(57)【要約】【課題】  定着フィルム内に配置された発熱手段を有する定着装置において、前記定着フィルムの温調制御が良く、異常時の安全性を確保した定着装置を提供し、この定着装置を適用して高品質の画像形成を行う画像形成装置を得るものである。【解決手段】  定着フィルムの温度を検出する少なくとも一つの温度検出手段と、前記発熱手段の温度を検出する少なくとも一つの温度検出手段と、前記定着フィルムの温度検出手段の検出温度により前記発熱手段の制御を行い該定着フィルムの温度制御を行う制御手段とを備えた定着装置であり、この定着装置を適用した画像形成装置である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性層を有する定着フィルムと、前記定着フィルムの非定着面に作用するように設けた発熱手段とを有する定着装置において、前記定着フィルムの温度を検出する少なくとも一つの温度検出手段と、前記発熱手段の温度を検出する少なくとも一つの温度検出手段と、前記定着フィルムの温度検出手段の検出温度により前記発熱手段の制御を行い該定着フィルムの温度制御を行う制御手段とを備えたことを特徴とした定着装置。
【請求項２】
前記発熱手段の制御は、プリント開始時のみ、前記発熱手段の検出温度により制御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】
前記発熱手段の制御は、プリント開始時のみ、前記発熱手段の検出温度による制御と、前記定着フィルムの温度検出手段の検出温度による制御との組み合わせで行われることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項４】
前記発熱手段は、セラミック基板と、前記セラミック基板上に設けられる抵抗発熱体とを有することを特徴とする請求項１ないし３記載の定着装置。
【請求項５】
被転写部材上に未定着画像を形成する画像形成手段と、前記未定着画像を前記被転写部材に定着する定着装置とを備えた画像形成装置において、
前記定着装置は、
弾性層を有する定着フィルムと、
前記定着フィルムの非定着面に作用するように設けた発熱手段と、
前記定着フィルムの温度を検出する少なくとも一つの温度検出手段と、
前記発熱手段の温度を検出する少なくとも一つの温度検出手段と、
前記定着フィルムの温度検出手段の検出温度に基づいて前記発熱手段の制御を行う制御手段とを備えたことを特徴とする特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記発熱手段の制御は、プリント開始時のみ、前記発熱手段の検出温度により制御されることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記発熱手段の制御は、プリント開始時のみ、前記発熱手段の検出温度による制御と、前記定着フィルムの温度検出手段の検出温度による制御との組み合わせで行われることを特徴とする請求項５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、弾性層を有する定着フィルムと、前記定着フィルムの非定着面に作用するように設けた発熱手段とを有する定着装置及び該定着装置を適用した複写機、レーザービームプリンター（以下、ＬＢＰと称す）、プリンター、ファクシミリ、マイクロフィルムリーダプリンター、記録機等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
さらに詳しくは、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なるトナーを用いて、転写材（紙、印刷紙、転写材シート、エレクトロファックスシート、静電記録シート、ＯＨＴシート、光沢紙、光沢フィルムなど）の面に直接転写方式もしくは間接転写方式で目的の画像情報に対応した未定着トナー画像を形成担持させ、該未定着トナー画像を、該画像を担持している転写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に関するものである。
【０００３】
本発明は、特にカラー画像形成装置に使用される、低コストで立ち上がり時間（いわゆるウォームアップタイム）の短い、カラー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、プリンター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よく知られている。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４に示す。
【０００５】
定着装置１０１では、温度調整された定着ローラ１０２及び加圧ローラ１０３からなる２本のローラの当接ニップ部１０４で未定着トナー画像１０５を載せた転写材Ｐが通過出来るように構成されている。
【０００６】
未定着トナー画像１０５がニップ部１０４を通過する際に、定着ローラ（以下、単にローラと称する）１０２及び加圧ローラ（以下、単にローラと称する）１０３により加熱、加圧されて転写材Ｐ上に完成画像として定着される。
【０００７】
各々のローラ１０２，１０３の表面にはサーミスタ１０６ａ，１０６ｂが接触しており、該サーミスタ１０６ａ，１０６ｂにより検知した温度に基づいて各々のローラ１０２，１０３の温度調整が行なわれている。
【０００８】
また、各々のローラ１０２，１０３は、中央にハロゲンヒータ（以下、単にヒータと称する）１０７ａ，１０７ｂを備えており、該ヒータ１０７ａ，１０７ｂから発生する輻射エネルギーを各ローラ１０２，１０３内側のアルミ芯金１０８ａ，１０８ｂで吸収して加熱される。
【０００９】
アルミ芯金１０８ａ，１０８ｂの周りには厚さ２ｍｍのシリコンゴムからなる弾性層１０９ａ，１０９ｂが設けられており、更にその外側の各ローラ１０２，１０３の表面にはトナーや紙粉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）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン／４フッ化エチレン樹脂）、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）等の離型性かつ耐熱性の良い樹脂によるコーティング層１１０ａ，１１０ｂが設けられている。
【００１０】
ニップ部１０４において、未定着トナーが接する定着部材である定着ローラ側に弾性層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。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１０２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。また、定着部材のコストも高価なものとなっていた。
【００１１】
ウォームアップタイムの短い定着装置として、白黒プリンター等に良く使用されているフィルム定着方式の定着装置がよく知られている。このようなフィルム定着装置の一例を図５に示す。
【００１２】
定着装置２０１では、薄層の定着フィルム２０３を介して、ヒータ２０４を転写材Ｐに押し当てて加熱するよう構成された定着フィルムユニット２０２を加熱装置として採用している。
【００１３】
定着フィルム２０３は、例えば厚さ５０μｍ程度の耐熱性樹脂のエンドレスフィルムを用い、その表面に厚さ１０μｍの離型層（フッ素樹脂コーティング層など）を形成したものであり、ヒータ２０４は、セラミック基盤上に抵抗発熱体を形成したものである。ヒータ２０４に温度検知手段２０９が当接され、ヒータ２０４の温度が検知され、不図示の制御手段によりヒータの温度が所望の温度になるように温調制御される。また、定着フィルム２０３の熱容量を小さくするため、定着フィルム２０３には弾性層を設けていない。
【００１４】
２０５は転写材Ｐを介して定着フィルムユニット２０２に対向して配置された加圧ローラである。転写材Ｐ上の未定着トナー像１０５は、ニップ部２０６を通過する際に、熱と圧力を受け、転写材上に完成定着画像として定着される。
【００１５】
このような構成の定着装置２０１では、定着フィルム２０３の熱容量が非常に小さくなっているので、ヒータ２０４に電力を投入した後、短時間でニップ部２０６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。
【００１６】
しかし、このような弾性層を設けていない定着フィルム２０３を使用しているフィルム定着装置２０１をカラー画像形成装置の定着装置として使用すると、定着部材である定着フィルム２０３に弾性層が無いため、転写材Ｐの表面やトナー層の有無による凹凸やトナー層自体の凹凸などに定着フィルム２０３の表面が追随出来ず、凸部と凹部で定着部材から加えられる熱に差が出来てしまう。
【００１７】
定着部材と良く接する凸部では該定着部材から良く熱が伝わり、凹部では定着部材からの熱が凸部に比べ伝わりにくい。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くらべ大きく、定着部材に弾性層が無い場合、定着後画像の光沢むらが大きくなって画像品質を低下させたり、転写材がＯＨＰシートの場合には、定着後画像を投影した場合、透過性が悪かったりして画像品質の低下があった。
【００１８】
また、転写材や未定着トナー像の凹凸部分に満遍なく良く熱が伝わるようにシリコンオイル等を弾性層を有しない定着部材に塗布すると、コストが高くなったり、定着後画像および転写材がオイルでべとつく問題があった。
【００１９】
そこで、定着フィルムのような、弾性層を有する定着フィルムを図５に示すような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知られている（例えば、特許第３０５１０８５号公報等を参照）。
【特許文献１】特許第３０５１０８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、従来の定着装置には、つぎのような問題点があった。
【００２１】
１）．定着フィルムの弾性層に使用されるシリコンゴム等の熱伝導率はあまり高くなく、また、定着フィルム表面からヒータの温度検出手段までの間に多くの部材が入るため、応答性が悪く、ヒータの温度検出手段により定着フィルム表面の温調制御を行うことが難しい。特に定着装置を転写材Ｐが通過して定着フィルム表面の熱を奪い、定着フィルム表面の温度が低下したことをヒータの温度検出手段で検出することは困難であったり、応答に時間がかかりすぎる問題点があった。
【００２２】
２）．温度検出手段の配置をヒータ部から定着フィルムの表面や内面等への配置に移動させて、定着フィルムの温度を検出することによりヒータの駆動を制御して温調しようとすると、ヒータ自身の温度が検出できない問題があった。
【００２３】
このため、何かの異常等により定着フィルムの回転が止まった状態でヒータが通電発熱された場合、定着フィルムの温度検出手段位置の昇温勾配よりもヒータの昇温勾配の方が格段に大きいため、ヒータの温度が過高温となってしまい、ヒータ自身が割れてしまったり、ヒータを保持している部材が溶けてしまったり等の不具合が発生してしまう問題があった。
【００２４】
３）．定着フィルムの温度を検出することによってのみヒーターの駆動を制御して温調しようとした場合、特に室温状態から定着温度に昇温させる場合等、急速に定着フィルム温度を上昇させる必要がある場合に、定着フィルムを所望の温度にする際に、ヒーターの温度が高くなってしまい、ヒーター保持部材や、ヒーターと定着フィルムの摺動性を確保するためのグリスの劣化等により、長期間の使用で定着器のトルクが大きくなってしまうという不具合が発生してしまっていた。定着器のトルクが大きくなった場合、通紙時に定着器がメディアを搬送できず、定着フィルムが停止してしまい、ジャムになってしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、弾性層を有する定着フィルムと、前記定着フィルム内に配置された発熱手段とを有する定着装置において、前記定着フィルムの温調制御が良く、異常時の安全性を確保した定着装置を提供すること、および、本発明の定着装置を適用して高品質の画像形成を行う画像形成装置を得ることを目的とする。
【００２６】
上記目的を達成するために、本発明に従う定着装置は、
弾性層を有する定着フィルムと、
前記定着フィルムの非定着面に作用するように設けた発熱手段と、
前記定着フィルムの温度を検出する少なくとも一つの温度検出手段と、
前記発熱手段の温度を検出する少なくとも一つの温度検出手段と、
前記定着フィルムの温度検出手段の検出温度に基づいて前記発熱手段の制御を行う制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００２７】
好適には、前記発熱手段は、セラミック基板と、前記セラミック基板上に設けられる抵抗発熱体とを有する。
【００２８】
また本発明の画像形成装置は、
被転写部材上に未定着画像を形成する画像形成手段と、前記未定着画像を前記被転写部材に定着する定着装置とを備えた画像形成装置において、
前記定着装置は、
弾性層を有する定着フィルムと、
前記定着フィルムの非定着面に作用するように設けた発熱手段と、
前記定着フィルムの温度を検出する少なくとも一つの温度検出手段と、
前記発熱手段の温度を検出する少なくとも一つの温度検出手段と、
前記定着フィルムの温度検出手段の検出温度に基づいて前記発熱手段の制御を行う制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００２９】
さらに、本発明の画像形成装置は、
前記発熱手段の制御は、プリント開始時のみ、前記発熱手段の検出温度により制御される、または、前記発熱手段の検出温度による制御と、前記定着フィルムの温度検出手段の検出温度による制御との組み合わせで行われることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、弾性層を有する定着フィルム内に発熱手段を設けた定着装置において、少なくとも一つの定着フィルムの温度検出手段を有し、かつ、少なくとも一つの前記発熱手段の温度検出手段を有し、前記定着フィルムの温度検出手段の検出温度により前記発熱手段の制御を行い定着フィルムの温度制御を行うようにしたため、定着フィルムの温調を応答性良く行うことができ、また、異常時の安全性を確保することができる効果がある。
【００３１】
さらに、プリント開始時のみ、発熱手段の温度検出手段の検出温度に基づく、前記発熱手段の制御と、定着フィルムの温度検出手段の検出温度による、前記発熱手段の制御を組み合わせることにより、定着フィルムの温度を急激に上昇させる際のヒーター裏過昇温を防止し、通常使用時の部品の劣化や定着器トルクの上昇を防ぎ、より安定的な使用を可能にする。
【００３２】
また、被転写部材上に未定着画像を形成する画像形成手段と、前記未定着画像を前記被転写部材に定着する定着装置とを備えた画像形成装置において、前記定着装置として本発明の定着装置を適用したため、高品質の画像形成を行う画像形成装置を得ることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の一形態を説明する。
【実施例１】
【００３４】
図１に本発明の定着装置を適用したカラー画像形成装置の概略構成図を示す。
【００３５】
本実施例では中間転写体方式のインラインカラー画像形成装置を用いている。また、定着装置後に公知の自動両面搬送手段である自動両面機構（不図示）を備えており、一度定着した転写材を自動的に表裏を反転させ再給紙搬送させることができる。
【００３６】
図１において、実線で示した部分は、自動両面時の一面目の定着動作を行う転写材の搬送経路であり、点線で示した部分は、前述した自動両面機構による２面目定着時の転写材の反転搬送経路である。
【００３７】
以下、本実施例のカラー画像形成装置の構成について説明する。
【００３８】
本実施例では、感光体ドラム（ＯＰＣドラムを本実施例では使用）、帯電手段（不図示）、トナー現像器（不図示）、感光体ドラムのクリーニング手段（クリーニングブレードを本実施例では使用：不図示）等をひとつの容器にまとめた、いわゆるオールインワンＣＲＧ２を使用している。イエロー（Ｙ）トナーを使用しているイエローＣＲＧ  ２Ｙ，マゼンタ（Ｍ）トナーを使用しているマゼンタＣＲＧ  ２Ｍ，シアン（Ｃ）トナーを使用しているシアンＣＲＧ  ２Ｃ、ブラック（ＣＫ）トナーを使用しているブラックＣＲＧ  ２ＣＫ、の４個のＣＲＧを使用している。
【００３９】
上記４色のトナーＣＲＧに対応した、４個の光学系１が設けられており、光学系（レーザー走査露光光学系を本実施例では使用）より画像データに基づいた走査光が、帯電手段（帯電ローラを本実施例では使用）により一様に帯電された感光体ドラム上を露光することにより、感光体ドラム表面に画像に対応する静電潜像が形成される。現像剤であるトナー（非磁性１成分トナーを本実施例では使用）が静電潜像の形成された感光体ドラム表面に供給される。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（露光部）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、感光体ドラム上の静電潜像に選択的に付着される、現像が行われる。
【００４０】
感光体ドラム上に現像された単色トナー画像は、駆動ローラ５、テンションローラ６、２次転写対向ローラ間に懸回され、感光体ドラムと同期して略等速で回転する中間転写体３（中間転写ベルトを本実施例では使用）上へ、一次転写ローラ９に印加されるトナーと逆極性である正極性のバイアスにより１次転写される。
【００４１】
一次転写後、感光体上に転写残として残ったトナーは、クリーニング手段（不図示：クリーニングブレードを本実施例では使用）４により除去される。
【００４２】
上記工程を中間転写体３の回転に同期して、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＣＫ）の各色のＣＲＧ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２ＣＫに対して順次行い、中間転写体３上に各色の１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時（単色モード）には上記行程は目的の色（例えば黒色）の現像器についてのみ行なわれる。
【００４３】
また、転写材供給部となる転写材カセット１３或いは転写材トレイ（ＭＰトレイ）１４にセットされた転写材Ｐは、給送ローラ１２、１２´により夫々選択的に給送され、レジストローラ対８により中間転写体３と２次転写手段１０との２次転写部であるニップ部に所定のタイミングで搬送される。
【００４４】
中間転写体３上に形成された一次転写トナー画像は、２次転写手段１０（２次転写ローラを本実施例では使用）に印加されるトナーと逆極性である正極性のバイアスにより転写材Ｐ上に一括転写される。２次転写後、中間転写体上に残った２次転写残トナーは、中間転写体のクリーニング手段（クリーニングブレードを本実施例では使用）４により除去される。
【００４５】
中間転写体３として使用している中間転写ベルトとしては、厚さ５０μｍ〜２００μｍ、体積抵抗率１０８Ωｃｍ〜１０１６Ωｃｍ程度のＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ポリアミド、ポリイミド、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリカーボネート等の樹脂フィルムベルトや０．５ｍｍ〜２ｍｍ厚程度の低抵抗なゴム基層の上に厚さ数十μｍの離型性の良い高抵抗な樹脂層を設けたゴムベルト等を用いることが出来る。本実施例では、高耐久性とクリーニングブレードによるクリーニングが可能なことから厚み５０〜７５μｍのポリイミドベルトを使用している。
【００４６】
転写材Ｐ上に２次転写されたトナー画像は、定着手段となる定着装置１１を通過することで転写材Ｐ上に溶融定着され、画像形成装置の出力画像となる。
【００４７】
図２は図１のカラー画像形成装置に適用された本発明の定着装置の第一の実施例を示す概略図である。定着部材である定着フィルムユニット２５は、本実施例では長さ約２３０ｍｍ、厚み５０ｕｍ、外径φ２４ｍｍの耐熱性樹脂（ポリイミド樹脂を本実施例では使用）の円筒状エンドレスフィルムを基層２７とし、その上に厚み約２００μｍの弾性層（本実施例では、熱伝導率約１．０×１０−３ｃａｌ／ｓｅｃｃｍ℃のシリコンゴムを弾性体として使用）を設け、更に離形表面層２１として厚み約３０μｍのフッ素樹脂チューブを被覆している。
【００４８】
定着フィルムの基層としては他の耐熱樹脂や金属製のものを用いても良い。定着フィルム内には発熱手段であるセラミックヒータ（アルミナ、窒化アルミなどのセラミック基板２８上に抵抗発熱体３４を設け、その上にガラスコート３５を設けたものを本実施例では使用）が内包されている。
【００４９】
セラミックヒータの定着フィルムとの非当接面側には、発熱手段の温度検出手段としてサーミスタ２９が当接されており、該サーミスタにより発熱手段の温度を検知している。
【００５０】
また、定着フィルムの温度検出手段としてサーミスタ２９１が、定着ニップ出口付近の定着フィルムの内面に当接するように設けられている。サーミスタ２９１により定着フィルムの温度が検出され、所望の温度になるように発熱手段への通電が制御され定着フィルムの温調動作が行われる。また、発熱手段自体の温度は、サーミスタ２９により検出され、過高温になった場合には、発熱手段への通電を緊急停止するなど、検出温度結果により必要な動作を行う。
【００５１】
例えば、サーミスタ２９１の検出値を基準値と比較回路３０１で比較し、この比較回路３０１の出力値によって通電量制御手段３０２を制御して、交流電源３０３から発熱手段としての抵抗発熱体３４へ供給される交流電力の位相制御を行い、定着フイルムの温度を適正温度に保持する。一方、サーミスタ２９の検出値を基準値と比較回路３０４で比較し、何らかの原因によって過高温になった場合は、比較回路３０４の出力によって、スイッチング回路３０５をオフし、抵抗発熱体３４への通電を緊急停止する。
【００５２】
定着フィルムはフィルムガイド３０により回転自在に支持されている。また、フィルムガイド３０に一体的に設けられたセラミックヒータ２９は図示しない加圧機構により加圧部材（加圧ローラ２６を使用）の方向へ本実施例では総圧約１９６Ｎ（約２０ｋｇｆ）の力で押圧されており、これによりフィルムガイド３０に回転自在に支持された定着フィルムが加圧ローラ２６に圧接されている。
【００５３】
また、セラミックヒーターが定着フィルムと摺動する面に、摺動製を確保するためのグリスが塗布されている。
【００５４】
加圧ローラ２６は外径φ１３ｍｍの鉄製芯金３１の上に、厚さ３．５ｍｍのシリコンゴム弾性層３２および、離形表面層３３として厚さ４０μｍのＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルエーテル共重合体）や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）などのフッ素樹脂チューブ層が順次形成されている。
【００５５】
加圧ローラ２６の外径は、略φ２０ｍｍである。この加圧ローラ２６の製品硬度は約６０度（高分子計器株式会社製硬度計ＡＳＣＫＥＲ−Ｃを用い、総荷重約９．８Ｎ（約１ｋｇｆ）での硬度値）であった。定着ニップ幅は約５．５〜６．５ｍｍであった。
【００５６】
本実施例では加圧ローラ２６に不図示の駆動手段により回転駆動がかけられ、定着フィルム２５は従動回転している。
【００５７】
本実施例に用いられるトナーとしては、重合法により製造され、低軟化点物質を５〜３０重量％含み、形状係数ＳＦ−１が１００〜１１０である実質球形トナー（以下、単に重合トナーと称す）を用いている。
【００５８】
低軟化点物質としては、ＡＳＴＭＤ３４１８−８に準拠し測定された主体極大ピーク値が４０〜９０℃を示す化合物である。重合トナーの極大ピーク値温度の測定は、例えばパーキンエルマー社製ＤＳＣ−７を用いる。装置検出部の温度補正は、インジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。
【００５９】
サンプルは、アルミニウム製パンを用い対照用に空パンをセットし、昇温速度１０℃／ｍｉｎで測定を行った。具体的には、パラフィンワックス、ポリオレフィン、フィッシャートロピッシュワックス、アミドワックス、高級脂肪酸、エステルワックス及びこれらの誘導体またはこれらのグラフト／ブロック化合物が利用できる。好ましくは、下記の一般構造式で示す炭素数が１０以上の長鎖エステル部分を一個以上有するエステルワックスである。具体的なエステルワックスの代表的な化合物の構造式を下記に一般構造式１、２、及び３として示す。
【００６０】
【化１】
2005134748.tif 000003
【００６１】
本発明で好ましく用いられるエステルワックスは、硬度０．５〜５．０を有するものである。エステルワックスの硬度は、直径２０ｍｍで厚さが５ｍｍの円筒状のサンプルを作成した後、島津製作所製ダイナミック微小硬度計（ＤＵＨ−２００）を用い、ビッカース硬度を測定した値である。測定条件は、０．５ｇの荷重で負荷速度が９．６７ｍｍ／ｓｅｃの条件で１０μｍ変位させた後、１５秒間保持し、得られた打痕形状を測定しビッカース硬度を求める。本発明に好ましく用いられるエステルワックスの硬度は、０．５〜５．０の値を示す。具体的化合物の例を下記の化学式（１）、（２）、（３）、（４）に示す。
【００６２】
【化２】
2005134748.tif 000004
【００６３】
なお、ここでいう形状係数ＳＦ−１とは、球状物質の球状の丸さの割合を示す数値であり、球状物質を２次元平面上に投影してできる楕円状の図形の最大長ＭＡＸＬＮＧの２乗を図形面積ＡＲＥＡで割って、１００π／４を乗じたときの値で表わされる。つまり、形状係数ＳＦ−１は次式
【００６４】
【数１】
2005134748.tif 000005
【００６５】
で定義されるものである。日立製作所ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い、トナー像を無作為に１００個サンプリングし、その画像情報をインターフェースを介してニコレ社製画像解析装置（Ｌｕｚｅｘ３）に導入し解析を行い上式より算出したものである。
【００６６】
シアントナーは、次のごとくして調整した。高速攪拌装置を備えた２１リットル用四つ口フラスコ中にイオン交換水７１０重量部と０．１モル／リットルのＮａ３ＰＯ４水溶液４５０重量部を添加し、回転数を１２０００回転に調整し、６５℃に加温せしめた。ここに１．０モル／リットルのＣａＣＬ２水溶液６８重量部を徐々に添加し、微少な難水溶液性分散剤Ｃａ３（ＰＯ４）２を含む分散媒系を調整した。一方、分散質系は、
スチレン単量体                    １６５重量部
ｎ−ブチルアクリレート単量体        ３５重量部
Ｉ．ピクメントブルー１５：３０  １４重量部
飽和ポリエステル                  １０重量部
［テレフタール酸−プロピレンオキサイド変性ビスフェノール  Ａ酸価１５、ピーク分子量：６０００］
サリチル酸金属化合物              ２重量部
下記化合物（極大ピーク値５９．４℃）      ６０重量部
【００６７】
【化３】
2005134748.tif 000006
【００６８】
上記混合物をアトライターを用い３時間分散させた後、重合開始剤である２、２’−アゾビス（２、４−ジメチルバレロニトリル）１０重量部を添加した分散物を分散媒中に投入し回転数を維持しつつ１５分間造粒した。その後、高速攪拌器からプロペラ攪拌羽根に攪拌器を変え、内温を８０℃に昇温させ５０回転で重合を１０時間継続させた。重合終了後スリラーを冷却し、希塩酸を添加し分散媒を除去せしめた。更に洗浄し乾燥を行う事でコールターカウンターで測定したシアントナーの重量平均粒径は６．２μｍで個数変動係数が２７％であり、ＳＦ−１が１０４であった。同様にして、ＳＦ−１が１０４のイエロートナー、マゼンタトナー及びブラックトナーを製造した。
【００６９】
なお、着色剤としては、イエロートナーでは、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１７、マゼンタトナーでは、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２及びブラックトナーでは、カーボンブラックを用いた。
【００７０】
定着装置１１では、加圧ローラ２６が約１００ｍｍ／ｓｅｃ程度の周速度で回転駆動されると共に、定着ニップ部がトナー画像の定着に適した温度（本実施例では定着フィルム表面の温度が１８０℃程度）となるようセラミックヒータへの通電が調整される。
【００７１】
２次転写プロセスまでを終えて未定着トナー画像３５をその上に載せた転写材Ｐは定着ニップ部へ導かれ、該定着ニップ部で加えられる圧力と定着フィルムを介してセラミックヒータから伝えられる熱により未定着トナー画像３５が熱溶融されて転写材Ｐ上に定着画像として定着される。
【００７２】
本実施例の定着装置１１は、定着フィルムの弾性層を約２００μｍと薄くし、外径をφ２４と小さくして定着フィルムの熱容量を小さくしたので、発熱手段として約９００Ｗの入力を行った場合、ウォームアップタイムを約１０−１２秒程度と短くすることができ、いわゆるオンデマンド定着を行うことができた。
【００７３】
本実施例での定着装置１１にて、転写材Ｐを通紙した場合の定着フィルム等の温度変化を次に説明する。
【００７４】
図６に示すグラフ１は、図５のようなフィルム定着装置にて、定着フィルム２０３に弾性層の無い定着フィルムを使用した場合のグラフである。グラフ中、実線が定着フィルム２０３の温度を示し、点線が発熱体の温度を示している。記録材Ｐとして、Ｘｅｒｏｘ社のｐｒｅｍｉｕｍ  ｍｕｌｔｉｐｕｒｐｏｓｅ  ４０２４  ｐａｐｅｒ（坪量１０５ｇ／ｍ２、Ｌｅｔｔｅｒサイズ）の用紙を通紙した場合の温度変化の部分を示している。この場合は、定着フィルム２０３に弾性層が無いため、定着フィルムと発熱体の温度差が少ない。
【００７５】
図７に示すグラフ２は、従来例のように、定着フィルム２０３に弾性層のあるフィルムを用いて、発熱体に当接された温度検出手段で温調制御している場合に転写材Ｐを通紙した場合のグラフである。この場合、定着フィルム２０３に弾性層が付いているため、転写材Ｐにより定着フィルム２０３の熱が奪われて定着フィルムの温度が低下し、発熱体の温度になるまでに時間がかかる。
【００７６】
発熱体の温度検出手段で温度が低下したのを検出するまでに、定着フィルム２０３の熱は転写材Ｐにより奪われていってしまうので、定着フィルムの温度低下を防止することが出来ない。従って、定着フィルム２０３の温度低下が、最大約４０℃と大きくなってしまっている。このため定着性のマージンが少なくなったり、光沢差が生じたりの不具合がある。
【００７７】
図８に示すグラフ３は、本実施例１の場合のグラフである。定着フィルムとして弾性層のある定着フィルムを使用し、定着フィルムの内面に当接された温度検出手段２９１の検出温度により発熱体の制御を行い温調を行っている。この場合、転写材Ｐの通紙時の定着フィルムの温度低下をグラフ２の場合よりも早く検出できるため、定着フィルムの温度低下に対しそれほど遅延せずに発熱体の制御を応答性よく行うことが出来るので、定着フィルムの温度低下を少なくおさえることが出来る。本実施例では約１０℃以内に押さえることができた。
【００７８】
以上説明したように、本実施例の定着装置においては、従来の、発熱体のみに温度検出手段を設けた定着装置に比べて、温度低下量を約３０℃改善することができた。
【００７９】
また、本実施例では、異常高温検知には、定着フィルムの温度検出手段ではなく、発熱体の温度検出手段２９１の検出温度に基づいて行っている。このとき、異常高温検出温度として約２５０℃程度を設定している。
【００８０】
異常時に定着フイルムユニット２５が停止した状態で、発熱体への通電が行われてしまった場合、定着フィルムの温度検出手段の検出温度により異常高温検知を行おうとしても、定着フィルムの回転が停止しているため、定着フィルムの温度検出手段付近の温度は、発熱体温度を反映しづらく、定着フィルムの温度検出手段の温度上昇勾配は大きくないので、発熱体が過高温になってしまい、熱応力によりヒータが割れたり、高温のためヒータホルダが溶けたり等の不具合が生じてしまう。
【００８１】
本実施例では、定着フィルムの温度検出手段と、発熱体の温度検出手段の、二つの温度検出手段を設け、温調は定着フィルムの温度検出手段の検出温度にもとづき行い、発熱体の温度検出手段の検出温度を用いて発熱体の異常高温検知を行うことで、定着フィルムの回転が停止した状態で発熱体に通電された場合でも、発熱体の温度検出手段により発熱体が過高温になるまえに異常高温検出でき、発熱体への通電を停止するなどの処置を素早く行うことができるため、安全性を確保することができる。
【００８２】
また、カラー画像形成装置としてインランカラー（タンデム）方式のものについて説明したが、他のカラー画像形成方式のものについても同様の効果が得られる。
【実施例２】
【００８３】
本発明に関わる実施例２を以下に説明する。本発明の実施例２における定着装置の概略構成図を図３に示す。実施例１と同様の部分については、説明を省略する。本実施例では、実施例１と異なり、定着フィルムの温度検出手段２９１を該定着フィルムの外表面に当接させている。
【００８４】
図９に示すグラフ４は、本実施例２における定着フィルム等の温度低下を示す。本実施例では、定着フィルムの温度検出手段を定着フィルム表面に当接させているため、転写材Ｐにより定着フィルムの温度低下を、実施例１より応答性よく検出できる。このため、定着フィルムの温度低下を約５℃以内に押さえることができた。
【実施例３】
【００８５】
本発明に係わる実施例３を以下に説明する。本発明における定着装置は、実施例１と同様のものを用いるため、説明を省略する。
【００８６】
本実施例では、プリント開始時のみ、通常の温調制御に加えて、セラミックヒータに当接した温度検出手段の検出温度をもとに、セラミックヒーターが一定温度を超えないようにした制御を組み合わせ、セラミックヒーターの過昇温を防止する構成であることが異なる。
【００８７】
図１０に、本実施例における定着装置の制御方法を説明するフローチャートを示す。本制御において、セラミックヒーターは、定着フィルム温度検出手段の検知結果に基づきフィードバック制御により駆動される。
【００８８】
本実施例においては、定着フィルム温度が１８０℃になるよう制御を行っている。
【００８９】
本実施例の制御において、プリント開始時に、定着フィルム検知温度が１７０℃以下の場合に、セラミックヒーター温度が２２５℃を超えた際には、セラミックヒーターへの通電をｏｆｆし、セラミックヒーター検知温度が２２０℃を下回ったときに再びセラミックヒーターへの通電制御を再開する制御を行う。
【００９０】
図１１に示すグラフ５は、従来の定着装置におけるプリント開始時の、セラミックヒーター裏面と、定着フィルム裏面の温度上昇カーブをモニターしたものである。実線はセラミックヒーター温度、破線は定着フィルム温度を示す。
【００９１】
これによると、プリント開始時には、定着フィルム裏面の検知温度、セラミックヒーターの検知温度ともに急激に上昇し、セラミックヒーター温度が最大２５０℃まで上昇する。
【００９２】
図１２に示すグラフ６は、本実施例の定着装置におけるプリント開始時の、セラミックヒーター裏面と、定着フィルム裏面の温度上昇カーブをモニターしたものである。本グラフにおいても、実線がセラミックヒーター温度、破線が定着フィルム温度を示す。
【００９３】
これによると、プリント開始時に定着フィルム裏面の検知温度、セラミックヒーターの検知温度ともに急激に上昇するものの、セラミックヒーター温度が２２５°を超えた時点でヒーターへの通電がｏｆｆされるため、セラミックヒーターの温度は最大でも２３０℃にとどまる。
【００９４】
定着フィルム温度は、セラミックヒーターへの通電がｏｆｆされても、急激には低下せず、１２秒以内に目標温度である１８０℃に到達する。
【００９５】
図１３に示すグラフ７は、従来の定着装置と本実施例の定着装置によりそれぞれ画像を出力し、耐久試験を行った場合の、定着器トルクの上昇速度を示すものである。
【００９６】
これによると、従来の定着装置は、１００００〜２００００枚程度の通紙で、トルクが初期の２倍程度まで上昇するのに対し、本実施例の定着装置では、ほとんどトルク上昇が起こらない。これは、セラミックヒーター温度が２３０℃以下に抑えられるため、セラミックヒーター表面のグリスの劣化度合いが、従来の定着装置に比べて小さく、トルクの上昇速度が小さいためである。
【実施例４】
【００９７】
本発明に係わる実施例４を以下に説明する。本発明における定着装置は、実施例１と同様のものを用いるため、説明を省略する。
【００９８】
図１４に、本実施例における定着装置の制御方法を説明するフローチャートを示す。本実施例において、セラミックヒーターは、プリント開始後、定着フィルム温度検出手段の検知温度が１６０℃を超えるまでの間、セラミックヒーター温度検知手段の検知温度に基づき制御される。このとき、セラミックヒーターは、２２５℃に制御される。
【００９９】
定着フィルム温度検出手段の検知温度が１６０℃を超えた場合は、通常の、定着フィルム温度に基づく制御に移行する。
【０１００】
本実施例においても、実施例３の定着装置同様、セラミックヒーターの温度が２３０℃を超えることは無く、耐久試験におけるトルク上昇はほとんど見られなかった。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の定着装置が使用されるカラー画像形成装置の一例の概略説明図である。
【図２】本発明に係わる実施例１における定着装置の概略構成図である。
【図３】本発明に係わる実施例２における定着装置の概略構成図である。
【図４】弾性層を有する定着部材を使用した定着装置の一例である従来の熱ローラ定着装置の概略構成図である。
【図５】弾性層を有しない定着フィルムを使用した定着装置の一例の概略構成図である。
【図６】定着フィルムの温度低下等の説明のグラフ図である。
【図７】定着フィルムの温度低下等の説明のグラフ図である。
【図８】定着フィルムの温度低下等の説明のグラフ図である。
【図９】定着フィルムの温度低下等の説明のグラフ図である。
【図１０】本発明に係わる実施例３の定着装置の制御方法を説明するためのフローチャートである。
【図１１】従来の定着装置のプリント開始時の発熱体温度プロファイル及び定着フィルム表面の温度プロファイルを説明するグラフ図である。
【図１２】本発明に係わる実施例３における、プリント開始時の発熱体温度プロファイル及び定着フィルム表面の温度プロファイルを説明するグラフ図である。
【図１３】本発明に係わる実施例３における、定着器トルク変化を説明するグラフ図である。
【図１４】本発明に係わる実施例４における、定着装置の制御方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０２】
１  光学系（スキャナ）
２  カートリッジ
３  中間転写体
４  クリーナ
５  駆動ローラ
６  テンションローラ
７  ２転対向ローラ
８  レジローラ
９  １次転写ローラ
１０  ２次転写ローラ
１１  定着装置
１２、１２’  給紙ローラ
１３  給紙カセット
１４  給紙トレイ
Ｐ  転写材
２５  定着フィルム
２１  表面離形層
２７  エンドレスベルト
２８  セラミック基盤
２９、２９１  温度検出手段であるサーミスタ
３４  抵抗発熱体
２６  加圧ローラ
３１  芯金
３２  弾性層（シリコンゴム層）
３３  表面離形層
３５  未定着トナー像
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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