(57)【要約】【課題】フィルム加熱方式の像加熱装置において、薄肉の樹脂から形成される定着フィルムの破損対策として、定着フィルムを厚膜化した場合に発生する定着不良を防止する。【解決手段】加熱定着実行中に加熱部材の温度検知素子が所定以上の温度低下を検知した場合、加熱定着実行中の記録材において目標とする定着制御温度を高く変更設定することで、加熱部材からの発熱量を増やし定着不良を防止する。【選択図】図１
2007206615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温調手段により所定の温度に制御される加熱部材と、前記加熱部材と接触しつつ移動する可撓性部材と、前記可撓性部材を介して前記加熱部材とニップ部を形成するバックアップ部材とを有し、前記ニップ部の前記可撓性部材と前記バックアップ部材との間で像を担持した記録材を挟持搬送して加熱する像加熱装置において、
前記温調手段は、単一記録材の像加熱動作の実行途中に制御温度を高く変更する制御モードを有することを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
前記可撓性部材は、基層として厚み６０μｍ以上の樹脂層を有することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項３】
変更した制御温度は、単一記録材の像加熱動作終了と同時に、変更前の制御温度に変更することを特徴とする請求項１または２に記載の像加熱装置。
【請求項４】
前記制御温度変更制御モードは、使用者が選択可能な特有の像加熱モードでのみ実行可能であることを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載の像加熱装置。
【請求項５】
前記加熱部材は通電により発熱する抵抗部材を有し、前記温調手段は前記加熱部材の温度を検知する温度検知手段の温度検知結果に基づき、前記加熱部材の温度が制御温度に倣うように前記抵抗部材への通電を制御することを特徴とする請求項１から４の何れか１つに記載の像加熱装置。
【請求項６】
記録材に未定着画像を形成する画像形成手段と、記録材上の未定着画像を永久画像として加熱定着させる定着手段とを有する画像形成装置において、
前記定着手段として、請求項１から５の何れか１つに記載の像加熱装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられ、記録材上の画像を加熱する像加熱装置に関する。また、この像加熱装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
像加熱装置としては、記録材上の未定着画像を定着する画像加熱定着装置、記録材に定着された画像を加熱することにより画像の光沢度を増大させる光沢増大装置等を挙げることができる。
【背景技術】
【０００３】
従来、電子写真方式や静電記録方式を用いた画像形成装置において、記録材に形成担持させた未定着画像を記録材面に永久固着画像として加熱定着させる定着装置としては、熱ローラ方式やフィルム加熱方式の像加熱装置が広く用いられている。
【０００４】
フィルム加熱方式の像加熱装置は、基本的には、温調手段により所定の温度に制御される加熱部材と、この加熱部材と接触しつつ移動する可撓性部材と、この可撓性部材を介して加熱部材とニップ部を形成するバックアップ部材とを有する。そして、画像を担持した記録材をニップ部で挟持搬送させることにより、可撓性部材を介して加熱部材の熱を記録材に付与するものである。加熱部材としては一般に所謂セラミックヒータが用いられている。可撓性部材としては一般に円筒体やエンドレスベルト体の形態で、薄肉の耐熱性樹脂フィルムが用いられる。バックアップ部材としては一般に耐熱性の弾性加ローラが用いられる。したがって、以下、加熱部材はヒータと記す。可撓性部材はフィルムと記す。バックアップ部材は加圧ローラと記す。
【０００５】
このフィルム加熱方式の像加熱装置は、ヒータおよびフィルムとして低熱容量の部材を用いてオンデマンドタイプの装置を構成することができる。すなわち、画像形成装置の画像形成実行時のみヒータに通電して所定の定着温度に発熱させた状態にすればよい。そのため、熱ローラ方式の装置との対比において、画像形成装置の電源オンから画像形成実行可能状態までの待ち時間が短く（クィックスタート）、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さい（省電力）等の利点がある。
【０００６】
極短時間で定着可能な状態に移行するクィックスタートを実現するために、フィルム加熱方式の像加熱装置を構成する部材は、可能な限り低熱容量の部材で構成されている。そのため、像加熱装置の各部材は、連続した定着を実行するに従って、各部材が昇温してしまう。そのため、定着温調温度を一定に維持したままにすると、定着過多の状態となり高温オフセットが発生してしまう。そこで、連続した加熱定着を実行する場合は、連続して通紙した枚数に応じて段階的に定着温調温度を下げるなどの制御とするのが一般的である。
【０００７】
また、加熱定着を実行開始する時の加熱部材の温度検知素子の検知温度に応じて定着温調温度を適したもの、開始時の検知温度が高ければ像加熱装置は過熱された状態にあると判断し定着温調温度を低く設定する。開始時の検知温度が低ければ像加熱装置は冷えている状態にあると判断し定着温調温度を高く設定する、などの通電制御も一般的に行われている（特許文献１）。
【０００８】
以上、説明してきたフィルム加熱方式の像加熱装置が広く使われるようになると、可撓性部材としての薄肉の耐熱性樹脂フィルム（定着フィルム）が破損する問題が顕在化してきた。フィルム破損の原因は幾つかあるので以下に説明する。
【０００９】
（１）ジャム処理に起因するもの
適切でないジャム処理を行うことで、フィルムを破損させる場合
（２）フィルム穴明き
フィルムの穴開きは、スティプルが打たれたままの記録材や、埃や小石など微小な硬い異物が付着している記録材に画像形成が行われ、この記録材が定着ニップ部で挟持搬送された場合に発生しやすい。すなわち、定着ニップ部付近の部品と、上記の異物が接触することで、薄肉であるフィルムに小さい穴が発生する状態である。
【００１０】
約１．０ｍｍ程度の穴開きがフィルムに存在すると、フィルム周期で白点が存在することになり画像欠陥となる。
【００１１】
（３）フィルム穴明きに起因するフィルム破れ
上述した「フィルム穴明き」が発生すると、この穴の部分に図４・図５に示したスティホルダ２１に設けているリブ２１ｂの先端が、回転摺動してフィルム２２に擦れたり・引っ掛かったりすることで、更に穴が大きくなってしまう場合がある。そして、この状態で使用を続けると、この穴部分からフィルム２２が裂けてしまい、最終的にはフィルム破れに至る場合がある。
【００１２】
そこで、フィルム加熱方式の像加熱装置の優位点であるクィックスタート・低消費電力を達成しうる範囲で、薄肉の樹脂スリーブから形成されるフィルムの強度を強くすることで、フィルム破損の対策とする手段として下記のような対策が検討されている。
【００１３】
ａ：フィルムの基層の樹脂材に強化剤・補強剤となる物質を添加する
ｂ：フィルムの基層に用いる材料を変更する
ｃ：フィルムの基層の膜厚を厚くする
近年、上記ｂのフィルム基層に用いる材料を変更する手段は特に使われるようになってきている。具体的には、樹脂系材料に比べて熱伝導率に優れる金属製の薄肉スリーブをフィルム基層として用いる技術が確立されている。しかし、金属製の薄肉スリーブの成型には技術的課題もあり、工業用製品としては樹脂系のフィルムよりもコストが高くなってしまうといった一面もあり、現時では樹脂系材料から成る薄膜スリーブのフィルムが広く普及している。
【００１４】
ａのフィルム基層の樹脂材に強化剤・補強剤となる物質を添加する手段に関しては、フィルムの強度はあがるものの、熱伝導率が低下してしまうといった欠点があり、この問題を解決した強度と熱伝導率を両立する技術は現時点では確立されていない状況にある。
【００１５】
そこで、フィルム破損の対策としては、ｃのフィルム基層の膜厚を厚くする手段を採用することになる。
【００１６】
より具体的には、従来一般的に普及している樹脂系材料からなるフィルムの基層の膜厚を４５〜５５μｍ程度から６０μｍ以上へと厚膜化したフィルムを用いる。これにより、フィルム単独での強度を上げ、フィルムの破損防止、且つ、利点であるクィックスタート・低消費電力を損なわない対策がとられる。
【００１７】
すなわち、フィルム破損に対する強度アップ対策には、フィルムの基層の膜厚は６０μｍ以上にすることが好ましい。ここで、フィルム基層の膜厚を５０μｍから６０μｍに厚膜化した場合のフィルム単独での強度に関して説明する。強度に関してはフィルム破損に関する以下に関して確認した。
【００１８】
フィルムを５０ｍｍ角に切断、その一辺を引き裂く際に要する力（引き裂き強度）は、約５０ｇｆ（５０μｍの場合）から７０ｇｆ（６０μｍの場合）と約１．４倍になる。
【００１９】
フィルムの端面が押しつぶされる際に要する力（座屈強度）は、３．２ｋｇｆ（５０μｍの場合）から４．４ｋｇｆ（６０μｍの場合）と約１．３８倍になる。
【００２０】
フィルムにＲ０．３ｍｍの球体を押し当て穴が空く際に要する力（突き刺し強度）に関しては、約８９０ｇｆ（５０μｍの場合）から約１０７５ｇｆ（６０μｍの場合）と１．２倍程度になる。
【００２１】
このように、フィルム基層の膜厚を厚くすることで、フィルム単独での強度を大きくしたフィルムを採用して、フィルムの破損対策としている。
【特許文献１】特開平７−２４８７００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、上述した従来系では、可撓性部材であるフィルムの基層の膜厚を厚くして強度を得るために、熱抵抗が大きくなることで、以下に説明するような欠点がある。
【００２３】
薄肉スリーブを用いるフィルムは、熱容量が極力小さくなるように構成されているため、瞬時に昇温する反面、蓄えられる熱容量の小ささから瞬時に温度が低下してしまう特性をも有している。
【００２４】
定着ニップ部内に到達したフィルムは記録材上の未定着トナー像を加熱定着するためにフィルムから記録材への熱エネルギーが伝達され、フィルム表面の温度は低下することになる。フィルム内では熱平衡を保持しようと、フィルム内での熱エネルギーの移動が発生する。即ち、加熱部材であるヒータ面側の熱エネルギーが記録材面側へと移動することになる。フィルム内での熱エネルギーの移動により温度が低下したヒータ面側のフィルムにはヒータから熱エネルギーが供給される。このようにして、ヒータ、ヒータ面側のフィルム、記録材面側のフィルム、そして記録材、と熱平衡になるように熱エネルギーの伝達が生じる一連の熱エネルギーの移動が、記録材が定着ニップ部を通過する瞬時に行われている。
【００２５】
ところが、フィルムの破損対策としてフィルム基層の膜厚を厚くしたために、フィルム内での厚み方向での熱が移動する距離が大きくなってしまう。そのために、一方（記録材との接触面側）で発生した熱エネルギーの減少が、他方（ヒータとの接触面側）に伝わりにくくなってしまうといった熱抵抗が大きくなる現象が発生することになった。その結果として、以下のような不具合現象が発生することとなった。
【００２６】
定着ニップ部に到達したフィルムは記録材と接触することで、その表面温度が低下する。しかし、反対の面であるヒータとの接触面側には、その温度低下が瞬時に伝わらないため、温度の低下巾は小さくヒータから伝熱される熱エネルギーの量は小さくなってしまう。その状態で定着ニップ部を抜けたフィルムは、ヒータとフィルム内面にて接触しない非定着ニップ域になり、空気中への放熱によりフィルム表面温度はより低下することになり、そのままの次の定着ニップ部到達に至る。
【００２７】
その時点で、フィルム表面温度はより低下しており適切な像加熱定着を実行することが出来る温度ではなく、その結果定着性が損なわれることになる。この時点ではヒータと接触するフィルム内面側の温度も低下しており、ヒータとの界面で熱平衡を保持しようとヒータから熱供給が行われる。しかし、フィルム破損の対策でフィルム基層の膜厚を厚くしたために、ヒータから供給された熱エネルギーが記録材面側に到達するには時間がかかる。そのため、この一連の熱流はフィルムが定着ニップ部内にある瞬時では行われずに、フィルムは定着ニップ部を抜けてしまうことになる。
【００２８】
定着ニップ部を抜けたフィルムの表面温度は、先にも説明したように、空気中への放熱により、更にその温度が低下してしまう。そして、三度定着ニップ部に到達することになる。その時点では、更にフィルムの表面温度は低下しており、適切な像加熱定着を実行することは不可能となり、より定着性が損なわれることになる。すなわち、フィルムの１周目は定着性は問題なく、２周目で悪化、３周目にはより悪化することになり、記録材後端にかけて定着性が段階的に悪化していく定着不良現象となる。
【００２９】
この時点に至ると、フィルム内面での熱流により、ヒータ面側の温度は低下することになり、ヒータとの界面で熱平衡を保持しようと、ヒータからの熱流が大きくなる。これに伴い、ヒータの温度が低下し、その温度低下を温度検知手段が検知することで、ヒータがより多く発熱するように通電制御される。
【００３０】
通電制御には、幾つかの手法があるが、熱容量の小さな薄肉スリーブからなるフィルム温度を精度良く制御するために、ＰＩＤ制御を用いるのが一般的である。この制御は、現在検知している温度検知手段の検知温度と本来制御しようとする定着温調温度との温度差を小さくするように、単位時間当りの通電割合を制御するものである。ヒータ温度が低下している状態ではヒータへの通電割合を多くすることで、その温度差を解消するように通電制御するものである。
【００３１】
以上、説明してきた現象は、フィルムからより多くの熱エネルギーを奪う熱容量の大きな記録材として坪量の大きな厚紙（例えば、１２０ｇ／ｍ２以上の記録材）が不利であり、加えて、フィルムと接触する面積が多くなる表面が平滑な記録材が不利である。
【００３２】
従来、広く使用していた、フィルム基層の膜厚が５０μｍのフィルムでは、定着ニップ部内で、記録材面側で生じる温度低下が、フィルム内面にも瞬時に伝わり、ヒータとの界面での熱流よりフィルムは昇温すると同時にヒータは温度が低下する。そして、その温度低下を温度検知手段が検知し、定着温調温度を維持するように通電制御する一連の熱エネルギーの量の流れが瞬時に行われている。そのため、上記したような平滑な厚紙での定着性不良現象の発生はなかった。
【００３３】
このような定着性が損なわれる不具合の対策としては、目標とする温調温度をより高く設定することでも対応は可能であるが、次のような問題がある。
【００３４】
ヒータに具備させる安全素子の動作温度がより高い設定のものを使用しなければならず、コストが高くなる。素子が大きくなり像加熱装置の大型化を招く。所望する温度で動作する安全素子が存在しない。そのために、目標とする定着温調温度をより高く設定するのは好ましくない。
【００３５】
また、記録材の先端から後端にかけて複数の目標制御温度を設け、順次高く設定する手段も考えられるが、定着不良とならない記録材の場合は不必要であり、逆に高温オフセットなどの弊害を招く恐れがあり好ましくはない。
【００３６】
そこで、本発明は、フィルム加熱方式の像加熱装置において、可撓性部材（フィルム）の破損対策として、それを厚膜化した場合に発生する画像加熱不良の発生を上記のような問題を生じさせることなく防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
上記の目的を達成するための本発明に係る像加熱装置の代表的な構成は、温調手段により所定の温度に制御される加熱部材と、前記加熱部材と接触しつつ移動する可撓性部材と、前記可撓性部材を介して前記加熱部材とニップ部を形成するバックアップ部材とを有し、前記ニップ部の前記可撓性部材と前記バックアップ部材との間で像を担持した記録材を挟持搬送して加熱する像加熱装置において、前記温調手段は、単一記録材の像加熱動作の実行途中に制御温度を高く変更する制御モードを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３８】
すなわち、記録材がニップ部を挟持搬送されているタイミングで、加熱部材への通電割合を増やして制御温度を高く設定し加熱温度を高くする。これにより、可撓性部材破損の対策として厚膜化された可撓性部材を用いた場合でも、平滑な厚紙で発生する記録材後端にかけて画像加熱性が悪化する加熱不良を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
【実施例】
【００４０】
（１）画像形成装置例
図２は画像形成装置例の概略構成図である。この画像形成装置は電子写真方式を用いたレーザービームプリンターである。
【００４１】
１はドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）であり、矢印の時計方向に回転駆動される。回転する感光ドラム１はその周面が帯電ローラ２によって所定の極性・電位に一様に帯電される。その一様帯電面に対して、レーザースキャナー３によって画像情報に応じたレーザー光Ｌの走査露光がなされる。これにより、感光ドラム１の周面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。その静電潜像が現像器４によってトナー画像として現像される。そのトナー画像が、感光ドラム１と転写ローラ５との当接部である転写ニップ部Ｔにおいて、該転写ニップ部Ｔに給紙部から所定のタイミングで給紙された記録材Ｓに対して順次に転写される。
【００４２】
記録材Ｓは給紙カセット７に積載収納されており、給紙ローラ８が所定の給紙タイミングにて駆動されることで１枚分離給紙され、シートパス９を通って転写ニップ部Ｔに導入される。シートパス９の途中には、記録材Ｓの通過を検知する基準センサレバー１０ａ、フォトインタラプタ１０が設けられており、記録材Ｓの通過を検知する。この記録材Ｓの通過を検知した後、所定時間経過後にレーザースキャナー３によって、感光ドラム１に対するレーザー光走査露光が開始される。これにより、感光ドラム１上に形成されたトナー画像の先端部が転写ニップ部Ｔに到達したとき、記録材Ｓの先端部も転写ニップ部Ｔに到達して、転写ニップ部Ｔに導入される。
【００４３】
転写ニップ部Ｔを出た記録材Ｓは、感光ドラム１面から分離されて、シートパス１１を通って像加熱装置である定着装置１２に導入され、定着ニップ部Ｎで挟持搬送される。これにより、記録材Ｓ上の未定着トナー画像が記録材面に加熱・加圧されて、永久固着画像として定着される。そして、記録材Ｓは定着装置１２を出て、シートパス１３を通って、排出トレイ１４へ排出される。また、記録材分離後の感光ドラム１面はクリーニング器６によって転写残トナー等の残留付着物の除去を受けて清掃されて、繰り返して画像形成に供される。
【００４４】
記録材の表裏両面に画像形成する両面印字モードが選択されているときは、定着装置１２を通過してシートパス１３に入った、第１面側プリント済の記録材Ｓはスイッチバック搬送されて、シートパス１５に導入される。これにより、記録材Ｓは、シートパス１５からシートパス９に表裏反転して導入されて、再び転写ニップ部Ｔに給紙され、記録材Ｓの第２面側に対するトナー画像の転写形成がなされる。以後は、その記録材Ｓが、シートパス１１、定着装置１２、シートパス１３を通って、両面プリント済みの記録材として排出トレイ１４へ排出される。
【００４５】
１６は電装部であり、装置の電源部および装置を制御する制御基板を有する。また、このプリンターは、感光ドラム１、帯電ローラ２、現像器４、クリーニング器６を、プリンター本体（画像形成装置本体）に対して一括して着脱可能なプロセスカートリッジ１７として構成してある。
【００４６】
（２）定着装置１２
（２−１）定着装置の全体的な概略構成
図３は定着装置１２の横断面模型図である。この定着装置１２は、フィルム加熱方式、バックアップ部材駆動方式の所謂テンションレスタイプの像加熱装置である。
【００４７】
以下の説明において、定着装置又はこの定着装置を構成している部材について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。また、幅方向（短手方向）とは記録材搬送方向である。また、幅とは記録材搬送方向における寸法をいう。上流側と下流側は、記録材搬送方向に関して上流側または下流側である。
【００４８】
２１は保持部材（支持体）としてのスティホルダ（以下、ホルダと略記する）である。２２は可撓性部材としての円筒状の耐熱性フィルム（薄肉回転体、定着フィルム：以下、フィルムと略記する）である。２３は加熱部材（加熱体）としての横長薄板状のセラミックヒータ（以下、ヒータと略記する）である。２４は加圧部材としての加圧スティである。２５はバックアップ部材としての弾性加圧ローラである。
【００４９】
図４はホルダ２１を上側から見た外観斜視模型図である。図５はホルダ２１と、フィルム２２と、ヒータ２３の分解斜視模型図である。
【００５０】
ホルダ２１は、横断面略半円樋型の耐熱性部材であり、例えば耐熱性プラスチックより形成され、ヒータ２３を保持するとともに、フィルム２２の搬送ガイドも兼ねている。すなわち、ホルダ２１の下面には長手方向に沿ってヒータ嵌め込み溝２１ａが設けてあり、ヒータ２３はこの溝２１ａ内に嵌め込んで固定支持させてある。２１ｂはホルダ２１の長手に沿って所定の間隔で配列して具備させた複数のフィルム内面ガイドリブである。円筒状のフィルム２２はヒータ２３を保持させたホルダ２１にルーズに外嵌させてある。
【００５１】
加圧ローラ２５は、芯金２５ａと、この芯金を被覆させて形成したシリコンゴム等の離型性の良い耐熱弾性体層２５ｂと、を有する。この加圧ローラ２５は芯金２５ａの長手両端部をそれぞれ不図示の装置側板対に軸受を介して回転自由に支持させて配設される。
【００５２】
この加圧ローラ２５に対して、上記のホルダ２１とヒータ２３とフィルム２２とのアセンブリ（定着部材）２０が並列に装置側板対に配設されている。そして、フィルム２２内を貫通させ、ホルダ２１上に配したスティ２４を図示しない加圧バネにより加圧ローラ２５の方向に加圧させる。これにより、ホルダ２１のヒータ部分をフィルム２２を挟んで加圧ローラ２５に圧接させている。この場合、ヒータ２３の高い剛性のために、加圧バネによるスティ２４の所定の加圧力で、加圧ローラ２５の弾性体層２５ｂがヒータ２３の扁平下面にならって圧接部で扁平に撓んで、アセンブリ２０と加圧ローラ２５との間に所定幅の定着ニップＮが形成される。
【００５３】
このフィルム２２は、図６の層構成模型図のように、フィルム基層２２ａ、プライマー層２２ｂ、離型層２２ｃから成る３層構成である。フィルム基層２２ａ側がヒータ２３側（フィルム内面側）であり、離型層２２ｃ側が加圧ローラ２５側（フィルム外面側）である。
【００５４】
フィルム基層２２ａは、ヒータ２３の表面の、後述するガラス保護層２３ｃよりも絶縁性の高い、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ等で形成された耐熱性、高弾性を有している。そして、フィルム基層２２ａは、可撓性のある厚み６０μｍ以上の樹脂製のスリーブとして形成されている。フィルム２２は、このフィルム基層２２ａによりフィルム２２全体の引裂強度等の機械的強度を保っている。したがって、フィルム２２の機械的強度を保つためには、フィルム基層２２ａの厚みは６０μｍ以上であることが好ましい。
【００５５】
プライマー層２２ｂは、厚み３〜６μｍ程度の薄い層で形成されており、フィルム２２の帯電防止として、電気的な導電路となるように、カーボンや酸化金属などを分散させ導電性を付与した導電性プライマー層とするのが一般的である。
【００５６】
離型層２２ｃは、フィルム２２にトナーが付着するトナーオフセット防止層であり、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂を厚み８〜１５μｍ程度に被覆形成してある。この離型層２２ｃもフィルム２２表層の帯電を軽減し、電子写真ではひろく知られる静電オフセットなどの現象を防止するため、離型層中にもカーボンや酸化金属などを分散させ導電性を付与しているのが一般的である。
【００５７】
加圧ローラ２５は駆動系Ｍにより図３において矢印の反時計方向に所定の周速度にて回転される。加圧ローラ２５の回転により定着ニップ部Ｎにおける加圧ローラ２５とフィルム２２の外面との摩擦力でフィルム２２に回転力が作用する。フィルム２２は内面側が定着ニップ部Ｎにおいてヒータ２３の表面とホルダ２１の下面に密着して摺動しながらホルダ２１の周りを矢印の時計方向に加圧ローラ２５の回転周速度とほぼ同じ周速度で従動回転する。ホルダ２１は従動回転するフィルム２２のガイド部材の役目もしている。フィルム２２のスムーズに回転させるために、フィルム２２の内面やヒータ２３の面、ホルダ２１の外周面に耐熱性グリースを介在させてある。
【００５８】
そして、加圧ローラ２５とフィルム２２が回転され、後述するようにヒータ２３に通電がなされて所定の温度に加熱・温調された状態において、定着ニップ部Ｎに未定着トナー画像を担持した記録材Ｓを導入する。これにより、記録材Ｓは、定着ニップ部Ｎにおいて、フィルム２２の面に密着してフィルム２２と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送される。この定着ニップ部Ｎにおいて、記録材Ｓとトナー画像がヒータ２３によりフィルム２２を介して加熱されて記録材Ｓ上のトナー画像が加熱定着される。定着ニップ部Ｎを通った記録材部分はフィルム面から曲率分離して搬送される。そして、定着排紙ローラ対２７ａ・２７ｂ（図３）に中継ぎされて定着装置１２から排出搬送される。定着排紙ローラ対２７ａ・２７ｂよりも上流側には、記録材Ｓの通過を検知する排紙センサとしてのセンサレバー２６ａ・フォトインタラプタ２６が設けられており、記録材Ｓの通過を検知する。その検知信号が電装部１６の制御基板に入力する。２８はフィルム２２に接触させた除電ブラシ（除電手段）である。
【００５９】
（２−２）ヒータ２３の構成と通電系
図７はヒータ２３の一例の構成説明図である。より具体的には、下記ａ〜ｉの構成部材を有するものである。
【００６０】
ａ：定着ニップ部Ｎにおける記録材搬送方向に交差（直交）する方向を長手とする、例えばアルミナ等の電気絶縁性・良熱伝導性・低熱容量のセラミックスの細長・薄肉の平板状のヒータ基板２３ａ
ｂ：このヒータ基板２３ａの表面側に基板長手に沿って、例えば銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）・Ｔａ２Ｎ等の電気抵抗部材を例えば厚み約１０μｍ・幅１〜５ｍｍにスクリーン印刷等により塗工・焼成して形成具備させた、並行２条の通電発熱抵抗層２３ｂ
ｃ：上記の並行２条の通電発熱抵抗層２３ｂの一端部側のヒータ基板面にそれぞれ通電発熱抵抗層２３ｂに電気的に導通させて形成具備させた第１と第２の通電用電極２３ｄ・２３ｅ
ｄ：上記の並行２条の通電発熱抵抗層２３ｂの他端部側を電気的に直列に導通させてヒータ基板面に形成具備させた導電部２３ｆ、
ｅ：上記の導電部２３ｆ側において、ヒータ基板面に形成具備させた第１と第２の温度情報出力用電極２３ｇ・２３ｈ
ｆ：ヒータ基板２３ａの表面側において、通電発熱抵抗層２３ｂと導電部２３ｆとを覆わせて設けた、厚さ５０μｍ程度のガラス保護層（表面保護層）２３ｃ
ｇ：ヒータ基板２３ａの背面（裏面）側において、基板長手中央部に当接させて具備させたサーミスタ等の温度検知素子（温度検知手段）３１
ｈ：上記の温度検知素子３１と電気的に導通させてヒータ基板２３ａの背面に形成具備させた、第１と第２の導電路２３ｉ・２３ｊ
ｉ：上記の第１と第２の導電路２３ｉ・２３ｊの各端部をそれぞれヒータ基板表面側の前記第１と第２の温度情報出力用電極２３ｇ・２３ｈに電気的に導通させた導電性スルーホール２３ｋ・２３ｌ
そして、このヒータ２３を、ホルダ２１の溝２１ａ内に表面側をフィルム摺動面として外側に露呈させて嵌め入れて保持させてある。
【００６１】
３２は安全素子としての、温度ヒューズやサーモスイッチ等のサーモプロテクタであり、ヒータ背面に当接させて配設される。
【００６２】
３３は給電用コネクタであり、ホルダ２１に保持させたヒータ２３の第１と第２の通電用電極２３ｄ・２３ｅ側に嵌着され、該通電用電極にそれぞれ給電用コネクタ３３側の電気接点が接触状態になる。
【００６３】
３４は温度制御用コネクタであり、ホルダ２１に保持させたヒータ２３の第１と第２の温度情報出力用電極２３ｇ・２３ｈ側に嵌着され、該温度情報出力用電極にそれぞれ温度制御用コネクタ３４側の電気接点が接触状態になる。
【００６４】
１６は電装部であり、装置を制御する制御基板（ＣＰＵ）１６ａ、トライアック１６ｂ、装置の電源部１６ｃを有する。
【００６５】
ヒータ２３は、電源部（ＡＣ電源）１６ｃから、給電用コネクタ３３、第１と第２の通電用電極２３ｄ・２３ｅを介して通電発熱抵抗層２３ｂに給電されて、通電発熱抵抗層２３ｂが全長にわたって発熱することで迅速急峻に昇温する。
【００６６】
そのヒータ２３の昇温が温度検知素子３１により検知される。その検知温度の電気的情報が、第１と第２の導電路２３ｉ・２３ｊ、導電性スルーホール２３ｋ・２３ｌ、第１と第２の温度情報出力用電極パターン２３ｇ・２３ｈ、温度制御用コネクタ３４を介して制御基板１６ａに入力する。
【００６７】
制御基板１６ａはその入力する検知温度情報に基づいてトライアック１６ｂをコントロールして電源部１６ｃからヒータ２３の通電発熱抵抗層２３ｂに通電する電力を、位相、波数制御等により制御して、ヒータ２３の温度を所定の温度に温調制御する。
【００６８】
ヒータ２３の背面に配設したサーモプロテクタ３２はヒータ２３の通電発熱抵抗層２３ｂに対する通電回路に電気的に直列に挿入してある。サーモプロテクタ３２は、制御基板１６ａ・トライアック１６ｂ等の何等かの故障原因により電源部１６ｃからヒータ２３の通電発熱抵抗層２３ｂへの通電が無制御状態になると作動する。すなわち、サーモプロテクタ３２は、通電が無制御状態に陥って通電発熱抵抗層２３ｂへの通電が連続化してヒータ２３が許容以上の過加熱状態になると（熱暴走時）、電路を遮断する動作して通電発熱抵抗層２３ｂへの通電を強制的にシャットダウンする。
【００６９】
本実施例の装置においては、記録材Ｓの通紙は中央基準搬送であり、Ａは記録材Ｓの最大通紙領域幅、Ｂは最小通紙領域幅である。上記の温度検知素子３１とサーモプロテクタ３２は、ヒータ２３の最小通紙領域幅Ｂ内に対応する部分に配置されている。
【００７０】
温度検知素子３１は、画像形成装置本体が搬送可能な最小幅の記録材Ｓが搬送された場合であっても、記録材Ｓ上のトナー画像を定着不良、高温オフセット等の問題を起こさずに適度な定着温度で加熱定着するために、最小通紙領域幅Ｂ内に設けられている。
【００７１】
一方、サーモプロテクタ３２も、最小幅の記録材Ｓが搬送された場合に生じるヒータの非通紙部昇温で過剰加熱されることにより誤動作して通電をシャットダウンする等の問題を引き起こさないように、最小通紙領域幅Ｂ内に設けられている。
【００７２】
サーモプロテクタ３２は定着装置が使用する最も高い定着温調温度以上で動作（通電をシャットダウン）するような設定のものを用いるのが一般的である。また、最も高い定着温調温度とサーモプロテクタ３２の動作温度の間に通電を抑える高温異常検知温度を設けるのも一般的である。高温異常検知は温度検知素子３１により温度検知して、ヒータ２３の通電発熱抵抗層２３ｂへの通電を減らすように通電制御することで、サーモプロテクタ３２が動作しないように設定されているものである。
【００７３】
（２−３）定着温調制御
本実施例の定着装置１２で実施されている定着温調制御は、上述したように、ヒータ２３の温度情報である温度検知素子（サーミスタ）３１の出力がアナログ／デジタル変換されたうえで電装部１６に取り込まれる。そして、電装部１６がその入力情報をもとに、ヒータ２３の通電発熱抵抗層２３ｂに通電するＡＣ電圧を、位相、波数制御等により通電電力を制御することで行われる。
【００７４】
ヒータ２３の温度を検知するサンプリング周期は１０〜１００ｍｓｅｃ毎の極短時間で繰り返すことで、より精度の良い定着温調制御を実現している。
【００７５】
ここで、「波数」という言葉の意味を簡単に説明する。例えば、画像形成装置に入力している電圧が１１０Ｖの周波数６０Ｈｚであった場合で言う波数制御とは、正弦波の０Ｖから０Ｖまでを１波とする最小単位を持ち、図８に示すように、例えば１５／１５波入力とは、１５波全てを通電した場合である。また、例えば１５波の内２波を入力した場合を、２／１５波（２波）入力という。
【００７６】
１波入力から１５波入力の様子を示した詳細図を図８に示した。図の中の１波入力を参照して、１５波の内１波だけが斜線に塗られている。この斜線に塗られている部分のみを出力／通電してヒータ２３を加熱している。同様に、３波の部分を見ると、１波の時と同様に１５波の内、３波だけが斜線に塗られている。この斜線に塗られた波数部分のみヒータ２３へ通電して発熱させる通電発熱制御を行っている。
【００７７】
このように、通電制御は波数制御を基に、サーミスタ３１の検知温度と、目標とする制御温度の差をより小さく精度良く温度制御する手段としては、広く知られたＰＩＤ制御を行っている。
【００７８】
ＰＩＤ制御は広く知られる制御法であるので詳細な説明は省略するが、Ｐ制御は、サーミスタ３１の検知温度と目標とする制御温度との差分に比例して制御項を増減させる比例制御である。波数制御を用いた像加熱装置においてはその温度差分に応じた波数とするように通電制御がなされる。Ｉ制御は、サーミスタ３１の検知温度と目標とする制御温度との差分を加算し、その加算値がある一定値になると制御項を増減させる積分制御である。波数制御を用いた像加熱装置においては、その積分値に応じた波数を加減する積分項である。Ｄ制御は、サーミスタ３１の検知温度と目標とする制御温度との急激な変化に対応させるための微分項である。波数制御を用いた像加熱装置においては温度差分に応じて波数を加減することで制御がなされる。
【００７９】
以下により具体的に述べる。本実施例で使用した定着装置は、２１０℃を目標制御温度としているので、２１０℃で説明する。
【００８０】
サーミスタ３１の検知温度と目標制御温度の差分が所定温度以下、例えば２０℃になるまで（検知温度が１９０℃）になるまでは、通電発熱抵抗層２３ｂへの通電はフル通電（全波通電）として、ヒータ２３を短時間で昇温させる。
【００８１】
検知温度と目標制御温度の差分が２０℃にまで昇温すると、目標とする制御温度を超えてしまうオーバーシュートとならないように通電制御を開始する。
【００８２】
まず、通電波数は、基本波数を１０波として表．１に示したＰ制御を開始する。
【００８３】
【表１】
2007206615.tif 000003
【００８４】
１）例えば、目標制御温度とサーミスタの検知温度の差分が１０℃以上ある場合は、
通電波数＝［Ｐ制御で加減する波数］＋［基本波数］＝５＋１０＝１５（波）
の全波通電とする。
【００８５】
２）目標制御温度とサーミスタの検知温度の差分が９．９℃以下に入ったら、
通電波数＝［Ｐ制御で加減する波数］＋［基本波数］＝４＋１０＝１４（波）
の１４波通電と１波減らした通電制御を順次行い、目標制御温度とサーミスタの検知温度の差分が５℃以内に収束するようにＰ制御による通電制御を行う。
【００８６】
３）目標制御温度との差分が５℃以下になったら（検知温度が２０５℃）に到達したら、Ｉ制御を開始する。Ｉ制御は目標制御温度とサーミスタ検知温度の差分を加算していき、その累計値に応じて表．２に従ってＩ制御で加減する波数を決定する。
【００８７】
【表２】
2007206615.tif 000004
【００８８】
例えば、目標制御温度とサーミスタ１４の検知温度の差分が３．５℃であり、累積差分が１０℃以上になった場合は、
通電波数＝［Ｐ制御で加減する波数］＋［Ｉ制御で加減する波数］＋［基本波数］
＝１＋１＋１０＝１２（波）
の１２波通電なる。
【００８９】
以上、説明してきたＰＩ制御により目標とする制御温度にサーミスタ３１の検知温度が−１〜２℃の範囲に収束してきたら、制御基板１６ａは、画像形成動作実行の許可を出し、画像形成動作を始める。これにより、未定着トナー画像ｔが転写された記録材Ｓが定着装置１２の定着ニップ部Ｎに搬送されることになる。
【００９０】
制御基板１６ａは、記録材Ｓの通過を検知する基準センサレバー１０ａ・フォトインタラプタ１０による記録材通過検知信号に基づいて、記録材Ｓが定着ニップ部Ｎに到達するタイミングを予測してＤ制御を開始する。Ｄ制御は、主に電源電圧などの急激な変化に伴う急激な温度変化に対応させるために行う通電制御である。Ｄ制御は表．３に従って通電制御がなされる。
【００９１】
【表３】
2007206615.tif 000005
【００９２】
例えば、目標温度とサーミスタ３１の検知温度の差分が−５．９〜５．９℃の範囲にある場合は、先に説明したＰＩ制御を行う。何かしらの要因にて電源電圧値が昇圧した場合、同じ通電波数であっても、通電発熱抵抗層２３ｂにかかる電圧が大きくなることから発熱量は大きくなる。これによって、目標制御温度とサーミスタ３１の検知温度の差分が−６．０℃以上になった場合（サーミスタ３１の検知温度が目標制御温度を上回る）は、
通電波数＝［Ｐ制御で加減する波数］＋［Ｉ制御で加減する波数］＋［Ｄ制御で
加減する波数］＋［基本波数］
＝−４＋０＋（−２）＋１０＝４（波）
の４波通電へと通電波数を減らす。これにより、通電発熱抵抗層２３ｂにかかる通電割合を制御し、異常昇温を抑えるように通電制御が行われる。
【００９３】
Ｄ制御に関しては、記録材Ｓが定着ニップ部Ｎを抜けたらＤ制御は行わないで、ＰＩ制御のみで温調制御を行う。これは、Ｄ制御は本来、検知した値と目標とする値が急激に変化した場合に対応させる制御項であるため、定着ニップ部Ｎに記録材Ｓが無い状態では未定着トナー画像の像加熱定着は行われておらず、不必要なためである。
【００９４】
以上、説明したように、記録材Ｓの定着ニップ部Ｎへの存在によらずにＰＩＤ制御を実行することで、常にサーミスタ３１の検知温度と目標とする制御温度との差分をより小さく精度良く通電制御するように構成されている。
【００９５】
（２−４）制御温度の変更制御
フィルム２２からより多くの熱エネルギーを奪う記録材Ｓとして、表面が平滑な厚紙を通紙した場合のサーミスタ３１の検知温度を図９に、また、通電波数を測定した結果を図１０に示す。
【００９６】
尚、本測定は、低温低湿環境として１５℃／１０％の環境で、坪量１６３ｇ／ｍ２の記録材Ｓを通紙した。また、確認に用いたフィルム２２は、フィルム破損対策のために、基層２２ａの厚さを７０μｍとしたものである。
【００９７】
図９に示したように、従来例の通電制御（目標温度２１０℃は記録材Ｓ中で一定）は定着実行中にサーミスタ３１が検知する温度が低下するのみで、目標とする温調温度を保持しようとする通電制御がなされていない。これは、図１０に示した通電波数を見ても明らかなように、通電波数を加算するような通電制御がなされていないことからも分かる。
【００９８】
次に、サーミスタ３１の検知温度が目標温調温度を所定温度下回った場合、目標とする制御温度を高く設定変更することに関して説明する。
【００９９】
本実施例では、具体的に、サーミスタ３１の検知温度が目標温調温度より３℃（２０７℃を検知）低下した場合は、目標とする温調温度を３度高く（２１３℃）に設定変更するものである。図９に示したように、本実施例では、定着実行中にサーミスタ３１が検知する温度が２０７℃を検知すると、目標温度を２１３℃に変更するので、先に説明したＰＩＤ制御の各項において、次のような通電制御が成される。
【０１００】
通電波数＝［Ｐ制御で加減する波数］＋［Ｉ制御で加減する波数］＋［Ｄ制御で
加減する波数］＋［基本波数］
＝３＋０＋０＋１０＝１３（波）
の１３波通電へと波数を増すように通電制御がなされる。
【０１０１】
従来例では、
通電波数＝［Ｐ制御で加減する波数］＋［Ｉ制御で加減する波数］＋［Ｄ制御で
加減する波数］＋［基本波数］
＝１＋０＋０＋１０＝１１（波）
の１１波通電である。
【０１０２】
本実施例ではこの２波を多く通電制御することで、ヒータ２３からの発熱量を増やし、フィルム２２への熱量を大きくすることで、定着不良を防止するものである。
【０１０３】
図９に示したように、本実施例の通電制御（目標温度を所定温度下回った場合は、目標とする温調温度を高く設定変更する）とすることで、記録材Ｓの定着実行中に記録材Ｓの後半にかかると目標とする温調温度を高く設定している。記録材Ｓの後半ではサーミスタ３１の検知温度が上昇しているのが分かる。これは、図１０に示した通電波数を見ても明らかなように通電波数が加算され記録材Ｓの後半にかけて通電波数が増えていることからも分かる。
【０１０４】
効果に関しては、フィルム破損の対策としてフィルム基層２２ａの厚さを７０μｍへと厚膜化した場合、従来例の通電制御（目標温度は記録材Ｓ中で一定）では、フィルム２２が２周目、３周目になるに従い定着性が悪化してしまった。本実施例の通電制御（目標温度を所定温度下回った場合は、目標とする温調温度を高く設定変更する）とすることで、通電波数を従来例に比較して２波多くすることになり、定着実行中にヒータ２３からの発熱が多くなり、フィルム表面の温度低下を招かない。そのため、記録材Ｓとして平滑な厚紙を用いても定着不良を発生することがなくなった。
【０１０５】
本実施例では、通電制御に入ると、目標とする温調温度が高く（＋３℃）設定されるため、高温検知異常温度やサーモプロテクタ動作温度との差分が小さくなってしまう。そのため、本実施例の通電制御は、記録材Ｓの定着実行中のみ適用するものとし、記録材Ｓが定着ニップ部Ｎを抜けたら目標とする温調温度を戻す（本実施例では２１０℃）ものとした。
【０１０６】
以上、説明したように、加熱定着実行中にヒータの温度検知素子が所定以上の温度低下を検知した場合、加熱定着実行中の記録材において目標とする定着制御温度を高く変更設定する。これにより、ヒータからの発熱量を増やし定着不良を防止する。すなわち、フィルム加熱方式の像加熱装置において、薄肉の樹脂から形成される定着フィルムの破損対策として、定着フィルムを厚膜化した場合に発生する定着不良を防止する。
【０１０７】
以上、説明してきた通電制御に関して、図１にフローチャート図を示した。
【０１０８】
パーソナルコンピュータの全世界への普及に伴いレーザープリンターも全世界に広く普及することになり、印字される記録材Ｓも多種多用にわたるようになってきた。これに対応するため、記録材Ｓの種類毎に複数の印刷モードを備える画像形成装置が一般的になってきている。例えば、厚紙を定着させる印刷モードとして「厚紙モード」、表面の凹凸が大きい（平滑でない）記録材Ｓを定着させる印刷モードとして「ラフ紙モード」、薄い記録材Ｓを定着させる「薄紙モード」がある。また、オーバーヘッドペアレンシーに適した画像形成と定着を実行する「ＯＨＰモード」など様々な印刷モードがある。
【０１０９】
本発明で提案する通電制御（目標温度を所定温度下回った場合は、目標とする温調温度を高く設定変更する）は、定着性が損なわれやすい印刷モード、例えば「厚紙モ−ド」、「ラフ紙モード」などと組合せて使用するのが適している。
【０１１０】
また、全世界で使用されるに従い、その使用環境も拡がっている。従来、レーザービームプリンターが使われ始めた、いわゆるオフィス環境での使用から、倉庫・屋外などの作業場での使用にも使われだしたことで環境温度的にも５℃程度から３０℃超などでの使用も一般化してきている。画像形成装置に外気温検知用の温度検知素子を設けるなどで外気温を知ることが出来た場合、使用環境に応じて目標温調温度を変更する、低温の場合は目標温調温度を高く設定、高温の場合は低く設定する、などの温調制御をとる画像形成措置も増えてきている。このような画像形成装置においても、定着性が損なわれやすい使用環境である「低温環境」を検知した場合などは、本発明の実施の形態を組合せて使用するのも適している。
【０１１１】
すなわち、前記の制御温度変更制御モードは、使用者が選択可能な特有の像加熱モードでのみ実行可能であるようにすることが出来る。
【０１１２】
（２−５）変形構成等
１）ヒータ２３の温調構成は上記に限られない。例えば、加圧ローラ２５の表面温度もしくは、フィルム２２の温度を温度検知手段により検知して、ヒータ２３への通電量を制御することもできる。
【０１１３】
２）本発明において、加熱部材は、実施例の所謂セラミックヒータに限られず、例えば、ＰＴＣ(Positive Temperature Coefficient)ヒータや、電磁誘導発熱部材などの他の加熱体を用いることができる。また、ヒータ基板２３ａはセラミックの絶縁基板の代わりに、金属板の面を絶縁処理したものを用いることもできる。背面加熱型のヒータにすることもできる。
【０１１４】
３）また、可撓性部材２２は，円筒状やエンドレスのものに限られない。ロール巻きの長尺の有端フィルムを繰り出し側から巻取り側に定着ニップ部を経由させて走行移動させる装置構成にすることもできる。
【０１１５】
４）また、バックアップ部材２５はローラ体に限られず、回動ベルト体にすることもできる。また、可撓性部材２２はバックアップ部材２５以外の駆動部材で移動させて、バックアップ部材２５は従動させる装置構成にすることもできる。
【０１１６】
５）本発明の像加熱装置は、実施例の画像加熱定着装置としてばかりでなく、画像を担持した記録材を加熱してつや等の表面性を改質する像加熱装置、記録材上の未定着画像を仮定着させる像加熱装置等としても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】通電制御のフローチャート図
【図２】画像形成装置の概略構成図
【図３】定着装置の横断面模型図
【図４】ホルダを上側から見た外観斜視模型図
【図５】ホルダと、フィルムと、ヒータの分解斜視模型図
【図６】フィルムの層構成模型図
【図７】ヒータの構成説明図
【図８】波数制御の波数の説明図
【図９】実施系の効果を示す図（その１）
【図１０】実施系の効果を示す図（その２）
【符号の説明】
【０１１８】
１２・・定着装置（像加熱装置）、２１・・スティホルダ（保持部材）、２２・・フィルム（可撓性部材）、２３・・ヒータ（加熱部材）、２４・・加圧スティ、２５・・弾性加圧ローラ（バックアップ部材）、Ｎ・・定着ニップ部、Ｓ・・記録材、１６・・電装部、１６ａ・・制御基板、１６ｂ・トライアック、１６ｃ・・電源部、３１・・温度検知素子、３２・・安全素子
【図１】
2007206615.tif 000006
【図２】
2007206615.tif 000007
【図３】
2007206615.tif 000008
【図４】
2007206615.tif 000009
【図５】
2007206615.tif 000010
【図６】
2007206615.tif 000011
【図７】
2007206615.tif 000012
【図８】
2007206615.tif 000013
【図９】
2007206615.tif 000014
【図１０】
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