(57)【要約】【課題】画像定着装置において、定着部材の熱破損やオフセットトナーによる汚れを防止すると同時に、高い生産性を確保すること。【解決手段】第１と第２の定着部材で形成されるニップで画像を担持した記録材を挟持搬送させて加熱する定着装置において、前記第１の定着部材と当接し、定着部材に熱を付与する加熱部材を持ち、該加熱部材に接触して配置される第１の温度検知手段と、該第１の定着部材に接触して配置される第２の温度検知手段を有することを特徴とする。ここで、第１の温度検知手段と第２の温度検知手段は、ニップ長手方向に異なる位置に配置される。又、少なくともニップ長手方向に異なる２種以上のサイズの記録材を使用可能であり、前記第２の温度検知手段が、ニップ長手方向サイズの大きな記録材の長手域内で、且つ、ニップ長手方向サイズの小さな記録材の長手域外に相当する位置に配置される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１と第２の定着部材で形成されるニップで画像を担持した記録材を挟持搬送させて加熱する定着装置において、
前記第１の定着部材と当接し、定着部材に熱を付与する加熱部材を持ち、該加熱部材に接触して配置される第１の温度検知手段と、該第１の定着部材に接触して配置される第２の温度検知手段を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記第１の温度検知手段と前記第２の温度検知手段がニップ長手方向に異なる位置に配置されることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
少なくともニップ長手方向に異なる２種以上のサイズの記録材を使用可能であり、前記第２の温度検知手段が、ニップ長手方向サイズの大きな記録材の長手域内で、且つ、ニップ長手方向サイズの小さな記録材の長手域外に相当する位置に配置されることを特徴とする請求項２記載の定着装置。
【請求項４】
前記第１の温度検出手段が前記加熱部材の温度を検知し、その結果に基づいて該加熱部材の温度制御がなされることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記第２の温度検出手段が前記第１の定着部材の温度を検知し、その結果に基づいて記録材の搬送間隔又は搬送速度を変更することを特徴とする請求項４記載の定着装置。
【請求項６】
前記第２の温度検出手段が前記第１の定着部材の温度を検知し、その結果に基づいて記録材を停止することを特徴とする請求項４記載の定着装置。
【請求項７】
記録材の画像面に接する側の定着部材として、ベルト状部材に弾性層を設けて成る定着ベルトを用いることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の定着装置。
【請求項８】
前記第２の温度検知手段が該定着部材の内面に接触して配置されることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の定着装置。
【請求項９】
請求項１〜８の何れかに記載の定着装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
複数色のトナー像を重ねることによりカラー画像を形成するカラー画像形成装置であることを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１と第２の定着部材で形成されるニップで画像を担持した記録材を挟持搬送させて加熱する定着装置及び該定着装置を搭載した画像形成装置に関する。
【０００２】
更に詳しくは、電子写真、静電記録、磁気記録等の適時の画像形成プロセス手段により、加熱溶融性の樹脂等より成るトナーを用いて、記録材（紙、印刷紙、転写材シート、ＯＨＴシート、光沢紙、光沢フィルム等）の面に直接方式若しくは転写方式（転写方式）で形成担持させた目的の画像情報に対応した未定着トナー画像を、該画像を担持している記録材面上に永久固着画像として加熱定着処理する方式の定着装置及び該定着装置を搭載したレーザービームプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【０００３】
特に、カラー画像形成装置において使用するに好適な、低コストで、立ち上がり時間（所謂ウォームアップタイム）の短い、オンデマンド定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００４】
近年、プリンタや複写機等の画像形成装置におけるカラー化が進んできている。このようなカラー画像形成装置に使用される定着装置としては、定着部材に弾性層を有する熱ローラ定着が良く知られている。このような弾性層を有する定着ローラを使用する定着装置の一例を図１０に示す。
【０００５】
この定着装置では、矢印方向に回転駆動され、所定の定着温度に調整された定着ローラ１０１及び加圧ローラ１０２から成る２本の加熱ローラの当接ニップ部（定着ニップ）Ｎで未定着トナー画像ｔを載せた記録材Ｐが通過できるように構成されている。
【０００６】
未定着トナー画像ｔは、ニップ部Ｎを通過する際に、定着ローラ１０１及び加圧ローラ１０２により加熱及び加圧されて、記録材Ｐ上に完成画像（永久固着画像）として定着される。
【０００７】
各々のローラ１０１，１０２は、中央にハロゲンヒーターＨを備えており、該ヒーターＨから発生する輻射エネルギーを各ローラ内側のアルミ芯金１０１ａ，１０２ａで吸収して加熱される。各々のローラ１０１，１０２の表面にはサーミスタ１０３，１０４を弾性的に接触させて配設してあり、該サーミスタ１０３，１０４により検知した温度に基づいて各々のローラ１０１，１０２のハロゲンヒーターＨに対する給電が制御されて温度調整が行われている。
【０００８】
各々のローラ１０１，１０２のアルミ芯金１０１ａ，１０２ａの周りには厚さ２ｍｍのシリコーンゴムから成る弾性層１０１ｂ，１０２ｂが設けられており、更にその外側の各ローラの表面には、トナーや紙紛等が固着することを防ぐためにＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルエーエテル共重合体／４フッ化エチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体／４フッ化エチレン・６フッ化プロピレン共重合樹脂）等の、離型性且つ耐熱性の良い樹脂によるコーティング層１０１ｃ，１０２ｃが設けられている。
【０００９】
定着ニップ部Ｎにおいて、未定着トナーｔが接する定着部材である定着ローラ１０１側に弾性層１０１ｂを設けている理由は、トナー画像表面をできるだけ均一に定着するためである。
【００１０】
定着ローラ１０１側に弾性層１０１ｂを設けることにより、トナー画像ｔが定着ニップ部Ｎを通過する際に、弾性層１０１ｂがトナー層に沿って変形することで、画像上不均一に載っているトナーが弾性層１０１ｂによって包み込まれ、均一に熱を与えられることにより均一な定着が達成される。
【００１１】
このように均一に定着された画像は、光沢ムラがなく、特にＯＨＴ（オーバーヘッドプロジェクタ用透明シート）を定着した際に、画像の光透過性が優れるという特徴を有している。
【００１２】
しかし、このような弾性層を有する熱ローラ方式の定着装置においては、熱ローラ自体の熱容量が大きくなってしまい、定着ローラ１０１をトナー画像定着に適した温度までに昇温させるまでに必要な時間（ウォームアップタイム）が長いという問題があった。又、定着部材のコストも高価なものとなっていた。
【００１３】
一方、ウォームアップタイムが短く、安価な定着装置として、白黒プリンタ等に使用されている、フィルム定着方式の定着装置が良く知られている。このようなフィルム定着装置の一例を図１１に示す。
【００１４】
この定着装置では、支持部材１１５に固定支持させたヒーター１１２と弾性加圧ローラ１１４との間に薄肉の定着フィルム１１１を挟ませて定着ニップ部Ｎを形成させ、定着フィルム１１１をヒーター１１２の面に摺動移動させ、固定支持させ、定着ニップ部の定着フィルム１１１と加圧ローラ１１４の間でトナー画像ｔを担持した記録材Ｐを挟持搬送して定着フィルム１１１を介したヒーター１１２からの熱により記録材上のトナー画像を加熱する構成である。
【００１５】
記録材Ｐ上の未定着トナー画像ｔは、定着ニップ部Ｎを通過する際に、熱と圧力を受け、記録材Ｐ上に完成定着画像（永久固着画像）として定着される。
【００１６】
定着フィルム１１１は、例えば厚さ５０μｍ程度の耐熱樹脂製のエンドレスフィルムを用い、その表面に厚さ１０μｍ程度の離型性層（フッ素樹脂コーティング層等）を形成したものであり、ヒーター１１２はセラミック基板上に抵抗発熱体を形成したものである。ヒーター１１２に温度検知手段１１３が当接され、ヒーター１１２の温度が検知され、不図示の制御手段によりヒーター１１２の温度が所望の温度になるように温調制御される。
【００１７】
又、定着フィルム１１１の熱容量を小さくするため、定着フィルム１１１には弾性層を設けていない。
【００１８】
このような構成の定着装置では、定着フィルム１１１の熱容量が非常に小さくなっているので、ヒーター１１２に電力を投入した後、短時間で定着ニップ部Ｎをトナー画像の定着可能温度まで昇温させることが可能である。
【００１９】
しかし、このような弾性層を設けていない定着フィルム１１１を使用しているフィルム定着装置をカラー画像形成装置の定着装置として使用すると、記録材Ｐの表面やトナー層の有無による凹凸やトナー自体の凹凸等に定着フィルム１１１表面が追随できず、凸部と凹部で定着フィルムから加えられる熱に差ができてしまう。定着フィルムと良く接する凸部では定着フィルムから良く熱が伝わり、凹部では定着フィルムからの熱が凸部に比べて伝わりにくい。
【００２０】
カラー画像においては、複数色のトナー層を重ねて混色させ使用するので、トナー層の凹凸が白黒画像に比べて大きく、定着部材である定着フィルムに弾性層が無い場合、定着画像の光沢ムラが大きくなって画像品質を劣化させたり、記録材がＯＨＴの場合は、定着画像を投影した際に透過性が悪かったりして、画像品質の低下があった。
【００２１】
そこで、特許文献１に開示されているような、弾性層を有する定着ベルト（定着フィルム）をフィルム定着装置に使用することで、低コストなカラーオンデマンド定着装置を構成する定着装置が提案されている。
【００２２】
ところで、近年のプリンタや複写機の普及に伴い、従来よりも多種多様な紙種、紙サイズの記録材が用いられるようになった。特に、封筒やハガキ等の幅の狭い記録材を用いるユーザーが増えてきている。このような小サイズの記録材が加熱定着装置に通紙された場合、記録材が通過しない非通紙域では、加熱ヒータからの熱を吸収する媒体が存在しないため、加圧ローラ及び定着フィルムが記録材の通紙域よりも異常昇温する（以後、非通紙部昇温と呼ぶ）。このような非通紙域の異常昇温によって発せられた熱は、定着フイルムや加圧ローラを介して小サイズ記録材の端部付近にまで回り込むことがあり、これにより小サイズ記録材端部付近の定着フイルム、加圧ローラが昇温し、記録材上のトナーオフセットによる定着フィルムや加圧ローラの汚れが発生することがある。
【００２３】
フィルム定着装置においては、このような異常昇温による小サイズ記録材上のトナーオフセットや部材の熱破損等を防止するため、ヒータ裏面の小サイズ記録材の非通紙域に対応する位置に温調制御用とは別に第２の温度検知手段を配し、所定温度を検知した場合、段階的に記録材の通紙間隔を延長する、若しくは通紙を停止する等を行っている。
【００２４】
【特許文献１】特開平１１−１５３０３号公報（特許第３０５１０８５号）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
しかしながら、上記のようにヒータ裏面の小サイズ記録材の非通紙域に対応する位置に第２の温度検知手段を配し、所定温度を検知した場合、段階的に記録材の通紙間隔を延長する制御を行うと、以下のような欠点があった。
【００２６】
即ち、定着フイルムに熱抵抗の大きい弾性層を有すると、定着フイルム弾性層が実際に耐熱温度に達したり、定着フイルム表面にトナーオフセットが発生する温度に達する前にヒータ裏面が所定温度に達してしまう。この傾向は、定着装置が冷たい状態から加熱開始されて、定着動作に入る際には顕著となる。この場合、通紙間隔が段階的に長くなり、最終的には単位時間当たりの印字枚数（スループット）が落ちることになる。
【００２７】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、画像定着装置において、定着部材の熱破損やオフセットトナーによる汚れを防止すると同時に、高い生産性を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、第１と第２の定着部材で形成されるニップで画像を担持した記録材を挟持搬送させて加熱する定着装置において、前記第１の定着部材と当接し、定着部材に熱を付与する加熱部材を持ち、該加熱部材に接触して配置される第１の温度検知手段と、該第１の定着部材に接触して配置される第２の温度検知手段を有することを特徴とする。
【００２９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１の温度検知手段と前記第２の温度検知手段がニップ長手方向に異なる位置に配置されることを特徴とする。
【００３０】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、少なくともニップ長手方向に異なる２種以上のサイズの記録材を使用可能であり、前記第２の温度検知手段が、ニップ長手方向サイズの大きな記録材の長手域内で、且つ、ニップ長手方向サイズの小さな記録材の長手域外に相当する位置に配置されることを特徴とする。
【００３１】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記第１の温度検出手段が前記加熱部材の温度を検知し、その結果に基づいて該加熱部材の温度制御がなされることを特徴とする。
【００３２】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記第２の温度検出手段が前記第１の定着部材の温度を検知し、その結果に基づいて記録材の搬送間隔又は搬送速度を変更することを特徴とする。
【００３３】
請求項６記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記第２の温度検出手段が前記第１の定着部材の温度を検知し、その結果に基づいて記録材を停止することを特徴とする。
【００３４】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６の何れかに記載の発明において、記録材の画像面に接する側の定着部材として、ベルト状部材に弾性層を設けて成る定着ベルトを用いることを特徴とする。
【００３５】
請求項８記載の発明は、請求項１〜７の何れかに記載の発明において、前記第２の温度検知手段が該定着部材の内面に接触して配置されることを特徴とする。
【００３６】
請求項９記載の発明は、請求項１〜８の何れかに記載の定着装置を画像形成装置に搭載したことを特徴とする。
【００３７】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の発明において、画像形成装置は、複数色のトナー像を重ねることによりカラー画像を形成するカラー画像形成装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、画像定着装置において、定着部材の熱破損やオフセットトナーによる汚れを防止すると同時に、高い生産性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００４０】
＜実施の形態１＞
（１）画像形成装置例
図１に本発明に係るカラー画像形成装置の概略構成図を示す。
【００４１】
本例のカラー画像形成装置は、電子写真方式を用いて、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のトナー像を重ね合わせることでフルカラー画像を得る装置であり、プロセススピードは９０ｍｍ／ｓｅｃ、１分間の印字枚数はＵＳレターサイズ紙で１６枚である。又、１枚目プリント（Ｆｉｒｓｔ  Ｐａｇｅ  Ｏｕｔ）までの時間（ＦＰＯＴ）は約１５秒である。
【００４２】
Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋはそれぞれイエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの色トナー像を形成する４つのプロセスカートリッジであり、下から上に順に配列してある。各プロセスカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋは、それぞれ像担持体たる感光体ドラム１、帯電手段たる帯電ローラ２、静電潜像を顕像化するための現像手段３、感光体ドラムのクリーニング手段４等を１つの容器にまとめた、所謂オールインワンカートリッジを使用している。イエローのプロセスカートリッジＹの現像手段３にはイエロートナーを、シアンのプロセスカートリッジＣの現像手段３にはシアントナーを、マゼンタのプロセスカートリッジＭの現像手段３にはマゼンタトナーを、ブラックのプロセスカートリッジＫの現像手段３にはブラックトナーをそれぞれ充填してある。
【００４３】
感光体ドラム１に露光を行うことにより静電潜像を形成する光学系５が上記４色のプロセスカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋに対応して設けられている。光学系５としてはレーザー走査露光光学系を用いている。
【００４４】
各プロセスカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋにおいて、光学系５より、画像データに基づいた走査露光が、帯電手段２により一様に帯電された感光体ドラム１上になされることにより、感光体ドラム１表面に走査露光画像に対応する静電潜像が形成される。不図示のバイアス電源より現像手段３の現像ローラに印加される現像バイアスを、帯電電位と潜像（露後部）電位の間の適切な値に設定することで、負の極性に帯電されたトナーが感光体ドラム１上の静電潜像に選択的に付着して現像が行われる。
【００４５】
即ち、イエローのプロセスカートリッジＹの感光体ドラム１にはイエロートナー像が、シアンのプロセスカートリッジＣの感光体ドラム１にはシアントナー像が、マゼンタのプロセスカートリッジＭの感光体ドラム１にはマゼンタトナー像が、ブラックのプロセスカートリッジＫの感光体ドラム１にはブラックトナー像がそれぞれ形成される。
【００４６】
各プロセスカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋの感光体ドラム１上に現像形成された上記の単色トナー画像は、各感光体ドラム１の回転と同期して略等速で回転する中間転写体６上へ所定の位置合わせ状態で順に重畳されて一次転写されることで、中間転写体６上にフルカラートナー画像が合成形成される。
【００４７】
本実施の形態においては、中間転写体６として、エンドレスの中間転写ベルトを用いており、駆動ローラ７、二次転写ローラ対向ローラ１４、テンションローラ８の３本のローラに懸回して張架してあり、駆動ローラ７によって駆動される。
【００４８】
各プロセスカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋの感光体ドラム１上から中間転写ベルト６上へのトナー像の一次転写手段としては、一次転写ローラ９を用いている。一次転写ローラ９に対して、不図示のバイアス電源より、トナーと逆極性の一次転写バイアスを印加することにより、各プロセスカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋの感光体ドラム１上から中間転写ベルト６に対してトナー像が一次転写される。
【００４９】
各プロセスカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋにおいて感光体ドラム１上から中間転写ベルト６への一次転写後、感光体ドラム１上に転写残として残ったトナーは、クリーニング手段４により除去される。本実施の形態においては、クリーニング手段４として、ウレタンブレードによるブレードクリーニングを用いている。
【００５０】
上記工程を中間転写ベルト６の回転に同調して、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のプロセスカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋにおいて行わせて、中間転写ベルト６上に、各色の一次転写トナー画像を順次重ねて形成していく。単色のみの画像形成（単色モード）時には、上記工程は、目的の色についてのみ行われる。
【００５１】
一方、転写材供給部となる転写材カセット１０にセットされた転写材Ｐは、給送ローラ１１により給送され、レジストローラ１２により所定の制御タイミングで、二次転写ローラ対向ローラ１４に懸回されている中間転写ベルト６部分と二次転写手段としての二次転写ローラ１３とのニップ部に搬送される。
【００５２】
中間転写ベルト６上に形成された一次転写トナー像は、二次転写手段たる二次転写ローラ１３に不図示のバイアス印加手段より印加されるトナーと逆極性のバイアスにより、転写材Ｐ上に一括転写される。
【００５３】
二次転写後に中間転写ベルト６上に残った二次転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング手段１５により除去される。本実施の形態においては、感光体ドラム１のクリーニング手段４と同様、ウレタンブレードによる中間転写体クリーニングを行っている。
【００５４】
転写材Ｐ上に二次転写されたトナー画像は、定着手段たる定着装置Ｆを通過することで、転写材Ｐ上に溶融定着され、排紙パス３１を通って排紙トレイ３２に送り出されて画像形成装置の出力画像となる。
（２）定着装置Ｆ
図２は定着装置Ｆの概略構成模型図である。本例の定着装置Ｆは、定着ベルト加熱方式、加圧用回転体駆動方式（テンションレスタイプ）の加熱装置である。
【００５５】
１）装置Ｆの全体的構成
２０は第１の定着部材としての定着ベルトであり、ベルト状部材に弾性層を設けて成る円筒状（エンドレスベルト状）の部材である。この定着ベルト２０は後記３）項で詳述する。
【００５６】
２２は第２の定着部材としての加圧ローラである。１７は横断面略半円弧状樋型の耐熱性・剛性を有するヒーターホルダ、１６は熱源としての定着ヒーターであり、ヒーターホルダ１７の下面に該ホルダの長手に沿って配設してある。定着ベルト２０は、このヒーターホルダ１７にルーズに外嵌させてある。定着ヒーター１６は本実施の形態では後記２）項で詳述するようなセラミックヒーターである。
【００５７】
ヒーターホルダ１７は、耐熱性の高いエンプラ樹脂で形成し、定着ヒーター１６を保持し、定着ベルト２０をガイドする役割を果たす。材料として用いる樹脂としてはＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）、ポリイミド、ポリイミドアミド、液晶ポリマー、フッ素樹脂等があるが、本実施の形態においては、ＰＰＳ樹脂として、（株）東レのトレリーナ（商品名ＡＲ０４：ガラス繊維入り）を使用した。ＡＲ０４の最大使用可能温度は、約２６０℃である。
【００５８】
加圧ローラ２２は、ステンレス製の芯金に、射出成形により、厚み約３ｍｍのシリコーンゴム層を形成し、その上に厚み約４０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆して成る。この加圧ローラ２２は、芯金の両端部を装置フレーム２４の不図示の奥側と手前側の側板間に回転自由に軸受保持させて配設してある。この加圧ローラ２２の上側に、前記のヒーター１６・ヒーターホルダ１７・定着ベルト２０等から成る加熱アセンブリをヒーター１６側を下向きにして加圧ローラ２２に並行に配置し、ヒーターホルダ１７の両端部を不図示の加圧機構により片側９８Ｎ（１０ｋｇｆ）、総圧１９６Ｎ（２０ｋｇｆ）の力で加圧ローラ２２の軸線方向に附勢することで、定着ヒーター１６の下向き面を定着ベルト２０を介して加圧ローラ２２の弾性層に該弾性層の弾性に抗して所定の押圧力をもって圧接させ、加熱定着に必要な所定幅の定着ニップ部Ｎを形成させてある。加圧機構は、圧解除機構を有し、ジャム処理時等に、加圧を解除し、転写材Ｐの除去が容易な構成となっている。
【００５９】
２３と２６は装置フレーム２４に組付けた入り口ガイドと定着排紙ローラである。入り口ガイド２３は、二次転写ニップを抜けた転写材Ｐが、定着ニップ部Ｎに正確にガイドされるよう、転写材を導く役割を果たす。本実施の形態の入り口ガイド２３は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂により形成されている。
【００６０】
加圧ローラ２２は、駆動手段Ｍにより矢印の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ローラ２２の回転駆動による該加圧ローラ２２の外面と定着ベルト２０との、定着ニップ部Ｎにおける圧接摩擦力により円筒状の定着ベルト２０に回転力が作用して該定着ベルト２０がその内面側が定着ヒーター１６の下向き面に密着して摺動しながらヒーターホルダ１７の外回りを矢印の時計方向に従動回転状態になる。定着ベルト２０内面にはグリスが塗布され、ヒーターホルダ１７と定着ベルト２０内面との摺動性を確保している。
【００６１】
加圧ローラ２２が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着ベルト２０が従動回転状態になり、又、定着ヒーター１６に通電がなされ、該定着ヒーター１６が昇温して所定の温度に立ち上がり温調された状態において、定着ニップ部Ｎの定着ベルト２０と加圧ローラ２２との間に未定着トナー像を担持した転写材Ｐが入り口ガイド２３に沿って案内されて導入され、定着ニップ部Ｎにおいて転写材Ｐのトナー像担持面側が定着ベルト２０の外面に密着して定着ベルト２０と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において、定着ヒーター１６の熱が定着ベルト２０を介して転写材Ｐに付与され、転写材Ｐ上の未定着トナー像が転写材Ｐ上に加熱・加圧されて溶融定着される。定着ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐは、定着ベルト２０から曲率分離され、定着排紙ローラ２６で排出される。
【００６２】
２）定着ヒーター１６
熱源としての定着ヒーター１６は、本実施の形態では、アルミナの基板上に、銀・パラジウム合金を含んだ導電ペーストをスクリーン印刷法によって均一な厚さの膜状に塗布することで抵抗発熱体を形成した上に耐圧ガラスによるガラスコートを施した、セラミックヒーターを使用している。
【００６３】
図３はそのようなセラミックヒーターの一例の構造模型図であり、（ａ）は一部切欠き表面模型図、（ｂ）は裏面模型図、（ｃ）は拡大横断面模型図である。
【００６４】
この定着ヒーター１６は、
１．通紙方向と直交する方向を長手とする横長のアルミナ基板ａ、
２．上記のアルミナ基板ａの表面側に長手に沿ってスクリーン印刷により線状或は帯状に塗工した、電流が流れることにより発熱する銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）合金を含んだ導電ペーストの、厚み１０μｍ程度、幅１〜５ｍｍ程度の抵抗発熱体層ｂ、
３．上記の抵抗発熱体層ｂに対する給電パターンとして、同じくアルミナ基板ａの表面側に銀ペーストのスクリーン印刷等によりパターン形成した、第１と第２の電極部ｃ・ｄ及び延長電路部ｅ・ｆ、
４．抵抗発熱体層ｂと延長電路部ｅ・ｆの保護と絶縁性を確保するためにそれ等の上に形成した、定着ベルト２０との摺擦に耐えることが可能な、厚み１０μｍ程度の薄肉のガラスコートｇ、
５．アルミナ基板ａの裏面側に設けたサブサーミスタ１９
等から成る。
【００６５】
上記定着ヒーター１６は表面側を下向きに露呈させてヒーターホルダ１７に固定して支持させてある。
【００６６】
上記定着ヒーター１６の第１と第２の電極部ｃ・ｄ側には給電用コネクタ２７が装着される。ヒーター駆動回路部２８から上記の給電用コネクタ２７を介して第１と第２の電極部ｃ・ｄに給電されることで抵抗発熱体層ｂが発熱して定着ヒーター１６が迅速に昇温する。ヒーター駆動回路部２８は制御回路部（ＣＰＵ）２１により制御される。
【００６７】
通常使用においては、加圧ローラ２２の回転開始とともに、定着ベルト２０の従動回転が開始し、定着ヒーター１６の温度の上昇とともに、定着ベルト２０内面温度も上昇していく。定着ヒーター１６への通電は、ＰＩＤ制御によりコントロールされ、定着ヒータ１６の裏面温度、即ち、メインサーミスタ１９の検知温度が２３０℃になるように、入力電力が制御される。
【００６８】
３）定着ベルト２０
定着ベルト２０は、ポリイミド樹脂を、厚み５０μｍの円筒状に形成したエンドレスフィルム上に、弾性層としてシリコーンゴム層を、リングコート法により形成した上に、厚み３０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆して成る。
【００６９】
シリコーンゴム層には、極力熱伝導率の高い材質を用い、定着ベルト２０の熱容量を小さくすることが、温度立ち上げの観点からは望ましい。本実施の形態においては、熱伝導率が約４．１９×１０−３Ｊ／ｓｅｃ・ｃｍ・Ｋと、シリコーンゴムとしては、熱伝導率が高い部類に属する材質を用いた。
【００７０】
一方、ＯＨＴ透過性や、画像上の「す」（微小なグロスムラ）といった、画質の観点からは、定着ベルト２０のゴム層を極力厚くすることが望ましい。本発明者らの検討によれば、満足のいくレベルの画質を得るためには、２００μｍ以上のゴム厚みが必要であることが分かっている。本実施の形態におけるシリコーンゴム層は、厚み２５０μｍとした。
【００７１】
こうして形成した定着ベルト２０の熱容量を測定したところ、１．１７×１０−1Ｊ／ｃｍ2 ・Ｋ（定着ベルト１ｃｍ2 当たりの熱容量）であった。一般に、定着ベルト２０の熱容量が４．１９Ｊ／ｃｍ2 ・Ｋ以上となると、温度立ち上がりが鈍くなり、オンデマンド性が損なわれる。又、逆に４．１９×１０−2Ｊ／ｃｍ2 Ｋ以下にしようとすると、定着ベルト２０のゴム層が極端に薄くせざるを得なくなり、ＯＨＴ透過性や「す」のレベル等、画質を維持するために必要なゴム層の厚みを確保できない。このため、オンデマンド性と、画質の両方を満足する定着ベルト２０の熱容量は、４．１９×１０−2Ｊ／ｃｍ2 Ｋ以上４．１９Ｊ／ｃｍ2 Ｋ以下の範囲に含まれることが分かる
更に、定着ベルト２０の表面にフッ素樹脂層を設けることで、表面の離型性を向上し、定着ベルト２０の表面にトナーが一旦付着し、再度転写材Ｐに移動することで発生するオフセット現象を防止することができる。
【００７２】
又、定着ベルト２０の表面のフッ素樹脂層を、ＰＦＡチューブとすることで、より簡便に、均一なフッ素樹脂層を形成することが可能となる。
（３）小サイズ通紙時のスループット制御
１９と１８は第１と第２の温度検知手段としてのメインとサブの２つのサーミスタである。第１の温度検知手段としてのメインサーミスタ１９は、サブサーミスタ１８よりも熱源である定着ヒーター１６に近い場所に配置され、本実施の形態では定着ヒーター１６の裏面に接触させてあり、定着ヒーター裏面の温度を検知する。第２の温度検知手段としてのサブサーミスタ１８は熱源である定着ヒーター１６に対して非接触に配置され、本実施の形態ではヒーターホルダ１７の上方において定着ベルト２０の内面に弾性的に接触させてあり、定着ベルト２０の内面の温度を検知する。
【００７３】
サブサーミスタ１８は、ヒーターホルダ１７に固定支持させたステンレス製のアーム２５の先端にサーミスタ素子が取り付けられ、アーム２５が弾性揺動することにより、定着ベルト２０の内面の動きが不安定になった状態においても、サーミスタ素子が定着ベルト２０の内面に常に接する状態に保たれる。
【００７４】
図４に本実施の形態におけるサブサーミスタ１８とメインサーミスタ１９の長手配置状態を説明するための斜視図を示す。
【００７５】
本実施の形態においては、転写材Ｐとして、Ａ４サイズの定形紙（長手方向幅２１０ｍｍ）と、Ａ５サイズ定形紙（長手方向幅１４５ｍｍ）を、中央基準で通紙可能とした。図９において、メインサーミスタ１９は、定着ヒーター１６の長手中央部付近に配置されるが、サブサーミスタ１８は、定着ベルト２０の長手中央から９０ｍｍの位置、即ち、Ａ５サイズ紙の外側かつＡ４サイズ紙の内側となる位置に配置した。サブサーミスタ１８及びメインサーミスタ１９は、制御回路部（ＣＰＵ）２１に接続され、制御回路部２１は、メインサーミスタ１９の出力を基に定着ヒーター１６の温調制御内容を決定し、ヒーター駆動回路部２８（図４）によって定着ヒーター１６への通電を制御する。
【００７６】
本実施の形態においては、例えばＡ５サイズ紙を連続通紙した際の、端部における昇温を防止するため、通紙中のサブサーミスタ１８の温度をモニターし、一定以上の温度になった場合に、通紙間隔を空けていくことでスループットを下げ、更に一定以上の温度になった場合に通紙間隔を更に長くしていき、スループットを段階的に下げ端部昇温を緩和する機能を持つ。
【００７７】
図５に本実施の形態における画像形成装置の小サイズ記録材出力中の端部昇温緩和機能の動作について説明するフローチャートを示す。
【００７８】
ステップＳ９０１でコードデータを受け取った後、ステップＳ９０３で駆動モーター及び定着ヒーター１６がＯＮされ、ステップＳ９０４において、紙間ｔ０［ｍｓｅｃ］で記録材の出力が開始される。
【００７９】
次に、ステップＳ９０５でサブサーミスタ１８の温度Ｔｓを検知し、Ｔｓが基準温度Ｔ１以上となっているか判定される。ＴｓがＴ１以上となるまでは、ステップＳ９０４からステップＳ９０６までの工程が繰り返され、プリントが終了した時点で、待機状態に戻る。
【００８０】
ステップＳ９０５において、ＴｓがＴ１以上となった場合は、ステップＳ９０７へ行き、紙間に所定時間ｔ１を加え、出力を継続する。
【００８１】
そして、ステップＳ９０５と同様に、Ｓ９０８でサブサーミスタ１８の温度Ｔｓを検知し、Ｔｓが基準温度Ｔ１以上となっているか判定される。
【００８２】
Ｔｓの温度がＴ１以上となるまでは、ステップＳ９０７からステップＳ９０９までの工程が繰り返され、プリントが終了した時点で、待機状態に戻る。
【００８３】
ステップＳ９０８において、ＴｓがＴ１以上となった場合は、ステップＳ９１０へ行き、紙間に所定時間ｔ２を加え、出力を継続する。出力が終了するまでＳ９１０からＳ９１１までの工程が繰り返される。
【００８４】
本実施の形態において、紙間の延長は２段階で行われているが、ここはそれ以上に設定しても構わない。又、基準温度Ｔｓが何れもＴ１に設定されているが、加圧ローラの温まり具合等で基準温度Ｔｓを下げることも可能であるため、同じ温度で設定する必要はない。
【００８５】
次に、本実施の形態の定着装置を搭載した、プロセススピード９０ｍｍ／ｓｅｃの画像形成装置を用いて、Ａ５サイズの通紙を行った場合（コールド状態からのスタート）に関して従来例との比較を行った。
比較例１）メインサーミスタ：定着ベルト中央部内面  １９０℃温調
サブサーミスタ：ヒータ端部裏面          基準温度Ｔｓ：２３５℃
比較例２）メインサーミスタ：ヒータ中央部内面      ２３０℃温調  
サブサーミスタ：ヒータ端部裏面          基準温度Ｔｓ：２３５℃
本実施例）メインサーミスタ：ヒータ中央部内面      ２３０℃温調                    サブサーミスタ：定着ベルト端部内面基準温度Ｔｓ：２２０℃
ここで、メインサーミスタの温調温度はそれぞれ、定着装置７００Ｗで定着装置の立ち上げを行って１５秒後にベルト表面温度が画像定着可能な１８０℃に達する温度となっており、サブサーミスタの基準温度Ｔｓは定着装置が通紙等により充分に温まった場合（ホット時と称す）に、サブサーミスタに対応する定着ベルト表面部分がホットオフセットが発生する２１０℃となる温度としている。又、各比較例に関してスループットを下げる制御や立ち上げ制御、温調制御に関しては、各サーミスタの配置以外は本実施例と同じように行っている。
【００８６】
図６はスループットの変化を示しており、縦軸に１分換算のスループット、横軸に通紙枚数をプロットしている。これによれば、サブサーミスタをヒータ端部裏面に配した比較例１）、２）は最大スループットとなる１６ｐｐｍになるのは初期の４枚ほどでその後、８枚にスループットを落とし、１０枚目には４ｐｐｍとなってしまう。これに対して本実施例は最大スループットで１４枚ほど出力し、その後、２５枚目まで４ｐｐｍに落ちない。
【００８７】
これは図７に示すようにホットスタート時とコールドスタート時で小サイズ通紙時に非通紙部ヒータ裏温度が２３５℃に達した時にベルト表面温度が異なるためである。このとき、ホット時はヒータ裏温度とベルト表面温度の差は２５℃であるが、コールドスタート時は５５℃にもなる。これに対し、ベルト裏温度とベルト表温度の差はコールドスタート時は０℃、ホットスタート時でも１０℃しかなく、ベルト裏で検知する場合の方がコールドスタート時とホットスタート時の差が少ない。このため、コールド時にも非通紙部のベルト表面温度を正確に予測でき、スループットダウンのタイミングを遅らせることができる。
【００８８】
次に、立ち上げ時の定着ヒータ近傍のオーバーシュートについて説明する。
【００８９】
図８にコールド状態からベルト温度が１８０℃に達するまでのヒータホルダ１７中央部のヒータとの接触面の温度、ベルト表面温度、定着ベルト内面温度の各上昇カーブを示す。
【００９０】
条件：立ち上げ時７００Ｗ入力
温調温度以下でＯＮ、温調温度以上でＯＦＦのＯＮ／ＯＦＦ制御
メインサーミスタをヒータ裏面に配している本実施例及び比較例２）に関しては温度のオーバーシュートは少ないが、比較例１）ではオーバーシュート及びアンダーシュートが大きい。このため、比較例１）において、ヒータホルダーは耐熱性の高い液晶ポリマー樹脂等で形成する必要がある。本実施例においてはヒータホルダー周辺でのオーバーシュートは少ないため、比較的耐熱温度の低いＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等を選択することも可能であり、材料選択性が高くなる。
【００９１】
以上説明したように、本実施例を用いることで小サイズ記録材の出力での生産性が上り、部材の熱破損を防止することができる。
【００９２】
＜実施の形態２＞
本実施の形態は、定着ベルト２０として、金属をベースとした金属定着ベルトを用いることを特徴とする。
【００９３】
図８は本実施の形態で用いる定着ベルト２０を示す図である。ベース層２０ａは、ＳＵＳの素管を引き抜き加工により、厚さ５０μｍの厚みのシームレスベルト状に形成した、ＳＵＳベルトを用いている。このＳＵＳベルト２０ａ上に、第１、第２の実施例と同様、ゴム層２０ｂ、離型性層２０ｃを形成し、本実施の形態の定着ベルト２０を得た。
【００９４】
金属から成るベース層をもつことで、
１）長手方向での熱伝達がなされ易いために定着ベルト２０表面の非通紙部昇温が低く抑えられる。
【００９５】
２）円周方向でも熱伝達がなされ易いため、定着性に優れる。このため、温調温度を低く設定でき、非通紙部昇温が抑えられる。
【００９６】
以上の理由から、スループットの低下が防止できる。
【００９７】
本実施の形態においては、定着ベルト２０の基材２０ａの材質として、ステンレスを用いたが、勿論、他の金属でも構わない。具体的には銅、鉄、ニッケル等が考えられる。とりわけ、銅やニッケルを電鋳法によりスリーブ状に形成した定着ベルト基材２０ａを用いると、４０μｍ以下の薄膜化が可能となり、更に熱効率も高いため、立ち上がり特性に優れた定着ベルト２０を得ることが可能となる。
【００９８】
＜実施の形態３＞
本実施の形態は、定着ヒータ１６として、アルミナではなく、窒化アルミを基材ａとしたセラミックヒーターを使用したことを特徴とする。
【００９９】
本実施の形態においては、定着ヒーター１６の基板ａとして、窒化アルミを使用したことを除いては、実施の形態１と全く同様の構成とした。
【０１００】
窒化アルミは、熱伝導率９５Ｗ／ｍ・Ｋのものを使用した。アルミナの熱伝導率２０Ｗ／ｍ・Ｋに対し、４．７５倍の熱伝導率を持つため、定着ヒーター１６の裏面にメインサーミスタ１９を置いた場合でも、定着ベルト２０の温度変化に対して、より良い温度追従性をもつことが可能となるため、光沢ムラ等の発生が少ない。又、長手方向への熱伝達率も良いため、従来ヒータと比べて、スループットダウンしにくいという利点を持つ。
【０１０１】
＜その他。
【０１０２】
１）定着ニップを形成させる第１と第２の定着部材は実施例の定着ベルトや加圧ローラの形態に限られるものではない。第１と第２の定着部材の両方に熱源を具備させた形態の装置にすることもできる。
【０１０３】
２）熱源としてのセラミックヒーターの形態は実施例のものに限られないことは勿論である。又、熱源はセラミックヒーター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と磁場発生手段で構成することもできる。
【０１０４】
３）熱源は必ずしも定着ニップ部Ｎに位置していなくても良い。例えば、熱源を定着ニップ部Ｎよりも定着ベルト移動方向上流側に位置させて配設することもできる。
【０１０５】
４）実施例の定着装置は加圧用回転体駆動方式であるが、エンドレスの定着ベルトの内周面に駆動ローラを設け、定着ベルトにテンションを加えながら駆動する方式の装置であっても良く、定着ベルトをロール巻きの有端ウエブ状にし、これを走行駆動させる方式の装置であっても良い。
【０１０６】
５）本発明において定着装置には、未定着画像を記録材上に永久画像として加熱定着させる定着装置ばかりでなく、未定着画像を記録材上に仮定着させる加熱装置、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加熱装置等も包含される。
【０１０７】
６）画像形成装置の作像方式は電子写真方式に限られず、静電記録方式、磁気記録方式等であっても良く、又、転写方式でも直接方式でも良い。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の実施の形態１を用いたカラー画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１を用いた定着装置Ｆの概略構成図である。
【図３】定着ヒータの構成説明図である。
【図４】定着ヒータ、メインサーミスタ、サブサーミスタの位置関係を示す斜視模型図である。
【図５】本発明の実施の形態１における小サイズ通紙時のスループット制御のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１と比較例の小サイズ通紙枚数とスループットの関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施の形態１における定着装置でのＡ５Ｒ通紙時、非通紙部ヒータ裏温度２３５℃辞典のベルト温度を示す表である。
【図８】本発明の実施の形態１と比較例の立ち上げ時のヒータ裏近傍温度の推移を示すグラフである。
【図９】本発明の実施の形態２における定着ベルトの断面模型図である。
【図１０】従来の定着ローラを使用する定着装置の概略断面図である。
【図１１】従来のフイルム定着装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１６  定着ヒータ
１７  ヒータホルダー
１８  サブサーミスタ
１９  メインサーミスタ
２０  定着ベルト
２２  加圧ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006113365.tif 000008
【図７】
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【図８】
2006113365.tif 000010
【図９】
2006113365.tif 000011
【図１０】
2006113365.tif 000012
【図１１】
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