(57)【要約】【課題】半加圧定着時のヒータホルダ融け防止を実現する定着装置の提供。【解決手段】  内部に熱源１９を有し、記録材上の画像を定着するための定着部材１１と、記録材を前記定着部材１１に押圧して搬送する加圧部材１２と、前記定着部材１１を加圧部材１２に所定の圧で押圧するための付勢手段と、前記付勢手段に作用し、少なくとも前記定着部材１１を加圧部材１２に押圧する加圧モードと、より押圧力の低い加圧モードの二種類以上の加圧モードを持つことを可能とする加圧手段を有する画像形成装置の定着装置において、押圧力の低い加圧モード時の定着動作時には、通紙時の定着温度制御温度よりも、紙間時の定着温度制御温度を高く設定するとともに、前回転時間を延長することを特徴とする定着装置。【選択図】図１−１
2007101861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に熱源を有し、記録材上の画像を定着するための定着部材と、記録材を前記定着部材に押圧して搬送する加圧部材と、前記定着部材を加圧部材に所定の圧で押圧するための付勢手段と、前記付勢手段に作用し、少なくとも前記定着部材を加圧部材に押圧する加圧モードと、より押圧力の低い加圧モードの二種類以上の加圧モードを持つことを可能とする加圧手段を有する画像形成装置の定着装置において、
押圧力の低い加圧モード時の定着動作時には、通紙時の定着温度制御温度よりも、紙間時の定着温度制御温度を高く設定するとともに、前回転時間を延長することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
少なくとも定着部材の温度を検知する第一の温度検知手段と、熱源の温度を検知する第二の温度検知手段とを有し、該第二の温度検知手段の出力に従って、前記前回転延長時間を切り替えることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
熱源は、セラミック上に抵抗発熱体を設けてなる、セラミックヒータであることを特徴とする請求項１または２記載の定着装置。
【請求項４】
熱源を保持する部材が樹脂よりなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか記載の定着装置。
【請求項５】
該定着部材として、少なくともスリーブ状の柔軟な基材を有する定着フィルムを用いたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか記載の定着装置。
【請求項６】
該定着部材として、少なくともスリーブ状の柔軟な基材に弾性層を設けてなる定着フィルムを用いたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか記載の定着装置。
【請求項７】
少なくとも定着部材の温度を検知する第一の温度検知手段と、熱源の温度を検知する第二の温度検知手段とを有し、該第一の温度検知手段ないし第二の温度検知手段は、それぞれ定着部材ないし熱源に接触して配置されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、レーザービームプリンター（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使用される定着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る。そして、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である。
【０００３】
特に、定着部材を加圧部材に押圧する加圧モードと、より押圧力の低い加圧モードの二種類以上の加圧モードを持つことを可能とする加圧手段を有する画像形成装置の定着装置において、封筒などの特殊紙をより押圧力の低い加圧モードを使用して定着動作を行う際の定着温度制御制御に関するものである。尚、転写材としては、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、多種多様なものがある。
【背景技術】
【０００４】
近年、電子写真技術を用いた複写機・プリンタ・ファクシミリ等の画像形成装置の高速化・カラー化、低価格化、省電力化、ウェイトタイムの短縮化（クイックスタート性：オンデマンドで作動）が進んでいる。このような画像形成装置に使用される定着装置として、定着フィルムに弾性層を設けた定着フィルムを使用したフィルム加熱方式の定着装置が実用化されてきている。
【０００５】
カラー化に際しては、定着フィルムに弾性層を設ける必要がある。定着フィルムに、シリコーンゴム等よりなる弾性層を設けることにより、トナー画像が定着ニップ部を通過する際に弾性層がトナー層に沿って変形する。この結果、画像上不均一に載っているトナーが弾性層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（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００６】
このように均一に定着された画像は、光沢ムラが無く、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もつ。
【０００７】
しかし乍ら、定着フィルムの弾性層に使用されるシリコーンゴム等の熱伝導率はあまり高くなく、短時間で定着フィルム表面の温度を所望の温度に上昇させるためには、従来のフィルム過熱方式の加熱定着装置に比べ比較的大きな電力を急速に投入する必要がある。
【０００８】
また、定着フィルム表面からヒータの温度検知手段までの間に多くの部材が入るため、ヒータの温度検出手段により検出される温度と、定着フィルム表面の温度が、著しく異なる場合がある。そのため、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、定着装置を記録材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裏の温度検知手段で検出することは応答に時間がかかり過ぎてしまうため、困難である。
【０００９】
これに対し、温度検知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に移動させ、定着フィルム自身の温度を検出することでヒータの駆動を制御して温度制御しようとすると、定着フィルムの温度制御は正確にできるが、ヒータ自身の温度が検出できない。
【００１０】
このため例えば、定着フィルムに弾性層を設けたフィルム定着装置においては、つぎのような提案がされている。
【００１１】
定着フィルム内面温度を検知する第一の温度検知手段と、ヒータ裏面の温度を検知する第二の温度検知手段の、二つの温度検知手段を有し、通常の温調制御は第一の温度検知手段を用いて行い、異常検知等を第二の温度検知手段を用いて行うというものである。
【００１２】
一方、定着装置には、定着ローラと加圧ローラの間に圧接ニップを形成するために、ローラに対して、一定の加圧力で加圧するための、加圧機構が備えられている。
【００１３】
加圧機構によって加えられる加圧力が低い場合は、定着された画像に光沢がなくなったり、そもそも定着性が不足してしまう場合がある。
【００１４】
しかしながら、加圧力が高い場合においては、封筒通紙時に封筒にシワがついたり、ラベル紙を通紙した場合に、ラベル紙のはがれが発生したりすることがある。これは、加圧力が高いため、転写材に大きなストレスがかかることで、封筒のように、複数の紙が重なったものでは、ずれが生じること、ラベル紙においては、剥離シールの間のずれが生じることが原因である。
【００１５】
したがって、このような問題を防止するためには、定着の加圧力を低く設定する必要がある。
【００１６】
普通紙等における光沢や定着性と、封筒のシワや、ラベル紙のはがれを両立するために、定着装置の加圧力を可変とし、普通紙通紙時は高い加圧力で定着ローラと加圧ローラを当接させ、封筒やラベル紙通紙時においては加圧力を低く設定する構成が考えられる。
【００１７】
このように、定着装置の加圧力を変化させることを可能とした構成例としては、特許文献３や、特許文献４に挙げるものが存在する。
【００１８】
さらに、定着装置の加圧力を変化させた際に、定着温度も変化させることによって、どのような加圧力の設定にした場合も、定着性を一定に保つことも提案されている。このような構成例としては、例えば、特許文献５や、特許文献６に開示されている。
【００１９】
このような封筒などを加圧力の低い設定にて定着動作させる構成を以下のような従来の定着フィルムに弾性層を有する定着装置に適用した例を以下に説明する。
【００２０】
定着フィルムとして、ステンレスなどの金属を用いた厚み約３０ｕｍ、φ２４の基層上に、シリコーンゴム弾性層を約２５０ｕｍ設ける。表層としてテトラフルオルエチレンとパーフルオルアルキルパーフルオルビニルエーテルの共重合体（以下、ＰＦＡとする）使用した厚み約３０ｕｍのＰＦＡチューブを被覆したものを使用している。
【００２１】
加圧ローラとしては、芯金上に約２ｍｍの導電シリコーンゴム層を設け、表層として厚み約５０ｕｍの導電ＰＦＡチューブを被覆する。外径約φ２５、ローラ硬度約６４（高分子計器（株）製アスカーＣ型硬度計を使用し総加重約１Ｋｇｆ時の測定値）のもので、ゴム面長約２３０ｍｍの最大通紙サイズとしてＡ４、ＬＴＲサイズ用の加圧ローラを使用している。
【００２２】
加熱体としては、いわゆるセラミックヒータを使用しており、発熱体の抵抗値としては１１５Ｖ定格用ヒータとして約１２．５Ωのヒータを使用している。ヒータは、耐熱温度としての荷重撓み温度が約３００℃程度である液晶ポリマー（ＬＣＰ）などのエンジニアリングプラスチックなどの材質を使用したヒータホルダで保持されている。
【００２３】
通常時の加圧力は約２０Ｋｇｆにて、ニップ幅約８ｍｍ（中央）を得ている。
【００２４】
封筒通紙時には加圧力を約１０Ｋｇｆに減圧することでニップ幅を小さくしている。この場合、中央部のニップが約６．５ｍｍ、端部は約４．５〜５．５ｍｍ程度が得られている。プロセス速度約１００ｍｍ／ｓ、スループット約毎分３枚にて，封筒の一例としてＵＳＡ，Ｍａｉｌｗｅｌｌ社のＣＯＭ−１０サイズ（４．１２５インチ×９．５インチ）、用紙坪量８０ｇ／ｍ＾２の＃５８２封筒を中央通紙基準にて通紙した場合を説明する。
【００２５】
この従来例での各温度制御温度設定の一例を図１２の表に示す。
【００２６】
紙間の温度制御目標温度Ｔ０は１６３℃、用紙先端が定着ニップに突入する定着フィルム１周前の温度制御目標温度Ｔ１は１６８℃、用紙先端が定着ニップ突入後定着フィルム１周後までの温度制御目標温度Ｔ２は１７０℃、定着フィルム１周目以降用紙後端までの温度制御目標温度Ｔ３は１７０℃である。この様子を図６に示す。
【特許文献１】特開平１０−１０８９３号公報
【特許文献２】特開平１１−１５３０３号公報
【特許文献３】特開平６−１１９９３号公報
【特許文献４】特開平１０−２８２８２８号公報
【特許文献５】特開平２−１３２４８１号公報
【特許文献６】特開２００４−２７９７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
しかしながら、このような定着装置にて、半加圧状態のニップが細い状態で封筒などを通紙することにより、新たに以下のような問題が発生した。
【００２８】
半加圧状態で封筒を通紙した場合の定着器各部の温度のグラフを図７に示す。図７の１）には、定着フィルムの温度検出手段であるメインサーミスタの温度制御目標温度（太実線）と検知温度（細実線）を示しており、２）にはヒータ端部（いわゆる非通紙域）のヒータ裏温度を示してる。
【００２９】
この場合、１枚目通紙時にヒータ裏温度が約３２０℃まで上昇し、約３枚通紙時まで３００℃以上の温度にヒータ裏温度が上昇している。
【００３０】
このため、ヒータを保持しているヒータホルダの材質の耐熱温度以上にヒータ裏温度が上昇してしまうため、ヒータホルダの融け、変形などが発生してしまう不具合があった。
【００３１】
また、ヒータホルダの融けが発生してしまうと、発生部のニップ形状が変化してしまうため、紙しわや画像光沢ムラが発生したり、定着フィルムの回転挙動が変化するため定着フィルムの耐久性が低下する問題があった。ヒータホルダの融けが発生しないように定着温度を下げると定着性が低下してしまう問題があった。このため、ヒータホルダの融け防止と定着性を両立させることが困難であった。
【００３２】
また、定着性を満足させるために、定着器の前回転時間を長くして、定着器を暖めた後、用紙を定着するようにするとプリント時間が長くなる不具合があった。
【００３３】
（発明の目的）
本発明の第一の目的は、減圧時に封筒などを通紙する定着モードにて、ヒータホルダの融けと定着性を満足させた定着装置を提供することにある。
【００３４】
また、本発明の第二の目的は、プリント時間が必要以上に長くならないような定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
上記課題を解決するために本発明の第一の発明では、
内部に熱源を有し、記録材上の画像を定着するための定着部材と、記録材を前記定着部材に押圧して搬送する加圧部材と、前記定着部材を加圧部材に所定の圧で押圧するための付勢手段と、前記付勢手段に作用し、少なくとも前記定着部材を加圧部材に押圧する加圧モードと、より押圧力の低い加圧モードの二種類以上の加圧モードを持つことを可能とする加圧手段を有する画像形成装置の定着装置において、
押圧力の低い加圧モード時の定着動作時には、通紙時の定着温度制御温度よりも紙間時の定着温度制御温度を高く設定するとともに前回転時間を延長することを特徴とすることにより問題を解決する。
【００３６】
また、本発明の第二の発明では、
内部に熱源を有し、記録材上の画像を定着するための定着部材と、記録材を前記定着部材に押圧して搬送する加圧部材と、前記定着部材を加圧部材に所定の圧で押圧するための付勢手段と、前記付勢手段に作用し、少なくとも前記定着部材を加圧部材に押圧する加圧モードと、より押圧力の低い加圧モードの二種類以上の加圧モードを持つことを可能とする加圧手段を有する画像形成装置の定着装置において、
押圧力の低い加圧モード時の定着動作時には、通紙時の定着温度制御温度よりも紙間時の定着温度制御温度を高く設定するとともに前回転時間を延長し、
少なくとも定着部材の温度を検知する、第一の温度検知手段と、熱源の温度を検知する第二の温度検知手段とを有し、該第二の温度検知手段の出力に従って、前記前回転延長時間を切り替えることを特徴とすることにより問題を解決する。
【発明の効果】
【００３７】
本発明における定着装置を用いることにより、減圧時に封筒などをプリントする際にヒータホルダの融け、変形を防止しながら定着性を満足させることができた。また、定着器の状態により前回転延長時間を切り替えるようにしたため、毎回プリント時間が長くなることを防止できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００３９】
（１）画像形成装置例
図２は、本発明に係る像加熱装置を定着装置として搭載した画像形成装置の一例の構成模型図である。本実施例に示す画像形成装置は電子写真画像形成プロセス利用のレーザープリンタである。
【００４０】
この画像形成装置は、イエロー色の画像を形成する画像形成部１ａ、マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１ｂ、シアン色の画像を形成する画像形成部１ｃ、ブラック色の画像を形成する画像形成部１ｄの４つの画像形成部（画像形成ユニット）を備えている。これらの４つの画像形成部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは一定の間隔をおいて一列に配置されている。
【００４１】
各画像形成部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄには、それぞれ像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、感光体ドラムという）２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが設置されている。各感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの周囲には、帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、ドラムクリーニング装置５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄがそれぞれ設置されている。また、帯電器３と現像装置４間の上方には露光装置６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄがそれぞれ設置されている。各現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄには、それぞれイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーが収納されている。
【００４２】
各感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、負帯電のＯＰＣ感光体でアルミニウム製のドラム基体上に光導電層を有しており、駆動装置（不図示）によって時計回りに所定のプロセススピードで回転駆動される。帯電手段としての帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、帯電バイアス電源（不図示）から印加される帯電バイアスによって各感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ表面を負極性の所定電位に均一に帯電する。
【００４３】
現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、それぞれ感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上に形成される各静電潜像に各色のトナーを付着させてトナー像として現像（可視像化）する。現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄによる現像方法としては、例えば２成分接触現像法を用いることができる。これは、トナー粒子に対して磁性キャリアを混合したものを現像剤として用いて磁気力によって搬送し、各感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに対して接触状態で現像する現像法である。
【００４４】
転写手段としての転写ローラ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは弾性部材で構成されており、各転写ニップ部にて無端ベルト状の転写材搬送ベルト（以下、転写ベルトという）８を介して各感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに当接している。尚、ここでは転写手段として、転写ローラ７を使用したが、トナー像を転写材に転写する際に高圧が印加され、かつ転写ベルト８に対して当接する転写ブレードとしてもよい。
【００４５】
ドラムクリーニング装置５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ表面にそれぞれ残った転写残トナーを除去して回収する。
【００４６】
露光装置６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザ光がレーザ出力部（不図示）から出力され、高速回転するポリゴンミラー（不図示）等を介して各感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ表面を露光する。これにより、各帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄで帯電された各感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ表面に画像情報に応じた各色の静電潜像を形成する。
【００４７】
転写ベルト８は、駆動ローラ９、テンションローラ１０間に張架されており、駆動ローラ９の駆動によって矢印方向（反時計回り）に回転（移動）される。転写ベルト８は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルム等のような誘電体樹脂によって構成されている。
【００４８】
また転写ベルト８の転写材搬送方向の下流側には、熱源を内包する定着フィルム１１と加圧ローラ１２を有する定着装置１３が設置されている。
【００４９】
次に、上記した画像形成装置による画像形成動作について説明する。
【００５０】
画像形成開始信号が発せられると、所定のプロセススピードで回転駆動される各画像形成部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、それぞれ帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄによって一様に負極性に帯電される。そして、露光装置６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、出力画像の画像信号をレーザ出力部（不図示）にて光信号にそれぞれ変換し、変換された光信号であるレーザ光は帯電された各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上をそれぞれ走査露光して静電潜像を形成する。
【００５１】
そして、先ず感光ドラム２ａ上に形成された静電潜像に、感光ドラム２ａの帯電極性（負極性）と同極性の現像バイアスが印加された現像装置４ａによりイエローのトナーを付着させて、トナー像として可視像化する。
【００５２】
そして、感光ドラム２ａ上のトナー像先端が感光ドラム２ａと転写ローラ７ａ間の転写部に移動されるタイミングに合わせて、給紙カセット１４から転写材搬送ガイド１５を通して給紙される転写材（用紙）Ｐがレジストローラ１６により転写部Ｔａに搬送される。そして、転写部に搬送された転写材Ｐに、転写バイアス（トナーと逆極性（正極性））が印加された転写ローラ７ａによりイエローのトナー像が転写材Ｐ上に転写される。
【００５３】
イエローのトナー像が転写された転写材Ｐは、転写材搬送ベルト８によって画像形成部１ｂに移動される。そして、画像形成部１ｂと転写ローラ７ｂによって構成された転写部においても、前記同様にして感光ドラム２ｂに形成されたマゼンタのトナー像が、転写材Ｐ上のイエローのトナー像上に重ね合わせて、転写される。
【００５４】
以下、同様にして転写材Ｐ上に重畳転写されたイエロー、マゼンタのトナー像上に、画像形成部１ｃ，１ｄの感光ドラム２ｃ，２ｄで形成されたシアン、ブラックのトナー像を各転写部にて順次重ね合わせて、フルカラーのトナー像を転写材Ｐ上に形成する。
【００５５】
フルカラーのトナー像が形成された転写材Ｐは定着装置１３に搬送されて、定着フィルム１１と加圧ローラ１２間の定着ニップでフルカラーのトナー像を加熱、加圧して転写材Ｐ表面に熱定着した後に、排紙ローラ１７によって排紙トレイ１８上に排出して、一連の画像形成動作を終了する。
【００５６】
上記した画像を感光ドラムから転写材に転写した際において、各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上に残留している転写残トナーは、各ドラムクリーニング装置５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄによってそれぞれ除去されて回収される。
【００５７】
モノクロ画像出力時は、上記の画像形成プロセスをブラック色の画像を形成する画像形成部１ｄにおいてのみ行う。
【００５８】
次に、図３を用いて、本実施例における定着装置について説明する。
【００５９】
図３は、図２における定着装置１３を模式化したものである。
【００６０】
本実施例における定着装置は、ヒータ１９、ヒータホルダ２０、メインサーミスタ２１、サブサーミスタ２２、定着フィルム１１、加圧ローラ１２、入り口ガイド２３により構成される。
【００６１】
ヒータホルダ２０は、耐熱性の高い液晶ポリマー樹脂で形成し、ヒータ１９を保持し、定着フィルム１１をガイドする役割を果たす。
【００６２】
本実施例においては、ヒータホルダ２０の材質に用いる液晶ポリマーとして、住友化学工業（株）の型番  Ｅ４２０５Ｌ  Ｂを使用した。この液晶ポリマーの最大使用可能温度（荷重撓み温度）は、約３０５℃である。
【００６３】
メインサーミスタ２１は、定着フィルム１１内面の温度を検知し、温度制御を行うために配設されている。
【００６４】
メインサーミスタ２１は、ステンレス製のアーム先端にサーミスタ素子が取り付けられ、アームが揺動することにより、定着フィルム１１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フィルム１１内面に常に接する状態に保たれる。
【００６５】
メインサーミスタ２１は、不図示のＣＰＵに接続され、ＣＰＵは、メインサーミスタ２１の出力をもとに、ヒータ１９の温度制御制御内容を決定し、ヒータ１９への通電を制御する。
【００６６】
サブサーミスタ２２は、ヒータ１９裏面に配置され、ヒータ１９が何らかの理由により、過昇温した際にリミッタ制御を行う役割を果たす。本実施例においては、サブサーミスタ２２は、ヒータ１９の長手方向端部に配置され、小サイズ紙を通紙した際等の定着装置１３端部の昇温を検知し、端部が昇温していると判断した場合は、定着温度を下げる制御を行うことにより、定着装置１３の過昇温を防いでいる。
【００６７】
定着フィルム１１は、ステンレス製（以下ＳＵＳと呼称）の素管を塑性加工により、厚さ３０μｍの厚みのシームレスベルト状に形成したＳＵＳフィルム上に、シリコーンゴム層を形成した上に、離型性層として、厚み３０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆してなる。シリコーンゴム層には、極力熱伝導率の高い材質を用い、定着フィルム１１の熱容量を小さくすることが、温度立上げの観点からは望ましい。本実施例においては、熱伝導率が約１．０×１０−３ｃａｌ／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。
【００６８】
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、定着フィルム１１のシリコーン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。
【００６９】
本実施例におけるシリコーンゴム層は、厚み２５０μｍとした。また、本実施例における定着フィルム１１の内径は２４ｍｍとした。
【００７０】
こうして形成した定着フィルム１１の熱容量を測定したところ、２．８×１０−２ｃａｌ／ｃｍ２Ｋ（定着フィルム１ｃｍ２あたりの熱容量）であった。一般に、定着フィルム１１の熱容量が１．０ｃａｌ／ｃｍ２Ｋ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。また、逆に１．０×１０−２ｃａｌ／ｃｍ２Ｋ以下にしようとすると、定着フィルム１１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フィルム１１の熱容量は、１．０×１０−２ｃａｌ／ｃｍ２Ｋ以上１．０ｃａｌ・ｃｍ２Ｋ以下の範囲に含まれることが分かる。
【００７１】
さらに、定着フィルム１１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、定着フィルム１１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】
また、定着フィルム１１表面の離型性層２０ｃを、ＰＦＡチューブとすることで、より簡便に、均一な離型性層を形成することが可能となる。
【００７３】
加圧ローラ１２は、芯金上に、厚み約２ｍｍの導電シリコーンゴム層を形成し、その上に厚み約５０μｍの導電ＰＦＡ樹脂チューブを被覆してなる。
【００７４】
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。本実施例の入り口ガイド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。
【００７５】
加圧ローラ１２、入り口ガイド２３は、それぞれフレーム２４に組みつけられる。
【００７６】
その下に、ヒータホルダ２０に装着された定着ヒータ１９、メインサーミスタ２１、サブサーミスタ２２を内蔵した定着フィルムユニット２５が置かれる。定着フィルムユニット２５は、ヒータホルダ２０に沿って配置されるＴステー２６を介して、不図示の加圧機構により、２０ｋｇｆ（片側１０ｋｇｆ）の力で加圧されている。
【００７７】
本実施例の定着装置においては、加圧ローラ１２が回転することによって、定着フィルム１１が従動回転する。その際、定着フィルム１１内面とヒータホルダ２０は摺動する構成となっている。定着フィルム１１内面にはグリスが塗布され、ヒータホルダ２０と定着フィルム１１内面との摺動性を確保している。
【００７８】
通常使用においては、定着装置の回転開始とともに、定着フィルム１１の従動回転が開始し、ヒータ１９温度の上昇とともに、定着フィルム１１内面温度も上昇していく。
【００７９】
次に、図１−１、図１−２、図１−３、および図４を用いて、本実施例における、定着加圧機構について説明する。
【００８０】
図１−１から図１−３は、本実施例における定着器１３の加圧解除機構を模式化したものである。
【００８１】
図１−１は、定着フィルムユニット２５の加圧状態を示し、図１−２は定着フィルムユニット２５の加圧解除状態、さらに図１−３は、定着フィルムユニット２５の半加圧状態を示している。
【００８２】
加圧ローラ１２に対向して配置された定着フィルムユニット２５は連結部材２７の連結部において接続している。加圧バネ２８は連結部材２７を介して定着フィルムユニット２５を加圧ローラ１２に対して所定の圧力で押圧している。この所定の圧力とは、定着性および記録材の搬送性によって最適化されるもので、通常１０〜５０ｋｇｆの範囲の中で定められ、定着フィルムユニット２５と加圧ローラ１２の間には、ニップＮ１が確保されている。加圧解除カム２９は、連結部材２７をはさんで加圧バネ２８に略対向して配置される。加圧解除カム２９は回転軸を中心に矢印の方向に、不図示の駆動源によって回転可能なように構成されている。
【００８３】
加圧解除カム２９は、図４に示すように、四つのカム面２９ａ〜２９ｄにより構成されている。
【００８４】
図１−１は、定着装置の通常加圧状態を示す図である。この図において、加圧解除カム２９は、カム面２９ｃが連結部材２７に対向しており、カム面２９ｃは、連結部材２７に対して空隙を持っている。そのため、定着フィルムユニット２５を加圧ローラ１２に対して加圧する力は、完全に加圧バネ２８によってのみ決定されることとなる。
【００８５】
次に、図１−２に示す定着ローラの加圧解除状態は、画像出力中に発生した紙詰まりを処理するときや、一定時間使用されない場合に移行する低電力モードに入ったときおよび、画像形成装置本体の電源を切った時等に不必要に高い圧力を加圧ローラ１２および定着フィルムユニット２５にかけることを防止するために、加圧解除カム２９の回転によって実現する。具体的な手段としては加圧解除カム２９を略９０°時計方向に回転させることにより、加圧解除カム２９のカム面２９ｄが、連結部材２７を加圧バネ２８の付勢力に対向して押し下げる。さらにカム面２９ｄのフラット面によって加圧解除カム２９の姿勢を保持することによって、定着フィルムユニット２５および加圧ローラ１２間にギャップＧが生じさせる。このギャップＧは、定着装置１３から紙詰まりを起こしたメディアを除去する作業を容易にする程度の距離があればよく、さらには、ギャップＧが０であっても、紙詰まりを起こしたメディアを除去するのに十分な程度、引き抜き圧を下げることが出来れば構わない。
【００８６】
前記紙詰まり処理後、画像形成装置本体を画像出力可能状態にする。そのため、この加圧解除状態から図１−１に示すような加圧状態を再現する場合は、図１−２における加圧解除カム２９を再度矢印Ｂ方向に略２７０°回転させ、カム面２９ｃが、連結部材２７に対向する状態とする。
【００８７】
さらに、本実施例における定着加圧機構においては、図１−３に示すように、加圧状態と加圧解除状態の中間の、半加圧状態を持つ。半加圧状態を実現するためには、加圧解除カム２９を略２７０°時計方向に回転させ、カム面２９ｂが、連結部材２７を、加圧バネ２８の付勢力に対向して押し下げ、さらにカム面２９ｂのフラット面によって加圧解除カム２９の姿勢を保持する。ただし、カム面２９ｂは、カム面２９ｄに対して、連結部材２７の押し下げ量を小さく設定している。そのため、図１−３に示すように、加圧ローラ１２と定着フィルムユニット２５は、当接状態を維持するものの、加圧状態に比較して加圧力が低く、加圧状態よりも狭い幅のニップＮ２を有している。
【００８８】
本実施例においては、当接状態に対して、加圧解除カム面２９ｄで連結部材２７を突き当てることにより、約１．５ｍｍだけ連結部材２７が下方に移動する。このことによって、通常加圧時に約８ｍｍあったニップＮ１が、約４．５ｍｍ（端部）のニップＮ２となった。
【００８９】
従来例と特に変更が無い部分については説明を省略する。
【００９０】
図５に、通常加圧モードおよび半離間モード時における、一定電力を投入した際の定着装置の温度上昇カーブを示す。それぞれ、室温状態から、一定電力を投入した際のメインサーミスタ、サブサーミスタ温度をモニタし、グラフにプロットしたものである。図５に示すように、通常加圧状態と比較して、半離間モードにおいては、メインサーミスタの温度上昇が緩やかになるのに対し、サブサーミスタの温度上昇速度が非常に急峻になっている。これは、ヒータから定着フィルムへの熱供給が通常加圧モードに比べて半離間モードにおいては小さくなるため、ヒータに投入された電力が、定着フィルムの温度上昇に使用されず、ヒータ温度が相対的に上昇しやすくなっているためである。
【００９１】
本実施例で、封筒などを加圧力の低い設定にて定着動作させる場合の定着制御の一例を図１２の表及び図８に示す。
【００９２】
従来例では、Ｔ０→Ｔ１→Ｔ２と定着温度制御温度が順次高くなっていき、通紙時の定着温度制御温度が一番高い設定になっているのに対し、本実施例では、通紙時の定着温度制御温度Ｔ２，Ｔ３より紙間時の温度制御温度Ｔ０，Ｔ１等の方が温度制御温度が高いこと、及び前回転時間を約３０ｓｅｃ延長していることが特徴である。この場合の各部の温度を測定した結果を図９に示す。
【００９３】
従来例では、前回転時にＴ０、Ｔ１で温度制御してヒータ裏温度が高くなってきている状態で、Ｔ２で温度制御温度が高くなるのと用紙が定着ニップに入り定着フィルムの熱を奪われるのに対応するためヒータの電力がより多く入る。このため、ヒータ裏温度がさらに上昇しヒータホルダの耐熱温度を超えてしまい融け、変形が発生してしまう。
【００９４】
これに対し、本実施例では、前回転中のＴ０，Ｔ１の温度制御温度を高くしておき、用紙が定着ニップに入るまでに前回転時間を延長して定着器を暖めておき、蓄えられた熱を用いて通紙中の定着温度制御温度が低い状態でも定着性を満足させるようにしている。このため、用紙が定着ニップを通過している場合のヒータ電力の投入を従来例より小さくできる。また、前回転時間を延長することで、前回転時間延長中に目標温度に到達し、ヒータへの投入電力が絞られるため、ヒータ裏温度が低下してきた状態で、定着ニップに用紙が突入し、ヒータへの電力投入がされるため、ヒータ裏温度が低い状態からヒータ通電によるヒータ裏温度の上昇を防止できる。
【００９５】
この実施例でのヒータ裏温度の最高到達温度は約２７０℃とヒータホルダの耐熱温度（約３０５℃）に比べ、融け、変形に対し十分な温度マージンを確保することが出来た。
【００９６】
例えば、特開平１１−１９４６５６号公報に示されるような、紙間温度がプリント温度よりも低く設定することで非通紙部の過昇温を防止する従来例も有る。しかし、本発明のように半加圧状態で通紙する場合には、上記説明したように非通紙部で加圧ローラに奪われる熱量が少なくなり、温度上昇速度が急峻になる。そのため、特開平１１−１９４６５６号公報のようにプリント温度よりも紙間温度を低く設定してしまうと、紙間後のプリント時に制御温度が上昇することでヒータの投入電力が増えて、ヒータ裏温度が急上昇してしまい、ヒータホルダの融け等が発生してしまう。また、特開平１１−１９４６５６号公報では定着温度制御動作を行うためのサーミスタがヒータ単体の温度を検知している。これに対し、本従来例、実施例のように定着温度制御を行うサーミスタが定着フィルム内面の温度を検知し、ヒータの温度を直接検知していないような定着装置の場合には、温度制御の応答性が悪いため、よりヒータホルダの融けが厳しいため、特開平１１−１９４６５６号公報の定着器の例とは異なる。
【００９７】
尚、本実施例においては、定着方式をフィルム定着方式としたが、その他の定着方式、例えば熱ローラ方式や電磁誘導加熱方式の定着装置を用いても良い。
【００９８】
また、本実施例における加圧解除装置においては、通常加圧状態、半加圧状態、離間状態の三つの状態を設けたが、さらに多くの加圧状態を持つ定着器を用いても差し支えない。また、離間状態は、本実施例においては、完全に定着フィルムユニットと加圧ローラが離れた状態としたものの、ジャム処理の利便性のために設定する状態であるので、実際にはわずかに当接した状態であっても差し支えない。
【００９９】
画像形成装置についても、カラー画像形成装置だけでなく、モノクロ画像形成装置に対して本発明を適用することも可能である。
【０１００】
さらに、本実施例における定着フィルムとして、金属の基層に弾性層を設けたタイプを使用したが、基層のみ、基層にごく薄いコーティングを施したタイプの定着フィルムや、競うとして金属でなく、ポリイミド等の樹脂を用いたタイプの定着フィルムを使用しても一向に差し支えない。
【実施例２】
【０１０１】
本実施例は、実施例１での前回転時間の延長によるプリント時間が毎回長くなることを防止するため、プリント時の定着器の暖まり状態により、前回転時間を切り替えることを特徴とする。
【０１０２】
実施例１と同様の部分については説明を省略する。
【０１０３】
実施例１では、定着器が冷えている場合でも、暖まっている場合でも必ず前回転時間を３０ｓｅｃ延長するようになってしまうため、プリント時間が毎回長くなってしまう。
【０１０４】
定着器が暖まっている状態では前回転時間は必ずしも定着器が冷えている状態と同じ時間だけ必要とはならない。このため、本実施例２では、定着器の暖まり状態をサブサーミスタの検知温度により判断を行うようにしている。
【０１０５】
本実施例２ではサブサーミスタ検知温度が８０℃以未満は、定着器が暖まっていない状態として実施例１と同じ前回転延長時間を３０ｓｅｃとする。サブサーミスタ検知温度が８０℃以上の場合は、定着器が暖まっている状態として、前回転時間の延長を５ｓｅｃと短くしている。
【０１０６】
本実施例２でのフローを図１０に示す。また、実施例２の定着器が暖まっている状態での前回転延長時間５ｓｅｃの封筒プリント時  各部温度及びヒータ裏温度を図１１に示す。
【０１０７】
定着器が暖まっている状態では、前回転中のヒータへの投入電力も小さくて良く、また、前回転時間も短いため、ヒータ裏温度が高く上昇するまえに定着ニップに用紙が突入しヒータへの投入電力が増えるため、ヒータ裏温度の上昇は、約２６０℃程度に抑えることができる。
【０１０８】
本実施例では、定着器の状態により前回転延長時間を切り替えるようにしたため、毎回プリント時に前回転延長時間が長くプリント時間が長くなってしまうことを防止できている。
【０１０９】
本実施例では、定着器の温度検知をサブサーミスタの検知温度で行うようにしたが、これにとらわれず、本体内の温度センサーを用いたり、他の手段を使用しても良い。
【０１１０】
また、定着器の暖まり状態を判定する温度（本実施例ではサブサーミスタの検知温度が８０℃）や前回転延長時間（３０ｓｅｃ及び５ｓｅｃ）についても、他の設定でも良く、適時最適な温度、時間を設定することにより同様の効果が得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１−１】本発明第一実施例における、加圧機構の動作を説明する図であり、通常加圧状態を表す図である。
【図１−２】本発明第一実施例における、加圧機構の動作を説明する図であり、離間状態を表す図である。
【図１−３】本発明第一実施例における、加圧機構の動作を説明する図であり、半離間モードの状態を表す図である。
【図２】本発明を適用した、画像形成装置の断面図である。
【図３】本発明を適用した定着装置の断面図である。
【図４】本発明における加圧解除カムの形状を示す図である。
【図５】本発明における定着装置に一定電力を投入した際の温度上昇の様子を説明するためのグラフである。
【図６】従来例での封筒モード通紙時の温度制御温調シーケンス説明図
【図７】従来例での封筒モード通紙時の各部温度及びヒータ裏温度のグラフ
【図８】実施例１での封筒モード通紙時の温度制御シーケンス説明図
【図９】実施例１での封筒モード通紙時の各部温度及びヒータ裏温度のグラフ
【図１０】実施例２での封筒モード通紙時の温度制御フロー説明図
【図１１】実施例２での封筒モード通紙時の各部温度及びヒータ裏温度のグラフ
【図１２】従来例での各温度制御温度設定の一例と、実施例１での封筒などを加圧力の低い設定にて定着動作させる場合の定着制御の一例を説明する図
【符号の説明】
【０１１２】
１ａ〜１ｄ  画像形成部
２ａ〜２ｄ  感光体ドラム
３ａ〜３ｄ  帯電器
４ａ〜４ｄ  現像装置
５ａ〜５ｄ  ドラムクリーニング装置
６ａ〜６ｄ  露光装置
７ａ〜７ｄ  転写ローラ
８  転写材搬送ベルト（転写ベルト）
９  駆動ローラ
１０  テンションローラ
１１  定着フィルム
１２  加圧ローラ
１３  定着装置
１４  給紙カセット
１５  転写材搬送ガイド
１６  レジストローラ
１７  排紙ローラ
１８  排紙トレイ
１９  ヒータ
２０  ヒータホルダ
２１  メインサーミスタ
２２  サブサーミスタ
２３  入り口ガイド
２４  フレーム
２５  定着フィルムユニット
２６  Ｔステー
２７  連結部材
２８  加圧バネ
２９  加圧解除カム
【図１−１】
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【図１−２】
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【図１−３】
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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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