特許 5738392 定着装置および画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5738392

(24)【登録日】2015年5月1日

(45)【発行日】2015年6月24日

(54)【発明の名称】定着装置および画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20150604BHJP

   G03G 21/00 20060101ALI20150604BHJP

【ＦＩ】

   G03G15/20 555

   G03G21/00 574

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-263952(P2013-263952)

(22)【出願日】2013年12月20日

(62)【分割の表示】特願2012-133488(P2012-133488)の分割

【原出願日】2012年6月13日

(65)【公開番号】特開2014-56272(P2014-56272A)

(43)【公開日】2014年3月27日

【審査請求日】2013年12月25日

(31)【優先権主張番号】61/496711

(32)【優先日】2011年6月14日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】13/493059

(32)【優先日】2012年6月11日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】000003562

【氏名又は名称】東芝テック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087398

【弁理士】

【氏名又は名称】水野 勝文

(74)【代理人】

【識別番号】100128473

【弁理士】

【氏名又は名称】須澤 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100128783

【弁理士】

【氏名又は名称】井出 真

(72)【発明者】

【氏名】藤原 茂

【審査官】 下村 輝秋

(56)【参考文献】

【文献】 特開平７−４９６３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−３０１４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−１２３２６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平７−１８１７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０５９５６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０２５２３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３０２８６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｇ１５／２０

Ｇ０３Ｇ２１／００

Ｇ０３Ｇ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の定着温度で加熱されて被転写材上に定着され、前記定着温度よりも高温の所定の消色開始温度で加熱されて消色する消色トナーで形成されたトナー画像を加熱、加圧により前記被転写材に定着させる定着装置であって、
第１の加熱源により加熱されて前記トナー画像を前記被転写材に定着させる定着部材と、
第２の加熱源により加熱され、前記定着部材より熱容量が小さく、前記定着部材と当接して前記定着部材との間を前記被転写材が通過する加圧部材と、
前記第２の加熱源の制御温度を前記第１の加熱源の制御温度よりも低く設定して、前記定着部材及び前記加圧部材の表面温度を略同一とし、かつ、この表面温度を前記定着開始温度以上であって前記消色開始温度より低くなるよう制御する温度制御部と、
を有する定着装置。

【請求項2】

前記温度制御部は、前記第２の加熱源の制御温度を、前記第１の加熱源の制御温度との温度差が１０℃以下となるよう制御することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。

【請求項3】

前記温度制御部は、前記第２の加熱源の制御温度を、前記第１の加熱源の制御温度との温度差が５〜１０℃となるよう制御することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。

【請求項4】

前記温度制御部は、前記定着部材と前記加圧部材の目標表面温度を、前記定着部材の表面温度と前記加圧部材の表面温度との相関関係により得られる前記定着温度以上で、かつ前記消色温度未満となる適正定着温度領域の低温度側に設定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の定着装置。

【請求項5】

用紙上にトナー画像を形成する画像形成装置であって、
前記消色トナーを現像剤として像担持体上に形成したトナー画像を被転写材に転写する画像形成部と、
請求項１から４のいずれかに記載の定着装置と、
を有する画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この明細書に記載の実施形態は、所定温度の加熱により消色する消色性色材でシート上に画像を形成する画像形成技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、加熱によって色素と発色剤の結びつきを断ち切って消色する性質の色材が知られている。そして、このような色材を電子写真法の画像形成装置に現像剤として使用することにより、印字用紙の再使用を可能とし、用紙の製造と用紙のリサイクルに必要なエネルギーを削減してＣＯ_２の排出量の削減に寄与することができる。

【0003】

このような消色性の色材を使用した消色性の現像剤（以下、消色トナーと称す）は、電子写真法の画像形成装置において、感光体ドラム等の像担持体上に現像像として形成され、消色トナーによる現像像が転写位置で印字用紙上に転写される。そして、未定着消色トナー画像を保持した印字用紙が定着器に向けて搬送され、未定着消色トナー画像が定着器により所定の定着温度で加熱、加圧されて印字用紙に定着する。未定着消色トナー画像を定着させる定着開始温度は、定着済みの消色トナー画像を消色させるために加熱する消色開始温度よりも低い。

【0004】

非消色性のトナー画像を定着する場合には、定着開始温度をある程度高めに設定しておけば、連続印字、および両面印字において温度差が生じても、また環境温度（低温）が変化しても十分な定着性を確保できる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、未定着消色トナー画像を使用して定着する場合には、未定着消色トナー画像の定着開始温度と、消色開始温度との幅が狭い傾向にあることから、消色開始温度を考慮した定着器の温度管理が求められている。

【0006】

本発明の目的は、未定着消色トナー画像を消色させることなく確実に定着させることができる定着装置および画像形成装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態の定着装置は、所定の温度で加熱されて被転写材上に定着され、前記所定温度よりも高温で加熱されて消色する消色トナーで形成されたトナー画像を加熱、加圧により前記被転写材に定着させる定着装置に関する。

【0008】

この定着装置は、第１の加熱源により加熱されてトナー画像を前記被転写材に定着させる定着部材と、第２の加熱源により加熱され、定着部材より熱容量が小さく、定着部材と当接して定着部材との間を被転写材が通過する加圧部材と、第２の加熱源の制御温度を第１の加熱源の制御温度よりも低く設定して、前記定着部材及び前記加圧部材の表面温度を略同一とし、かつ、この表面温度を前記定着開始温度以上であって前記消色開始温度より低くなるよう制御する温度制御部と、を有する。

【0009】

また、実施形態の画像形成装置は、用紙上にトナー画像を形成する画像形成装置に関する。

【0010】

この画像形成装置は、所定の定着開始温度で加熱されると溶融し、前記定着開始温度よりも高温の所定の消色開始温度で加熱されると消色する消色トナーを現像剤として像担持体上に形成したトナー画像を用紙に転写する画像形成部と、例えば上記した構成の定着装置とを有する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】画像形成装置の全体構成を示す第１実施形態の概略側断面図。

【図2】図１の画像形成装置に備えられる定着装置における定着器と通電制御部を示す図。

【図3】図２の通電制御部の回路ブロック図。

【図4】図３の通電制御部の基本制御の流れを示すフローチャート。

【図5】図３の通電制御部により定着部材と加圧部材の表面温度を同温度に調整して定着を行ったときの定着後の画像濃度と、定着部材と加圧部材の表面温度との関係を示す図。

【図6】図３の通電制御部による定着部材と加圧部材の適正定着温度領域を示す図。

【図7】ヒートローラ制御温度を一定にして、加圧ベルトの制御温度に対するヒートローラ温度と加圧ベルト温度（定着器温度）を評価した実験結果を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本実施形態に係る画像形成装置を図面に基づいて詳細に説明する。

【0013】

第1の実施形態
図１は画像形成装置の全体構成を示す第１実施形態の概略側断面図である。

【0014】

図１において、電子写真方式の画像形成装置１は、装置本体２の上下方向に沿って給紙装置３、画像形成部４、定着装置の定着器５を配置している。また、装置本体２の奥側（図１の右側）には、給紙装置３により取り出された用紙をレジストローラ対６に向けて搬送する給紙搬送部７と、用紙の両面に印字するための両面給紙部８を配置している。

【0015】

給紙装置３は、上下方向に沿って配置した複数の給紙カセット９（最上段の給紙カセットのみ図示）を有し、給紙カセット９内に積載した用紙、例えば未使用あるいは再使用紙（用紙に定着された消色トナー画像を消色した消色処理済みの用紙）の用紙をピックアップローラ１０により一枚ずつ取り上げて分離/搬送ローラ対１１に送り、給紙搬送部７を介してレジストローラ対６に搬送する。

【0016】

画像形成部４は、有機光導電体（ＯＰＣ）を表面に有し、所定の周速、例えば１３６ｍ/ｓｅｃで回転する感光体ドラム１２を有する。さらに画像形成部４は、感光体ドラム１２の周囲に配置する、感光体ドラム１２を負極性の電位に一様帯電するスコロトロン型のコロナ帯電器１３と、感光体ドラム１の表面を画像露光するレーザー露光ユニット１４と、消色トナーを収容する現像器１５と、転写残りのトナーを感光体ドラム１２から除去するクリーナ１６と、感光体ドラム１２を除電する除電ランプ１７と、感光体ドラム１２の表面に担持したトナー画像を用紙に転写するための転写ローラ１８を有する。

【0017】

パソコンからの画像信号、あるいは装置本体２の上部に配置したスキャナー１９により読み取った原稿画像をデジタル変換した画像信号は、不図示の画像処理回路で画像処理が施された後、不図示のレーザー駆動回路に送信され、画像信号に応じて不図示のレーザー（半導体レーザー）が発光してレーザー露光ユニット１４により、例えば６００ｄｐｉの解像度でレーザー光の走査露光が行われて感光体ドラム１２上に静電潜像が形成される。

【0018】

感光体ドラム１２上に形成された静電潜像は、現像器１５の消色トナーにより現像されて顕像化される。現像器１５には、体積平均粒子径が５〜１２μｍの消色トナーと、体積平均粒子径３０〜８０μｍの磁性キャリアの混合物からなり、消色トナーを負極性に帯電した２成分現像剤を収容している。なお、現像器１５に設けた不図示のトナー濃度センサにより２成分現像剤のトナー濃度を検知し、トナー濃度センサの検知出力に応じて不図示のトナーカートリッジに収容している消色トナーを現像器１５に補給する。

【0019】

両面印刷の場合には、感光体ドラム１２上に形成した消色トナーによるトナー画像は、不図示の高圧電源により正極性の転写バイアスが印加された転写ローラ１８により、転写ニップ部を通過する用紙上の第１面に転写される。レジストローラ対６は、所定のタイミングで待機する用紙を転写ニップ部に向けて搬送する。トナー画像が転写された用紙は、定着器５に向けて搬送され、用紙の第１面に転写された消色トナーによるトナー画像が定着される。

【0020】

なお、本実施形態の画像形成プロセスは、クリーナ１６により感光体ドラム１２上に残った転写残りトナーを除去した後、除電ランプ１７の照射により感光体ドラム１２を除電し、コロナ帯電器１３により感光体ドラム１２を一様帯電して次の静電潜像の形成に供するようにしているが、これに限定されるものではない。

【0021】

定着済みの用紙は、排紙ローラ対２０に向けて搬送される。片面印刷では、排紙ローラ対２０により排紙トレー２１上に排紙されるが、両面印刷では第２面への印刷のために、スイッチバック方式の両面給紙部８へ給紙され、レジストローラ対６で待機する。そして、用紙は第２面への転写タイミングに合わせて転写ニップへ搬送され、第２面に消色トナーによるトナー画像が転写された後、定着器５に向けて搬送される。第２面のトナー画像が定着された用紙は、排紙ローラ対２０により排紙トレー２１上に排紙される。

【0022】

図２に示すように、本実施形態の定着装置３０は、定着器５と、定着器５への通電制御を行う通電制御部３１により構成している。

【0023】

定着器５は、円筒状に形成した定着部材であるヒートローラ５１と、無端回動する加圧部材である加圧ベルト５２とを有し、加圧ベルト５２はヒートローラ５１の外周面に所定の範囲にわたって当接し、定着ニップ部を形成する。ヒートローラ５１は内部に加熱源としてハロゲンランプで構成されるヒートローラ用ランプ５３を内蔵している。ヒートローラ５１の直径は例えば直径４５ｍｍ、加圧ベルト５２の直径は例えば４７ｍｍとしている
。

【0024】

加圧ベルト５２は、搬送方向上流側に位置するベルトヒートローラ５４と、搬送方向下流側に位置する加圧ローラ５５と、テンションローラ５６の回りに巻き掛けられて張架され、ベルトヒートローラ５４と加圧ローラ５５との間に定着ニップ部を形成している。加圧ローラ５５は加圧ベルト５２をヒートローラ５１に加圧接触させて定着ニップ部の出口
を形成している。また、加圧ベルト５２の内側に配置した加圧パッドホルダー５７には加圧パッド５８が保持され、加圧パッド５８を定着ニップ部の中央部で加圧ベルト５２の内周面に押し付け、加圧ベルト５２をヒートローラ５１に加圧接触させている。

【0025】

ベルトヒートローラ５４は、中空ローラ形状に形成されていて、加熱源であるハロゲンランプで構成される加圧ベルトランプ５９が内蔵されている。

【0026】

本実施形態において、ベルトヒートローラ５４の直径を２０ｍｍ、加圧ローラ５５の直径を１８ｍｍ、加圧パッド５８の幅を１０ｍｍとしている。

【0027】

ヒートローラ５１の表面温度は外周面に接触する定着部材用サーミスタ６１により検知し、ベルトヒートローラ５４における加圧ベルト５２の表面温度は外周面に接触する加圧部材用サーミスタ６２により検知している。

【0028】

本実施形態において、定着ニップ部の搬送方向における長さは例えば約２７ｍｍ、例えばＡ４横サイズの用紙が定着ニップ部を通過するのに要する時間は約０．２秒である。

【0029】

定着部材であるヒートローラ５１は用紙に保持された未定着トナー画像に接触する。このため、ヒートローラ５１は、例えば肉厚１．０ｍｍのアルミニューム製のローラ基体上に離型層として約２５μｍのフッ素樹脂ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン/パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）層を有している。また、加圧部材である加圧ベルト５２は、厚さ約４０μｍのニッケル製のベルト基体上に、厚さ２００μｍのシリコーンゴム層を有し、さらにその上に離型層として約３０μｍのフッ素樹脂ＰＦＡ層を有する。

【0030】

図２に示すように、ヒートローラ５１は、不図示の駆動源により駆動されて回転し、加圧ベルト５２はヒートローラ５１に従動して回転駆動される。

【0031】

ヒートローラ５１に内蔵のハロゲンランプ５３は、ヒートローラ５１の長さ方向中央部を加熱するヒートローラ用センターランプ５３Ａと、ヒートローラ５１の長さ方向両端部を加熱するヒートローラ用サイドランプ５３Ｂの２本を有している。また、ベルトヒートローラ５４に内蔵の加圧ベルトランプ５９は、ベルトヒートローラ５４を長さ方向の全長にわたり加熱する。ヒートローラ用センターランプ５３Ａは、例えばA４縦サイズの用紙幅に対応し、ヒートローラ用サイドランプ５３Ｂは例えばA４横サイズの用紙幅に対応している。これら３本のランプの出力は例えば３００Ｗを例示することができる。

【0032】

ヒートローラ用センターランプ５３Ａ、ヒートローラ用サイドランプ５３Ｂおよび加圧ベルトランプ５９は、センターランプ用スイッチング素子６３Ａ、サイドランプ用スイッチング素子６３Ｂおよび加圧ベルトランプ用スイッチング素子６４を個々にＯＮ/ＯＦF制御することにより、商用の交流電源が供給/停止される。これらのスイッチング素子は、例えば双方向サイリスタを使用することができる。

【0033】

センターランプ用スイッチング素子６３Ａ、サイドランプ用スイッチング素子６３Ｂおよび加圧ベルトランプ用スイッチング素子６４は、温度制御器６５によりＯＮ/ＯＦＦ制御される。

【0034】

定着部材用サーミスタ６１は、ヒートローラ５１の長さ方向の中央部分の表面温度を検知するヒートローラ用センターサーミスタ６１Ａと、ヒートローラ５１の長さ方向の片側端部の表面温度を検知するヒートローラ用サイドサーミスタ６１Ｂを有し、ヒートローラ用センターサーミスタ６１Ａとヒートローラ用サイドサーミスタ６１Ｂの温度検知情報を温度制御器６５に入力する。定着する用紙が例えばＡ４縦サイズの用紙の場合には、ヒートローラ用サイドランプ５３ＢのＯＦＦ期間を長くしてヒートローラ５１の両端部が必要以上に昇温しないようにしている。

【0035】

また、加圧部材用サーミスタ６２は、加圧ベルト５２の幅方向中央部分の表面温度を検知し、温度検知情報を温度制御器６５に入力する。なお、図３の回路ブロック図に示すように、各サーミスタ６１Ａ、６１Ｂ、６２は、Ａ/Ｄコンバータ６６、６７、６８を介して温度制御器６５に接続されている。温度制御器６５には、温度制御を実行するプログラムが格納されたＲＯＭ６９と、温度制御の制御パラメータが格納されたＲＡＭ７０が接続されている。

【0036】

図４は、温度制御器６５による温度制御の基本温度制御動作を示すフローチャートである。

【0037】

温度制御器６５は、各ヒートローラ用センターランプ５３Ａ、ヒートローラ用サイドランプ５３Ｂおよび加圧ベルトランプ５９を独立して温度制御するもので、各サーミスタ６１Ａ、６１Ｂ、６２により温度を検知する（ＡＣＴ．１）。各サーミスタ６１Ａ、６１Ｂ、６２の検知温度が所定の制御温度御以上か否かを判定し（ＡＣＴ．２）、所定温度以上であれば、ランプを消灯し（ＡＣＴ．３）、所定温度に達していなければ、制御温度に達するまでランプの点灯を維持し（ＡＣＴ．４）、ヒートローラ５１および加圧ベルト５２の表面温度を所定温度に維持する。

【0038】

ところで、トナー画像の加熱溶融はトナー画像と用紙との間の温度により決まり、また消色トナーで形成されたトナー画像の消色は、トナー画像の表面温度により決まる。このため、定着部材の表面温度を高くすれば、良好な定着が得られるが定着部材と加圧部材の表面温度を消色トナーが消色を開始する消色開始温度に達しないように温度制御しなければならない。特に、消色開始温度は定着開始温度との温度差が小さいため、狭い温度範囲内での安定した温度制御が要求される。

【0039】

消色トナーで形成したトナー画像を消色させることなく定着させるには、できるだけ低温度での定着が望ましい。また、定着部材と加圧部材の温度制御において、定着部材と加圧部材の表面温度を同温度の目標値に設定しても、実際の表面温度は目標温度とはならないが、定着部材と加圧部材の表面温度の差が小さければ小さい程低温度での安定した表面温度を維持できる。

【0040】

また、定着部材と加圧部材の表面温度に差が生じても両方の表面温度が共に定着開始温度未満でなければ、図６の定着下限温度特性線Ｌ１で示されるように、定着部材と加圧部材の表面温度との間に定着可能な下限値が設定される。

【0041】

したがって、定着部材と加圧部材の目標表面温度を同温度に設定して定着処理を行う場合、定着部材と加圧部材の実温度に差が生じていても、その差が図６中、斜線で示す適正定着温度領域Ｐ内であれば、用紙の第１面に形成した未定着の消色トナー画像を消色させることなく定着させることができる。また、両面印刷時において、第１面の定着済みの消色トナー画像と第２面の未定着トナー画像を消色させることなく第２面の未定着の消色トナー画像を定着させることができる。

【0042】

このような観点により、温度制御器６５は、ヒートローラ５１および加圧ベルト５２の表面温度の目標値を同温度に設定している。このような温度制御を行うことにより、定着部材であるヒートローラ５１と加圧部材である加圧ベルト５２を共に加熱源であるハロゲンランプ５３、５９で加熱し、ヒートローラ５１の実表面温度と加圧ベルト５２の実表面温度にできるだけ温度差を生じさせない。したがって、ヒートローラ５１と加圧ベルト５２との間での熱移動が少ないため、ヒートローラ５１の表面温度と加圧ベルト５２の表面温度を低い定着温度に安定して維持することができ、ヒートローラ５１の表面温度と加圧ベルト５２の表面温度が消色開始温度に達するのを防止することができる。仮に、ヒートローラ５１のみを加熱させて定着を行う場合には、加圧ベルト５２への熱移動が大きくなり、ヒートローラ５１の表面温度が消色開始温度以上となるおそれがある。

【0043】

図１に示す構成の画像形成装置１により、消色トナーの定着性と消色性の評価を画像濃度に基づいて行った。使用する消色トナーは、カプセル式熱消色性トナーを用い、下記のケミカル手段により作成した。

【0044】

（１）バインダー樹脂、ＷＡＸ微粒化液
バインダー樹脂として、ポリエステル系樹脂を用いた。そして、ポリエステル系樹脂、アニオン性乳化剤、中和剤を用いて高圧ホモジナイザーにより樹脂微粒化液を作成した。

【0045】

（２）ＷＡＸ分散液の調整
ライスＷＡＸを用いて上記樹脂と同様の方法で微粒化液を得た。

【0046】

（３）トナーの調整
ロイコ染料：ＣＶＬ(Crystal Violet Lactone)
顕色剤：４−ヒドロキシン安息香酸ベンジル
温度コントロール剤：ラウリン酸‐４‐ベンジルオキシフェニルエチル
（４）上記各材料を加熱溶融した。そして、周知のコアセルベーション法によりカプセル化した。そのカプセル化した色材とトナーバインダー樹脂分散液、WAX分散液を、硫黄A
ｌ（Ａｌ_２（ＳＯ_４）_３）を用いて凝集、融着し、さらに洗浄、乾燥することによりトナーを得た。トナーには、適宜外添剤を付与した。このトナーを以下、カプセル式消色トナーと称す。カプセル式消色トナーの真比重は約０．９〜１．２ｇｃｍ^３の範囲である。そして、外添前トナーの１０ｗｔ％がカプセル化した色材の量となるように製造した。このトナーに使用したカプセル化した色材は、９０℃で消色が開始し、９３〜９５℃で完全に消色する特性を有する。

【0047】

消色トナーの定着性と消色性の評価は、ヒートローラ５１と加圧ベルト５２の表面温度が同温度になるように定着器５の安定化（安定化については図７を参照して後述する）と温度制御器６５の調整を行い、定着温度を６０〜１４０℃の間で変化させトナー画像の定着を行った。使用した用紙はP‐５０S（株式会社東芝製、坪量：６４ｇ/ｍ^２）を用い、画像は用紙上のトナー付着量が０．６ｍg/ｃｍ^２のベタパッチで評価した。評価結果を図５に示す。

【0048】

図５において、横軸は、定着部材（ヒートローラ）の表面温度及び加圧部材（加圧ベルト）の表面温度、縦軸を画像濃度とし、定着性（定着強度）の評価は堅牢度試験機を用いて行い、画像濃度の保持率が７５％以上で定着性が合格と判定した。

【0049】

図５に示すように、定着部材であるヒートローラ５１の表面温度と加圧部材である加圧ベルト５２の表面温度を同温度として、表面温度を上昇させると、約８０℃で消色トナー画像の定着が開始され、約１０５℃で消色が開始され、定着開始温度と消色開始温度との温度差が絶対値で約２５℃であった。

【0050】

一方、温度制御器６５によりヒートローラ５１と加圧ベルト５２の表面温度を共に同温度の所定の目標温度で制御する場合、表面温度の上限を加熱開始温度未満とし、下限を定着開始温度以上とすればよい。この場合、ヒートローラ５１の実際の表面温度と加圧ベルト５２の実際の表面温度は、目標温度との間に差が生じ、また、ヒートローラ５１と加圧ベルト５２の表面温度にも差が生じる。

【0051】

なお、ヒートローラ５１と加圧ベルト５２の双方またはいずれか一方の表面温度が消色開始温度以上であると、両面印刷の際に、消色開始温度以上のヒートローラあるいは加圧ベルトに直接接する第１面に形成された定着済みの消色可能なトナー画像あるいは第２面に形成された未定着の消色可能なトナー画像が消色する。

【0052】

したがって、定着下限温度特性線L１と、定着部材表面温度および加圧部材表面温度が消色開始温度以下で囲まれた斜線で示す適正定着温度領域P内において、定着部材と加圧部材の表面温度を制御することにより、未定着の消色可能な画像および定着済みの消色可能なトナー画像を消色させることなく定着することができる。

【0053】

ここで、適正定着温度領域Pは、横軸に定着部材表面温度、縦軸に加圧部材表面温度とするグラフにおいて、定着部材表面温度および加圧部材表面温度における消色開始温度（図６では１０５℃）を上限温度として囲まれる領域内で、略弧状の定着下限温度特性線L１を下限温度として囲まれる領域である。

【0054】

本実施形態において、定着下限温度特性線L１は、定着部材表面温度および加圧部材表面温度における定着開始温度の交点（図６では８０℃）を通り、加圧部材表面温度を上限温度の消色開始温度（１０５℃）とした時の定着開始温度よりも低い定着部材表面温度の下限値（図６では６９℃）と、定着部材表面温度を上限温度の消色開始温度（１０５℃）とした時の加圧部材表面温度の下限値（図６では６４℃）を結ぶ略湾曲線をなしている。

【0055】

また、図６に示すグラフにおいて、定着部材表面温度と加圧部材表面温度を共に等しくする同温度特性線L２は、適正定着温度領域Pを略等分に二分する。このため、同温度特性線L２の回りは領域が広いので、制御温度の許容範囲を広く設定でき、トナー画像を消色させることなく確実な定着を行うことができる。

【0056】

また、温度制御器６３は、同温度特性線L２に沿って表面温度を等温度に制御する際、定着処理時におけるヒートローラ５１の表面温度と加圧ベルト５２の表面温度の温度差を、消色開始温度(１０５℃)と定着開始温度（８０℃）の温度差（２５℃）よりも小さい範囲内となるように温度制御を行えば、ヒートローラ５１と加圧ベルト５２の表面温度が消色開始温度を超えず、定着可能範囲内に存在するため、トナー画像を消色させることなく定着を行うことができる。

【0057】

図７は、定着器５の温度安定性（安定化）を示すグラフである。図７のグラフは、ヒートローラ５１の制御温度を一定（本実施形態では９０℃）として、加圧ベルト５２の制御温度に対するヒートローラ５１の表面温度と、加圧ベルト５２の表面温度を評価した実験結果である。

【0058】

ヒートローラ５１の制御温度９０℃に対し、加圧ベルト５２の制御温度を７０℃とすると、ヒートローラ５１の表面温度が９０℃、加圧ベルト５２の表面温度が８４℃であった。そして、加圧ベルト５２の制御温度を定着開始温度８０℃を超えて８５℃まで徐々に上昇させると、ヒートローラ５１の表面温度は９０℃を維持し、加圧ベルト５２の表面温度は徐々に上昇して８０℃〜８５℃の間で約９０℃に達する。

【0059】

さらに加圧ベルト５２の制御温度を９０℃まで上昇すると、加圧ベルト５２の表面温度が略９０℃に維持され、ヒートローラ５１の表面温度が制御温度である９０℃よりも若干上昇する。

【0060】

さらに、加圧ベルト５２の制御温度を９０℃から徐々に上昇させると、加圧ベルト５２の表面温度が上昇し始め、ヒートローラ５１の表面温度は、加圧ローラ５２の表面温度よりも低いが上昇し始め、加圧ベルト５２の表面温度とヒートローラ５１の表面温度の温度差が拡がる。加圧ベルト５２の制御温度が１００℃、１０５℃における前記温度差は約５℃、約７℃である。

【0061】

このように、ヒートローラ５１の表面温度と加圧ベルト５２の表面温度を略同一温度に制御する場合、ヒートローラ５１の表面温度と加圧ベルト５２の表面温度の温度差は、プラスマイナス５℃の温度の振れを考慮し、定着部材（ヒートローラ５１）と加圧部材（加圧ベルト５２）の温度差を１０℃以内、好ましくは５℃以内とするのが望ましい。

【0062】

図６に示す同温度特性線L２に沿ってヒートローラ５１の表面温度と加圧ベルト５２の表面温度を等しい温度で消色トナー画像の定着処理を行う場合、等温度を９０℃とすると、ヒートローラ５１と加圧ベルト５２の制御温度を共に９０℃とすればよい。そして、ヒートローラ５１の表面温度と加圧ベルト５２の表面温度を９０℃から１０５℃の間で等温度に設定する場合は、加圧ベルト５２の制御温度をヒートローラ５１の表面温度よりも有る程度、例えば５〜１０℃程度低く設定すればよい。

【0063】

すなわち、熱用容量はヒートローラ５１よりも加圧ベルト５２の方が小さいため、加圧ベルト５２の温度をヒートローラ５１より低くすると、ヒートローラ５１からの熱移動により加圧ベルト５２の表面温度がヒートローラ５１の表面温度に近づくと考えられる。

【0064】

上記した実施形態では、定着器５の構成として、定着部材として加熱源を内蔵したヒートローラ５１を使用し、加圧部材として加圧ベルト５２を用いた無端ベルト式の構成としているが、定着部材と加圧部材の組み合わせとしては、逆の構成としてベルト／ローラ、ベルト／ベルト、ローラ／ローラであっても良い。

【0065】

また、本実施形態の定着装置は、トナー画像を定着する専用の定着装置としているが、用紙上に定着した定着済みの消色可能なトナー画像を加熱処理により消色できる兼用の装置として用いることもできる。

【0066】

本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施できる。そのため、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する全ての変形、様々な改良、代替および改質は、すべて本発明の範囲内のものである。

【符号の説明】

【0067】

１ 画像形成装置 ２ 装置本体
３ 給紙装置 ４ 画像形成部
５ 定着器 ６ レジストローラ対
７ 給紙搬送部 ８ 両面給紙部
９ 給紙カセット １０ ピックアップローラ
１１ 分離/搬送ローラ対 １２ 感光体ドラム
１３ コロナ帯電器 １４ レーザー露光ユニット
１５ 現像器 １６ クリーナ
１７ 除電ランプ １８ 転写ローラ
１９ スキャナー ２０ 排紙ローラ対
２１ 排紙トレー ３０ 定着装置
３１ 通電制御部 ５１ ヒートローラ
５２ 加圧ベルト ５３ ヒートローラ用ランプ
５３Ａ ヒートローラ用センターランプ
５３Ｂ ヒートローラ用サイドランプ
５４ ベルトヒートローラ ５５ 加圧ローラ
５６ テンションローラ ５７ 加圧パッドホルダー
５８ 加圧パッド ５９ 加圧ベルトランプ
６１ 定着部材用サーミスタ
６１Ａ ヒートローラ用センターサーミスタ
６１Ｂ ヒートローラ用サイドサーミスタ
６２ 加圧部材用サーミスタ
６３Ａ センターランプ用スイッチング素子
６３Ｂ サイドランプ用スイッチング素子
６６、６７、６８ Ａ/Ｄコンバータ ６５ 温度制御器
６９ ＲＯＭ ７０ ＲＡＭ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】