(57)【要約】      （修正有）【課題】製品寿命まで、ヒータの抵抗値に応じた所定の電力を供給することで、立上げ時間の短縮および定着不良の発生を抑制することが可能な画像加熱装置及びこれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】通電により発熱する発熱抵抗体もしくは前記発熱抵抗体を含む加熱体により、記録材上のトナー像を定着部材を介して加熱する画像加熱装置において、入力電圧を検知する電圧検知手段と、前記発熱抵抗体に供給する電力を演算する演算手段と、予め測定された前記発熱抵抗体の抵抗値を記憶する抵抗値記憶手段と、前記発熱抵抗体の通電劣化を表す通電カウンタ値と、前記発熱抵抗体の通電劣化による抵抗変動を予測するテーブルを有し、前記通電カウンタ値と前記テーブルから前記発熱抵抗体の抵抗値を補正し、補正した抵抗値と電圧検知手段により検知した電圧値と目標最大供給電力値をもとに、前記演算手段により供給電力を求めることを特徴とする。【選択図】図８
2019028188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電による発熱する発熱抵抗体４３２もしくは前記発熱抵抗体４３２を含む加熱体４３により、記録材上のトナー像を定着部材４１を介して加熱する画像加熱装置において、
入力電圧を検知する電圧検知手段１０２、または発熱抵抗体４３２に流れる電流を検知する電流検知手段と、
前記発熱抵抗体４３２に供給する電力を演算する演算手段１００と、
予め測定された前記発熱抵抗体４３２の抵抗値を記憶する抵抗値記憶手段１０５と、
前記発熱抵抗体４３２の通電劣化を表す通電カウンタ値と、
前記発熱抵抗体４３２の通電劣化による抵抗変動を予測するテーブルを有し、
前記通電カウンタ値と前記テーブルから前記発熱抵抗体４３２の抵抗値を補正し、
補正した抵抗値と電圧検知手段１０２により検知した電圧値、または電流検知手段により検知した電流値と目標最大供給電力値をもとに、
前記演算手段１００により供給電力を求めることを特徴とする画像加熱装置。
【請求項２】
前記通電カウンタは画像加熱装置の立上げ回数の積算値であることを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
【請求項３】
加熱体４３として定着部材４１が発熱する発熱定着部材、または弾性変形可能な面状発熱体であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、ウエイトタイム短縮、装置の小型化、高速化対応が可能なフィルム加熱方式の定着装置が広く用いられている。加熱体としての例えばセラミックヒータと、加圧部材としての加圧ローラとの間に加熱部材としての耐熱性樹脂フィルム（以下、定着フィルムと記す）を挟ませて圧接ニップ部（以下、定着ニップ部と記す）を形成させ、該定着ニップ部の定着フィルムと加圧ローラとの間に未定着トナー画像を形成担持させた記録材を導入して定着フィルムと一緒に挟持搬送させることで、定着フィルムを介してセラミックヒータの熱を与えながら定着ニップ部の加圧力で未定着トナー画像を記録材面に定着させるものである。
【０００３】
ヒータを設定された温度に制御するための方法として、ヒータへの通電時間を制御する方法が一般的に採用されている。通電時間を制御する方法としては、主に電源波形を周波数の整数倍ごとに通電・非通電を制御する波数制御と、電源波形の半周期ごとに通電する位相角を制御する位相制御の２種類が一般的に用いられている。
【０００４】
一方、ヒータ抵抗値は個々のヒータ毎に公差が存在する。またヒータへ印加される電圧値もバラツキが存在する。そのため、同じ通電率でヒータに通電しても電力にバラツキが生じ、ヒータ温度を正確に制御することができない。
【０００５】
これを防止するため、ヒータの抵抗値やヒータへ印加される電圧にバラツキがあっても同じ電力を出力するように通電率を補正する補正手段を設けることが知られている。
【０００６】
特許文献１には、ヒータの抵抗値を予め記録する抵抗値記録手段を設け、記録された抵抗値に応じた電力を供給するように制御する技術が公開されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３３２０１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ヒータは通電の繰り返しにより劣化し、ヒータの抵抗値が継続使用により変動する。従って、製造段階で測定したヒータ抵抗値を製品寿命まで使い続けると、通電劣化によって抵抗値が変化しているため、所定の電力が供給できずに立上げ時間の延長や定着不良が発生するという問題が生じる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、製品寿命まで、ヒータの抵抗値に応じた所定の電力を供給することで、立上げ時間の短縮および定着不良の発生を抑制することが可能な画像加熱装置及びこれを備えた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】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明に係る画像加熱装置は、
通電による発熱する発熱抵抗体４３２もしくは前記発熱抵抗体４３２を含む加熱体４３により、記録材上のトナー像を定着部材４１を介して加熱する画像加熱装置において、
入力電圧を検知する電圧検知手段１０２と、前記発熱抵抗体４３２に供給する電力を演算する演算手段１００と、予め測定された前記発熱抵抗体４３２の抵抗値を記憶する抵抗値記憶手段１０５と、前記発熱抵抗体４３２の通電劣化を表す通電カウンタ値と、前記発熱抵抗体４３２の通電劣化による抵抗変動を予測するテーブルを有し、前記通電カウンタ値と前記テーブルから前記発熱抵抗体４３２の抵抗値を補正し、補正した抵抗値と電圧検知手段１０２により検知した電圧値と目標最大供給電力値をもとに、前記演算手段１００により供給電力を求めることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る画像加熱装置によれば、製品を使用し続けた場合においても、ヒータの抵抗値に応じた所定の電力を供給することで、立上げ時間の短縮および定着不良の発生を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第一の実施例における画像形成装置の模式図である。
【図２】第一の実施例における定着装置の模式図である。
【図３】第一の実施例における定着フィルムの模式図である。
【図４】第一の実施例における回転軸方向の温度検知手段の配置例を説明する図である。
【図５】第一の実施例における加熱体の構成を説明する図である。
【図６】第一の実施例における定着装置の制御系を示すブロック図である。
【図７】発熱抵抗体の抵抗値変化を説明するための図である。
【図８】第一の実施例における定着装置寿命検知シーケンスを示すフローチャートである。
【図９】第二の実施例における定着装置の模式図である。
【図１０】第二の実施例における定着フィルムの模式図である。
【図１１】第二の実施例における加熱部材の構成を説明する図である。
【図１２】第三の実施例における定着フィルムの模式図である。
【図１３】第三の実施例における加熱部材の構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例（実施例）を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本実施形態の画像形成装置の一例であるカラー電子写真プリンタの断面図であり、シートの搬送方向に沿った断面図である。本実施形態では、カラー電子写真プリンタを単に「プリンタ」という。
【００１５】
図１に示すプリンタは、Ｙ（イエロ）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）の各色の画像形成部１０を備えている。感光ドラム１１は、帯電器１２によってあらかじめ帯電される。その後、感光ドラム１１は、レーザスキャナ１３によって、潜像を形成されている。潜像は、現像器１４によってトナー像になる。感光ドラム１１のトナー像は、一次転写ブレード１７によって、像担持体である例えば中間転写ベルト３１に順次転写される。転写後、感光ドラム１１に残ったトナーは、クリーナ１５によって除去される。この結果、感光ドラム１１の表面は、清浄になり、次の画像形成に備える。
【００１６】
一方、シートＰは、給紙カセット２０、又はマルチ給紙トレイ２５から、１枚ずつ送り出されてレジストローラ対２３に送り込まれる。レジストローラ対２３は、シートＰを一旦受け止めて、シートが斜行している場合、真っ直ぐに直す。そして、レジストローラ対２３は、中間転写ベルト３１上のトナー像と同期を取って、シートを中間転写ベルト３１と二次転写ローラ３５との間に送り込む。中間転写ベルト上のカラーのトナー像は、転写体である例えば二次転写ローラ３５によってシートＰに転写される。その後、シートのトナー像は、シートが定着器４０によって、加熱加圧されることでシートに定着される。
【００１７】
次に、本実施例で用いた定着装置について説明する。
【００１８】
図２は、定着装置４０の概略構成図で示されるようなフィルム加熱方式の加熱装置（テンションレスタイプ）を用いた。
【００１９】
４３は加熱体としてのとしてのセラミックヒータ（以下、ヒータと記す）である。このヒータ４３は図面に垂直方向を長手とする細長薄板状のセラミック基板と、この基板面に具備させた通電発熱抵抗体層を基本構成とするもので、発熱抵抗体層に対する通電により全体に急峻な立ち上がり特性で昇温する、低熱容量のヒータである。また、記録材の長手幅サイズに応じて、通電領域を切り替える構成となっている。
【００２０】
４１は熱を伝達する加熱部材としての円筒状（エンドレス）の耐熱性の定着フィルムであり、上記のヒータ４３を含む支持部材にルーズに外嵌させてある。本実施例における定着フィルム４１は図３に示すとおりであり、表層、弾性層、基層、内面層の４層複合構造を有した定着フィルムである。
【００２１】
表層４１ａは厚さ１００μｍ以下、好ましくは１０〜７０μｍのフッ素樹脂材料を使用できる。たとえば、例えばフッ素樹脂層としては、例えばＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡなどが挙げられる。本実施例では、厚さ１０μｍのＰＦＡチューブを用いた。
【００２２】
基材金属層４１ｂは、クイックスタート性を向上させるために、厚さとして１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下２０μｍ以上の耐熱性材料を使用できる。例えば、ＳＵＳ、ニッケルなどの金属フィルムを使用できる。本実施例では、厚さが３０μｍ、直径が２５ｍｍの円筒状ニッケル金属フィルムを用いた。
【００２３】
弾性層４１ｃは、表層４１ａと基層４１ｂに挟まれている。また、熱容量を小さくしてクイックスタート製を向上させるために、熱伝導性を高める為のフィラーを添加した。本実施例では、ゴム硬度１０度（ＪＩＳ−Ａ）、熱伝導率１．３Ｗ／ｍ・Ｋ、厚さ２００μｍのシリコーンゴムを用いた。
【００２４】
内面層４１ｄは、ポリイミド樹脂のような高耐久性、高耐熱性を持つ樹脂が適している。本実施例では、芳香族テトラカルボン酸二無水物或いはその誘導体と、芳香族ジアミンとの略等モルを有機極性溶媒中で反応させて得られるポリイミド前駆体溶液を用いた。この溶液を前記基材金属層４１ｂの内面に塗工、乾燥、加熱し、脱水閉環反応により形成したポリイミド樹脂層を内面層４１ｄとしている。具体的には、本実施例ではポリイミド前駆体溶液として、３，３‘，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とパラフェニレンジアミンからなるポリイミド前駆体のＮ−メチル−２−ピロリドン溶液を用いた。そして、厚み１５μｍのポリイミド樹脂を形成し、これを内面層４１ｄとしている。
【００２５】
４４は加圧部材としての耐熱性弾性加圧ローラであり、芯金と、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴム、あるいはシリコーンゴムの発泡体からなる弾性層からなり、芯金の両端部を回転自由に軸受け支持させて配設してある。この加圧ローラ４４の上側に上記の定着フィルム４１・ヒータ４３を、ヒータ４３側に対して加圧ローラ４４に並行に配置し、不図示の押付部材で押圧させることで、定着フィルム４１を介してヒータ４３の下面と加圧ローラ４４の上面にローラ弾性層の弾性に抗して圧接させて加熱部としての所定幅の定着ニップ部Ｎを形成させてある。
【００２６】
図４に示したように、加圧ローラ４４は制御部から駆動手段Ｍ回転指令を出し、駆動手段により伝達手段Ｇを介して、矢印の反時計方向に所定の回転周速度にて回転駆動される。この加圧ローラ４４の回転駆動による加圧ローラ４４と定着フィルム４１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フィルム４１に回転力が作用して該定着フィルム４１がヒータ４３の下向き面に密着して摺動しながら矢印の時計方向に従動回転状態になる。支持部材は円筒状定着フィルム４１の回転ガイド部材でもある。
【００２７】
加圧ローラ４４が回転駆動され、それに伴って円筒状定着フィルム４１が従動回転状態になり、またヒータ４３に通電がなされて該ヒータが迅速に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の定着フィルム４１と加圧ローラ４４との間に未定着トナー像Ｔを担持した記録材Ｐが導入され、定着ニップ部Ｎおいて記録材Ｐのトナー像担持側面が定着フィルム４１の外面に密着して定着フィルム４１と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。
【００２８】
この挟持搬送過程においてヒータ４３で加熱された定着フィルム４１の熱により記録材Ｐが加熱され、記録材Ｐ上の未定着トナー像Ｔが記録材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は定着フィルム４１の面から曲率分離して排出搬送されていく。
【００２９】
４５ａはヒータ裏の接触式温度計（サーミスタ）であり、ヒータ４３の温度を計測している。図４に示したように、ヒータ裏サーミスタは、回転軸方向に、３個所配置してある。中央部は、長手中央部、端部は、中央から、±１５０［ｍｍ］の位置に配置してある。
【００３０】
４５ｂはフィルム裏の接触式温度計（サーミスタ）であり、ヒータ４３によって加熱された定着フィルム４１の内面の温度を計測している。その温度検出結果を制御部に渡す構成となっている。
【００３１】
本画像形成装置のプロセススピードは、２５０［ｍｍ／ｓ］、Ａ４サイズ普通紙の生産性はモノクロカラ―ともに６０ｐｐｍである。
【００３２】
本定着装置は、中央部フィルム裏サーミスタ４５ｂ１が１７０［℃］になるように、ヒータの投入電力を調整している。
【００３３】
中央部フィルム裏サーミスタ４５ｂ１の温調は、画像形成装置を設置している環境、通紙する紙種により変化させている。
【００３４】
画像形成装置を設定している環境が２３［℃］、かつ普通紙１（８１ｇ紙以下）を通紙するときは、中央部フィルム裏サーミスタ４５ｂ１が１７０［℃］になるように設定している。
【００３５】
画像形成装置を設定している環境が２３［℃］、かつ普通紙２（１０５ｇ紙以下）を通紙するときは、中央部フィルム裏サーミスタ４５ｂ１が１８０［℃］になるように設定している。
【００３６】
以下ヒータについて詳細に説明する。
【００３７】
次に、図５を用いて本実施例のヒータ４３について詳細に説明する。
【００３８】
ヒータ４３は基板４３１と、基板４３１上に形成される発熱抵抗体４３２と、発熱抵抗体４３２を覆う絶縁コート層４３３から成る。
【００３９】
基板４３１はヒータ４３の寸法や形状を決定する部材であり、材料としては耐熱性、熱伝導性、電気絶縁性に優れたアルミナ、窒化アルミ等のセラミック材料が用いられる。本実施例では長手方向の長さが４００ｍｍ、短手方向の長さが８．０ｍｍ、厚さが約１ｍｍのアルミナを用いている。ヒータの熱伝導率は２０［Ｗ／ｍ＊Ｋ］である。
【００４０】
基板４３１上にはスクリーン印刷法によって発熱抵抗体４３２と導体パターンが形成される。導体パターンは、電源からの発熱体に電流を流すためのパターンである。本実施例では導体パターンとしては低抵抗率材料である銀ペースト、若しくは銀に少量のパラジウムを混合した合金のペーストを用いている。また、発熱抵抗体４３２には所望の抵抗値となるように銀−パラジウム合金のペーストが用いられる。
【００４１】
発熱抵抗体材料はペーストであり、所望の抵抗値になるように、銀４３２Ａの中に、４３２Ｂのようなパラジウム、４３２Ｃのようなガラス繊維などで構成されている。
【００４２】
発熱抵抗体４３２と導体パターンは耐熱性ガラスから成る絶縁コート層４３３が被覆され、リークやショートが生じないように電気的に保護される。
【００４３】
ヒータ４３の抵抗値は、発熱抵抗体４３２の厚さや幅、抵抗材料自体の体積低効率のばらつきにより±７％程度の公差を有する。そこで、予めヒータ４３の実際の抵抗値を測定し、その値を定着装置に備え付けられたメモリに記憶させている。
【００４４】
本実施例の低熱容量定着器は、定着器をスタンバイ温度状態で待機していない。スタンバイ温度状態とは、いつ紙が来ても定着不良が発生しないように、定着器を常に一定温度で温調するモードである。スタンバイのデメリットは常に一定温度で温調しているので、消費電力が多くなる弊害がある。
【００４５】
本定着器の制御は、ジョブを受け付けるとヒータに通電し、通紙終了後にはヒータの電力をＯＦＦするので、消費電力が少ないメリットがある。しかし、定着器が冷えた状態から、通紙可能な温度にまで定着器を温めるので、プリント開始するまでに時間がかかるデメリットがある。そのため、立ち上げ時はヒータに最大電力を投入し、立ち上げ時間を短縮する制御を行っている。
【００４６】
図６はヒータ制御部のブロック図である。１０２は入力電圧を検知する電圧検知回路である。１００はヒータの温度制御・電力制御をコントロールする制御部である。この制御部１００はヒータ４３への供給電力を演算する演算手段、温度検出手段  の結果に基づいて一定に制御する温度制御手段、ヒータの抵抗値を補正し、演算手段で求める供給電力を補正された抵抗値と、入力電圧から求める手段としての機能を有する。
【００４７】
１０３はヒータに印加する電圧をスイッチングするスイッチング回路であり、制御部１００によりヒータ４３の温度に応じてヒータ４３に供給する電力を切り替える。
【００４８】
制御部１００は、ＡＣ入力電圧値を電圧検知回路１０２から制御部に入力する。温度検出手段１０４の出力も制御部に入力される。制御部１００は定着装置の立ち上げ回数を格納することができるメモリ領域（ＲＯＭ）を確保しており、その領域に立ち上げ回数の積算値を格納している。
【００４９】
ヒータはセラミック基板上に発熱抵抗体を印刷したものであり、熱応答性に大変優れている。そのため、ヒータに対する通電制御を通常のＯＮ／ＯＦＦ制御したのでは温調温度に対してリップルが大きくなり、安定した温度に制御できなくなる。そのためこの制御には一定な電力がかかるような電力制御をしている。
【００５０】
ここで、ヒータ４３に対する電力制御について説明する。ヒータに対する電力制御は位相制御で行っている。位相制御における電力比率に対する波形パターンはテーブル化されている。
【００５１】
ヒータは抵抗負荷であるので電力Ｗは
Ｗ＝Ｖ２／Ｒ
Ｖ：ヒータに与える電圧
Ｒ：ヒータの抵抗値
である。
【００５２】
ヒータの抵抗値はばらつきが大きいため、予め測定された値がメモリに格納されている。
【００５３】
電圧は電圧検知回路で検知した電圧が入力される。
【００５４】
補正供給最大電力率Ｗｍａｘ（％）は
Ｗｍａｘ＝目標最大電力／Ｖ２×Ｒ×１００  （％）
によって求める。
【００５５】
たとえば、目標最大電力が１０００Ｗで１００Ｖ、８Ωであった場合、そのまま１００％最大出力しようとすると、１２５０Ｗ出力するところを、補正供給最大電力率が８０％で出力することにより目標の最大電力１０００Ｗで出力することができる。
【００５６】
ヒータ４３は通電の繰り返しにより劣化し、劣化によって発熱抵抗体４３２の抵抗値が上昇する。その原因として、ペースト状の発熱抵抗体の材料が銀、パラジウム等の線膨張係数が異なる材料から成り立っている。そのため、通電の繰り返しにより材料間で微小クラックが入り、電流が流れる断面積が減少し、抵抗値が上昇する。抵抗値が上昇すると、ヒータ４３に印加される電力は印加電圧が一定であるため減少する。このため、目標温度に達するまでの時間が長くなり、立ち上げ時間の遅れや定着性が満足できなくなることが発生する。
【００５７】
そこで、本例では通電の繰り返しによるヒータの劣化の進行を表す通電カウンタと通電カウンタ−抵抗値テーブルからヒータ抵抗値を補正することで、立ち上げ時間の遅れや、定着不良の発生を抑制する。
【００５８】
ヒータ４３への供給電力を求める際に、通電劣化によって上昇した抵抗値を求め、その値と検出した電圧値を使用する。図７に室温から高温まで温度を変化させるヒートサイクル試験を繰り返した時の抵抗値変化量をグラフに示す。本例では投入電力１０００Ｗ、ヒータ温度２００℃で行った。図７よりヒートサイクルを繰り返した回数が多いほどヒータの抵抗値が上昇していくことがわかる。したがって本例では、通電カウンタとして定着器の立ち上げ回数を用いている。立ち上げ回数は、ヒータ温度が５０℃以下から立ち上げた場合においてカウントし、メモリ領域（ＲＯＭ）にその積算回数を格納している。
【００５９】
表１は通電カウンタとしての立ち上げ回数と抵抗上昇率の関係を示したテーブルである。
【００６０】
【表１】
2019028188.tif 000003
【００６１】
抵抗値の補正は、メモリ領域（ＲＯＭ）に格納された立ち上げ回数と表１のテーブルを用いて、抵抗値上昇率を求め、予め測定された初期の抵抗値から上昇率分の補正を行う。また、抵抗値の補正としては、ヒータ温度検知結果と発熱抵抗体の温度係数を用いて温度影響変動分も補正することが可能である。
【００６２】
図８のフローチャートを用いて制御動作を説明する。
【００６３】
ヒータ電力計算ルーチンでは、まずＳ１０１で制御部１００が電圧検知回路で検知した入力電圧値を読み取る。次にＳ１０２で抵抗値メモリ１０５に記憶された初期抵抗値を読み取る。Ｓ１０３では、通電カウンタである立ち上げ回数をメモリ領域（ＲＯＭ）から読み取る。本例では、検知電圧１００Ｖ、初期抵抗８Ω、通電カウンタは１１０万回である。そして、Ｓ１０４では通電カウンタ−抵抗変化率テーブルから抵抗上昇率を求め、初期抵抗値から上昇分を補正する。ここでは、上昇率１０％なので補正後の抵抗値は８．８Ωとなる。最後に、Ｓ１０５で検知電圧値と補正抵抗値と目標最大供給電力値を用いて演算することで、補正供給電力率を求めることができる。目標供給電力が１０００Ｗの場合、補正供給電力率は８８％となる。実際に求めた補正供給電力率８８％でヒータ４３に最大供給電力１０００Ｗを供給し、Ａ３サイズの坪量１０５ｇ／ｍ２紙を使用し、定着装置が室温まで冷やされた状態から全面ベタ画像を連続２０枚プリントした場合の立ち上げ時間とトナー剥がれの有無を確認した。その結果を表２に示す。その結果、プリント開始可能な温度になるまでの立ち上げ時間が１０秒で、トナー剥がれの発生はなかった。
【００６４】
また、比較例として、抵抗値補正を行わなかった場合においては、補正供給電力率が８０％になるため、実際の最大供給電力が９０９Ｗまで下がり、立ち上げ時間が１１秒と長くなり、トナー剥がれも発生した。
【００６５】
【表２】
2019028188.tif 000004
【００６６】
以上説明したように、本例においては、製品を使用し続けた場合においても、ヒータの抵抗値に応じた所定の電力を供給することで、立上げ時間の短縮および定着不良の発生を抑制することが可能となる。
【実施例２】
【００６７】
本発明の第２の実施形態に係る定着装置及びこれを備える画像形成装置について説明する。なお、画像形成装置の構成は第１の実施の形態と同一であるのでその説明は省略する。定着装置構成は異なるので以下で説明する。
【００６８】
●定着装置
定着装置について説明する。図９は定着装置４０の構成を説明する概略構成図である。
【００６９】
１０００は発熱体を備えた円筒状の定着フィルムである。４４は定着フィルムとの間で定着ニップを形成する加圧ローラである。
【００７０】
定着フランジに接続された定着フィルム１０００内部に配置された支持ステー（不図示）は、定着フィルム１０００を加圧ローラ４４方向へ加圧付勢するニップ形成部材（不図示）を支持している。
【００７１】
ニップ形成部材が定着フィルムを介して加圧ローラと接触することにより定着ニップを形成している。
【００７２】
本実施例に於ける加圧力は一端側が１５６．８Ｎ、総加圧力が３１３．６Ｎ（３２ｋｇｆ）である。本定着装置のニップ幅Ｎは、８ｍｍ〜９ｍｍの範囲内にある。定着フィルムの長手の発熱領域、及び加圧ローラの長手のゴム面長は、３２０ｍｍであり、定着フィルム、加圧ローラの径は、φ２４ｍｍである。
【００７３】
支持ステーは高い圧力を掛けられても撓みにくい材質であることが望ましく、本実施例においてはＳＵＳ３０４を用いている。
【００７４】
ニップ形成部材は耐熱性樹脂等の断熱性部材である。省エネルギーの観点から支持ステーへの熱伝導の少ない材料を用いるのが望ましく、例えば、耐熱ガラスや、ポリカーボネート、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂が用いられる。本実施例では住友化学（株）製のスミカスーパーＥ５２０４Ｌを用いた。
【００７５】
加圧ローラ４４は、芯金の両端部が装置フレームの奥側と手前側の側板間に回転可能に軸受保持されて、配置されている。
【００７６】
４５は温度検知手段としてのサーミスタである。定着フィルム１０００の外面の温度を検知する機能を担っている。
【００７７】
図９に示したように、サーミスタ４５はＡ／Ｄコンバータ１２０を介して、制御手段として制御部１００（ＣＰＵ）に接続される。この制御部１００はサーミスタからの出力を所定の周期でサンプリングしており、得られた温度情報を発熱体である定着フィルムへの通電制御に反映させる。つまり、制御部１００は、サーミスタ４５の出力をもとに、発熱体への通電制御内容を決定し、電源部７９から給電部１０５０を介して定着フィルム１０００の発熱体へ供給する通電を制御する。尚、本実施例の定着装置での上記制御は、記録材Ｐにトナー像を定着するための温度を鑑みて、サーミスタ４５の検知温度が一定となるように制御する。
制御部１００はモータＭの回転制御を所定の条件で行っている。モータＭが回転にすることにより、加圧ローラギアを介して、加圧ローラが回転する構成となっている。
【００７８】
定着フィルム１０００は加圧ローラ４４によって従動し所定の速度で回転する。
【００７９】
定着フィルム１０００の内面にはグリスが塗布され、ニップ形成部材と定着フィルム１０００内面との摩擦に起因して発生する、定着フィルム１０００内面の磨耗を低減する。
【００８０】
給電電極部１０５０は、電源供給部７９と電気的に接続される給電部材８１と接触する。給電部材８１はステンレスの板ばね形状のアームの上に、銀とパラジウムからできた合金部材を配置したものであり、給電部材８１を給電電極部１０５０に押圧することで電気的接続も良好に維持される。定着フィルム１０００の内面に設置されたサーミスタ４５の検知温度に応じて、制御部１００が電源供給部７９により通電制御する。
【００８１】
●回転発熱体
次に、回転発熱体である定着フィルム１０００の構成について、図１０を用いて詳細に説明する。図１０は定着フィルム長手の層構成模式図であり、矢印Ａ方向（Ｚ方向）が内周側である。本実施例における定着フィルム１０００は、内周側から外周側へ順に、基層１０１０、発熱層１０２０、離型層１０４０の３層複合構造である。また、回転軸方向端部には、給電電極部１０５０がある。
【００８２】
基層１０１０は熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、厚さとして１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下２０μｍ以上の耐熱性材料を使用できる。例えば、ポリイミド、ポリイミドアミド、ＰＥＥＫ、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等の樹脂ベルト、が使用できる。本実施例では、厚さが３０μｍ、直径が２５ｍｍの円筒状ポリイミドベルトを用いた。
【００８３】
離型層１０４０は厚さ２０μｍのＰＦＡチューブを用いた。離型層１０４０はシリコーン樹脂から成る接着剤により発熱層１０２０と接着されている。また、離型層としてはＰＦＡコートを用いても良く、必要な厚さ、機械的及び電気的強度に応じてＰＦＡチューブとＰＦＡコートを使い分けることが出来る。
【００８４】
更に、定着フィルム１０００の両端部には給電電極部１０５０が形成されており、給電電極部１０５０は発熱層１０２０の両端と電気的に接続される。給電電極部１０５０は定着フィルム１０００の両端部に全周にわたって、形成されている。給電電極部１０５０は銀・パラジウムを含んだ導電特性を有する材料を用いている。
【００８５】
発熱層１０２０について、図１１を使って説明する。図１１は定着フィルム１０００を上面から、離型層１０４０を省略した状態で、発熱層１０２０を図示したものである。図１１において、Ｘ方向は、定着フィルム１０００の長手方向、Ｙ方向は、定着フィルム１０００の周方向を示している。給電電極部１０５０が定着フィルムの端部に全周に亘って形成されているので、電流の流れる方向は、Ｘ方向に電流が流れている。
【００８６】
発熱層の厚さとして２００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下１０μｍ以上のものを使用している。
【００８７】
発熱層１０２０は、ポリイミド樹脂などの絶縁樹脂内に導電性フィラー２０００を均一に分散させることによって所定の電気抵抗率に設定されている。導電性フィラーの一例として、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンマイクロコイル、黒鉛繊維、黒鉛フレーク、黒鉛チップ、銀粒子、アルミニウム粒子、ニッケル粒子を使用している。
【００８８】
抵抗調整、発熱体の強度ＵＰのため、ガラスファイバー繊維を組み込んでいる。
【００８９】
発熱層の総抵抗値は８Ωである。尚、この抵抗値は定着装置として必要な発熱量によって適宜決定すればよく、導電性フィラーの混合比率により適宜調整することができる。
【００９０】
本実施で示したように、発熱体層は、ＰＩベースの樹脂に、導電性フィラー、ガラス繊維などの複合材料でできている。そのため、実施例１で説明したような、各材料間で線膨脹係数が異なり、微小クラックが発生し、抵抗値が初期に比べ変動することが発生する。
【００９１】
本実施例においても、実施例１で示したような通電カウンタ−抵抗値変化率テーブルから抵抗値の補正を行っている。電力演算ロジックは実施例１と同様であるので省略する。
【実施例３】
【００９２】
本発明の第３の実施形態に係る定着装置及びこれを備える画像形成装置について説明する。なお、画像形成装置の構成は第１の実施の形態と同一であるのでその説明は省略する。定着装置構成は異なるので以下で説明する。
【００９３】
次に、本実施の形態の定着ユニット４０について説明する。
【００９４】
図１２は本実施の形態の定着ユニット４０の構成を示す断面図である。
【００９５】
図１２に示すように、定着ユニット４０は、加熱源としてのヒータ４３と、ヒータ４３により加熱されることでトナー像を定着する定着部材の一例としての定着フィルム４１と、定着フィルム４１に対向するように配置された加圧部材の一例としての加圧ロール４４と、定着フィルム４１を介して加圧ロール４４から押圧される押圧パッド４６とを備えている。
【００９６】
さらに、定着ユニット４０は、押圧パッド４６等の構成部材を支持するフレーム（不図示）と、定着フィルム４１の内周面と接触して定着フィルム４１の温度を測定する温度センサ４５とを備えている。
【００９７】
＜ヒータユニットの構成の説明＞
ヒータユニットは、熱発生源である加熱部材の一例としてのヒータ４３と、ヒータ４３の形状をアーチ状に規定するとともにヒータ４３を支持し、ヒータ４３にて発生した熱を拡散させる熱拡散部材としての熱拡散板５０と、ヒータユニットを定着フィルム４１に押圧するための押圧部材５２とで構成される。
【００９８】
熱拡散板は、伝熱性に優れるとともに、耐熱性に優れた材料からなることが必要である。また、本実施の形態では、熱拡散板５０として、例えば厚さ０．３ｍｍのステンレス板が用いられる。なお、熱拡散板５０として使用されるステンレス材料としては、例えばＳＵＳ４３０等が挙げられる。
【００９９】
本実施の形態では、ヒータ４３は、定着フィルム４１の内周面に接触することで定着フィルム４１を加熱する加熱部材の一例として機能する。
【０１００】
図１３は本実施の形態のヒータ４３の構造を示す図である。図１３（ａ）は、ヒータ４３を示した斜視図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示したヒータ４３の断面図である。
【０１０１】
ヒータ４３は、いわゆるフィルムヒータであり、可撓性を有する。そして、実際の使用形態において熱拡散板５０に挟まれた状態では、図１２にしめすように円弧形状に曲げられる。
ただし説明を分かりやすくするため、図１３（ａ）〜（ｂ）では、円弧状に曲げられる前の平面状のヒータ４３について図示している。
【０１０２】
図示するように、本実施の形態のヒータ４３は、発熱層４３２が絶縁層４３３に挟みこまれた構造を採る。
【０１０３】
発熱層４３２は、本実施の形態では、配線が予め定められたパターンを描く発熱部の一例として機能する。発熱層４３２は、導電性の材料からなり、通電することにより発熱する。本実施の形態では、発熱層４３２は、厚さ３０μｍのステンレス箔に導電性フィラー４３２Ｂ、ガラス繊維４３２Ｃなどを添加している構造となる。発熱層４３２に用いるステンレス箔としては、例えばＳＵＳ４３０やＳＵＳ３０４等が挙げられる。なお、発熱層４３２としては、ステンレス箔以外にも、例えば銅やアルミニウム、ニッケルなどの通電により発熱する抵抗加熱体であれば用いることができる。
【０１０４】
ステンレス箔に添加物を添加することにより総抵抗値が８［Ω］になるように、調整している。
【０１０５】
また、発熱層４３２は、予め定められたパターンを描くことで、より均一に発熱を行うようにしている。
【０１０６】
絶縁層４３３は、発熱層４３２を絶縁するとともに、発熱層４３２に折り曲がり等が生じないように保護するための層である。本実施の形態では、絶縁層４３３は、絶縁層４３３ａと絶縁層４３３ｂの二層構造を採る。そして絶縁層４３３ａと絶縁層４３３ｂとで発熱層４３２を挟み込み、熱圧着を行うことで絶縁層４３３内部に発熱層４３２が内包される構造としている。よって絶縁層４３３ａと絶縁層４３３ｂとは、この場合、接着し一体化している。
【０１０７】
絶縁層４３３は、絶縁性を有するとともに、耐熱性に優れた材料からなることが必要である。本実施の形態では、絶縁層４３３ａとして、例えば、厚さ２５μｍ〜５０μｍの熱硬化性ポリイミドが使用される。そして絶縁層４３３ｂとして、例えば、厚さ２５μｍ〜５０μｍの熱可塑性ポリイミドが使用される。
【０１０８】
本実施例でも発熱体の抵抗値を所定の値にするため、発熱体材料に添加物を添加している。そのため、実施例１で説明したような、各材料の線膨脹係数の違いから、急激な温度変化により、材料間でひずみが発生し、発熱体の抵抗値が、耐久により変動することがある。そのため、本実施例においても、実施例１で示したような通電カウンタ−抵抗値変化率テーブルから抵抗値の補正を行っている。電力演算ロジックは実施例１と同様であるので省略する。
【符号の説明】
【０１０９】
１０  画像形成部、１１  感光ドラム、１２  帯電器、１３  レーザスキャナ、
１４  現像器、１５  クリーナ、１７  一次転写ブレード、２０  給紙カセット、
２５  マルチ給紙トレイ、２３  レジストローラ対、３１  中間転写ベルト、
３５  二次転写ローラ、４０  定着器、４１  定着フィルム、
４１ａ  定着フィルム表層、４１ｂ  定着フィルム基層、
４１ｃ  定着フィルム弾性層、４１ｄ  定着フィルム内面層、４３  加熱体、
４３１  基材、４３２  発熱層、４３３  絶縁層、４４  加圧ローラ、
４５ａ  ヒータ裏接触式サーミスタ、４５ｂ  フィルム裏接触式サーミスタ、
４６  ヒーターホルダ、１００  制御部、Ｐ  記録材（用紙）、
Ｔ  トナー像、Ｎ  定着ニップ
【図１】
2019028188.tif 000005
【図２】
2019028188.tif 000006
【図３】
2019028188.tif 000007
【図４】
2019028188.tif 000008
【図５】
2019028188.tif 000009
【図６】
2019028188.tif 000010
【図７】
2019028188.tif 000011
【図８】
2019028188.tif 000012
【図９】
2019028188.tif 000013
【図１０】
2019028188.tif 000014
【図１１】
2019028188.tif 000015
【図１２】
2019028188.tif 000016
【図１３】
2019028188.tif 000017