(57)【要約】【課題】定着部材の回転時、非回転時いずれのときにも適正な温度を検出する。【解決手段】回転する無端状ベルトの定着スリーブ２１と、定着スリーブ２１の外周面と当接する加圧ローラ３１と、定着スリーブ２１の内周側に配置され、定着スリーブ２１を介して加圧ローラ３１と当接してニップ部を形成する当接部材２６と、定着スリーブ２１の内周側に配置され、定着スリーブ２１を加熱する加熱体３０と、加熱体３０の所定領域を加熱する面状発熱体２２と、定着スリーブ２１の外周側であって面状発熱体２２が加熱体３０を加熱する所定領域に対応する位置において定着スリーブ２１の温度を検知する第１温度センサ３２と、定着スリーブ２１の外周側であって面状発熱体２２が加熱体３０を加熱する所定領域以外の領域であって、加熱体３０が定着スリーブ２１を加熱する所定領域に対応する位置において定着スリーブ２１の温度を検知する第２温度センサ３３と、を備える。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する無端状ベルトの定着部材と、
前記定着部材の外周面と当接する加圧部材と、
前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材を介して前記加圧部材と当接してニップ部を形成する当接部材と、
前記定着部材の内周側に配置され、前記定着部材と当接して該定着部材を加熱する加熱体と、
前記加熱体の所定領域を加熱する発熱体と、
前記定着部材の外周側であって前記発熱体が前記加熱体を加熱する所定領域に対応する位置において前記定着部材の温度を検知する第１温度検知手段と、
前記定着部材の外周側であって前記発熱体が前記加熱体を加熱する所定領域以外の領域であって、前記加熱体が前記定着部材を加熱する所定領域に対応する位置において前記定着部材の温度を検知する第２温度検知手段と、を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記発熱体は、シート状の面状発熱体であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記加熱体は、前記面状発熱体を前記定着部材とは反対側から支持する発熱体支持部材と、前記定着部材の回転状態を支持する回転支持部材と、からなることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記第１温度検知手段は、前記加熱体の非変形時、および前記加熱体の熱膨張による変形時の双方において、前記加熱体に対して所定のギャップを有して設けられることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記第１温度検知手段は、前記発熱体が前記加熱体を加熱する所定領域のうち最も温度が高くなる領域に相当する位置に設けられることを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記第２温度検知手段は、前記第１温度検知手段の設置位置を基準位置とした場合に、該基準位置から前記定着部材の回転中心に対して、前記定着部材の回転方向上流側に８０°〜１１０°の位置に設置されることを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
前記第１温度検知手段は、前記定着部材の軸方向の位置に応じて、軸方向に所定の傾きを有して設けられることを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載の定着装置。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記定着部材の回転時に前記第１温度検知手段からの出力値に基づいて温度制御を行い、前記定着部材の非回転時に前記第２温度検知手段からの出力値に基づいて温度制御を行うことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記第１温度検知手段および前記第２温度検知手段からの出力値に基づいて、いずれの温度検知手段を用いて温度制御を行うかを決定することを特徴とする請求項８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、無端ベルト状の定着部材と加圧回転部材間のニップにおいて記録媒体上の形成画像に対する定着を行う定着装置及び該定着装置を備える画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置として、電子写真方式を利用した画像形成装置が種々考案されており公知技術となっている。その画像形成プロセスは、像担持体である感光ドラムの表面に静電潜像を形成し、感光ドラム上の静電潜像を現像剤であるトナー等によって現像して可視像化し、現像された画像を転写装置により記録紙（用紙、記録媒体ともいう）に転写して画像を担持させ、圧力や熱等を用いる定着装置によって記録紙上のトナー画像を定着する過程により成立している。
【０００３】
この定着装置では、対向するローラもしくはベルトもしくはそれらの組み合わせにより構成された定着部材及び加圧部材が当接してニップ部を形成するように配置されており、該ニップ部に記録紙を挟みこみ、熱および圧力を加え、前記トナー像を記録紙上に定着することを行っている。
【０００４】
前記定着装置の一例を挙げると、複数のローラ部材に張架された定着ベルトを定着部材として用いる技術が知られている（例えば、特許文献１）。このような定着ベルトを用いた装置は、定着部材としての定着ベルト（無端状ベルト）、定着ベルトを張架・支持する複数のローラ部材、複数のローラ部材のうち１つのローラ部材に内設されたヒータ、加圧ローラ（加圧部材）、等で構成されている。ヒータは、ローラ部材を介して定着ベルトを加熱する。そして、定着ベルトと加圧ローラとの間に形成されたニップ部に向けて搬送された記録媒体上のトナー像は、ニップ部にて熱と圧力とを受けて記録媒体上に定着される（ベルト定着方式）。
【０００５】
また、上述した画像形成装置に用いられる定着装置において、回転体である定着部材の内面に摺接する固定部材を有している定着装置がある。例えば、特許文献２では、発熱体としての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耐熱性フィルム（定着フィルム）を挟ませて定着ニップ部を形成させ、前記定着ニップ部のフィルムと加圧ローラとの間に画像定着すべき未定着トナー画像を形成担持させた被記録材を導入して、フィルムと一緒に挟持搬送させることで、ニップ部においてセラミックヒータの熱がフィルムを介して被記録材に与えられ、また、定着ニップ部の加圧力にて未定着トナー画像を被記録材面に熱圧定着させるフィルム加熱方式の定着装置が開示されている。このフィルム加熱方式の定着装置は、セラミックヒータ及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とともに、画像形成装置の画像形成実行時のみ熱源としてのセラミック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く、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（クイックスタート性）、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】
また、特許文献３，４では、表面が弾性変形する回転可能な加熱定着ロールと、前記加熱定着ロールに接触したまま走行可能なエンドレスベルト（加圧ベルト）と、前記エンドレスベルトの内側に非回転状態で配置されて、前記エンドレスベルトを前記加熱定着ロールに圧接させ、前記エンドレスベルトと前記加熱定着ロールとの間に記録紙が通過させられるベルトニップを設けると共に、前記加熱定着ロールの表面を弾性変形させる加圧パッドとを具備してなる加圧ベルト方式の画像定着装置が提案されている。この定着方式によれば、下の加圧部材をベルトにし、用紙とロールの接触面積を広げることで熱伝導効率を大幅に向上させ、エネルギー消費を抑制すると同時に小型化を実現することが可能となっている。
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１記載の定着装置は、定着ローラを用いた装置に比べて装置の高速化に適しているものの、ウォームアップ時間（プリント可能な温度に達するまでに要する時間）やファーストプリント時間（プリント要求を受けた後にプリント準備を経てプリント動作をおこない排紙が完了するまでの時間）の短縮化に限界があった。
【０００８】
これに対して、特許文献２記載の定着装置は、低熱容量化によりウォームアップ時間やファーストプリント時間の短縮化が可能になるとともに、装置の小型化も可能になる。しか、特許文献２記載の定着装置では、耐久性の問題と、ベルト温度安定性の問題があった。すなわち、熱源であるセラミックヒータとベルト内面の摺動による耐磨耗性が不十分であり、長時間運転すると連続摩擦を繰り返す面が荒れて摩擦抵抗が増大し、ベルトの走行が不安定になる、もしくは定着装置の駆動トルクが増大する等の現象が生じ、その結果、画像を形成する転写紙のスリップが生じ画像のずれが生じる、または駆動ギヤに係る応力が増大し、ギヤの破損を引き起こすという不具合が発生した（課題１）。また、フィルム加熱方式の定着装置では、ベルトをニップ部で局所的に加熱しているため回転するベルトがニップ入り口に戻ってくる際に、ベルト温度は最も冷えた状態になり、（特に高速回転を行うと）定着不良が出やすいという問題があった（課題２）。
【０００９】
一方、特許文献３では、圧力パッドの表層に低摩擦シート（シート状摺動材）としてＰＴＦＥを含浸させたガラス繊維シート（ＰＴＦＥ含浸ガラスクロス）を用い、ベルト内面と固定部材の摺動性の問題を改善する手段が開示されている。しかし、このような加圧ベルト方式の定着装置（特許文献３，４）では、定着ローラの熱容量が大きく、昇温が遅いため、ウォームアップにかかる時間が長いという問題があった。（課題３）。
【００１０】
以上のような課題１〜３に対して、特許文献５，６では、無端状の定着ベルトの内周側に配置される略パイプ状の対向部材（金属熱伝導体）と、前記対向部材の内周側に配置され該対向部材を加熱するセラミックヒータ等の抵抗発熱体とを設けることにより、定着ベルト全体を温めることを可能にし、ウォームアップ時間やファーストプリント時間を短縮することができ、かつ高速回転時の熱量不足を解消することのできる定着装置が提案されている。しかしながら、可撓性のある定着ベルトが回転走行中に金属熱伝導体から大きく離間する箇所が発生することがあり、その箇所では熱伝達が行われないことから、金属伝導体が過昇温の状態となってヤケが発生し定着ベルトの回転トルクが上昇する問題があった。
【００１１】
また、特許文献７では、無端状の定着ベルトと、該定着ベルトに圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧ローラと、前記定着ベルトの内周面側に固設されて当該定着ベルトを加熱する抵抗発熱体と、を備え、前記抵抗発熱体は、前記定着ベルトの内周面に対して圧接しないように微小ギャップで配設され、輻射熱で定着ベルト全体を加熱する定着装置が提案されている。これにより、ウォームアップ時間やファーストプリント時間をより短くし、装置を高速化した場合であっても定着不良や定着部材及び抵抗発熱体の磨耗・破損等の不具合が生じないようにすることができるものとしている。
【００１２】
しかしながら、特許文献７記載の定着装置では、加熱効率の低下を抑制するために定着ベルトと抵抗発熱体とを近接した状態に配置していることから、可撓性のある定着ベルトが回転走行する際には部分的に抵抗発熱体と接触することがあり、その接触部分の伝熱によって定着ベルトが不均一に加熱されて温度ムラが発生することがあった。
【００１３】
また、特許文献７記載の定着装置においては、加圧ローラの回転、振動に起因する応力が抵抗発熱体に繰り返し作用して、前記抵抗発熱体の屈曲が繰り返し行われるようになるが、該抵抗発熱体が金属材料からなるものであるため、繰り返しの屈曲による疲労破壊により断線して定着ベルトの適切な加熱が行われないことがあった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、定着装置においては、定着部材の温度を温度センサで検出して、その検出結果に基づいて定着部材を加熱する加熱手段の制御を行っている。例えば、温度センサを定着部材の回転方向に１つ設置し、そのセンサ出力値に基づいて温度制御が行われている。また、例えば、定着部材の軸方向中央部の加熱手段に対してサーモパイルで制御、軸方向端部の加熱手段に対して非接触サーミスタで温度制御が行われている。
【００１５】
しかしながら、定着部材の非回転時等において、定着部材の内周側に設けられる部材である内部部材（加熱体）が加熱により、局所的な熱膨張が生じ、変形する場合があり、このような場合に、適正な温度検知を行うことができず、温度制御を正確に行うことができないという問題があった。
【００１６】
そこで本発明は、以上の従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、無端ベルト状の定着部材を局所的に加熱する定着装置において、第１温度検知手段と、第２温度検知手段とをそれぞれ適切に配置することにより、定着部材の回転時、非回転時いずれのときにも適正な温度を検出でき、温度制御を行うことができる定着装置及び該定着装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
かかる目的を達成するため、請求項１に記載の定着装置は、回転する無端状ベルトの定着部材と、定着部材の外周面と当接する加圧部材と、定着部材の内周側に配置され、該定着部材を介して加圧部材と当接してニップ部を形成する当接部材と、定着部材の内周側に配置され、定着部材と当接して該定着部材を加熱する加熱体と、加熱体の所定領域を加熱する発熱体と、定着部材の外周側であって発熱体が加熱体を加熱する所定領域に対応する位置において定着部材の温度を検知する第１温度検知手段と、定着部材の外周側であって発熱体が加熱体を加熱する所定領域以外の領域であって、加熱体が定着部材を加熱する所定領域に対応する位置において定着部材の温度を検知する第２温度検知手段と、を備えるものである。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の定着装置において、発熱体は、シート状の面状発熱体であるものである。
【００１９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の定着装置において、加熱体は、面状発熱体を定着部材とは反対側から支持する発熱体支持部材と、定着部材の回転状態を支持する回転支持部材と、からなるものである。
【００２０】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１から３までのいずれかに記載の定着装置において、第１温度検知手段は、加熱体の非変形時、および加熱体の熱膨張による変形時の双方において、加熱体に対して所定のギャップを有して設けられるものである。
【００２１】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１から４までのいずれかに記載の定着装置において、第１温度検知手段は、発熱体が加熱体を加熱する所定領域のうち最も温度が高くなる領域に相当する位置に設けられるものである。
【００２２】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１から５までのいずれかに記載の定着装置において、第２温度検知手段は、第１温度検知手段の設置位置を基準位置とした場合に、該基準位置から定着部材の回転中心に対して、定着部材の回転方向上流側に８０°〜１１０°の位置に設置されるものである。
【００２３】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１から６までのいずれかに記載の定着装置において、第１温度検知手段は、定着部材の軸方向の位置に応じて、軸方向に所定の傾きを有して設けられるものである。
【００２４】
また、請求項８に記載の画像形成装置は、請求項１から７までのいずれかに記載の定着装置を備えるものである。
【００２５】
また、請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の画像形成装置において、定着部材の回転時に第１温度検知手段からの出力値に基づいて温度制御を行い、定着部材の非回転時に第２温度検知手段からの出力値に基づいて温度制御を行うものである。
【００２６】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項８に記載の画像形成装置において、第１温度検知手段および第２温度検知手段からの出力値に基づいて、いずれの温度検知手段を用いて温度制御を行うかを決定するものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、定着部材の回転時、非回転時いずれのときにも適正な温度を検出でき、温度制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る定着装置の前提となる参考例の構成を示す断面図である。
【図２】定着スリーブにおける軸方向、周方向を示す概略図である。
【図３】図１の定着装置で用いる発熱シートの構成を示す断面図である。
【図４】図１の定着装置で用いる面状発熱体の構成例（１）を示す図である。
【図５】図１の定着装置で用いる面状発熱体の構成例（２）を示す上面図である。
【図６】図１の定着装置で用いる面状発熱体の構成例（３）を示す上面図である。
【図７】図１の定着装置で用いる面状発熱体の構成例（４）を示す上面図である。
【図８】図１の定着装置で用いる回転支持部材の構成を示す斜視図である。
【図９】図１の定着装置における定着スリーブ側の内部機構部の構成を示す概略図である。
【図１０】加熱体の熱膨張の説明図であって、（ａ）軸方向側面図、（ｂ）周方向断面図である。
【図１１】本発明に係る定着装置の構成例を示す断面図である。
【図１２】図１１の定着装置における加熱体の熱膨張の説明図であって、軸方向側面図である。
【図１３】第１温度センサと第２温度センサとの設置位置の関係を説明する模式図である。
【図１４】測定箇所と、加熱体変形量および温度との関係を示すグラフである。
【図１５】定着部材温度と変形量との関係を示すグラフの一例である。
【図１６】第１温度センサを定着部材軸方向に対して傾きを有するように設置した場合の軸方向側面図である。
【図１７】本発明に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図１８】本発明に係る定着装置の別の構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明に係る構成を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００３０】
（定着装置の基本構成）
先ず、本発明に係る定着装置の前提となる参考例（基本構成）について説明する。図１は、本発明に係る定着装置の前提となる参考例の構成を示す断面図である。図１に示すように、定着装置５０は、回転する無端状ベルトからなる定着部材（定着スリーブ２１（定着回転体ともいう））と、前記定着部材の外周面と当接する加圧部材（加圧ローラ３１（加圧回転体ともいう））と、前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材を介して前記加圧部材と当接してニップ部を形成する当接部材（当接部材２６）と、前記定着部材の内周側に該定着部材と当接して配置され、前記定着部材を加熱する面状発熱体（面状発熱体２２）と、前記定着部材の内周側に該定着部材との間に前記面状発熱体を挟むように配置され、該面状発熱体を所定位置で支持する発熱体支持部材（発熱体支持部材２３）と、定着スリーブ２１の内周側に設けられ、回転する定着スリーブ２１を支持するパイプ形状の回転支持部材（回転支持部材２７）と、回転支持部材２７の内周側であってニップ部下流側に配置されるようにコア保持部材２８のＨ型外面に設けられる断熱支持部材（断熱支持部材２９）と、を備える。
【００３１】
ここで、定着スリーブ２１は、軸方向が通紙される記録媒体Ｐの幅に対応する長さを有し、可撓性を有するパイプ形状の無端状ベルトであり、例えば、厚さが３０〜５０μｍの金属材料からなる基材上に少なくとも離型層を形成したものであって、外径が３０ｍｍになっている。なお、以降、図２（ａ）に示すように、定着スリーブ２１のパイプ長手方向を軸方向と、図２（ｂ）に示すように、定着スリーブ２１のパイプ円周方向を周方向と称する。
【００３２】
定着スリーブ２１の基材を形成する材料としては、鉄、コバルト、ニッケル、又はこれらの合金等の伝熱性のよい金属材料を用いることができる。
【００３３】
定着スリーブ２１の離型層は、ＰＦＡ等のフッ素化合物をチューブ状に被覆したものであって、その厚さは５０μｍになっている。離型層は、記録媒体Ｐ上のトナー像（トナー）Ｔが直接的に接する定着スリーブ２１表面のトナー離型性を高めるためのものである。
【００３４】
加圧ローラ３１は、アルミニウム、銅等の金属材料からなる芯金上に、シリコンゴム（ソリッドゴム）等の耐熱性弾性層、離型層が順次形成されたものであって、外径が３０ｍｍになっている。弾性層は、肉厚が２ｍｍ〜３ｍｍとなるように形成されている。離型層は、ＰＦＡチューブを被覆したものであって、厚さが５０μｍになるように形成されている。また、芯金内には必要に応じてハロゲンヒータなどの発熱体を内蔵してもよい。また、加圧ローラ３１は、加圧手段（不図示）により定着スリーブ２１を介して当接部材２６に圧接され、その圧接部は、定着スリーブ２１側が凹んだニップ部を形成している。そして、このニップ部に、記録媒体Ｐが搬送されることになる。
【００３５】
また、加圧ローラ３１は、定着スリーブ２１に圧接した状態で不図示の駆動機構により回転駆動され（図１において時計回り方向に回転）、この加圧ローラ３１の回転に伴って定着スリーブ２１が回転することになる（図１において反時計回り方向に回転）。
【００３６】
当接部材２６は、定着スリーブ２１の軸方向に長さを有し、少なくとも定着スリーブ２１を介して加圧ローラ３１と圧接する部分がフッ素系ゴムなどの耐熱性を有する弾性体からなるものであり、コア保持部材２８により定着スリーブ２１の内周側の所定位置に保持された状態で固定されている。また、当接部分２６の定着スリーブ２１の内周面と接する部分はテフロン（登録商標）シートなどの摺動性及び耐磨耗性の優れた材料からなるものとするとよい。
【００３７】
コア保持部材２８は、金属などの板材が板金加工されてなり、定着スリーブ２１の軸方向の長さに対応する長さを有し断面がＨ型形状の剛性部材であり、定着スリーブ２１の内周側の略中心部分に配置されるものである。
【００３８】
また、コア保持部材２８は、定着スリーブ２１の内周側に配置される種々の部材を所定位置に保持するものであり、例えばコア保持部材２８のＨ型の一方（加圧ローラ３１に対向する側）のくぼんだ部分に当接部材２６を収納保持し、当接部材２６が加圧ローラ３１により加圧されても大きく変形しないようにニップ部とは反対面側から支持している。また、コア保持部材２８は、当接部材２６を該コア保持部材２８から加圧ローラ３１側に少し突出するように保持しており、ニップ部でコア保持部材２８が定着スリーブ２１に接触しないように配置されている。
【００３９】
また、コア保持部材２８のＨ型の他方（加圧ローラ３１側とは反対側）のくぼんだ部分に、定着スリーブ２１の軸方向の長さに対応する長さを有し断面がＴ字型形状の端子台ステイ２４及び端子台ステイ２４上に延設され外部からの電力を供給する給電線２５を収納保持している。さらに、コア保持部材２８のＨ型の外面に発熱体支持部材２３を保持している。図１では、定着スリーブ２１の下方半周分（ニップ部の入側半周分）の領域で発熱体支持部材２３を保持している。その際、組み立て性を勘案して発熱体支持部材２３とコア保持部材２８を接着してもよい。あるいは発熱体支持部材２３側からコア保持部材２８側への伝熱を防止するために、両者を非接着としてもよい。
【００４０】
また、コア保持部材２８は、パイプ形状の回転支持部材２７のそのパイプ周面が軸方向に切断されてできた端部をニップ部の周方向前後で拘持することにより、該回転支持部材２７を保持している。なお、回転支持部材２７の軸方向両端は定着装置５０のフレームを構成する側板で保持されている。
【００４１】
発熱体支持部材２３は、面状発熱体２２を定着スリーブ２１の内周面と当接させて配置するために該面状発熱体２２を支持するものである。そのため、発熱体支持部材２３は、断面形状を円形とした定着スリーブ２１の内周面に沿った所定の弧の長さの外周面を有している。
【００４２】
また、発熱体支持部材２３は、面状発熱体２２の発熱に耐えるだけの耐熱性と、回転走行する定着スリーブ２１が面状発熱体２２に接触した際に変形することなく面状発熱体２２を支持するだけの強度と、面状発熱体２２の熱をコア保持部材２８側に伝えずに、定着スリーブ２１側に伝えるようにする断熱性と、を有することが好ましく、例えばポリイミド樹脂の発泡成形体であることが好ましい。なお、面状発熱体２２が定着スリーブ２１の内周面と当接する構成の場合、回転走行する定着スリーブ２１が面状発熱体２２をニップ部側に引っ張る力が該面状発熱体２２に作用するため、発熱体支持部材２３は変形することなく面状発熱体２２を支持するだけの強度が必要になるが、この場合にもポリイミド樹脂の発泡成形体が好適である。また、このポリイミド樹脂の発泡体の内部に補助的にソリッドの樹脂部材を設けて剛性を向上させるようにしてもよい。
【００４３】
面状発熱体２２は、図３に示すように、絶縁性を有する基層２２ａ上に、耐熱性樹脂中に導電性粒子が分散されてなる抵抗発熱層２２ｂと、該抵抗発熱層２２ｂに電力を供給する電極層２２ｃと、が形成され、定着スリーブ２１の軸方向、周方向に対応して所定の幅及び長さをもち可撓性を示す発熱シート２２ｓを有する。また、基層２２ａ上には、抵抗発熱層２２ｂと隣接する別の給電系統の電極層２２ｃとの間や発熱シート２２ｓの縁部分と外部との間を絶縁する絶縁層２２ｄが設けられている。なお、面状発熱体２２は、発熱シート２２ｓの端部で電極層２２ｃに接続され、給電線２５から供給される電力を該電極層２２ｃに供給する電極端子２２ｅ（不図示、後述）を備える。
【００４４】
また、発熱シート２２ｓの厚さは０．１〜１ｍｍ程度であり、少なくとも発熱体支持部材２３の外周面に沿って巻きつけることができる程度の可撓性を有している。
【００４５】
ここで、基層２２ａは、ＰＥＴまたはポリイミド樹脂などのある程度の耐熱性を有する樹脂からなる弾性体フィルムであり、このうちポリイミド樹脂からなるフィルム部材であることが好ましい。これにより、耐熱性と、絶縁性と、ある程度の柔軟性（可撓性）を備える。
【００４６】
抵抗発熱層２２ｂは、ポリイミド樹脂などの耐熱性樹脂中にカーボン粒子や金属粒子などの導電性粒子が均一に分散してなる導電性を有する薄膜であり、通電されると内部抵抗によりジュール熱として発熱する構成となっている。このような抵抗発熱層２２ｂは、ポリイミド樹脂などの耐熱性樹脂の前駆体中にカーボン粒子や金属粒子などの導電性粒子を分散させた塗料を基層２２ａ上に塗布して成膜するとよい。
【００４７】
また、抵抗発熱層２２ｂは、基層２２ａ上にまずカーボン粒子や金属粒子からなる薄膜の導電層が形成され、ついでその導電層上にポリイミド樹脂などの耐熱性樹脂からなる絶縁性薄膜を積層して一体化したものであってもよい。
【００４８】
なお、抵抗発熱層２２ｂに使用するカーボン粒子は、通常のカーボンブラック粉末でもよいが、カーボンナノファイバ、カーボンナノチューブ、カーボンマイクロコイルの少なくともいずれかからなるカーボンナノ粒子であってもよい。
【００４９】
また、金属粒子は、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉなどからなる粒子であり、その形状は粒状であってもよいし、フィラメント状であってもよい。
【００５０】
絶縁層２２ｄは、ポリイミド樹脂などの基層２２ａと同じ耐熱性樹脂からなる絶縁材料を塗布により形成するとよい。
【００５１】
電極層２２ｃは、導電性インクやＡｇなどの導電性ペーストなどを塗布して形成したものでもよいし、金属箔や金属網などを接着して形成したものであってもよい。
【００５２】
面状発熱体２２を構成する発熱シート２２ｓは、厚みの薄いシートであることから熱容量が小さく、急速な加熱が可能であり、その発熱量は抵抗発熱層２２ｂの体積抵抗率によって任意に設定できる。すなわち、抵抗発熱層２２ｂを構成する導電性粒子の構成材料、形状、大きさ、分散量などにより発熱量を調整することが可能であり、例えば単位面積当りの発熱量３５Ｗ／ｃｍ２で、総電力１２００Ｗ程度の出力が得られる面状発熱体２２の実現が可能である。この場合、発熱シート２２ｓは、例えば幅（軸方向）２０ｃｍ、長さ（周方向）２ｃｍ程度のサイズとなる。
【００５３】
また、面状発熱体２２としてステンレスなどの金属フィラメントからなるものを用いた場合、フィラメントの存在により面状発熱体の表面には凹凸が生じていることから、本発明のように定着スリーブ２１の内周面と摺動させると、表面が容易に磨耗してしまうが、本発明で使用する発熱シート２２ｓは前述のように表面に凹凸がなく平坦であることから、定着スリーブ２１の内周面との摺動に対して優れた耐久性を示す。またさらに、発熱シート２２ｓの抵抗発熱層２２ｂ表面にフッ素系樹脂をコーティングすると、定着スリーブ２１の内周面との接触に対する耐久性がさらに向上するので好ましい。
【００５４】
なお、発熱シート２２ｓの定着スリーブ２１内周面における配置領域としては、定着スリーブ２１の内周面のニップ部とは反対側の位置からニップ部手前までにかけて任意の位置に配置してよい。
【００５５】
次に、本発明で使用する面状発熱体２２における発熱シート２２ｓの詳細構成について説明する。発熱シート２２ｓは、基層２２ａの主面上全面あるいはある１つの領域に抵抗発熱層２２ｂが形成されたものでもよいが、基層２２ａの主面上で任意に区画された複数の領域それぞれに、抵抗発熱層２２ｂが独立して発熱可能に形成されてなることが好ましい。図４〜図６に、その構成例を示す。
【００５６】
図４（ａ）は、面状発熱体２２の構成例（１）を示す上面図である。ここでは、面状発熱体２２を発熱体支持部材２３に貼り付ける前の状態で平坦面上に展開し上から見た状態を示している。また、図中横方向は、定着スリーブ２１の軸方向に対応する幅方向であり、縦方向は定着スリーブ２１の周方向に対応する長さ方向となっている。
【００５７】
図４（ａ）において、発熱シート２２ｓは、その主面上について概略として幅方向（軸方向）で３分割され、さらに長さ方向（周方向）で２分割された６つの分割領域が形成されている。ここで、６つの分割領域を、長さ方向（周方向）が行成分、幅方向（軸方向）が列成分からなる行列マトリクスとして見たとき（図４（ｂ））、（１，２）成分の分割領域（定着スリーブ２１の軸方向中央部に対応する領域）に所定幅と長さをもつ抵抗発熱層２２ｂ１が形成され、（２，１）成分及び（２，３）成分の分割領域（定着スリーブ２１の軸方向両端部に対応する領域それぞれ）に所定幅と長さをもつ抵抗発熱層２２ｂ２が形成されている。
【００５８】
また、（１，１）成分及び（１，３）成分の分割領域には、抵抗発熱層２２ｂ１に接続された電極層２２ｃが形成されており、さらにそれぞれの電極層２２ｃには発熱シート２２ｓの一辺（図中下方の一辺）から延設された電極端子２２ｅ１が設けられ、第１の発熱回路が形成されている。
【００５９】
また、（２，２）成分の分割領域には、２つの抵抗発熱層２２ｂ２間を接続する電極層２２ｃが形成され、さらに、２つの抵抗発熱層２２ｂ２それぞれには発熱シート２２ｓの長さ方向（周方向）であって前記一辺（図中下方の一辺）側に延びる電極層２２ｃが接続され、またさらにこれらの電極層２２ｃそれぞれには発熱シート２２ｓの該一辺から延設された電極端子２２ｅ２が設けられ、第２の発熱回路が形成されている。
【００６０】
また、前記第１の発熱回路と第２の発熱回路の間には両者のショートを防ぐ絶縁層２２ｄが設けられている。
【００６１】
図４（ａ）の構成の面状発熱体２２において、電極端子２２ｅ１から通電すると、抵抗発熱層２２ｂ１の内部抵抗によりジュール熱として発熱し、電極層２２ｃでは低抵抗のために発熱しないことから、発熱シート２２ｓの（１，２）成分の分割領域のみが発熱することになり、定着スリーブ２１の軸方向中央部を加熱することができる。
【００６２】
また、電極端子２２ｅ２から通電すると、抵抗発熱層２２ｂ２の内部抵抗によりジュール熱として発熱し、電極層２２ｃでは低抵抗のために発熱しないことから、発熱シート２２ｓの（２，１）成分及び（２，３）成分の分割領域のみが発熱することになり、定着スリーブ２１の軸方向両端部を加熱することができる。
【００６３】
したがって、定着装置５０に小サイズ（狭い幅）の記録媒体Ｐが通紙される際には、電極端子２２ｅ１にのみ通電して、定着スリーブ２１の軸方向中央部のみを加熱し、広い幅の記録媒体Ｐが通紙される際には、電極端子２２ｅ１及び２２ｅ２に通電して、定着スリーブ２１の軸方向全幅を加熱することにより、エネルギー消費を抑えつつ記録媒体Ｐの幅に応じて適切な定着が可能となる。また、記録媒体Ｐのサイズに応じて面状発熱体２２の発熱量を制御できるので、小サイズ紙を連続して通紙しても非通紙部の温度が過度に上昇することなく、部材保護のための機器停止や生産性の低下を招くことがないようにすることができる。さらに、その異なる発熱部位の位置関係を一体の面状発熱体２２で提供することにより別体の発熱体で構成するよりも軸方向の温度偏差の少ない発熱体とすることができる。
【００６４】
なお、発熱シート２２ｓにおいて、それぞれの抵抗発熱層２２ｂ１，２２ｂ２の端部では、絶縁層２２ｄや比較的熱伝導率の高い電極層２２ｃへの熱の流出が発生するために発熱量が低くなる傾向にある。そのため、図４（ａ）のように、発熱シート２２ｓの幅方向（軸方向）において中央の抵抗発熱層２２ｂ１と端部の抵抗発熱層２２ｂ２の境目を同一面とする構成であると、電極端子２２ｅ１及び２２ｅ２に通電した場合に、定着スリーブ２１の軸方向の温度分布として抵抗発熱層２２ｂ１と抵抗発熱層２２ｂ２の境界で温度低下が生じ、定着不良等の異常画像が発生していた。そこで、図５または図６の構成を採用し、この不具合を改善することが好ましい。
【００６５】
図５は、面状発熱体２２の構成例（２）を示す上面図である。図５に示す面状発熱体２２の基本的構成は、図４（ａ）に示すものと同じであるが、抵抗発熱層２２ｂ１と抵抗発熱層２２ｂ２のお互いの一部が発熱シート２２ｓの幅方向（軸方向）で重なり合ってオーバーラップ領域を形成している点で相違する。これにより、電極端子２２ｅ１及び２２ｅ２に通電した場合の抵抗発熱層２２ｂ１と抵抗発熱層２２ｂ２の境界での温度低下を防ぐことができる。
【００６６】
図６は、面状発熱体２２の構成例（３）を示す上面図である。図６に示す面状発熱体２２の基本的構成は、図５に示すものと同じであるが、抵抗発熱層２２ｂ１と抵抗発熱層２２ｂ２のオーバーラップ領域において、抵抗発熱層２２ｂ１，２２ｂ２それぞれと電極層２２ｃとの境界線を長さ方向（周方向）に対してお互いに異なる方向に傾斜させて、抵抗発熱層２２ｂ１，２２ｂ２の重なり合う量を調整している点で相違する。
【００６７】
これは、図５の構成では抵抗発熱層２２ｂ１，２２ｂ２の重なり合う領域の面積比は幅方向（軸方向）で一定であり、その重なり合う幅のばらつきに伴い発熱量のばらつきも大きくなってしまうという不具合があるが、図６の構成では、抵抗発熱層２２ｂ１，２２ｂ２の重なり合う領域における面積比が幅方向（軸方向）で一定の割合で変化するようにして発熱分布の調整及び部品ばらつきの影響を低減させ、軸方向全体での温度均一性の改善を図り、図５の構成で生じる不具合を改善している。
【００６８】
以上のような図４〜図６の構成の発熱シート２２ｓは、まず基層２２ａ主面上の抵抗発熱層２２ｂ１，２２ｂ２に当る領域のみを露出させて塗布により抵抗発熱層２２ｂ１，２２ｂ２を形成し、ついで絶縁層２２ｄに当る領域のみを露出させた状態で塗布により耐熱性樹脂のみからなる絶縁層２２ｄを形成し、ついで電極層２２ｃに当る領域のみを露出させて導電ペーストを塗布して電極層２２ｃを形成することにより可能である。したがって、抵抗発熱層２２ｂ１，２２ｂ２に当る領域の露出形状を調整することにより、任意の形状の抵抗発熱層２２ｂ１，２２ｂ２を形成することができる。
【００６９】
また、定着装置５０で使用する面状発熱体２２は、複数の発熱シート２２ｓが積層されてなり、該複数の発熱シート２２ｓはそれぞれの基層２２ａの主面上の任意の領域に、抵抗発熱層２２ｂが独立して発熱可能に形成されてなることが好ましい。図７に、その具体的構成を示す。
【００７０】
図７は、面状発熱体２２の構成例（４）を示す分解斜視図である。図７において、面状発熱体２２は、図中上から順に、第１の発熱シート２２ｓ、絶縁層２２ｄからなる絶縁シート、第２の発熱シート２２ｓが積層されてなるものである。
【００７１】
ここで、第１の発熱シート２２ｓは、その主面が幅方向（軸方向）に３分割されており、中央の分割領域に抵抗発熱層２２ｂ１が形成され、その両側の分割領域それぞれに該抵抗発熱層２２ｂ１に接続された電極層２２ｃが形成されている。また、第２の発熱シート２２ｓは、その主面が幅方向（軸方向）に５分割されており、幅方向（軸方向）の２番目と４番目の分割領域に抵抗発熱層２２ｂ２が形成され、残りの分割領域それぞれに該抵抗発熱層２２ｂ２に接続された電極層２２ｃが形成されている。
【００７２】
この第１の発熱シート２２ｓと第２の発熱シート２２ｓが絶縁層２２ｄからなる絶縁シートを挟んで重ね合わされており、第１の発熱シート２２ｓには独立した第１の発熱回路が形成され、第２の発熱シート２２ｓには独立した第２の発熱回路が形成されている。
【００７３】
これにより、第１の発熱回路に通電すると、抵抗発熱層２２ｂ１の内部抵抗によりジュール熱として発熱し、第１の発熱シート２２ｓの幅方向（軸方向）中央領域のみが発熱することになり、定着スリーブ２１の軸方向中央部を加熱することができる。また、第２の発熱回路に通電すると、抵抗発熱層２２ｂ２の内部抵抗によりジュール熱として発熱し、第２の発熱シート２２ｓの幅方向（軸方向）両端部領域のみが発熱することになり、定着スリーブ２１の軸方向両端部を加熱することができる。
【００７４】
図４〜図６に示した面状発熱体２２のように、長さ方向（周方向）の分割まで行うと必要な発熱量を確保するために面状発熱体２２全体の面積が大きくなり、小径の定着スリーブ２１に対応できなくなる場合がある。そこで、図７に示すように面状発熱体２２の厚さ方向に異なる発熱部位の発熱シート２２ｓを積層することにより、図４〜図６に示した面状発熱体２２と同様に異なる発熱分布を得られる面状発熱体２２を実現しつつ、省スペース（小サイズ化）で高出力化を図ることが可能となる。
【００７５】
ところで、定着装置５０では、回転時はニップ部で加圧ローラ３１に引っ張られることから、ニップ部の上流側の定着スリーブ２１は張力が付与された張り側となり、定着スリーブ２１の内周面は発熱体支持部材２３に圧接した状態で面状発熱体２２と摺動する。一方で、ニップ部の下流側では定着スリーブ２１に張力は作用しておらず弛んだ状態となっており、この状態のまま装置の高速化を図ろうとすると、ニップ部の下流側の定着スリーブ２１の弛む程度がひどくなり、定着スリーブ２１の回転走行安定性に支障が出てくることになる。
【００７６】
そこで、定着装置５０において、定着スリーブ２１の内周側であって少なくとも前記ニップ部下流側で、該定着スリーブ２１の回転状態を支持する回転支持部材２７を備えることが好ましい。
【００７７】
回転支持部材２７は、例えば厚さ０．１〜１ｍｍの鉄、ステンレス等の薄肉金属からなるパイプ形状のものであり、その外径が定着スリーブ２１の内径よりも直径で０．５〜１ｍｍ程度小さいものとなっている。また、回転支持部材２７のパイプ円周上において、少なくともニップ部とは反対側の位置からニップ部入り口近傍にかけては定着スリーブ２１の内周面が回転支持部材２７の外周面に当接している。また、回転支持部材２７の外周面においてニップ部側が軸方向に切断されて開口しており、その端部がコア保持部材２８側に折り込まれて、ニップ部に接触しないようになっている。
【００７８】
また、回転支持部材２７は、図８に示すように、ニップ部の上流側の一定領域の外周面が除去されて開口部２７ａが設けられている。これにより、図９に示すように、定着スリーブ２１の内部機構部を構成した場合に、開口部２７ａから面状発熱体２２の全面が露出するとともに面状発熱体２２の表面が回転支持部材２７の外周面と同じ面（面イチ）となる、あるいは若干回転支持部材２７の外周面から突出して配置されるようになり、該面状発熱体２２が定着スリーブ２１の内周面に接触するようになる。
【００７９】
したがって、面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）は、発熱体支持部材２３に支持されて、定着スリーブ２１の内周面と接触して配置され、定着スリーブ２１を効率的に加熱することが可能である。
【００８０】
以上の構成のように、回転支持部材２７により定着スリーブ２１の回転走行安定性が確保できるだけでなく、定着スリーブ２１を剛性の高い金属製の回転支持部材２７で支持できるので組立上のハンドリングが容易である。
【００８１】
断熱支持部材２９は、ニップ部出側で、回転支持部材２７を介して定着スリーブ２１の熱に耐えるだけの耐熱性と、定着スリーブ２１と接触する回転支持部材２７からの熱流出（損失）を防ぐ断熱性と、回転走行する定着スリーブ２１が回転支持部材２７に接触した際に変形することがないように回転支持部材２７を支持するだけの強度と、を有するものであり、発熱体支持部材２３と同じポリイミド樹脂の発泡成形体であることが好ましい。
【００８２】
以上の構成により、定着装置５０は、省エネを図りつつウォームアップ時間やファーストプリント時間を短くすることができる。また、面状発熱体２２における発熱シート２２ｓは樹脂ベースのシートであるため、加圧ローラ３１の回転、振動に起因する応力が発熱シート２２ｓに繰り返し作用して、発熱シート２２ｓの屈曲が繰り返し行われても疲労破壊することがなく、長時間の運転が可能である。これに加えて、回転支持部材２７（必要に応じて断熱支持部材２９）を設けることにより、定着スリーブ２１の回転走行安定性を向上させることができ、高速化を図ること可能となる。また、回転支持部材２７において定着スリーブ２１の軸方向への熱伝導により、定着スリーブ２１の軸方向の温度均一化を補助的に行うことができるので、より高速の装置へ対応することが可能となる。
【００８３】
また、定着装置５０では、定着スリーブ２１における所定の位置の温度を温度センサで検出し、その検出結果に基づいて面状発熱体２２への電力供給を調整することによる加熱制御を行っている。
【００８４】
（定着装置の構成）
以下、定着装置において、定着スリーブ２１の内周側に設けられる内部部材であって、面状発熱体２２により加熱されることで、定着スリーブ２１を加熱（加温）する発熱体支持部材２３および回転支持部材２７を加熱体３０という。なお、回転支持部材２７が開口部２７ａを有しない構成（発熱体支持部材２３が定着スリーブ２１に当接しない構成）である場合（図１８参照）は、回転支持部材２７（加熱部材２７Ａ）を加熱体３０と呼ぶものとする。
【００８５】
上述のように、加熱体３０は、面状発熱体２２の発熱に耐えるだけの耐熱性と、回転走行する定着スリーブ２１が面状発熱体２２に接触した際に変形することなく面状発熱体２２を支持するだけの強度を有することが好ましいが、本願発明者らが、種々の検討を行ったところ、上記定着装置５０においては、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、面状発熱体２２による加熱領域（図１１参照、局所的加熱領域とも呼ぶ）においては加熱体３０の熱膨張が発生することがあり、一方、加熱されていない領域においては、加熱体３０の熱膨張は発生しないことを知見した。なお、図１０において、点線部分は熱膨張が発生していない状態（非変形時ともいう）を示し、実線部分は熱膨張が発生した状態（変形時ともいう）を示しており、斜線で示す領域が変形した領域である。
【００８６】
より詳しくは、定着スリーブ２１が駆動（回転）していない状態（非回転状態）における加熱時においては、その温度差により加熱体３０の熱膨張量に差が発生し、加熱領域において定着スリーブ２１が外側に変形が生じ、その変形量は定着スリーブ２１の軸方向の中央部において最大となり、端部側に向かうにつれ変形量が弧状に少なくなる。これに対し、定着スリーブ２１の駆動（回転）が開始すると、局所的な温度偏差が解消され、上記熱変形による変形偏差は解消する。なお、定着スリーブ２１非回転時とは、定着装置の装置立ち上げ時初期や次の印刷ジョブ待ちなどの待機時などのときである。
【００８７】
また、定着装置において通紙の際における温度をより適正に制御するために、定着スリーブ２１の温度検知を行う温度検知手段（温度センサ）の設置位置は、加熱領域において温度検知することが有効と考えられている。しかしながら、上記定着装置５０における加熱領域において、面状発熱体２２に対向した位置に温度センサを設置した場合、熱膨張による変形により、検知精度が低下するという問題が生じる。例えば、接触式の温度センサを用いた場合は、変形により接触端子が撓み、所望の検出箇所から外れてしまったり、正確な温度検知を行うことができなくなったりすることが考えられる。
【００８８】
また、温度センサによる温度検知は、画像領域で実施し、その結果を制御に反映させる必要があるため、非接触の温度センサを使うことが好ましい。この場合、変形時と非変形時の検知温度のズレが大きい。つまり、変形時に合わせて非接触センサを調整した場合は、非変形時の温度制御が大きくずれ、逆に、非変形時に合わせて非接触センサを調整した場合は、変形時の温度制御が大きくずれることとなってしまう。なお、ここでいう「調整」とは、温度センサから出力される出力値を補正し、所望の対象物（定着スリーブ２１）の温度をより適正に読み取るための補正を行うことを指す。
【００８９】
以上説明したように、加熱体３０の変形による定着スリーブ２１の変形時および非変形時の双方の場合において、温度センサにより温度をより適正に読み取るためには、変形時に対応した温度センサを適切な位置に設置し、かつ、非変形時に対応した温度センサを適切な位置に設置し、それぞれを使い分けることが必要となる。
【００９０】
そこで、本実施形態に係る定着装置２０は、図１１および図１２に示すように、回転する無端状ベルトの定着部材（定着スリーブ２１）と、定着部材の外周面と当接する加圧部材（加圧ローラ３１）と、定着部材の内周側に配置され、該定着部材を介して加圧部材と当接してニップ部を形成する当接部材（当接部材２６）と、定着部材の内周側に配置され、定着部材と当接して該定着部材を加熱する加熱体（加熱体３０（発熱体支持部材２３および回転支持部材２７））と、加熱体の所定領域を加熱する発熱体（面状発熱体２２）と、定着部材の外周側であって発熱体が加熱体を加熱する所定領域に対応する位置において定着部材の温度を検知する第１温度検知手段（第１温度センサ３２）と、定着部材の外周側であって発熱体が加熱体を加熱する所定領域以外の領域であって、加熱体が定着部材を加熱する所定領域（ニップ部を除く領域）に対応する位置において定着部材の温度を検知する第２温度検知手段（第２温度センサ３３）と、を備えるものである。
【００９１】
ここで、第１温度センサ３２と第２温度センサ３３は、ともに定着スリーブ２１に対して非接触に配置され、定着スリーブ２１の加熱状態を検知するセンサである。また、定着装置２０において、定着スリーブ２１、面状発熱体２２、発熱体支持部材２３、端子台ステイ２４、給電線２５、当接部材２６、回転支持部材２７、コア保持部材２８、断熱支持部材２９、加圧ローラ３１は、図１に示した定着装置５０を構成するものと同じであり、第１温度センサ３２と第２温度センサ３３を備える点で定着装置５０と異なる。
【００９２】
定着装置２０は、定着スリーブ２１の非回転時は、加熱体３０が変形し、第１温度センサ３２はギャップ変動の影響を受けるため、第２温度センサ３３の出力値に基づいて温度制御を行うことが好ましい。一方、定着スリーブ２１の回転時には、加熱体３０の変形がなくなるため（非変形時）、ギャップ変動が少ないために、第１温度センサ３２の出力値に基づいて温度制御を行うことが好ましい。以下、第１温度センサ３２および第２温度センサ３３の設置位置についての検討例について説明する。
【００９３】
図１１および図１２に示す例では、第２温度センサ３３を定着スリーブ２１の駆動方向に対して、加熱領域上流側、かつ当接部材水平方向反対側に設けた場合を示している。この設置位置の有効性について説明する。
【００９４】
定着装置２０は、基材厚さ３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）で直径３０ｍｍに形成された回転支持部材２７に、シリコンゴムで厚さ３０μｍのニッケルベルトの表層を２００μｍの厚さで覆った直径３０ｍｍの定着スリーブ２１を設置し、発熱体支持部材２３の内部下面に、シート状の面状発熱体２２を接触させている。
【００９５】
先ず、加圧ローラ３１を当接部材２６に当接させ、定着スリーブ２１を駆動させない状態で、発熱体２２に通電し、加熱体３０を加熱し、定着スリーブ２１を１５０℃まで一気に加熱させ、この時の加熱体３０の変形量と、１５０℃到達時点での定着スリーブ２１の表面温度を測定した。
【００９６】
測定箇所は、図１３に示すように、発熱体２２による加熱領域において、最も温度が高くなる場所を基準位置（０°とする）とし、基準位置から定着スリーブ２１の駆動方向下流側へ１０°づつ、ずらしながら基準位置の対抗位置（１８０°）までの合計１９箇所における変形量を測定した。なお、軸方向における測定位置は、軸方向加熱領域の中央部分である。この測定結果の一例を図１４のグラフに示す。
【００９７】
基準位置では、変形量が大きく、例えば、７５℃到達時点において、およそ１．３ｍｍ程度、外周側へ加熱体３０が変形したが、測定位置約８０°付近からは変形量としては、ほぼ０となった。
【００９８】
また、基準位置での温度が１００℃に到達した際には、測定位置１１０°近傍から一気に定着スリーブ２１の温度が低下した。すなわち、その定着スリーブ２１の位置までは発熱体２２から発生した熱が十分に伝わっていないことがわかる。
【００９９】
以上の例では、測定位置８０°〜１１０°までの間であれば、加熱体変形によるギャップ変動の影響を受けることなく、定着スリーブ２１の温度を検出可能であるといえる。したがって、第１温度センサ３２を加熱領域において、最も温度が高くなる基準位置に設置した場合、第２温度センサ３３の設置位置は、定着スリーブ２１の駆動方向上流側に定着スリーブ２１の回転中心に対し、８０°から１１０°までの位置に設置することが好ましいといえる。
【０１００】
また、定着装置２０において、加熱しながら定着スリーブ２１を駆動し、立ち上がり後、目標温度１５０℃で１分間連続駆動した際の加熱体３０の変形量を測定した。ここで、発熱体２２に対向する位置に設ける第１温度センサ３２は、加熱体３０の変形時に加熱体３０とのギャップが狭まるため、変形が起こった際の変形量を見込んでギャップの初期位置を設定しなければならない。駆動開始１分後の結果では、測定位置によらず、その加熱体変形量は初期加熱体形状に対して０．１ｍｍ以下の変形量であり、第１温度センサ３２と定着スリーブ２１との間のギャップが大きく変動することは無いことが明らかになった。
【０１０１】
以上の検討例によれば、第１温度センサ３２および第２温度センサ３３を用いて、次のような温度制御が可能となる。先ず、第１温度センサ３２は、回転時、変形の少ない場合において温度検知を行い、温度制御をする。一方、第２温度センサ３３は、非回転時に温度検知を行い、温度制御をする。また、第１温度センサ３２は、非回転加熱時の変形を見込んで定着部材から遠ざけて設置する必要がある。一方、第２温度センサ３３は、変形の影響を考慮しなくて良いため、温度検知がより正確に読める範囲で、かつ、応答遅れが少ない領域で設置することができる。
【０１０２】
ここで、第１温度センサ３２の定着スリーブ２１との間の設置ギャップに関して、非回転時の変形をどの程度見込めばよいかについては、下記のように求めることができる。
【０１０３】
先ず、測定位置０°での定着スリーブ２１の表面温度と、加熱体変形量との関係を求めると、両者の関係は、図１５に示すように、正比例する関係であった。したがって、定着装置２０を適用する画像形成装置において、基準位置で最大何度（温度）まで使用するかに応じて、事前に図１５に示す関係に基づいて、加熱体変形量を推定することができる。求めた加熱体変形量を考慮して、その場合にも所望のギャップを有するように、第１温度センサ３２を定着スリーブ２１からどの程度離して設置するかを求めることができる。例えば、上述の例では、非駆動時の最大温度が１００℃である場合、変形量は１．８ｍｍであった。
【０１０４】
また、例えば、非駆動時の最高到達温度７５℃とした場合は、ギャップを約１．３ｍｍ程度は離して設置することが必要であった。したがって、ギャップをそれ以上として、温度センサの応答性、検知誤差を考慮した上で設置ギャップの最適化、センサの選定をすることが望ましい。
【０１０５】
なお、上記の例における各値は、対象となる定着装置の構成、発熱体条件等により適宜規定されるべき値であるため、上述の値は本発明を実施する際の一例である。
【０１０６】
また、第１温度センサ３２は、定着スリーブ２１の軸方向の位置に応じて、軸方向に所定の傾きを有して設けられることが好ましい。図１６は、加熱体３０および定着スリーブ２１の変形状況に応じて、第１温度センサ３２の対向面を傾いて設置させた例を示している。なお、第１温度センサ３２の傾きは、変形時の加熱体形状に合わせて適宜決定するものであればよい。
【０１０７】
上述のように、加熱体３０の変形時には、加熱体３０の軸方向中央部において変形量が最大となり、軸方向端部において変形量は小さくなるため、第１温度センサ３２の設置位置によっては、センサ検知面と定着スリーブ２１に傾きが発生し、検知精度にずれが生じることも考えられる。そこで、上記のように、第１温度センサ３２を予測される変形時の傾きに対して、最初からセンサ面を傾けて設置することにより、検知精度を低下させずに温度検知することができる。
【０１０８】
また、通常の回転時の温度制御においては、このように傾けて設置する必要はないが、変形量を見込んでギャップを遠ざけすぎると、通紙中の温度検知精度が低下することに繋がる。そこで、上記のようにすることにより、極力、定着スリーブ２１に近づけて設置することが可能となり、検知精度を低下させずに温度検知することができる。
【０１０９】
（画像形成装置の構成）
次に、本発明に係る画像形成装置について説明する。図１７は、本発明に係る画像形成装置の構成を示す全体構成図である。図１７に示すように、画像形成装置１は、タンデム型カラープリンタである。画像形成装置本体１の上方にあるボトル収容部１０１には、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した４つのトナーボトル１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋが着脱自在（交換自在）に設置されている。
【０１１０】
ボトル収容部１０１の下方には中間転写ユニット８５が配設されている。その中間転写ユニット８５の中間転写ベルト７８に対向するように、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋが並設されている。
【０１１１】
各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋには、それぞれ、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋが配設されている。また、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの周囲には、それぞれ、帯電部７５、現像部７６、クリーニング部７７、除電部（不図示）等が配設されている。そして、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）がおこなわれて、各感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ上に各色の画像が形成されることになる。
【０１１２】
感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋは、不図示の駆動モータによって図１７中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電部７５の位置で、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面が一様に帯電される（帯電工程）。その後、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面は、露光部３から発せられたレーザ光Ｌの照射位置に達して、この位置での露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成される（露光工程）。
【０１１３】
その後、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面は、現像装置７６との対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、各色のトナー像が形成される（現像工程）。その後、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面は、中間転写ベルト７８及び第１転写バイアスローラ７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃ，７９Ｋとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ上のトナー像が中間転写ベルト７８上に転写される（１次転写工程である。）。このとき、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
【０１１４】
その後、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面は、クリーニング部７７との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ上に残存した未転写トナーがクリーニング部７７のクリーニングブレードによって機械的に回収される（クリーニング工程）。最後に、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の残留電位が除去される。こうして、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。
【０１１５】
その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト７８上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト７８上にカラー画像が形成される。ここで、中間転写ユニット８５は、中間転写ベルト７８、４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋ、２次転写バックアップローラ８２、クリーニングバックアップローラ８３、テンションローラ８４、中間転写クリーニング部８０、等で構成される。中間転写ベルト７８は、３つのローラ８２〜８４によって張架・支持されるとともに、１つのローラ８２の回転駆動によって図１７中の矢印方向に無端移動される。
【０１１６】
４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃ，７９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト７８を感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。そして、１次転写バイアスローラ７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃ，７９Ｋに、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。そして、中間転写ベルト７８は、矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃ，７９Ｋの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト７８上に重ねて１次転写される。
【０１１７】
その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト７８は、２次転写ローラ８９との対向位置に達する。この位置では、２次転写バックアップローラ８２が、２次転写ローラ８９との間に中間転写ベルト７８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト７８上に形成された４色のトナー像は、この２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。このとき、中間転写ベルト７８には、記録媒体Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。その後、中間転写ベルト７８は、中間転写クリーニング部８０の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト７８上の未転写トナーが回収される。こうして、中間転写ベルト７８上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。
【０１１８】
ここで、２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐは、装置本体１の下方に配設された給紙部１２から、給紙ローラ９７やレジストローラ対９８等を経由して搬送されたものである。詳しくは、給紙部１２には、転写紙等の記録媒体Ｐが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ９７が図１７中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Ｐがレジストローラ対９８のローラ間に向けて給送される。
【０１１９】
レジストローラ対９８に搬送された記録媒体Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対９８のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト７８上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対９８が回転駆動されて、記録媒体Ｐが２次転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録媒体Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。
【０１２０】
その後、２次転写ニップの位置でカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、定着装置２０の位置に搬送される。そして、この位置で、定着スリーブ２１及び加圧ローラ３１による熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対９９のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対９９によって装置外に排出された被転写Ｐは、出力画像として、スタック部１００上に順次スタックされる。こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
【０１２１】
以上説明した本発明の画像形成装置によれば、定着装置２０を備え、定着スリーブ２１の駆動状況に応じて温度制御に用いる温度センサ（すなわち、いずれかの温度センサの出力値）を選択し、その出力値に基づいて温度制御を行うことにより、定着スリーブ２１の非回転時、回転時のどちらにおいても、適正な温度を検出でき、温度制御を行うことができる。したがって、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短く、適切な画像形成を行うことができる。なお、画像形成装置は、第１温度センサ３２および第２温度センサ３３からの出力値に基づいて、いずれのセンサを用いて温度制御を行うかを決定するようにしても良い。
【０１２２】
具体的には、加熱体３０の変形が起こる加熱状況（非回転時）である場合は、第２温度センサ３３を用いて温度制御を行うことが好ましく、加熱体３０の変形が起こっていない加熱状況（回転時）である場合は、第１温度センサ３２を用いて温度制御を行うことが望ましい。
【０１２３】
また、例えば、待機時のように、定着スリーブ２１が駆動していないが、微小に加熱体３０が定着スリーブ２１を加熱する場合などには、第１温度センサ３２を用いて温度制御を行うことも好ましい。待機時の微小加熱が継続することにより、定着スリーブ２１は均一な温度分布（局所的な温度分布とならない）となり、熱膨張に差は生じず、加熱体変形は少なくなる。よって、定着スリーブ２１と第１温度センサ３２とのギャップは一定に保たれたままのため、第１温度センサ３２の検知精度を向上させることができるからである。
【０１２４】
尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【０１２５】
例えば、図１１では、発熱体としてシート状の面状発熱体２２を用いた例について説明した。面状発熱体２２を用いることにより、ハロゲンヒータ等を用いた場合に比べて、加熱体３０における加熱領域と非加熱領域を明確に分けることができるため、第２温度センサ３３への変形の影響を極力小さくすることができ、第２温度センサ３３での検出精度をより向上させることができるが、発熱体は面状発熱体に限られるものではなく、ハロゲンヒータ、電磁誘導加熱機構部等を用いて、非回転加熱時の加熱領域について局所加熱を行う構成としても良い。図１８に、発熱体がハロゲンヒータである場合の定着装置の構成を示す。
【０１２６】
図１８に示すように、定着装置２０は、回転する無端状ベルトの定着スリーブ２１と、定着スリーブ２１の外周面と当接する加圧ローラ３１と、定着スリーブ２１の内周側に配置され、該定着スリーブ２１を介して加圧ローラ３１と当接してニップ部を形成する当接部材２６と、定着スリーブ２１の内周側に配置され、定着スリーブ２１と当接して該定着スリーブ２１を加熱するパイプ形状の加熱部材２７Ａと、該加熱部材２７Ａの所定領域を加熱するハロゲンヒータ２２ｈと、からなり、さらに上述の第１温度センサ３２および第２温度センサを備えるものである。また、当接部材２６はその背面から補強部材２８Ａで支持され、補強部材２８Ａはハロゲンヒータ２２ｈによる加熱部材２７Ａの加熱領域を規定する。
【０１２７】
また、本発明は、定着装置２０において、回転支持部材２７や発熱体支持部材２３が軸方向両端部で定着装置２０のフレーム（側板）に固定されていない状態、固定されている状態のいずれの状態の場合にも適用可能である。すなわち、いずれの状態の場合にも、定着スリーブ２１が非回転の状態で面状発熱体２２の発熱制御を行って装置立ち上げを行うときなどには、その加熱領域において、回転支持部材２７や発熱体支持部材２３の局所的な熱膨張が起こり、面状発熱体２２及び定着スリーブ２１は軸方向中央部で最も外側に飛び出して凸となるような変形が発生するためである。ただし、回転支持部材２７や発熱体支持部材２３が軸方向両端部で定着装置２０のフレームに固定されている場合の方が面状発熱体２２及び定着スリーブ２１が軸方向中央部で凸となる変形がより顕著であるため、本発明はより有効である。
【符号の説明】
【０１２８】
１  画像形成装置
３  露光部
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ  作像部
５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ  感光体ドラム
１２  給紙部
２０，５０  定着装置
２１  定着スリーブ
２２  面状発熱体（発熱体）
２２ａ  基層
２２ｂ，２２ｂ１，２２ｂ２  抵抗発熱層
２２ｃ  電極層
２２ｄ  絶縁層
２２ｅ，２２ｅ１，２２ｅ２  電極端子
２２ｓ  発熱シート
２２ｈ  ハロゲンヒータ
２３  発熱体支持部材
２４  端子台ステイ
２５  給電線
２６  当接部材
２７  回転支持部材
２７ａ  開口部
２７Ａ  加熱部材
２８  コア保持部材
２８Ａ  補強部材
２９  断熱支持部材
３０  加熱体
３１  加圧ローラ
３２  第１温度センサ（第１温度検知手段）
３３  第２温度センサ（第２温度検知手段）
７５  帯電部
７６  現像部
７７  クリーニング部
７８  中間転写ベルト
７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃ，７９Ｋ  第１転写バイアスローラ
８０  中間転写クリーニング部
８２  ２次転写バックアップローラ
８３  クリーニングバックアップローラ
８４  テンションローラ
８９  ２次転写ローラ
８５  中間転写ユニット
９７  給紙ローラ
９８  レジストローラ対
９９  排紙ローラ対
１００  スタック部
１０１  ボトル収容部
１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋ  トナーボトル
Ｌ  レーザ光
Ｐ  記録媒体
Ｔ  トナー１
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２９】
【特許文献１】特開平１１−２９８２号公報
【特許文献２】特開平４−４４０７５号公報
【特許文献３】特開８−２６２９０３号公報
【特許文献４】特開１０−２１３９８４号公報
【特許文献５】特開２００７−３３４２０５号公報
【特許文献６】特開２００８−１５８４８２号公報
【特許文献７】特開２００８−２１６９２８号公報
【図１】
2012189770.tif 000003
【図２】
2012189770.tif 000004
【図３】
2012189770.tif 000005
【図４】
2012189770.tif 000006
【図５】
2012189770.tif 000007
【図６】
2012189770.tif 000008
【図７】
2012189770.tif 000009
【図８】
2012189770.tif 000010
【図９】
2012189770.tif 000011
【図１０】
2012189770.tif 000012
【図１１】
2012189770.tif 000013
【図１２】
2012189770.tif 000014
【図１３】
2012189770.tif 000015
【図１４】
2012189770.tif 000016
【図１５】
2012189770.tif 000017
【図１６】
2012189770.tif 000018
【図１７】
2012189770.tif 000019
【図１８】
2012189770.tif 000020