JP6848738B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、用紙にトナー像を定着させる定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置に関する。

画像形成装置は、用紙上に形成されたトナー像を加熱定着させる定着装置を備える。定着装置は、トナー像を加熱する定着部材と、用紙に対してトナー像を加圧する加圧部材とを備える。定着部材は、定着ローラーや定着ベルトで構成され、ヒーター等の熱源によって加熱される。

例えば、特許文献１の画像形成装置は、互いに圧接するように配設された定着ローラー及び加圧ローラーと、定着ローラーの内部に配設された加熱手段と、加熱手段への通電を制御することにより定着ローラーの温度を所望の温度に維持する温度制御手段とを備える。温度制御手段は、定着ローラーの温度を、定着動作中の定着温度と、定着温度よりも高い待機中の待機温度とに切り替えるもので、連続的な定着動作の終了後に定着ローラーの温度を待機温度に上昇させる場合には、段階的に温度を上昇させる。

また、特許文献２の温度制御装置は、発熱体によって加熱される加熱対象物の温度を、温度検出手段による検出温度に基づいて、動作時には所定の第１の制御目標温度に、待機時には第１の制御目標温度より低い第２の制御目標温度にそれぞれ制御する。

特開平０８−０３６３２４号公報 特開平０４−０７３６７５号公報

定着装置では、定着部材を加熱することで、定着部材を構成するシリコンゴム等の樹脂材料から超微粒子（ＵＦＰ）が発生することがある。環境保全を考慮して、このようなＵＦＰの排出個数を減少する必要がある。しかしながら、上記した従来の画像形成装置や定着装置では、ＵＦＰの排出を全く考慮していないため、ＵＦＰの排出個数を減少することが困難である。

そこで、本発明は上記事情を考慮し、定着部材の加熱に起因する超微粒子の排出個数を減少することを目的とする。

本発明の定着装置は、用紙に形成されたトナー像を、熱源を用いて加熱する定着部材と、前記定着部材に接触して配置され、前記定着部材との間を通過する前記用紙を加圧する加圧部材と、を備え、前記定着部材及び前記加圧部材による定着処理を行う前に、前記定着部材を所定の定着目標温度まで加熱する間に、前記定着部材を前記定着目標温度より低い２段階以上の予備運転温度でそれぞれ所定の予備運転時間を経過するまで前記定着目標温度への加熱を抑制しながら昇温させる予備運転を行うことを特徴とする。

前記予備運転時間は、前記予備運転温度が高い程、長く設定されるとよい。前記予備運転時間は、前記予備運転温度が１段階高くなると、２倍以上長く設定されることが望ましい。

前記予備運転は、前記定着部材の周辺温度及び周辺湿度が、超微粒子を凝集し難い温湿度条件を満たす場合に行われるとよい。前記温湿度条件は、前記定着部材の周辺温度が２３℃以下及び周辺湿度が５０％以下であることが望ましい。

前記定着部材の周辺の空気を排気する排気機構を更に備え、前記予備運転において前記定着部材を加熱している間は、前記排気機構による空気の排気を停止するとよい。

本発明の画像形成装置は、上記した定着装置を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、定着部材の加熱に起因する超微粒子の排出個数を減少することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るプリンターを概略的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るプリンターの定着装置を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るプリンターの定着装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るプリンターの定着装置の予備運転動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るプリンターの定着装置において、予備運転動作における定着部材の温度変化を示すグラフである。 定着装置における水蒸気量と平均粒径との関係を示すグラフである。 定着装置における定着部材の温度変化パターンと、超微粒子の個数及び濃度、並びにウォームアップ時間との関係を示す表である。

先ず、本発明の実施形態に係るプリンター１（画像形成装置）の全体の構成について図１を参照しながら説明する。説明の便宜上、図１における紙面手前側をプリンター１の前側とする。各図に適宜付される矢印Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｌｏは、それぞれプリンター１の左側、右側、上側、下側を示している。

プリンター１は、箱型形状のプリンター本体２を備える。プリンター本体２の下部には、用紙を収納する給紙カセットが収容され、プリンター本体２の上面には、排紙トレイが設けられる。

プリンター本体２の上部には、レーザー・スキャニング・ユニット（ＬＳＵ）で構成される露光器が排紙トレイの下方に配置され、露光器の下方には、画像形成部３が設けられる。画像形成部３には、像担持体である感光体ドラム５が回転可能に設けられる。感光体ドラム５の周囲には、帯電器と、トナーコンテナに接続された現像装置と、転写ローラーと、クリーニング装置とが、感光体ドラム５の回転方向に沿って配置される。

プリンター本体２の内部には、用紙の搬送経路１０が設けられる。搬送経路１０の上流端には給紙部１１が給紙カセットの近傍に設けられ、搬送経路１０の中流部には、感光体ドラム５と転写ローラーとによって構成される転写部１２が設けられる。搬送経路１０の下流部には定着装置１３が設けられ、搬送経路１０の下流端には排紙部１４が排紙トレイの近傍に設けられる。また、プリンター本体２の内部には、定着装置１３を制御する制御装置１５が備えられる。

次に、このような構成を備えたプリンター１の画像形成動作について説明する。プリンター１は、外部のコンピューター等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、画像形成動作を開始する。画像形成動作では、先ず、画像形成部３において、感光体ドラム５の表面が、帯電器によって帯電された後、露光器によって画像データに基づいて露光され、感光体ドラム５の表面に静電潜像が形成される。静電潜像は、現像装置によってトナーによりトナー像に現像される。

一方、給紙カセットに収納された用紙は、給紙部１１によって取り出されて搬送経路１０上を搬送される。搬送経路１０上の用紙は、所定のタイミングで転写部１２へと搬送され、転写部１２によって感光体ドラム５上のトナー像が用紙に転写される。トナー像を転写された用紙は、定着装置１３へと搬送され、定着装置１３によって用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、排紙部１４から排紙トレイに排出される。なお、画像形成部３において、感光体ドラム５上に残留したトナーは、クリーニング装置によって回収される。

次に、定着装置１３の構成について、図２を参照しながら説明する。図２に示すように、定着装置１３は、定着部材２０と加圧部材２１とを備える。また、定着装置１３は、駆動源２２（図３参照）、加熱温度センサー２３、環境温度センサー２４、環境湿度センサー２５及び排気機構２６を備える。定着部材２０及び加圧部材２１は、搬送経路１０を挟んで対向すると共に互いに接触して配置され、定着部材２０及び加圧部材２１の間に定着ニップＮが形成される。

定着部材２０は、用紙の搬送方向（左右方向）と直交（交差）する用紙の幅方向（前後方向）に長い円柱状の低熱容量の定着ローラーで構成される。例えば、定着部材２０は、低熱容量の金属製の非加熱体を有して構成され、非加熱体は、０．５ｍｍ未満の厚さを有して定着部材２０の周方向及び回転軸方向に亘って設けられる。定着部材２０は、定着装置１３のフレーム（図示せず）内の上部に配置される。また、定着部材２０は、前後方向を回転軸方向として、フレームに対して回転可能に取り付けられ、加圧部材２１の回転に従動して回転する。定着部材２０は、例えば、円筒状の金属製の芯材と、芯材に周設されたシリコンゴム等の樹脂製の弾性層から構成され、弾性層はＰＦＡ等のフッ素系樹脂で離型層によって被覆される。

定着部材２０の内部には、用紙の幅方向に亘って定着部材２０を加熱する熱源２７が備えられる。熱源２７は、例えば、ハロゲンヒーターやセラミックヒーター等によって構成される。熱源２７は、制御装置１５によってオン及びオフが切り換えられ、オンのときに電源（図示せず）から電力を供給されることで発熱して定着部材２０を加熱し、オフのときに電源からの電力供給が遮断されて定着部材２０の加熱を停止する。

加圧部材２１は、用紙の幅方向に長い円柱状の加圧ローラーで構成される。加圧部材２１は、定着装置１３のフレーム（図示せず）内の下部において、例えば、定着部材２０の下方で、定着部材２０と互いの外周面が対向するように配置される。加圧部材２１は、前後方向を回転軸方向として、フレームに対して回転可能に取り付けられる。加圧部材２１の回転軸がモーター等の駆動源２２（図３参照）に接続されていて、加圧部材２１は、駆動源２２から伝達される回転駆動力によって回転する。加圧部材２１は、例えば、円柱状の金属製の芯材と、芯材に周設されたシリコンゴム等の樹脂製の弾性層から構成され、弾性層はＰＦＡ等のフッ素系樹脂で離型層によって被覆される。

加熱温度センサー２３は、定着部材２０の外周面近傍に設けられ、定着部材２０の表面温度を検知する。環境温度センサー２４及び環境湿度センサー２５は、定着装置１３又は定着部材２０の周辺温度及び周辺湿度を検知するセンサーであり、プリンター本体２の周辺温度及び周辺湿度を検知するためにプリンター１が備えるセンサーを利用してもよい。排気機構２６は、定着部材２０の周辺の空気、例えば、定着装置１３のフレーム（図示せず）内の空気を外部に排出するファンやダクトを備えた機構であり、プリンター本体２の内部の空気を排出するためにプリンター１が備える機構を利用してもよい。

次に、定着装置１３を制御する制御装置１５の電気的な構成について図３を参照しながら説明する。制御装置１５は、ＣＰＵ等で構成され、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置１６に接続されている。なお、制御装置１５及び記憶装置１６として、プリンター１の各部を統括制御するメイン制御装置及びメイン記憶装置が適用されてもよい。

制御装置１５は、記憶装置１６に格納された制御プログラムや制御用データに基づいて、制御装置１５に接続された各部を制御する。例えば、制御装置１５は、駆動源２２、加熱温度センサー２３、環境温度センサー２４、環境湿度センサー２５、排気機構２６及び熱源２７に接続されている。制御装置１５は、定着装置１３による定着処理や定着処理前の予備運転等の各種機能を制御する。

次に、定着装置１３による定着処理について説明する。定着処理を行う場合、制御装置１５は、熱源２７を制御して定着部材２０を加熱する。このとき、制御装置１５は、定着部材２０の温度を加熱温度センサー２３によって監視していて、定着部材２０の温度が立ち上げ開始温度Ｔ０から所定の定着目標温度Ｔ３（例えば、１８０℃、図５参照）に到達するまで、熱源２７による定着部材２０の加熱を継続する。なお、定着目標温度Ｔ３は、超微粒子の発生温度未満に設定される。

定着部材２０の温度が定着目標温度Ｔ３に到達すると、制御装置１５は、熱源２７の加熱と停止とを切り換えることによって、定着部材２０の温度を定着目標温度Ｔ３に維持する。なお、定着装置１３の定着処理中では、制御装置１５は、排気機構２６を稼働して、定着部材２０の周辺の空気を外部へと排出することで、定着部材２０の周辺の異物（例えば、超微粒子（ＵＦＰ））や水蒸気を除去し、定着処理での画像不良を抑制することができる。

次に、定着装置１３による予備運転について図４及び図５を参照しながら説明する。定着装置１３は、プリンター１の起動後、所定の温湿度条件を満たす場合には（ステップＳ１：ＹＥＳ）、定着処理を行う前に、予備運転を行う。温湿度条件として、例えば、定着装置１３又は定着部材２０の周辺温度が２３℃以下で、且つ定着装置１３又は定着部材２０の周辺湿度が５０％以下である超微粒子を凝集し難い場合が設定される。制御装置１５は、温湿度条件を判定するために、定着装置１３又は定着部材２０の周辺温度及び周辺湿度を環境温度センサー２４及び環境湿度センサー２５によって監視している。

予備運転では、先ず、制御装置１５は、熱源２７を制御して定着部材２０を加熱する（ステップＳ２）。このとき、制御装置１５は、定着部材２０の温度を加熱温度センサー２３によって監視していて、図５に示すように、定着部材２０の温度が立ち上げ開始温度Ｔ０から、定着目標温度Ｔ３より低い所定の第１予備運転温度Ｔ１（例えば、７５℃）に到達するまで、熱源２７による定着部材２０の加熱を継続する。なお、定着装置１３の予備運転中では、制御装置１５は、排気機構２６の稼働を停止して、定着装置１３の周辺の空気の外部への排出を停止する（ステップＳ３）。

そして、制御装置１５は、定着部材２０の温度が第１予備運転温度Ｔ１に到達すると（ステップＳ４：ＹＥＳ）、熱源２７の加熱と停止とを切り換えることによって、図５に示すように、所定の第１予備運転時間ｔ１（例えば、５秒）の間、定着部材２０の温度を第１予備運転温度Ｔ１に維持するように定着目標温度Ｔ３への通常加熱を抑制する（ステップＳ５）。このとき、定着部材２０の周辺温度が上昇することにより、定着部材２０の周辺の水蒸気量が上昇する。なお、排気機構２６の稼働停止により、水蒸気量はより効率良く上昇する。この水蒸気量の上昇により、定着部材２０の周辺の超微粒子が凝集し易くなる。そして、超微粒子が凝集することで、超微粒子の個数が減少する。なお、この第１段階では、第１予備運転時間ｔ１の間、水蒸気量を上昇させるために、定着目標温度Ｔ３への定着部材２０の通常加熱を抑制していれば、定着部材２０を第１予備運転温度Ｔ１に維持するだけでなく、定着部材２０を通常加熱よりも緩やかな傾きで昇温させてもよい。例えば、この傾きは１０℃／分以下に設定される。

また、制御装置１５は、定着部材２０を第１予備運転温度Ｔ１で維持した状態で第１予備運転時間ｔ１を経過した後（ステップＳ６：ＹＥＳ）、熱源２７による定着部材２０の加熱を再開する（ステップＳ７）。そして、図５に示すように、定着部材２０の温度が定着目標温度Ｔ３より低く第１予備運転温度Ｔ１より高い第２予備運転温度Ｔ２（例えば、１５０℃）に到達するまで、熱源２７による定着部材２０の加熱を継続する。

そして、制御装置１５は、定着部材２０の温度が第２予備運転温度Ｔ２に到達すると（ステップＳ８：ＹＥＳ）、熱源２７の加熱と停止とを切り換えることによって、図５に示すように、所定の第２予備運転時間ｔ２（例えば、１０秒）の間、定着部材２０の温度を第２予備運転温度Ｔ２に維持するように定着目標温度Ｔ３への通常加熱を抑制する（ステップＳ９）。このとき、定着部材２０の周辺温度が更に上昇することにより、定着部材２０の周辺の水蒸気量が更に上昇する。なお、排気機構２６の稼働停止により、水蒸気量はより効率良く上昇する。この水蒸気量の更なる上昇により、定着部材２０の周辺の超微粒子が更に凝集し易くなる。そして、超微粒子が凝集することで、超微粒子の個数が更に減少する。なお、この第２段階でも、第２予備運転時間ｔ２の間、水蒸気量を更に上昇させるために、定着目標温度Ｔ３への定着部材２０の通常加熱を抑制していれば、定着部材２０を第２予備運転温度Ｔ２に維持するだけでなく、定着部材２０を通常加熱よりも緩やかな傾きで昇温させてもよい。例えば、この傾きは１０℃／分以下に設定される。

なお、予備運転温度が高い程、飽和水蒸気量が多くなるので、加熱開始から飽和水蒸気量に到達するまでの時間が長くなる。そのため、予備運転温度が高い程、予備運転時間を長く設定して、より多くの水蒸気を発生させることができる。温度に対して、飽和水蒸気量は指数関数的に上昇し、予備運転時間は、予備運転温度に対応する飽和水蒸気量に合わせて設定される。例えば、第１予備運転温度Ｔ１が７５℃、第２予備運転温度Ｔ２が１５０℃の場合、第２予備運転時間ｔ２は、第１予備運転時間ｔ１の２倍以上の長さに設定されるとよい。

また、制御装置１５は、定着部材２０を第２予備運転温度Ｔ２で維持した状態で第２予備運転時間ｔ２を経過した後（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、熱源２７による定着部材２０の加熱を再開する（ステップＳ１１）。そして、図５に示すように、定着部材２０の温度が定着目標温度Ｔ３になるまで、熱源２７による定着部材２０の加熱を継続する。そして、定着部材２０の温度が定着目標温度Ｔ３になると（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、定着装置１３は、定着処理を実行可能な状態となる。

これにより、プリンター１が印刷開始の指示を入力していれば（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、定着装置１３は、即座に定着部材２０の温度を定着目標温度Ｔ３に維持することができる（ステップＳ１４）。なお、制御装置１５は、排気機構２６の稼働を開始する（ステップＳ１５）。このようにして、定着装置１３は、定着処理を実行可能となる（ステップＳ１６）。

次に、所望の温度及び湿度を維持可能な実験室にプリンター１を設置して、様々な温度及び湿度を設定した場合に、定着装置１３及び定着部材２０の周辺環境の変化を測定した実験結果について、図６及び図７を参照しながら説明する。

先ず、図６を参照して、実験室内の湿度、即ち水蒸気量を変化させた場合に、定着部材２０の周辺の超微粒子の平均粒径を測定した実験例について説明する。なお、この実施例では、定着部材２０の周辺に実験用のパーティクルカウンタを配置し、１０分間印字（定着処理）を行う間に、パーティクルカウンタによって超微粒子として粒子径５．６〜５６０ｎｍの粒子を測定し、その測定結果に基づいて超微粒子の平均粒径を測定した。この実験例では、定着部材２０の温度上昇に伴って、定着部材２０の周辺の水蒸気量が増加することを想定している。この実験例によれば、図６に示すように、実験室内の水蒸気量、即ち、定着部材２０の周辺の水蒸気量が増加する程、定着部材２０の周辺の超微粒子の平均粒径が大きくなることが分かる。

次に、図７を参照して、定着部材２０の温度を変化させた後に１０分間印字（定着処理）を行った場合に、定着部材２０の周辺の超微粒子の個数及び濃度、並びにウォームアップ時間（ＷＵＴ）を測定した実験例について、定着部材２０の温度の様々な変化パターン毎に説明する。なお、この実施例では、定着部材２０の周辺に実験用のパーティクルカウンタを配置し、１０分間印字（定着処理）を行う間に、パーティクルカウンタによって超微粒子（粒子径５．６〜５６０ｎｍの粒子）超微粒子の個数及び濃度を測定した。ウォームアップ時間は、プリンター１の起動及び定着部材２０の加熱開始後、定着部材２０が定着目標温度Ｔ３になるまでの時間である。

この実施例では、定着部材２０の温度の変化パターンとして、第１パターンでは、予備運転温度及び予備運転時間を設けずに定着部材２０の温度を２５℃から１８０℃の定着目標温度Ｔ３まで上昇させた後、印字を行った。第２パターンでは、定着部材２０の温度を２５℃から１００℃の第１予備運転温度Ｔ１まで上昇させて５秒の第１予備運転時間ｔ１を維持してから、１８０℃の定着目標温度Ｔ３まで上昇させた後、印字を行った。第３パターンでは、定着部材２０の温度を２５℃から１００℃の第１予備運転温度Ｔ１まで上昇させて１０秒の第１予備運転時間ｔ１を維持してから、１８０℃の定着目標温度Ｔ３まで上昇させた後、印字を行った。第４パターンでは、定着部材２０の温度を２５℃から１００℃の第１予備運転温度Ｔ１まで上昇させて１５秒の第１予備運転時間ｔ１を維持してから、１８０℃の定着目標温度Ｔ３まで上昇させた後、印字を行った。即ち、第２パターン〜第４パターンでは、第１予備運転温度Ｔ１の１段階のみを設定し、第１予備運転時間ｔ１又は第１予備運転温度Ｔ１を代えている。

また、定着部材２０の温度の変化パターンとして、第５パターンでは、定着部材２０の温度を２５℃から７５℃の第１予備運転温度Ｔ１まで上昇させて５秒の第１予備運転時間ｔ１を維持し、更に、１５０℃の第２予備運転温度Ｔ２まで上昇させて１０秒の第２予備運転時間ｔ２を維持してから、１８０℃の定着目標温度Ｔ３まで上昇させた後、印字を行った。第６パターンでは、定着部材２０の温度を２５℃から１００℃の第１予備運転温度Ｔ１まで上昇させて５秒の第１予備運転時間ｔ１を維持し、更に、１５０℃の第２予備運転温度Ｔ２まで上昇させて１０秒の第２予備運転時間ｔ２を維持してから、１８０℃の定着目標温度Ｔ３まで上昇させた後、印字を行った。即ち、第５パターン及び第６パターンでは、第１予備運転温度Ｔ１及び第２予備運転温度Ｔ２の多段階を設定し、第１予備運転温度Ｔ１を代えている。

図７に示すように、第１パターン〜第６パターンを通して、超微粒子の濃度の差異は少ない。しかしながら、多段階の予備運転温度（第１予備運転温度Ｔ１及び第２予備運転温度Ｔ２）を設定する第５パターン及び第６パターンでは、予備運転温度を設定しない第１パターンや、第１予備運転温度Ｔ１のみを設定する（多段階の予備運転温度を設定しない）第２パターン〜第４パターンに比べて、ウォームアップ時間は長くなるが、超微粒子の個数は少なくなる。また、第５パターンよりも第２予備運転温度Ｔ２の高い第６パターンの方が、超微粒子の個数は少なくなる。そこで、本実施形態の定着装置１３では、予備運転において、多段階の予備運転温度（第１予備運転温度Ｔ１及び第２予備運転温度Ｔ２）を設定している。

例えば、多段階の予備運転温度（第１予備運転温度Ｔ１及び第２予備運転温度Ｔ２）は、高く設定する程、飽和水蒸気量がより多くなるので、比較的低い温度を段階的に設定するよりも、可能な限り高い温度を設定する方が、水蒸気の発生効率を高めることができる。ところで、定着部材２０の熱容量が低い場合や、加熱温度センサー２３の精度が低い場合には、過昇温に起因する定着部材２０からの超微粒子の発生が懸念されるため、本実施形態では、多段階の予備運転温度を設定している。そのため、定着部材２０の熱容量や加熱温度センサー２３の精度を予め把握しておくことで、多段階の予備運転温度を最適に設定することができる。なお、定着部材２０の熱容量や加熱温度センサー２３の精度に拘らず、定着部材２０の過昇温を抑制しつつ、より多くの水蒸気を発生させるためには、例えば、予備運転温度は、定着目標温度Ｔ３の１／２〜３/４の間（定着目標温度Ｔ３が２００℃であれば１００〜１５０℃の間）で多段階に設定するとよい。また、予備運転時間は、設定した予備運転温度に対して１/１０の値の秒数（予備運転温度が１００℃であれば１０秒、１５０℃であれば１５秒）に設定するとよい。あるいは、制御装置１５が、定着部材２０の昇温速度や温度リップルに基づいて予備運転温度や予備運転時間を予測して設定してもよい。

なお、定着装置１３では、予備運転を行ってから定着処理を行う予備運転モードと、予備運転を行わずに定着処理を行う予備運転モードとをユーザーに設定可能にしてよい。ユーザーは、超微粒子に対する環境保全を重要視する場合には、予備運転モードを設定し、ウォームアップ時間の短縮を重要視する場合には、通常モードを設定すればよい。予備運転モード及び通常モードの設定は、プリンター１のタッチパネル等の操作表示部（図示せず）の操作によって行われてもよく、あるいは、外部コンピューターから入力される印刷開始の指示（印刷ジョブやコピージョブ）に含まれてもよい。

なお、予備運転における多段階の第１予備運転温度Ｔ１及び第２予備運転温度Ｔ２は、予め設定されて記憶装置１６に記憶される。また、予備運転における第１予備運転時間ｔ１及び第２予備運転時間ｔ２は、予め設定されて記憶装置１６に記憶されてもよく、ユーザーによって設定可能にしてもよい。

本実施形態によれば、上述のように、プリンター１（画像形成装置）の定着装置１３は、用紙に形成されたトナー像を、熱源２７を用いて加熱する定着部材２０と、定着部材２０に接触して配置され、定着部材２０との間を通過する用紙を加圧する加圧部材２１とを備える。そして、定着装置１３は、定着部材２０及び加圧部材２１による定着処理を行う前に、定着部材２０を所定の定着目標温度Ｔ３まで加熱する間に、定着部材２０を定着目標温度Ｔ３より低い２段階以上の予備運転温度（第１予備運転温度Ｔ１及び第２予備運転温度Ｔ２）でそれぞれ所定の予備運転時間（第１予備運転時間ｔ１及び第２予備運転時間ｔ２）を経過するまで定着目標温度Ｔ３への加熱を抑制しながら昇温させる予備運転を行う。

これにより、定着装置１３では、予備運転によって、機内の温度を段階的に上昇させて水蒸気量を段階的に増加することにより、超微粒子を効率良く凝集（大粒径化）させることができる。なお、定着部材２０の温度を段階的に昇温させるので、低熱容量の定着部材２０を適用する定着装置１３において、過昇温が生じることなく予備運転を行うことが可能である。また、定着部材２０は、超微粒子の発生温度を超えて加熱されることがないので、定着部材２０の加熱に起因した超微粒子の発生を抑制することができる。即ち、超微粒子の発生を抑制可能な状態で、水蒸気量をできるだけ増加させることができる。そして、超微粒子の凝集によって超微粒子の個数を減少することができ、定着部材２０の加熱に起因する超微粒子の排出個数を減少することが可能となる。

また、本実施形態によれば、定着装置１３では、予備運転時間は、予備運転温度が高い程、長く設定される。例えば、予備運転時間は、予備運転温度が１段階高くなると、２倍以上長く設定される。そして、より多くの超微粒子を凝集させて超微粒子の個数をより減少することができる。

また、本実施形態によれば、定着装置１３では、予備運転は、定着部材２０の周辺温度及び周辺湿度が、超微粒子を凝集し難い温湿度条件を満たす場合に行われる。例えば、温湿度条件は、定着部材２０の周辺温度が２３℃以下及び周辺湿度が５０％以下の場合に設定される。これにより、定着装置１３では、超微粒子の凝集し易さに応じて予備運転を切り換えることができる。そして、超微粒子を凝集し易い場合には、超微粒子の個数の減少を見込んで予備運転を行わずにウォームアップ時間を短縮することができる。一方、超微粒子を凝集し難い場合には、超微粒子の個数の増加を懸念して予備運転を行うことで超微粒子の個数を減少することができる。

また、本実施形態によれば、定着装置１３は、定着部材２０の周辺の空気を排気する排気機構２６を更に備える。そして、定着装置１３は、予備運転において定着部材２０を加熱している間は、排気機構２６による空気の排気を停止する。これにより、定着装置１３では、定着処理に起因する機内の空気の汚染を抑制する一方、予備運転において排気機構２６を停止することによって機内の水蒸気の上昇効率を高めることができる。

本実施形態では、定着装置１３は、予備運転における定着部材２０の温度を２段階の第１予備運転温度Ｔ１及び第２予備運転温度Ｔ２に昇温させる例を説明したが、本発明はこの例に限定されない。例えば、他の実施形態では、定着装置１３は、予備運転における定着部材２０の温度を３段階以上に分けて昇温してもよい。低熱容量の定着部材２０は過昇温し易いため、予備運転における定着部材２０の温度をより多くの段階に分けて昇温することで、過昇温を抑制することが可能となる。なお、加熱温度センサー２３の精度がより高い場合には、定着部材２０の温度を精密に制御することができて過昇温を抑制可能であるため、定着部材２０の温度を分ける段階を少なくしてもよい。

また、定着装置１３は、定着部材２０の熱容量や、温湿度条件またはその他の条件に応じて、定着部材２０の温度を分ける段階を代えるように制御してもよい。

本実施形態では、定着部材２０は、定着ローラーで構成される例を説明したが、定着部材２０はこれに限定されず、例えば、定着ベルトで構成されてもよい。また、本実施形態では、熱源２７は、定着部材２０の内部に備わるヒーターで構成される例を説明したが、熱源２７はこれに限定されず、例えば、定着部材２０の外部に備わるヒーターやＩＨユニットで構成されてもよい。

本実施形態では、プリンター１に本発明の構成を適用する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、複写機、ファクシミリ、複合機等の他の画像形成装置に本発明の構成を適用することも可能である。

１ プリンター（画像形成装置）
２ プリンター本体
３ 画像形成部
１０ 搬送経路
１３ 定着装置
１５ 制御装置
２０ 定着部材
２１ 加圧部材
２２ 駆動源
２３ 加熱温度センサー
２４ 環境温度センサー
２５ 環境湿度センサー
２６ 排気機構
２７ 熱源

Claims (5)

1. 用紙に形成されたトナー像を、熱源を用いて加熱する定着部材と、
   前記定着部材に接触して配置され、前記定着部材との間を通過する前記用紙を加圧する加圧部材と、を備え、
   前記定着部材及び前記加圧部材による定着処理を行う前に、前記定着部材を所定の定着目標温度まで加熱する間に、前記定着部材を前記定着目標温度より低い２段階以上の予備運転温度でそれぞれ所定の予備運転時間を経過するまで前記定着目標温度への加熱を抑制しながら昇温させる予備運転を行い、
   前記予備運転時間は、前記予備運転温度が高い程、長く設定されることを特徴とする定着装置。
2. 前記予備運転時間は、前記予備運転温度が１段階高くなると、２倍以上長く設定されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記予備運転は、前記定着部材の加熱に起因する超微粒子を凝集し難い温湿度条件として、前記定着部材の周辺温度が２３℃以下且つ前記定着部材の周辺湿度が５０％以下を満たす場合に行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記定着部材の周辺の空気を排気する排気機構を更に備え、
   前記予備運転において前記定着部材を加熱している間は、前記排気機構による空気の排気を停止することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の定着装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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