(57)【要約】【課題】定着装置起動時の、加熱部材回転前の通電発熱にて発生する熱応力の軽減とそれによる加熱部材変形の防止し得る画像形成装置を提供する。【解決手段】加熱体と、一方の面が前記加熱体と摺動し他方の面が記録材と接して共に移動する加熱部材と、前記加熱体の温度を検知する第１温度検知手段と、前記加熱体と前記加熱部材の摺動部以外の箇所で前記加熱部材の温度を検知する第２温度検知手段と、前記加熱部材を移動させる移動手段と、を備え、画像形成動作の開始時に、一定時間前記発熱体へ通電させると共に前記移動手段による前記加熱部材の移動を禁止し、前記一定時間の経過後に前記移動手段によって前記加熱部材の移動を開始するように制御する制御手段と、を備える画像形成装置において、前記制御手段は、一定時間中における前記発熱体の制御条件を、前記第１温度検知手段による検知温度及び前記第２温度検知手段による検知温度に基づいて決定する。【選択図】図３
2018173536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材上に形成された未定着トナー像を前記記録材上へ固定化する定着装置を備えた画像形成装置であって、
前記定着装置は、通電によって発熱する発熱体を備えた加熱体と、一方の面が前記加熱体と摺動し他方の面が記録材と接して共に移動する加熱部材と、前記加熱体の温度を検知する第１温度検知手段と、前記加熱体と前記加熱部材の摺動部以外の箇所で前記加熱部材の温度を検知する第２温度検知手段と、前記加熱部材を移動させる移動手段と、を備え、
画像形成動作の開始時に、一定時間、前記発熱体へ通電させると共に前記移動手段による前記加熱部材の移動を禁止し、前記一定時間の経過後に前記移動手段によって前記加熱部材の移動を開始するように制御する制御手段と、を備える画像形成装置において、
前記制御手段は、前記一定時間中における前記発熱体の制御条件を、前記第１温度検知手段による検知温度及び前記第２温度検知手段による検知温度に基づいて決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記制御条件として、前記一定時間中における前記発熱体へ通電される投入電力を、前記第２温度検知手段の検知温度に基づいて決定する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御手段には、前記第２温度検知手段による検知温度の段階に応じた投入電力が予め記憶されており、前記第２温度検知手段の検知温度から対応する投入電力を決定する請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記制御条件として、前記一定時間中における前記発熱体へ投入される投入電力について、前記一定時間中に前記第１温度検知手段の検知温度と前記第２温度検知手段の検知温度との温度差が所定温度内になるように前記投入電力を制御する請求項２又は３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記一定時間中において、前記第１温度検知手段による検知温度が目標とする温度未満の場合、前記第２温度検知手段によって前記加熱部材の温度を再検知し、前記第１温度検知手段の検知温度と前記第２温度検知手段の再検知温度との温度差を算出し、予め記憶された温度差と投入電力との関係から、投入電力を前記温度差に対応する投入電力に変更する請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記制御条件として、前記一定時間中の前記発熱体への通電を、前記第１検知手段による検知温度を目標温度へ到達するように行うとき、前記目標温度を前記第２温度検知手段の検知温度に基づいて変更することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記第２温度検知手段の検知温度に複数の閾値が設けられ、該閾値に応じて予め目標温度が設定されている請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記加熱体と前記加熱部材との間に塗布される潤滑剤を備えている請求項１乃至７のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
第２温度検知手段は、前記加熱部材の他方の面であって、前記摺動部に対して前記加熱部材の移動方向の下流に所定距離だけ離れた位置に設けられる請求項１乃至８のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記加熱部材は定着フィルムである請求項１乃至９のいずれかの項に記載の画像形成装
置。
【請求項１１】
前記定着フィルムは、金属製の基層を有している請求項１０に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、加熱部材としてフィルムやベルト等の加熱部材を用いる定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、画像形成装置の定着装置として、記録材に担持された未定着トナー像を記録材上へ定着させるフィルム加熱方式の定着装置が知られている。
例えば、特許文献１乃至４等に提案されたフィルム加熱定着装置では、通電発熱する加熱体と、この加熱体を内面へ密着させ回転移動する定着フィルムと、定着フィルムを介して加熱体へ当接し定着ニップを形成する加圧ローラを備えている。この定着ニップへ記録材を導入して、定着フィルム外面に記録材を密着させ加熱を行いつつ、定着ニップ内で定着フィルムと記録材を一緒に移動させ、記録材上のトナーを記録材上へ固定化する形態である。
ここで、加熱体は、支持体により支持・固定されて定着フィルム内面に密着しているので、定着フィルムの回転移動に際して、加熱体と定着フィルム内面の接触部の摩擦力を大きくして回転移動の抵抗となってしまう。こうした摩擦力の低減を目的とし、加熱体表面と定着フィルム内面の間に、耐熱性の潤滑剤を塗布されている。潤滑剤は、耐熱性と粘性の面から主にフッ素系潤滑グリース等が採用されている。
一方で、画像形成装置を長時間使用せず、加熱体の温度が画像形成装置の設置環境の温度に近づくと、潤滑剤の粘度を上昇させ、上記摩擦力の低減効果を損なってしまう。例えば、上記フッ素系潤滑グリースの粘度は、画像形成装置の動作時に対し２０℃付近では約３倍程度に上昇する。また環境温度がさらに低温の場合には、潤滑剤の粘度上昇もさらに大きくなる。
こうした問題を解決するため本出願人は、定着装置の起動前、より具体的には定着フィルムを回転移動させる前に、加熱体の通電発熱を開始し潤滑剤の粘度を低下させてから、定着フィルムの回転移動を開始する手法を提案している（特許文献５、６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２５１６８８６号公報
【特許文献２】特許第２６４６４４４号公報
【特許文献３】特許第２８８４７１４号公報
【特許文献４】特許第２９００６０４号公報
【特許文献５】特許第２７１４２０１号公報
【特許文献６】特許第３２６５８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記した特許文献５、６に記載のように、定着装置の起動前の加熱について、以下のような問題を発生する場合がある。
定着フィルムは、ポリイミドやポリアミド等から成る耐熱性樹脂の薄膜またはステンレスやニッケル合金等から成る薄膜金属を基層とし、最表面にフッ素樹脂等から成る離型性を備えた表層、また必要に応じてそれら基層と表層の間に中間層を備えた形態である。
一方、定着装置の起動前加熱では、定着フィルムの回転移動方向で、加熱体と接触する部分のみ加熱されるため、非接触部分との温度勾配を大きくし熱応力を生じる。例えば画像形成装置が１０℃環境にあって、定着フィルムも環境温度まで冷却されている場合に、起動前加熱を１００℃で行うと、温度差＝１００−１０＝９０℃になる。熱応力は式；『
線膨張係数×ヤング率×温度差』であるため、線膨張係数やヤング率の大きい基層の定着フィルムで、温度差の大きい起動前加熱を行うと、特に大きい熱応力を発生する。
一例としてポリイミドを基層に用いた場合、熱応力＝線膨張係数（約２．７Ｅ−５；／℃）×ヤング率（約３．４Ｅ＋３；Ｎ／ｍｍ＾２）×温度差（９０；℃）＝８．２６Ｎ／ｍｍ＾２であるが、基層としてＳＵＳ３０４を用いた場合、熱応力＝線膨張係数（約１．７Ｅ−５；／℃）×ヤング率（約２．０Ｅ＋５；Ｎ／ｍｍ＾２）×温度差（９０；℃）＝３０６Ｎ／ｍｍ＾２であって、ポリイミドを基層の定着フィルムより大きな熱応力を発生する。
こうした熱応力の大きい特性を持つ材料を定着フィルムの基層に用いた場合、上記のような起動前の加熱時に熱応力による圧縮変形を起こす。具体的には温度差の大きい部分で、基層が定着フィルム外面や内面に向かって変形し、定着フィルム表面を凹凸にする。こうした凹凸は画像不良や定着フィルムの破損原因となり、好ましくない。
本発明の目的は、定着装置起動時の加熱部材回転前の通電発熱にて発生する熱応力の軽減と、それによる加熱部材の変形を防止し得る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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、
記録材上に形成された未定着トナー像を前記記録材上へ固定化する定着装置を備えた画像形成装置であって、
前記定着装置は、通電によって発熱する発熱体を備えた加熱体と、一方の面が前記加熱体と摺動し他方の面が記録材と接して共に移動する加熱部材と、前記加熱体の温度を検知する第１温度検知手段と、前記加熱体と前記加熱部材の摺動部以外の箇所で前記加熱部材の温度を検知する第２温度検知手段と、前記加熱部材を移動させる移動手段と、を備え、
画像形成動作の開始時に、一定時間前記発熱体へ通電させると共に前記移動手段による前記加熱部材の移動を禁止し、前記一定時間の経過後に前記移動手段によって前記加熱部材の移動を開始するように制御する制御手段と、を備える画像形成装置において、
前記制御手段は、一定時間中における前記発熱体の発熱条件を、前記第１温度検知手段による検知温度及び前記第２温度検知手段による検知温度に基づいて決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、定着装置起動時の加熱部材回転前の通電発熱にて発生する熱応力の軽減と、それによる加熱部材の変形を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１に係る定着装置の概略構成を示す図である。
【図３】実施例１に係る定着装置起動時の制御の流れを示すフローチャートである。
【図４】実施例１の定着装置起動時の温度変化を比較例と比較して示す図である。
【図５】実施例２に係る定着装置起動時の制御の流れを示すフローチャートである。
【図６】実施例２の定着装置起動時の温度変化を実施例１と比較して示す図である。
【図７】実施例３に係る定着装置起動時の制御の流れを示すフローチャートである。
【図８】実施例３の定着装置起動時の温度変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
［実施例１］
【０００９】
（１）画像形成装置例
図１は、本発明の実施例１に係る画像形成装置の一例の概略構成を示している。この画像形成装置は、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、フルカラーレーザープリンタである。
本実施例に示す画像形成装置は、記録材Ｐの搬送系３０と、略直線状に水平方向へ配列されている４つの画像形成ステーション３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋと、定着装置２０と、制御手段としての制御部５０と、画像形成装置に接続された不図示のホストコンピュータやイメージスキャナより送信される画像データから、画像形成用の画像信号を形成するビデオコントローラ５１と、を有する。制御部５０は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリとＣＰＵとからなる。メモリには、記録材Ｐ上に画像を形成するための画像形成制御シーケンスや、本発明に係る定着装置２０の定着温度制御などが記憶されている。
４つの画像形成ステーション３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋのうち、３１Ｙはイエロー（以下Ｙと略記）色の画像を形成するイエロー画像形成ステーションである。３１Ｃはシアン（以下Ｃと略記）色の画像を形成するシアン画像形成ステーションである。３１Ｍはマゼンタ（以下Ｍと略記）色の画像を形成するマゼンタ画像形成ステーションである。３１Ｋはブラック（以下Ｋと略記）色の画像を形成するブラック画像形成ステーションである。
各画像形成ステーション３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋは、ドラム型の像担持体としての電子写真感光体（以下、感光体ドラムと記す）１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと、帯電手段としての帯電ローラ３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋを有している。また、各画像形成ステーション３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋは、現像手段としての現像装置２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋと、クリーニング手段としてのクリーニング器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋを有している。
感光体ドラム１Ｙと帯電ローラ３Ｙと現像装置２Ｙとクリーニング器４Ｙは１つのフレーム（枠体）に収納されてイエローカートリッジＹとして構成されている。また、感光体ドラム１Ｍと帯電ローラ３Ｍと現像装置２Ｍとクリーニング器４Ｍも１つのフレーム（枠体）に収納されてマゼンタカートリッジＭとして構成されている。また、感光体ドラム１Ｃと帯電ローラ３Ｃと現像装置２Ｃとクリーニング器４Ｃも１つのフレーム（枠体）に収納されてシアンカートリッジＣとして構成されている。また、感光体ドラム１Ｋと帯電ローラ３Ｋと現像装置２Ｋとクリーニング器４Ｋも１つのフレーム（枠体）に収納されてブラックカートリッジＫとして構成されている。そして、イエローカートリッジＹの現像装置２Ｙにはイエロートナーが、マゼンタカートリッジＭの現像装置２Ｍにはマゼンタトナーが、それぞれ収納されている。また、シアンカートリッジＣの現像装置２Ｃにはシアントナーが、ブラックカートリッジＫの現像装置２Ｋにはブラックトナーが、それぞれ収納されている。
【００１０】
５は露光手段としてのレーザー走査露光装置（以下、露光装置と記す）である。この露光装置５は、各カートリッジＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋと対応して設けられ、対応する各カートリッジＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに露光を行なうことによって静電潜像を形成する。
６はエンドレスベルト状の像担持体としての中間転写ベルト（中間転写体）である。中間転写ベルト６は、画像形成ステーション３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋの配列方向に沿って設けられている。この中間転写ベルト６は、駆動ローラ７とテンションローラ８と２次転写対向ローラ１４の３つのローラに張架されている。そしてその中間転写ベルト６は、駆動ローラ７の駆動により各画像形成ステーション３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋの感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに沿って矢印方向に周回移動する。
中間転写ベルト６の外周面（表面）に感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ表面のトナー像を転写する１次転写手段としては、１次転写ローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋを用いている。１次転写ローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋは、中間転写ベルト６を挟んで感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと対向するように配設されている。
１５は中間転写ベルト６用のクリーニング手段としてのブレード状のベルトクリーニング部材である。ベルトクリーニング部材１５は駆動ローラ７に対向するように設けられている。
記録材Ｐの搬送手段としては、給紙ローラ６１と、搬送ローラ１７と、レジストローラ１２と、排出ローラ２４などを有する。
また、本実施例の画像形成装置は、記録材供給部としての記録材カセット６０を備え、記録材カセット６０には記録材Ｐを画像形成装置内に導入するための給紙ローラ６１を備えており、記録材Ｐは記録材導入路６２を搬送ローラ１７によって搬送され、レジストローラ１２に向かって導入される。
【００１１】
ビデオコントローラ５１は、ホストコンピュータ等の外部装置（不図示）から画像データを受信すると、制御部５０にプリント信号を送信するとともに受信した画像データをビットマップデータに変換する。なお本実施例の画像形成装置の画素数は６００ｄｐｉであり、ビデオコントローラ５１はそれに応じたビットマップデータを作成する。プリント信号を受信した制御部５０は画像形成制御シーケンスを実行する。
画像形成制御シーケンスが実行されると、まず、感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋを矢印方向に回転し、感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの外周面（表面）を帯電ローラ３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋにより所定の極性・電位に一様に帯電する。本実施例では、感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ表面は負極性に帯電される。そして、感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ表面の帯電面に対し、露光装置５よりビットマップデータ由来の画像信号に応じたレーザー光を走査露光する。これにより、感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ表面の帯電面に、画像データに応じた静電潜像が形成される。
現像装置２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋは、それぞれ、現像バイアス電源（不図示）より現像ローラ２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋに印加される現像バイアスを、帯電電位と潜像（露光部）電位の間の適切な値に設定することで、負極性に帯電されたトナーを得る。そして、負極性に帯電されたトナーが、現像ローラ２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋから感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ表面の静電潜像に選択的に付着されることにより、静電潜像の現像が行われる。
各現像装置２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋによって感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ表面に現像された単色トナー画像は、感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの回転と同期して、略等速で回転する中間転写ベルト６の外周面（表面）へ転写される。即ち、感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと対応する１次転写ローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋに対して、第１の転写バイアス電源Ｖ１Ｙ，Ｖ１Ｍ，Ｖ１Ｃ，Ｖ１Ｋより、トナーと逆極性の正極性の転写バイアスが印加される。これにより、感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ表面から各色のトナー画像が、中間転写ベルト６表面に重なるように１次転写される。これによって、中間転写ベルト６表面にカラートナー画像が担持される。
トナー画像の１次転写後に感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ表面に残った転写残トナーは、クリーニング器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋに設けられているクリーニング部材４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋにより除去される。クリーニング部材４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋによって除去された転写残トナーは、クリーニング器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの廃トナー容器に回収される。本実施例においては、クリーニング部材４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋとして、ウレタンブレードにより作製したクリーニングブレードを用いている。
上記のように、帯電ローラによる帯電工程と、露光装置による露光工程と、現像器による現像工程と、一次転写ローラ９による一次転写工程を中間転写ベルト６の回転に同調して、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対して行う。これによって、中間転写ベルト６表面に各色のトナー画像を順次重ねて形成していく。即ち、中間転写ベルト６は、記録材Ｐに形成すべきカラー画像の未定着トナー像を担持する。
【００１２】
一方、記録材カセット６０にセットされている記録材Ｐは、給紙ローラ６１により給紙
され、搬送ローラ１７により記録材導入路６２を通ってレジストローラ１２に搬送される。
レジストローラ１２に搬送された記録材Ｐは、レジストローラ１２の直後に設けられているトップセンサＴＳにより先端が検知される。レジストローラ１２は、トップセンサＴＳによる記録材Ｐ先端の検知に応じて中間転写ベルト６表面の画像位置とタイミングを合わせ、記録材Ｐを中間転写ベルト６と２次転写手段としての２次転写ローラ１３との間の転写ニップ部Ｔｎに搬送する。転写ニップ部Ｔｎは、２次転写ローラ１３を２次転写対向ローラ１４と対向する位置で中間転写ベルト６表面に接触させるように配置することによって、中間転写ベルト６と２次転写ローラ１３との間に形成されている。本実施例の画像形成装置における記録材Ｐの搬送速度は１８０ｍｍ/秒である。
中間転写ベルト６表面上に担持されたカラートナー画像は、２次転写ローラ１３に、第２の転写バイアス電源Ｖ２より、トナーと逆極性のバイアスが印加されることによって記録材Ｐ上に一括転写（２次転写)される。
記録材Ｐ上に転写されたカラートナー画像は、定着手段としての定着装置２０の定着ニップＮに導入され、熱と圧力を受けることによって記録材Ｐ上に加熱定着される。定着装置２０の定着ニップＮを出た記録材Ｐは、排出ローラ２４により排出トレイ２５上に排出される。
カラートナー画像の転写後に中間転写ベルト６表面に残った転写残トナーは、ベルトクリーニング部材１５により除去される。そのベルトクリーニング部材１５でクリーニングされた転写残トナーは、廃トナー容器１６に回収される。本実施例においては、クリーニング部材として、ウレタンブレードにより作製したクリーニングブレードを用いている。
【００１３】
（２）定着装置
次に、上記定着装置について説明する。
図２は、定着装置２０の一例の横断側面模式図である。この定着装置２０は、フィルム方式の定着装置である。以下の説明において、定着装置及びこの定着装置を構成する部材に関し、長手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向である。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である。幅とは短手方向の寸法である。
定着装置２０は、加熱体としてのヒータ２１と、加熱部材としての可撓性の定着フィルム２２及び加圧ローラ２３と、を有する。ヒータ２１と、定着フィルム２２と、加圧ローラ２３は何れも長手方向に細長い部材である。
定着フィルム２２に内包されるヒータホルダ２６は、半円状の形状をした液晶ポリマーなどの耐熱性樹脂からなり、ヒータ２１及び温度検知手段としてのサーミスタＴｈ１を保持している。また、ヒータホルダ２６は定着フィルム２２のガイドも兼ねている。
定着フィルム２２は金属製の円筒形状の基層２２ａを有しており、本実施例の基層２２ａはＳＵＳ３０４から成って３０μｍの厚みである。また、定着フィルム２２の内径はφ２４である。基層２２ａの外周面上には、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱性ゴムを薄肉に形成した弾性層２２ｂが形成されており、本実施例の弾性層２２ｂは、シリコーンゴムから成り、３００μｍの厚みを有する。さらに、その弾性層２２ｂの外周面上には、離型性に優れた性能を示すポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシテトラフルオロエチレン共重合体（ＰＦＡ）よりなる離型層２２ｃが形成されている。
定着フィルム２２の内のヒータ２１は、アルミナや窒化アルミなどの基材上に銀ペーストなどからなる発熱体（不図示）を備える。このヒータ２１に対して不図示の電源から通電して発熱させ、基層２２ａ、弾性層２２ｂ、離型層２２ｃを介して定着フィルム２２の外周面（表面）を加熱する。
ヒータ２１の定着フィルム２２との摺動面間には、摩擦力低下を目的として耐熱性潤滑剤（不図示）が塗布されており、またヒータ２１に密着する定着フィルム２２内面にも、自ずから耐熱性潤滑剤を塗布される。本実施例の耐熱性潤滑剤はフッ素系オイルにＰＦＡ
など分散させたグリースである。なお本グリースの粘度は、１０℃条件で５．５ｋｇ・ｃｍであり１００℃条件で３．０ｋｇ・ｃｍであった。
加圧ローラ２３は、アルミニウムやステンレス製の丸軸状の芯金２３ａを有する。この芯金２３ａの外周面上にはシリコーンゴムや発泡シリコーンゴム等を厚肉に形成した弾性層２３ｂが形成されている。さらにその弾性層２３ｂの外周面上には最外層としてＰＴＦＥやＰＦＡよりなる離型層２３ｃが形成されている。なお加圧ローラ２３の外径はφ２５である。この加圧ローラ２３は、定着フィルム２２に対して略並行に配設され芯金２３ａの長手方向両端部を装置フレームに回転自在に保持させている。そして加圧ローラ２３は、加圧ローラ２３の芯金２３ａの長手方向両端部を加圧バネなどの加圧手段（不図示）により定着フィルム２２の軸方向へ付勢して加圧ローラ２３の外周面（表面）を定着フィルム２２表面に加圧状態に接触させている。その加圧ローラ２３は、加圧手段による加圧力により弾性層２３ｂが定着フィルム２２表面の長手方向に沿って弾性変形し加圧ローラ２３表面と定着フィルム２２表面との間に所定幅のニップ部（定着ニップ）Ｎを形成している。
【００１４】
（３）定着装置の加熱定着動作
制御部５０は、プリント信号の入力に応じて、駆動源としての定着モータＭｏにより加圧ローラ２３の芯金２３ａの一端部に設けられている駆動ギア（不図示）を回転駆動し、加圧ローラ２３を矢印方向へ回転する。この加圧ローラ２３の回転により、定着ニップＮにおいて加圧ローラ２３表面と定着フィルム２２表面との摩擦力により定着フィルム２２に回転力が作用する。その回転力により定着フィルム２２は矢印方向へ加圧ローラ２３と略同じ周速度で従動回転する。すなわち本実施例における定着フィルム２２の移動手段は、加圧ローラ２３を駆動する定着モータＭｏである。
また、制御部５０は、通電制御手段としてのトライアック（不図示）をオンする。これにより電源（不図示）からヒータ２１の発熱体に対して通電される。ヒータ２１の発熱体は通電されることにより発熱し、定着フィルム２２の基層２２ａを加熱する。この基層２２ａの熱、が弾性層２２ｂを通じて離型層２２ｃに伝わることによって、定着フィルム２２表面は昇温する。ヒータ２１の温度は、ヒータ２１の裏面に接触して配された第１温度検知手段である第１サーミスタＴｈ１により検知される。制御部５０は、第１サーミスタＴｈ１の出力信号（温度検知信号）を取り込み、その出力信号に基づいてトライアックによりヒータ２１に通電する電力を制御し、ヒータ２１裏面の温度を所定の定着温度Ｔに維持する。
ヒータ２１の裏面温度が定着温度Ｔに維持され、かつ加圧ローラ２３の回転による定着フィルム２２の回転周速度が定常化した状態において、未定着のカラートナー画像Ｚを担持する記録材Ｐが定着ニップＮに導入される。そして、記録材Ｐが定着ニップＮで定着フィルム２２表面と加圧ローラ２３表面とにより挟持搬送され、定着フィルム２２表面の熱と定着ニップＮの圧力を受けることによって、カラートナー画像Ｚが記録材Ｐ上に加熱定着される。すなわち、定着フィルム２２の一方の面がヒータ２１と摺動し、他方の面が記録材Pと接して共に移動する。
なお、本実施例の定着装置２０には、定着フィルム２２の内面で、摺動部である定着ニップN以外の箇所（摺動部以外の箇所）、この例では、摺動部定着ニップＮの定着フィル
ム２２周回方向である移動方向の下流に所定距離だけ離れた位置に、定着フィルム２２の温度を検知する第２温度検知手段としての第２サーミスタＴｈ２を備える。より詳細には、第２サーミスタTh2は、定着ニップＮの下流端から定着フィルム２２の周方向下流に１
０ｍｍ離れた位置に設けられている。第２サーミスタＴｈ２を利用方法は、下記（４）に説明する。
【００１５】
（４）定着装置の起動動作
以下に、本実施例の画像形成装置の特徴とする、定着装置２０の画像形成動作の開始時の起動動作を、図３のフローチャートに基づいて説明する。
制御の前提として、一定時間、ヒータ２１へ通電させると共に定着フィルム２２の移動を禁止し、一定時間経過後に定着フィルム２２の駆動を開始するように制御される。すなわち、起動時の加熱部材回転前の一定時間中ヒータ２１への通電加熱の制御である。
画像形成装置がプリント信号（画像形成動作の開始時）を受信すると、定着装置２０の起動動作をスタートＥ１する。
このとき、ヒータ２１裏面の第１サーミスタＴｈ１の検知温度ＮＴ１が１００℃以上である場合、そのまま定着モータＭｏを駆動させる（Ｅ２からＥ８）。
一方、第１サーミスタＴｈ１の検知温度ＮＴが１００℃未満である場合、定着フィルム２２内面に備えた第２サーミスタＴｈ２の検知温度ＳＴ１を取得する（Ｅ３）。制御部５０は、この第２サーミスタＴｈ２の検知温度ＳＴ１に基づき、Ｅ５に示す表より、定着モータＭｏの駆動前温調中の、ヒータ２１への投入電力ＥＰ１を決定する（Ｅ４）。
表には、第２サーミスタＴｈ２による検知温度ST1の段階に応じた投入電力が予めデー
タとして記憶されており、第２サーミスタTh2の検知温度ST1に基づいて記憶された表のデータから、対応する投入電力EP1を決定する。  Ｅ４にて決定した電力ＥＰ１値を用いて
ヒータ２１の発熱を開始させ（Ｅ６）、第１サーミスタＴｈ１の検知温度ＮＴ１が１００℃未満の範囲では、定着モータＭｏの駆動を行わないままヒータ２１の発熱を続ける（Ｅ７）。
検知温度ＮＴ１が１００℃以上になった場合、定着モータＭｏの駆動を開始し（Ｅ８）、画像形成中の動作へ続く（Ｅ９）。
【００１６】
本実施例１の、ここまでのフローチャートの制御の趣旨を、図４を参照し、比較例と比較して説明する。
図４は、定着モータＭｏの駆動前の温度制御中における、第１サーミスタＴｈ１の検知温度ＮＴ１と第２サーミスタＴｈ２の検知温度ＳＴ１の時間推移を示すものである。なお、図４に示す比較例の画像形成装置は、本実施例１の画像形成装置及び定着装置２０と同じ構成であって、温度制御のみが異なるものである。従って、比較例における第２サーミスタＴｈ２の検知温度ＳＴは、定着フィルム２２の温度を示しているのみであって、特に機能を持っているわけではない。
画像形成装置が１０℃環境にあって定着装置２０を十分冷却された場合、第１サーミスタＴｈ１の検知温度ＮＴと第２サーミスタＴｈ２の検知温度ＳＴは、環境温度と同じ温度を検知する。第１サーミスタＴｈ１はヒータ２１に接しており、ヒータ２１は潤滑剤を介して定着フィルム２２に接しているので、第１サーミスタＴｈ１の検知温度ＮＴは、潤滑剤の粘度を推測するパラメータとなる。比較例では、潤滑剤の粘度低下を目的とし、定着モータＭｏを駆動させずにヒータ２１の発熱を開始させ、第１サーミスタＴｈ１の検知温度ＮＴ＝１００℃を目標に電力投入する。このときの電力投入は、画像形成装置の投入可能最大値で行われ、例えば、比較例の画像形成装置では７５０Ｗになる。７５０Ｗ投入時、比較例では、１．５秒で第１サーミスタＴｈ１の検知温度ＮＴが１００℃に到達するが、定着ニップＮ外の定着フィルム２２は、ヒータ２１による直接加熱を受けず、定着フィルム２２内部の伝熱のみで昇温するため、第２サーミスタTh2の検知温度ＳＴは１５℃で
あった。すなわち、定着フィルム２２の周上において、定着ニップＮ位置の定着フィルム２２部分と、定着ニップＮ外で下流位置にある定着フィルム２２部分の間で、温度勾配が大きくなり（温度差１００℃―１０℃＝９０℃）、熱応力を発生する。この条件下で、本比較例の定着フィルム２２は、その内面に向かって凹変形を発生した。
【００１７】
一方、本実施例の画像形成装置において、第２サーミスタＴｈ２は定着フィルム２２内面に接しているので、第２サーミスタＴｈ２の検知温度ＳＴ１は、前ジョブの余熱や環境温度による冷却などになる定着フィルム２２基層の温度を把握している。したがって、第１サーミスタＴｈ１の検知温度ＮＴ１との比較によって、起動前加熱によって生じる温度差を推測するパラメータとなる。
本実施例１の画像形成装置では、第２サーミスタＴｈ２の検知温度ＳＴ１に応じて、ヒ
ータ２１の発熱体への投入電力ＮＰ１を、図３のＥ５に示す表のように変更するため、例えば本条件のように、第２サーミスタTh2が１５℃以下の温度を検知した場合、投入可能
最大値の半分以下である３００Ｗを投入電力に選択する。その結果、図４に示すように、検知温度ＮＴ１の昇温は従来例に比べ緩やかになる。
一方、検知温度ＳＴ１の昇温も従来例に比べ緩やかになるものの、検知温度ＮＴ１の目標温度（１００℃）へ到達する時間が従来例より遅くなる（５．０秒）ため、検知温度ＮＴ１の目標温度到達時に、検知温度ＳＴ１は比較例より高い温度（４０℃）になる。すなわち、本実施例においては、定着ニップＮ位置の定着フィルム２２の部分と、定着ニップＮ外で下流位置にある定着フィルム２２の検知部分の間で温度勾配が小さく（温度差１００℃―４０℃＝６０℃）、熱応力を３０６Ｎ／ｍｍ＾２から２０４Ｎ／ｍｍ＾２（＝１．７Ｅ−５×２．０Ｅ＋５×６０℃）と約２／３へ減少できる。この条件下で本実施例の定着フィルム２２は変形を生じなかった。
なお、本実施例のように、投入電力ＮＰ１を小さくし、第１サーミスタＴｈ１に検知されるヒータ２１の昇温を緩やかにしても、定着ニップＮ外にある定着フィルム２２の検知部の昇温は、定着ニップＮ内にある定着フィルム２２部より遅いことに変わりない。従って、図３のＥ５に示す検知温度ＳＴ１毎の投入電力ＮＰ１設定は、ヒータ２１の昇温特性と定着フィルム２２の昇温特性に合わせ、熱応力の発生を最小とするように設定するものである。
以上のように、本実施例の画像形成装置は、定着装置２０の起動時における、潤滑剤の粘度低下を目的とした温度制御において、定着ニップＮに接するヒータ２１の温度を上記粘度低下から求められる温度に向かって制御を行う。一方で、定着ニップＮ外にある第２サーミスタの検知温度ＳＴ１から、ヒータ２１への投入電力を制御し、定着ニップＮ内外の定着フィルム２２の昇温を行いつつ温度勾配を小さくして、熱応力による定着フィルム２２の変形を防止することができる。
【００１８】
［実施例２］
次に本発明の実施例２について説明する。
本実施例２の画像形成装置及び定着装置２０の構成は、実施例１と同様で、定着装置２０起動時の制御方法のみ異なるので、以下、定着装置２０の画像形成開始時の起動動作について、図５のフローチャートを参照して説明する。
図５中、Ｆ１〜Ｆ７までステップは、図３中、Ｅ１〜Ｅ７のステップと同じである。Ｆ７にて、第１サーミスタＴｈ１の検知温度ＮＴ２が１００℃未満の場合、第２サーミスタの検知温度ＳＴ２を再度確認、すなわち再検知する（Ｆ８）。再検知された第１サーミスタＴｈ１の検知温度ＮＴ２と第２サーミスタＴｈ２の検知温度ＳＴ２の温度差ΔＴを算出し、そのΔＴから、Ｆ１０に示す表に基づいて、ヒータ２１の発熱体に投入電力を求め、Ｆ４にて決定した投入電力ＥＰ２から投入電力ＥＰ３に変更する（Ｆ９）。
すなわち、起動時の移動停止中の一定時間内において、第１サーミスタＴｈ１による検知温度ＮＴ２が目標とする温度未満の場合、第２サーミスタＴｈ２によって定着フィルムの温度を再検知する。そして、第１サーミスタＴｈ１の再検知温度ＮＴ２と第２サーミスタＴｈ２の再検知温度ＳＴ２との温度差ΔＴを算出する。この算出された温度差ΔＴと、予めＦ１０に示される表の、記憶された温度差と投入電力との関係から、投入電力を温度差ΔＴに対応する投入電力ＥＰ３に変更する。
このステップＦ７〜Ｆ９のサイクルを繰り返して投入電力ＥＰ３を更新しながら、第１サーミスタＴｈ１の再検知温度ＮＴ２を１００℃以上とするまで、ヒータ２１の発熱を続ける。このように、投入電力ＥＰ３を制御し、温度差ΔＴが、熱応力によって破損しない所定温度内になるように、投入電力ＥＰ３を制御する。
検知温度ＮＴ２が１００℃以上になった場合、定着モータＭｏの駆動を開始し（Ｆ１１）、画像形成中の動作へ続く（Ｆ１２）。
本実施例２の画像形成装置は、実施例１の画像形成装置と異なり、定着装置２０起動時の制御中に、定着ニップＮ外位置の定着フィルム２２部分の温度の監視を続け、その昇温
状況に応じて投入電力を変更する。
【００１９】
次に、本実施例２と実施例１の比較を説明する。
図６に示すグラフは、図４と同様に、定着モータＭｏ駆動前の温度制御中における、第１サーミスタＴｈ１の検知温度ＮＴ２と第２サーミスタＴｈ２の検知温度ＳＴ２の時間推移を示すものである。図６（ａ）は、検知温度ＮＴ２と検知温度ＳＴ２の温度差を大きい方向へ推移したため、投入電力を小さくした場合の例である。一方、図６（ｂ）は、検知温度ＮＴ２と検知温度ＳＴ２の温度差を小さい方向へ推移したため、投入電力を大きくした場合の例である。
例えば、図６（ａ）の例は、定着装置２０の起動前加熱時における、定着フィルム２２の昇温が想定したより遅く、定着ニップＮ内外の温度差を大きくする例である。この場合、実施例１の画像形成装置と異なり、本実施例２の画像形成装置は、投入電力ＮＰ３を小さい方向へ変更する。したがって、定着ニップＮ部の昇温をより遅い昇温特性とし、定着ニップＮ内外の温度差を定着フィルム２２の変形の発生しない範囲に留めることができる。この場合、定着装置２０の起動前加熱時間は、図６（ａ）に示すように、５．０秒から７．０秒に延長される。
一方、図６（ｂ）の例は、定着装置２０の起動前加熱時における、定着フィルム２２の昇温が想定したより早く、定着ニップＮ内外の温度差を、定着フィルム２２の変形の発生しない範囲に十分留めることができる場合である。この場合、実施例１の画像形成装置と異なり、本実施例の画像形成装置は、投入電力ＮＰ３を大きい方向へ変更し、定着ニップＮ部の昇温をより速い昇温特性とし、定着装置２０の起動前加熱時間を短縮できる。図６（ｂ）に示す例では、５．０秒から３．５秒に短縮される。
【００２０】
［実施例３］
次に、本発明の実施例３について説明する。
本実施例３についても、画像形成装置及び定着装置の構成は、実施例１及び実施例２と同様であり、定着装置２０起動時の制御条件が異なるのみなので、以下、定着装置２０の画像形成開始時の起動動作について、図７のフローチャートを参照して説明する。
画像形成装置がプリント信号を受信すると、定着装置２０の起動動作をスタートＧ１する。
このとき、ヒータ２１裏面の第１サーミスタＴｈ１の検知温度ＮＴ３が１００℃以上である場合、そのまま定着モータＭｏを駆動させる（Ｇ２からＧ６）。
一方、第１サーミスタＴｈ１の検知温度ＮＴ３が１００℃未満の場合、定着フィルム２２内面に備えた第２サーミスタＴｈ２の検知温度ＳＴ３を取得する（Ｇ３）。検知温度ＳＴ３が４０℃以上の場合、制御部５０はヒータの目標温度ＴＴを１００℃に設定し（Ｇ４）、第１サーミスタＴｈ１の検知温度ＮＴ３を１００℃とするよう発熱体への通電を開始する。第１サーミスタＴｈ１の検知温度ＮＴ３が１００℃未満の範囲では、定着モータＭｏの駆動を行わないままヒータ２１の発熱を続け（Ｇ５）、検知温度ＮＴ３が１００℃以上になった場合、定着モータＭｏの駆動を開始し（Ｇ６）、画像形成中の動作へ続く（Ｇ７）。
Ｇ３にて、検知温度ＳＴ３を４０℃未満の場合、Ｇ８にて検知温度ＳＴ３は２５℃以上であるか判定する。２５℃以上の場合、制御部５０はヒータの目標温度ＴＴを８０℃に設定し（Ｇ９）、第１サーミスタＴｈ１の検知温度ＮＴ３を８０℃とするよう発熱体への通電を開始する。その後Ｇ１０にて検知温度ＳＴ３は４０℃以上であるか判定し、４０℃以上であればＧ４へ接続し、４０℃未満であればそのまま８０℃で通電発熱を続ける。
Ｇ８にて検知温度ＳＴ３を２５℃未満の場合、Ｇ１１へ続く。Ｇ１１からＧ１３は、Ｇ８からＧ１０と同様の制御であり、検知温度ＳＴ３を１５℃以上か判定し（Ｇ１１）、１５℃以上であれば６５℃を目標温度として通電発熱を開始（Ｇ１２）、その後、検知温度ＳＴ３を２５℃以上としたときＧ９へ接続し、２５℃未満のときにはそのまま６５℃での通電発熱を行う（Ｇ１３）。
Ｇ１１で、検知温度ＳＴ３を１５℃未満としたときは、目標温度ＴＴを５０℃に設定し（Ｇ１４）、その後検知温度ＳＴ３を１５℃以上としたときＧ１２へ接続し、１５℃未満のときにはそのまま５０℃での通電発熱を行う（Ｇ１３）。
【００２１】
図８に、本実施例３の、第１サーミスタＴｈ１の検知温度ＮＴ２と第２サーミスタＴｈ２の検知温度ＳＴ２の時間推移を示す。
本実施例３の画像形成装置は、定着フィルム２２内面の温度を検知する第２サーミスタＴｈ２の検知温度ＳＴ３に、１５℃・２５℃・４０℃の３つの閾値を設け、その閾値に応じて、ヒータ２１の目標温度ＴＴを決定して、それに向かって通電発熱を行うものである。
従って、第１サーミスタに検知される検知温度ＮＴ３は階段状に昇温し、それに対応して第２サーミスタＴｈ２の検知温度ＳＴ３も緩やかな階段状の昇温となる。複数の閾値をより増やせば、より滑らかな昇温カーブにできる。
定着フィルム２２の昇温状態に応じてヒータ２１の通電発熱を制御する意味では、実施例２の画像形成装置と同等の効果である。しかし、定着装置２０中のヒータへの投入電力や通電電流を検知または推定できない場合でも、本実施例のように目標温度ＴＴを設定した制御方法は、定着フィルム２２変形を発生させない温度制御を行うことができる。
以上、上記各実施例に記載の通り、本発明は、ヒータ２１の発熱制御条件を、ヒータ２１の温度を検知する第１サーミスタＴｈ１の検知温度のみから決定するのではなく、定着ニップＮ以外の箇所の定着フィルム２２の温度を検知する第２サーミスタＴｈ２を備える構成とした。この第２サーミスタＴｈ２による検知温度もヒータ２１の発熱条件へ反映することによって、定着フィルム２２の回転移動方向の温度勾配を把握した上で、ヒータ２１の発熱を行うことができる。これにより、定着フィルム２２を変形させるような熱応力の発生を回避しつつ、潤滑剤の粘度を低下させることができ、定着フィルム２２とヒータ２１の摩擦力を低下させることができる。
【符号の説明】
【００２２】
２１    ヒータ（加熱体）
２２    定着フィルム（加熱部材）
Ｔｈ１    第１サーミスタ（第１温度検知手段）
ＮＴ１、ＮＴ２、ＮＴ３  検知温度
Ｔｈ２    第２サーミスタ（第２温度検知手段）
ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３  検知温度
ＥＰ１、ＥＰ２、ＥＰ３  投入電力
Ｎ    定着ニップ（摺動部）
【図１】
2018173536.tif 000003
【図２】
2018173536.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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