１０℃としている。

また、スタンバイ目標温度テーブルでは、目標温度を、定着ローラ５１で１８０℃、加圧ローラ５２で１００℃としている。

プリントジョブが開始されるとき、制御部１４１は、操作部１４２で手動設定された記録材Ｐの情報に基づいて目標温度を選択し、温度調整制御部２００を介して定着ローラ５１及び加圧ローラ５２の温度調整制御を行う。

定着ローラ５１の目標温度は、前述した搬送性（しわ、分離性等）と画像性（定着性、トナーオフセット、表面光沢等）とが両立するように、図５から理解できるように記録材Ｐの坪量が大きいほど高くなるように設定している。つまり、選択されたマテリアルに対する最適な温度を狙うことで、坪量の大きい記録材Ｐでは定着ローラ５１の温度を高めることでトナーの溶融具合を適切にして、搬送性を向上させつつ画像性を良好にするのである。

加圧ローラ５２の目標温度は、温度切り替えが不要となるように基本的には全記録材Ｐとも１００℃温度調節にしているが、プリントのジョブ開始判定温度としての温度範囲を定めている。これは、連続通紙を行うと、紙間によって定着ローラ５１の熱により加圧ローラ５２の温度が上昇するためである。本定着装置９では、非コート紙では搬送性（しわ、分離）のために上限を１２０℃とし、コート紙ではブリスタ対策のために上限を１１０℃としている。

また、本実施形態の画像形成装置１００では、デフォルト設定でのスタンバイ目標温度を、上述した図５のように、定着ローラ５１では１８０℃、加圧ローラ５２では１００℃としている。これは、普通紙２をプリントしたときに待機することなくスタートできるようにするためであり、操作部１４２から「よく使う記録材」としてその他の記録材を選択しておけば、スタンバイ目標温度を変更することができる。

ここで、各記録材Ｐにおける表面平滑度の低い種類が選択された場合、前述したように、「透け」による画像不備が発生するおそれがある。透け（濃淡ムラ）は、紙繊維凸部上のトナー層の過溶融によって発生するため、本実施形態では加圧ローラ５２の表面温度を低くし、加圧ローラ５２側からのトナー層下層部への熱供給を抑え、それによってトナー層下層部の過溶融を防ごうとしている。なぜならば、トナー層下層部をある程度体積を保持したまま融かすことができれば、土台構造形成によって、「透け」の発生を抑制できるからである。

また、加圧ローラ５２側からのトナー層下層部への熱供給を抑えることによる定着不良問題が懸念されるが、定着性は定着ローラ５１からの熱供給による影響が支配的であるため、定着性への影響はほとんど無いと考えてよい。

図６（ａ），（ｂ）は、本第１の実施形態における土台構造形成と過溶融について示す模式図である。図６（ａ）では、記録材Ｐの表面においてトナー層下層部の過溶融を防いで土台構造を形成している状態を示し、図６（ａ）では、記録材Ｐの表面においてトナー層下層部の溶融が進んでしまった状態を示している。

図６（ａ），（ｂ）の紙繊維凸部に配してある丸Ａ、丸Ｂの部分に注目すると、丸Ａでは、トナー層下層部が体積を残しつつ融けているため、トナー層厚みが保たれている。これに対し、丸Ｂでは、トナー層下層が過溶融してしまっているため、トナーが融け流れてしまい、トナー層厚みが薄くなっていることが分かる（透けの発生）。

従って、上記土台構造を形成し透けを抑制するための具体的な施策として、加圧ローラ５２側の冷却ファン２０４によって、トナー層下層部を過溶融しない程度に加圧ローラ５２の表面を冷却する。このときの加圧ローラ５２の表面温度の設定値について、以下の実験結果をもとに説明する。

図７は、画像ランク評価と加圧ローラ表面温度との相関関係を示すグラフ図である。同図は、上述した表面平滑度の低い記録材が選択された場合における、加圧ローラ５２の表面の目的温度を決定するための実験結果を示すものである。

実験に使用した記録材は、現在市場でよく使用されているオフィス紙の「ベック平滑度」を測定して選択した。つまり、測定した中から「透け」による画像不備の発生が殆ど見られない紙種（透けレベル０と表記）と、最も「透け」の発生量が多い紙種（透けレベル３と表記）を含む４種類を選んだ。以下、平滑度は、「ベック平滑度」を指すものとする。

ここで、「ベック平滑度」の測定方法について説明する。「ベック平滑度」は、記録材の平滑度を測定する方法の１つで、空気漏洩法の中に分類される。ベック平滑度は、シートを光学的平面仕上げのガラス製標準面とゴム製押さえ板間に約９８ｋＮ／ｍ^２の圧力で挟み、１０ｍｌの空気が１０ｃｍ^２のガラス製標準面との間を通り、水銀柱約３７０ｍｍｌに減圧保持された器内に流入するのに要する時間で表される。測定値はｓｅｃであたえられる。

「透け」による画像不備の評価法として、画像部単位面積上における濃度の低くなっている部分（透け発生領域）の占める割合を求めた。そして、濃淡ムラが一切存在しない状態をランク１０として、損なわれていく毎にランク値が減少する画像ランク評価を採用し、それを図７の縦軸に配した。

グラフによると、加圧ローラ５２の表面温度が８０℃を超える付近から、画像ランク評価はほぼ一様に低下する。この結果から、「透けレベル３紙」の画像ランク評価を、「透けレベル０紙」の加圧ローラ５２の表面温度（基本目標温度）１００℃での画像ランク評価と同等にするためには、加圧ローラ５２の表面温度を８０℃程度にする必要があることがわかった。

以上のように、加圧ローラ５２の表面温度を下げることで画像不備を防止できるのであれば、記録材の表面平滑度に依らず常時加圧ローラ５２側の第２冷却ファン２０４を動作させておく方法も考えられる。しかしその場合、「透け」の発生が顕著な記録材の表面平滑度に対し、十分平滑な記録材を選択した際には、上記制御を行うことで以下の弊害を発生させてしまう。

図８は、本実施形態における記録材平滑度と加圧ローラ温度別グロス値との相関関係を示すグラフ図である。同グラフでは、各表面平滑度における記録材を表面温度１００℃の加圧ローラ５２で定着させた際のサンプルのグロス値（■）と、加圧ローラ５２の表面温度８０℃で定着させたサンプルのグロス値（▲）を示している。

グロス値の測定方法は、日本電色工業株式会社製ハンディ型光沢計（ＰＧ−１Ｍ）を用いた（ＪＩＳ Ｚ ８７４１ 鏡面光沢度−測定方法に準拠）。グロス値の測定値は％であたえられる。普通紙において、グロス値が２０％を超えると光沢過多による光沢ムラの発生率が高くなる。

定着後サンプルの画像域においてグロス値は均一であることが望ましいが、普通紙（紙繊維が表面に出ている記録材）の場合、紙繊維による凹凸によって局所的にグロスが高くなる部分と低くなる部分ができてしまう。全体のグロス値が高くなると、上記グロス差による光沢段差が顕在化してしまうため、画像不備として目立ってしまうことになる。そのため、グロス値は２０％以下に抑えたい。

よって図８より、表面平滑度がベック平滑度換算で８０ｓｅｃ以上（第１表面平滑度）の平滑な表面の記録材に対しては、加圧ローラ５２表面を冷却するべきではない。そして、８０ｓｅｃ未満（第２表面平滑度）の記録材の場合に加圧ローラ５２表面の冷却を行うべきであることが理解できる。従って、温度調整制御部（実行部）２００は、記録材Ｐの表面平滑度が所定値である８０ｓｅｃに満たない場合に第２冷却ファン２０４を作動状態に切り替えるように制御する。

以上説明したように、所定値未満の表面平滑度の低い記録材（第２表面平滑度の記録材）を選択する場合のみ、加圧ローラ５２の表面温度を基本目標温度から２０℃下げる必要がある。このように、本発明に係る実施形態では、表面平滑度の低い記録材での「透け」による画像不備に対し、加圧ローラ５２の表面を冷却し表面温度を下げることで「透け」を抑制する。以下、具体的な制御方法について説明する。

本第１の実施形態における具体的な冷却制御の方法は、図５のプリント目標温度テーブルでの設定に加え、次のような制御を加味する。即ち、操作部１４２から表面粗紙モードを選択可能にし、このモード（第２モード）を選択した場合には、加圧ローラ５２側の第２冷却ファン２０４で加圧ローラ５２の表面を目標温度から２０℃下げるように作動させるのである。即ち、第２モードでは、記録材の坪量に応じて設定される加圧ローラ５２の目標温度よりも低い目標温度となるように、第２冷却ファン２０４により加圧ローラ５２を冷却する。その作動について、以下、図９のフローチャートを用いて説明する。

まず、ステップＳ１にて、定着装置９はスタンバイ目標温度であるとして、ユーザは、操作部１４２から記録材の種類を手動で選択する。そしてステップＳ２において、ユーザは、表面平滑度の高いか低いかに応じて表面粗紙モードをオンするか否かを判断し、操作部１４２で設定する。このように、操作部１４２は、第２冷却ファン（調整手段）２０４による加圧ローラ５２の表面温度の制御を実行させるか否かを手動で設定する設定入力手段を構成する。

ステップＳ２で、選択した記録材の表面平滑度は低いとユーザが判断して表面粗紙モードをオンした場合、処理はステップＳ５に進む。一方、選択した記録材の表面は十分平滑だと判断して表面粗紙モードを選択しなかった場合、処理はステップＳ３に進む。

ステップＳ５において、制御部１４１は、最適冷却動作決定部２００ａを有する温度調整制御部２００を介して、加圧ローラ５２の熱源である第２定着ヒータ２０２をオフ（停止）させる。そしてステップＳ６で、制御部１４１に基づく温度調整制御部２００が、定着ローラ５１の熱源である第１定着ヒータ２０１を動作させて定着ローラ５１を加熱すると共に、ステップＳ７で、加圧ローラ５２側の第２冷却ファン２０４を動作させる。即ち、第２モードでは、記録材の坪量に応じて定着ローラ５１の温度が目標温度となるように第１定着ヒータ２０１を制御し、記録材の坪量に拘らず第２定着ヒータ２０２をオフにしたままの状態で、第２冷却ファン２０４により加圧ローラ５２を冷却する。

引き続き、ステップＳ８にて、第２温度検知部材２０６の検知に基づいて、加圧ローラ５２の表面温度が所定温度である８０℃以下であるか否かを判断する。そして、この表面温度が８０℃（所定温度）以下になるまでステップＳ７を繰り返し、８０℃以下になったと判断した時点でステップＳ９に進む。ステップＳ９では、温度調整制御部２００は、定着ローラ５１を加熱しつつ（Ｓ１０）、第１温度検知部材２０５の検知に基づいて定着ローラ５１が目標温度に到達したと判断した時点で、ステップＳ１１に進んでプリントジョブを開始する。

一方、ステップＳ２で表面粗紙モードを選択せずに進んだステップＳ３では、図５のプリント目標温度テーブルに従い、第１及び第２温度検知部材２０５，２０６の検知に基づき、両ローラ５１，５２がその対応する目標温度に到達したか否かを判断する。ステップＳ３では、温度調整制御部２００は、第１定着ヒータ２０１もしくは第２定着ヒータ２０２を動作させて定着ローラ５１を加熱しつつ（Ｓ４）、定着ローラ５１が目標温度に到達したと判断した時点でステップＳ１１に進みプリントジョブを開始する。即ち、第１モードでは、記録材の坪量に応じて定着ローラ５１及び加圧ローラ５２の温度がそれぞれ目標温度となるように第１定着ヒータ２０１及び第２定着ヒータ２０２を制御し、第２冷却ファン２０４により加圧ローラ５２を冷却しない。

以上のように、制御手段としての温度調整制御部２００は、第１モード（表面粗紙モード以外のモード）と、第２モード（表面粗紙モード）と、を少なくとも実行可能に構成される。第１モード（表面粗紙モード以外のモード）では、第１表面平滑度（８０ｓｅｃ以上）の記録材Ｐに形成された画像を加熱する。第２モード（表面粗紙モード）では、第１モードのときの加圧ローラ５２の温度よりも低い温度となる設定温度になるよう第２冷却ファン２０４を制御して第１表面平滑度よりも低い第２表面平滑度（８０ｓｅｃ未満）の記録材Ｐに形成された画像を加熱する。

図１０は、図７における「透けレベル３紙」の記録材を上述のシーケンスで実際に連続通紙した際の実験結果を示すグラフ図である。以下、この実験結果について説明する。

図１０において、縦軸は加圧ローラ５２の表面温度（℃）を示し、横軸は上記シーケンスの経過時間（秒）を示している。同図のグラフでは、従来通りの基本温度調整での連続通紙結果と、加圧ローラ５２を冷却した場合の連続通紙結果とを記載した。

図１０のグラフにおいて、開始から２０秒経過した時点で第２冷却ファン２０４を動作させると、動作後、１０秒程度で加圧ローラ５２の表面温度が８０℃に低下した。また、連続通紙中にも第２冷却ファン２０４を継続して動作させることで、加圧ローラ５２の表面温度がおよそ８０℃から８３℃程度で保たれていることがわかる。

また、実験に使用した記録材の定着後サンプルを、加圧ローラ冷却の有り無しそれぞれ無作為に１０枚抜き取り、画像ランク評価を行った。その結果、加圧ローラ５２を冷却していない方は平均して１．４だったのに対し、加圧ローラ５２を冷却した方は平均して５．７となり、「透けレベル０紙」の記録材での基本目標温度時における定着後サンプルとほぼ同等となった。

以上より、本発明を実施することにより、加圧ローラ５２の表面温度を通紙時中も狙い値の保持が可能で、表面平滑度の低い記録材における「透け」の抑制効果を実証することができた。

以上のように、本実施形態における温度調整制御部２００は、第１モードのときの加圧ローラ５２の温度よりも低い温度となる設定温度となるように第２冷却ファン２０４を制御する。そして、温度調整制御部２００は、第１表面平滑度よりも低い第２表面平滑度の記録材Ｐに形成された画像を加熱する第２モードとを少なくとも実行する。

つまり、所定値未満の表面平滑度の低い記録材Ｐが選択された際に、第２冷却ファン２０４を作動させて加圧ローラ５２を冷却する制御を行う。これにより、通紙中も「透け」が発生しない程度の表面温度に保持するように、記録材の種類に応じた適切な温度調整・冷却シーケンスを決定する。

このように、記録材Ｐの表面平滑度に応じて、加圧ローラ５２の冷却制御と温度調整制御との最適なシーケンスを選定することで、「透け」による画像不備の発生を抑制することができる。これにより、連続通紙時等においても定着ローラ５１から加圧ローラ５２側への熱供給で加圧ローラ表面を温度上昇させることなく、加圧ローラ５２が十分低温な場合に表面平滑度の高い記録材が選択されたとしても、光沢ムラ等の弊害の発生を抑えることができる。

＜第２の実施形態＞
次に、先の第１の実施形態を一部変更した第２の実施形態について、第１の実施形態で参照した図９を共通に用いて説明する。なお、本実施形態において第１の実施形態と共通の部分は、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施形態では、第１の実施形態で用いた図９のフローチャートにおける表面粗紙モードをオンするか否かの判断処理（ステップＳ２）を自動測定結果による判定に置き換えるように構成している。本実施形態におけるステップＳ２以外の処理工程は、第１の実施形態と同様である。

上述した第１の実施形態では、選択した記録材の表面平滑度をユーザが判断し、ステップＳ２において操作部１４２の手動操作で表面粗紙モードを選択することにより加圧ローラ５２を冷却するように構成していた。これに対し、本実施形態では、ステップＳ１の記録材種類選択処理で選択された記録材の表面平滑度をステップＳ２で自動判定して加圧ローラ５２を冷却するか否かを判断するように構成している。

具体的には、制御部１４１（図２参照）は、２次転写部Ｔ２（図１参照）に記録材Ｐが搬送される前段階で、図１に示す搬送路２３に設けられた光学センサ３０により記録材Ｐの表面平滑度を測定（検知）する。そして、制御部１４１に基づく温度調整制御部２００が、光学センサ３０の測定結果に基づいて加圧ローラ５２の表面温度の制御を実行する。即ち、温度調整制御部２００は、表面平滑度が判定基準値（所定値）であるベック平滑度換算で８０ｓｅｃ未満の場合に、第２冷却ファン２０４を作動させ、加圧ローラ５２の冷却を行う。なお、光学センサ３０は、選択された記録材Ｐの表面平滑度（第１及び第２表面平滑度を含む）を、定着ニップ部Ｎへの記録材Ｐの到達前に測定する測定手段を構成している。第２冷却ファン（調整手段）２０４は、光学センサ３０の測定結果に基づいて制御される。

なお、光学センサ３０による平滑度の測定は、反射光の光量で判定し、反射光の光量が多い場合は平滑度が高く、反射光の光量が少ない場合は平滑度が低いものと判定する。８０ｓｅｃ未満という判定基準値は、制御部１４１のメモリ（不図示）に予め記憶させておく。

本実施形態では、上述のシーケンスにより、記録材の表面平滑度の判断をより正確に行うことができ、画像不備の発生を一層的確に防止できるという効果も得ることができる。

なお、第１及び第２の実施形態では、画像形成装置１００として画像形成部Ｐａ〜Ｐｄが中間転写ベルト１３０に並設されるタンデム式中間転写カラープリンタを例示したが、これに限定されるものではない。１つの像担持体に対し順次各色トナー像を形成して中間転写体上に転写する１ドラム式中間転写カラープリンタや、中間転写体を備えずに像担持体から直接記録材に各色トナー像を転写するタンデム式直接転写カラープリンタ等であってもよい。さらに、プリンタでなく複写機やファクシミリ等の他の画像形成装置であってもよい。

９…像加熱装置（定着装置）、３０…測定手段（光学センサ）、５１…像加熱部材（定着ローラ）、５２…加圧部材（加圧ローラ）、１００…画像形成装置、１３０…画像形成部（中間転写ベルト）、１４２…設定入力手段（操作部）、２００…実行部（温度調整制御部）、２０４…調整手段，冷却手段（第２冷却ファン）、Ｎ…ニップ部（定着ニップ部）、Ｐ…記録材、Ｐａ〜Ｐｄ…画像形成部

Claims (8)

1. 記録材に形成された画像を加熱する像加熱部材と、
   前記像加熱部材を圧し、記録材を挟持搬送するニップ部を形成するニップ形成部材と、
   前記像加熱部材を加熱する第１熱源と、
   前記ニップ形成部材を加熱する第２熱源と、
   前記ニップ形成部材を冷却する冷却手段と、
   前記第１熱源、前記第２熱源及び前記冷却手段を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、第１表面平滑度の記録材に形成された画像を加熱する第１モードと、前記第１表面平滑度よりも低い第２表面平滑度の記録材に形成された画像を加熱する第２モードと、を実行可能で、
   前記第１モードでは、記録材の坪量に応じて前記像加熱部材及び前記ニップ形成部材の温度がそれぞれ目標温度となるように前記第１熱源及び前記第２熱源を制御し、前記冷却手段により前記ニップ形成部材を冷却せず、
   前記第２モードでは、記録材の坪量に応じて前記像加熱部材の温度が目標温度となるように前記第１熱源を制御し、記録材の坪量に拘らず前記第２熱源をオフにしたままの状態で、前記冷却手段により前記ニップ形成部材を冷却する、
   ことを特徴とする像加熱装置。
2. 前記制御手段は、前記第２モードでは、記録材の坪量に応じて設定される前記ニップ形成部材の目標温度よりも低い目標温度となるように、前記冷却手段により前記ニップ形成部材を冷却する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
3. 前記第２表面平滑度は、ベック平滑度換算で８０ｓｅｃ未満である、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の像加熱装置。
4. 前記冷却手段は、冷却ファンである、
   ことを特徴とする請求項１ないし３のうちの何れか１項に記載の像加熱装置。
5. 前記ニップ形成部材は、記録材における未定着の画像が形成された面の裏側に配置されて回転可能なローラであり、
   前記冷却ファンは、前記ニップ部よりも記録材の搬送方向上流側から前記ローラの前記ニップ部の回転方向上流側に向けて送風する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の像加熱装置。
6. 記録材上にトナー像を形成する画像形成部と、前記画像形成部により記録材上に形成されたトナー像を記録材に定着させる定着装置と、を備えた画像形成装置において、
   前記定着装置は、請求項１ないし５のうちの何れか１項に記載の像加熱装置である、
   ことを特徴とする画像形成装置。
7. 前記第１モードと前記第２モードとの何れを実行するかを手動で設定する設定入力手段を備える、
   ことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 記録材の表面平滑度を前記ニップ部に到達する前に測定する測定手段を備え、
   前記制御手段は、前記測定手段の測定結果に基づいて、前記第１モードと前記第２モードとの何れかを実行可能である、
   ことを特徴とする請求項６又は７に記載の画像形成装置。

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