【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第一と第二の定着部材で形成されるニップで画像を担持した記録材を挟持搬送させて加熱する定着装置および該定着装置を搭載した画像形成装置に関する。
【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、記録材（紙、印刷紙、転写材シート、ＯＨＴシート、光沢紙、光沢フィルム等）の面に直接方式もしくは転写方式（転写方式）で形成担持させた目的の画像情報に対応した未定着トナー画像を、該画像を担持している記録材面上に永久固着画像として加熱定着処理する方式のトナー画像定着装置、および該定着装置を搭載したレーザービームプリンター、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【０００３】
特には、カラー画像形成装置において使用するに好適な、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、オンデマンド定着装置に関するものである。
【０００４】
【従来の技術】
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。
【０００５】
１）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良く知られている。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１２に示す。
【０００６】
この定着装置では、矢印の方向に回転駆動され、所定の定着温度に調整された定着ローラ１０１及び加圧ローラ１０２からなる二本の加熱ローラの当接ニップ部（定着ニップ）Ｎで未定着トナー画像ｔを載せた記録材Ｐが通過できるように構成されている。
【０００７】
未定着トナー画像ｔはニップ部Ｎを通過する際に、定着ローラ１０１および加圧ローラ１０２により加熱、加圧されて、記録材Ｐ上に完成画像（永久固着画像）として定着される。
【０００８】
各々のローラ１０１、１０２は、中央にハロゲンヒーターＨを備えており、該ヒーターＨから発生する輻射エネルギーを各ローラ内側のアルミ芯金１０１ａ、１０２ａで吸収して加熱される。各々のローラ１０１、１０２の表面にはサーミスタ１０３、１０４を弾性的に接触させて配設してあり、該サーミスタ１０３、１０４により検知した温度に基づいて各々のローラ１０１、１０２のハロゲンヒーターＨに対する給電が制御されて温度調整が行われている。
【０００９】
各々のローラ１０１、１０２のアルミ芯金１０１ａ、１０２ａの周りには厚さ２ｍｍのシリコーンゴムからなる弾性層１０１ｂ、１０２ｂが設けられており、さらにその外側の、各ローラの表面には、トナーや紙紛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エテル共重合体／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）、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１０１ｃ、１０２ｃが設けられている。
【００１０】
定着ニップ部Ｎにおいて、未定着トナーｔが接する定着部材である定着ローラ１０１側に弾性層１０１ｂ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。
【００１１】
定着ローラ１０１側に弾性層１０１ｂを設けることにより、トナー画像ｔが定着ニップ部Ｎを通過する際に、弾性層１０１ｂがトナー層に沿って変形することで、画像上不均一に載っているトナーが、弾性層１０１ｂ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。
【００１２】
このように均一に定着された画像は、光沢ムラがなく、特にＯＨＴ（オーバーヘッドプロジェクター用透明シート）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。
【００１３】
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１０１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。
【００１４】
２）一方、ウォームアップタイムが短く、安価な定着装置として、白黒プリンター等に使用されている、フィルム定着方式の定着装置が良く知られている。このようなフィルム定着装置の一例を図１３に示す。
【００１５】
この定着装置では、支持部材１１５に固定支持させたヒーター１１２と弾性加圧ローラ１１４との間に薄肉の定着フィルム１１１をはさませて定着ニップ部Ｎを形成させ、定着フィルム１１１をヒーター１１２の面に摺動移動させ、固定支持させ、定着ニップ部の定着フィルム１１１と加圧ローラ１１４の間でトナー画像ｔを担持した記録材Ｐを挟持搬送して定着フィルム１１１を介したヒーター１１２からの熱により記録材上のトナー画像を加熱する構成である。記録材Ｐ上の未定着トナー画像ｔは、定着ニップ部Ｎを通過する際に、熱と圧力を受け、記録材Ｐ上に完成定着画像（永久固着画像）として定着される。
【００１６】
定着フィルム１１１は、例えば厚さ５０μｍ程度の耐熱樹脂製のエンドレスフィルムを用い、その表面に厚さ１０μｍ程度の離型性層（フッ素樹脂コーティング層など）を形成したものであり、ヒーター１１２はセラミック基板上に抵抗発熱体を形成したものである。ヒーター１１２に温度検知手段１１３が当接され、ヒーター１１２の温度が検知され、不図示の制御手段によりヒーター１１２の温度が所望の温度になるように温調制御される。
【００１７】
また、定着フィルム１１１の熱容量を小さくするため、定着フィルム１１１には弾性層を設けていない。
【００１８】
このような構成の定着装置では、定着フィルム１１１の熱容量が非常に小さくなっているので、ヒーター１１２に電力を投入した後、短時間で定着ニップ部Ｎ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。
【００１９】
しかし、このような弾性層を設けていない定着フィルム１１１を使用しているフィルム定着装置をカラー画像形成装置の定着装置として使用すると、記録材Ｐ表面やトナー層の有無による凹凸やトナー自体の凹凸などに定着フィルム１１１表面が追随できず、凸部と凹部で定着フィルムから加えられる熱に差ができてしまう。定着フィルムとよく接する凸部では定着フィルムからよく熱が伝わり、凹部では定着フィルムからの熱が凸部に比べて伝わりにくい。
【００２０】
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比べて大きく、定着部材である定着フィルムに弾性層が無い場合、定着画像の光沢ムラが大きくなって画像品質を劣化させたり、記録材がＯＨＴの場合は、定着画像を投影した際に透過性が悪かったりして、画像品質の低下があった。
【００２１】
そこで、特開平１１−１５３０３号公報（特許第３０５１０８５号）に開示されているような、弾性層を有する定着ベルト（定着フィルム）を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提案されている。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、定着ベルト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、また、定着ベルト表面からヒーターの温度検知手段までの間に多くの部材が入るため、応答性が悪く、ヒーターの温度検出手段により定着ベルト表面の温調制御を行うことが難しい。
【００２３】
特に、定着装置を記録材が通過して定着ベルト表面の熱を奪い定着ベルト表面の温度が低下したことをヒーター裏の温度検知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過ぎてしまう。
【００２４】
これに対して、温度検知手段の配置をヒーター部から定着ベルトの表面や内面等に移動させて、定着ベルト自身の温度を検出することによりヒーターの駆動を制御して温調しようとすると、定着ベルトの温度制御は正確にできるものの、ヒーター自身の温度が検出できない。
【００２５】
このため、何らかの異常により定着ベルトの回転が止まった状態でヒーターが通電発熱された場合や、加圧が解除された場合のように、ヒーターから定着ベルトへの熱伝達が上手く行われない状態でヒーターが通電発熱された場合等においては、定着ベルトの温度検出手段位置の昇温速度よりも、ヒーターの昇温速度の方が格段に大きいため、ヒーターを保持している部材が融けたり、定着ベルトの弾性層が熱によるダメージを受け、変形してしまう等の不具合が発生するという問題があった。
【００２６】
本発明は、上記問題点にかんがみてなされたものであり、トナー画像定着装置について、定着部材の温調制御を正確に行うと同時に、加圧解除状態、定着部材スリップ等の装置異常時の過昇温を防止して安全性を確保することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を特徴とする定着装置および画像形成装置である。
【００２８】
（１）第一と第二の定着部材で形成されるニップで画像を担持した記録材を挟持搬送させて加熱する定着装置において、
ニップ近傍に熱源を持ち、該熱源に非接触に配置される第一の温度検知手段と、該第一の温度検知手段より熱源に近い場所に配置される第二の温度検知手段を有し、該第一の温度検知手段および該第二の温度検知手段の検知温度の差が所定以上の値となった場合に、該熱源を停止するか、該熱源を定着実行時の制御温度よりも低温で制御することを特徴とする定着装置。
【００２９】
これにより、第一の温度検知手段により定着部材の温調制御を正確に行いつつ、第一の温度検知手段と第二の温度検知手段の温度差をモニターすることで、装置の異常をすばやく検知し、安全性に優れた定着装置を提供することができる。
【００３０】
（２）前記（１）に記載の定着装置において、該第一の温度検知手段と、該第二の温度検知手段が、ニップ長手方向に異なる位置に配置されることを特徴とする定着装置。
【００３１】
これにより、（１）の発明と同様、第一の温度検知手段により定着部材の温調制御を正確に行いつつ、第一の温度検知手段と第二の温度検知手段の温度差をモニターすることで、装置の異常をすばやく検知し、安全性に優れた定着装置を提供することができると同時に、異なる二種以上のサイズの記録材を通紙可能な装置において、定着ニップ長手方向の幅が短い記録材を用いた場合にも、定着部材端部の昇温が発生することをおさえ、より安定した定着装置を提供することが可能となる。
【００３２】
（３）前記（２）に記載の定着装置において、少なくともニップ長手方向に異なる二種以上のサイズの記録材を使用可能であり、該第二の温度検知手段が、ニップ長手方向サイズの大きな記録材の長手域内で、かつ、ニップ長手方向サイズの小さな記録材の長手域外に相当する位置に配置されることを特徴とする定着装置。
【００３３】
これにより、（２）の発明と同様、第一の温度検知手段により定着部材の温調制御を正確に行いつつ、第一の温度検知手段と第二の温度検知手段の温度差をモニターすることで、異常をすばやく検知し、安全性に優れた定着装置を提供することができると同時に、異なる二種以上のサイズの記録材を通紙可能な装置において、長手方向の幅が短い転写材を用いた場合にも、定着部材端部の昇温が発生することをおさえ、より安定した定着装置を提供することが可能となる。
【００３４】
（４）前記（１）ないし（３）の何れかに記載の定着装置において、記録材の画像面に接する側の定着部材として、ベルト状部材に弾性層を設けてなる定着ベルトを用いたことを特徴とする定着装置。
【００３５】
これにより、（１）の発明と同様、第一の温度検知手段により定着ベルトの温調制御を正確に行いつつ、第一の温度検知手段と第二の温度検知手段の温度差をモニターすることで、異常をすばやく検知し、安全性に優れた定着装置を提供することができる。
【００３６】
（５）前記（４）に記載の定着装置において、該定着ベルトの１ｃｍ２あたり熱容量が１．０×１０−２ｃａｌ／ｃｍ２Ｋ以上１．０ｃａｌ／ｃｍ２Ｋ以下であることを特徴とする定着装置。
【００３７】
これにより、カラー画質およびオンデマンド性に優れた定着装置を得ると同時に、（１）の発明と同様第一の温度検知手段により定着ベルトの温調制御を正確に行いつつ、第一の温度検知手段と第二の温度検知手段の温度差をモニターすることで、異常をすばやく検知し、安全性に優れた定着装置を提供することができる。
【００３８】
（６）前記（４）または（５）に記載の定着装置において、該定着ベルトの基材が耐熱性樹脂よりなることを特徴とする定着装置。
【００３９】
これにより、（５）の発明と同様、カラー画質およびオンデマンド性に優れた定着装置を得ると同時に、（１）の発明と同様第一の温度検知手段により定着ベルトの温調制御を正確に行いつつ、第一の温度検知手段と第二の温度検知手段の温度差をモニターすることで、異常をすばやく検知し、安全性に優れた定着装置を提供することができる。
【００４０】
（７）前記（６）に記載の定着装置において、該定着ベルトの基材が熱硬化性ポリイミドよりなることを特徴とする定着装置。
【００４１】
これにより、（５）の発明と同様、カラー画質およびオンデマンド性に優れた定着装置を得ると同時に、（１）の発明と同様第一の温度検知手段により定着ベルトの温調制御を正確に行いつつ、第一の温度検知手段と第二の温度検知手段の温度差をモニターすることで、異常をすばやく検知し、安全性に優れた定着装置を提供することができる。
【００４２】
（８）前記（４）または（５）に記載の定着装置において、該定着ベルトの基材が金属よりなることを特徴とする定着装置。
【００４３】
これにより、さらに熱効率が高く、オンデマンド性に優れた定着装置を得ると同時に、第一の発明と同様第一の温度検知手段により定着ベルトの温調制御を正確に行いつつ、第一の温度検知手段と第二の温度検知手段の温度差をモニターすることで、異常をすばやく検知し、安全性に優れた定着装置を提供することができる。
【００４４】
（９）前記（８）に記載の定着装置において、該定着ベルトの基材がステンレスベルトよりなることを特徴とする定着装置。
【００４５】
これにより、（７）の発明と同様、さらに熱効率が高く、オンデマンド性に優れた定着装置を得ると同時に、第一の発明と同様第一の温度検知手段により定着ベルトの温調制御を正確に行いつつ、第一の温度検知手段と第二の温度検知手段の温度差をモニターすることで、異常をすばやく検知し、安全性に優れた定着装置を提供することができる。
【００４６】
（１０）前記（８）に記載の定着装置において、該定着ベルトの基材がニッケルベルトよりなることを特徴とする定着装置。
【００４７】
これにより、（７）の発明と同様、さらに熱効率が高く、オンデマンド性に優れた定着装置を得ると同時に、第一の発明と同様第一の温度検知手段により定着ベルトの温調制御を正確に行いつつ、第一の温度検知手段と第二の温度検知手段の温度差をモニターすることで、異常をすばやく検知し、安全性に優れた定着装置を提供することができる。
【００４８】
（１１）前記（４）ないし（１０）の何れかに記載の定着装置において、該定着ベルトの最表層に離型性層を設けることを特徴とする定着装置。
【００４９】
これにより、定着部材の離型性を高め、耐トナー汚れ性に優れた定着部材を得るとともに、第一の発明と同様第一の温度検知手段により定着ベルトの温調制御を正確に行いつつ、第一の温度検知手段と第二の温度検知手段の温度差をモニターすることで、異常をすばやく検知し、安全性に優れた定着装置を提供することができる。
【００５０】
（１２）前記（１１）に記載の定着装置において、該定着ベルトの最表層に設ける離型性層がフッ素樹脂よりなることを特徴とする定着装置。
【００５１】
これにより、（１１）の発明と同様、定着部材の離型性を高め、耐トナー汚れ性に優れた定着部材を得るとともに、（１）の発明と同様第一の温度検知手段により定着ベルトの温調制御を正確に行いつつ、第一の温度検知手段と第二の温度検知手段の温度差をモニターすることで、異常をすばやく検知し、安全性に優れた定着装置を提供することができる。
【００５２】
（１３）前記（１２）に記載の定着装置において、該離型性層がフッ素樹脂チューブを被覆することにより形成されることを特徴とする定着装置。
【００５３】
これにより、（１１）の発明と同様、定着部材の離型性を高め、耐トナー汚れ性に優れた定着部材を得るとともに、第一の発明と同様第一の温度検知手段により定着ベルトの温調制御を正確に行いつつ、第一の温度検知手段と第二の温度検知手段の温度差をモニターすることで、異常をすばやく検知し、安全性に優れた定着装置を提供することができる。
【００５４】
（１４）前記（１）ないし（１３）の何れかに記載の定着装置において、熱源として線状発熱体を用いることを特徴とする定着装置。
【００５５】
これにより、オンデマンド性に優れた定着装置を得ると同時に、第一の発明と同様第一の温度検知手段により定着ベルトの温調制御を正確に行いつつ、第一の温度検知手段と第二の温度検知手段の温度差をモニターすることで、異常をすばやく検知し、安全性に優れた定着装置を提供することができる。
【００５６】
（１５）前記（１４）に記載の定着装置において、熱源として、セラミック基板上に抵抗発熱体を形成してなるセラミックヒーターを用いることを特徴とする定着装置。
【００５７】
これにより、（１４）の発明と同様オンデマンド性に優れた定着装置を得ると同時に、第一の発明と同様第一の温度検知手段により定着ベルトの温調制御を正確に行いつつ、第一の温度検知手段と第二の温度検知手段の温度差をモニターすることで、異常をすばやく検知し、安全性に優れた定着装置を提供することができる。
【００５８】
（１６）前記（１５）に記載の定着装置において、セラミック基板として、アルミナ素材を用いることを特徴とする定着装置。
【００５９】
これにより、（１４）の発明と同様オンデマンド性に優れた定着装置を得ると同時に、第一の発明と同様第一の温度検知手段により定着ベルトの温調制御を正確に行いつつ、第一の温度検知手段と第二の温度検知手段の温度差をモニターすることで、異常をすばやく検知し、安全性に優れた定着装置を提供することができる。
【００６０】
（１７）前記（１５）に記載の定着装置において、セラミック基板として、窒化アルミ素材を用いることを特徴とする定着装置。
【００６１】
これにより、（１４）の発明と同様オンデマンド性に優れた定着装置を得ると同時に、第一の発明と同様第一の温度検知手段により定着ベルトの温調制御を正確に行いつつ、第一の温度検知手段と第二の温度検知手段の温度差をモニターすることで、異常をすばやく検知し、安全性に優れた定着装置を提供することができる。
【００６２】
（１８）前記（１４）ないし（１７）の何れかに記載の定着装置において、該熱源を保持する熱源保持部材に樹脂材料を用いたことを特徴とする定着装置。
【００６３】
これにより、ヒーターの熱を効率よく定着ベルト側に伝達し、オンデマンド性に優れた定着装置を得ると同時に、第一の発明と同様第一の温度検知手段により定着ベルトの温調制御を正確に行いつつ、第一の温度検知手段と第二の温度検知手段の温度差をモニターすることで、異常をすばやく検知し、安全性に優れた定着装置を提供することができる。
【００６４】
（１９）前記（１８）に記載の定着装置において、該熱源保持部材が液晶ポリマーよりなることを特徴とする定着装置。
【００６５】
これにより、（１８）の発明と同様、ヒーターの熱を効率よく定着ベルト側に伝達し、オンデマンド性に優れた定着装置を得ると同時に、第一の発明と同様第一の温度検知手段により定着ベルトの温調制御を正確に行いつつ、第一の温度検知手段と第二の温度検知手段の温度差をモニターすることで、異常をすばやく検知し、安全性に優れた定着装置を提供することができる。
【００６６】
（２０）前記（１）ないし（１９）の何れかに記載の定着装置において、該第一の温度検知手段が、該定着部材に接触して配置されることを特徴とする定着装置。
【００６７】
これにより、定着ベルトの温度をより正確に検知し、安定した温調を行うことを可能にすると同時に、第一の発明と同様、第一の温度検知手段と第二の温度検知手段の温度差をモニターすることで、異常をすばやく検知し、安全性に優れた定着装置を提供することができる。
【００６８】
（２１）前記（２０）に記載の定着装置において、該第一の温度検知手段が、該定着部材の内面に接触して配置されることを特徴とする定着装置。
【００６９】
これにより、（２０）の発明と同様、定着ベルトの温度をより正確に検知し、安定した温調を行うことを可能にすると同時に、第一の発明と同様、第一の温度検知手段と第二の温度検知手段の温度差をモニターすることで、異常をすばやく検知し、安全性に優れた定着装置を提供することができる。
【００７０】
（２２）前記（１）ないし（２１）の何れかに記載の定着装置において、該第二の温度検知手段が、該熱源に接触して配置されることを特徴とする定着装置。
【００７１】
これにより、熱源の正確な温度をモニターし、異常をよりすばやく検知することを可能にするとともに、（１）の発明と同様、第一の温度検知手段と第二の温度検知手段の温度差をモニターすることで、異常をすばやく検知し、安全性に優れた定着装置を提供することができる。
【００７２】
（２３）前記（１）ないし（２２）の何れかに記載の定着装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。
【００７３】
（２４）前記（２３）に記載の画像形成装置において、該画像形成装置は、複数色のトナー像を重ねることによりカラー画像を形成するカラー画像形成装置であることを特徴とする画像形成装置。
【００７４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００７５】
〈第一の実施例〉
（１）画像形成装置例
図１に、本発明の実施例であるカラー画像形成装置の概略構成図を示す。本例のカラー画像形成装置は、電子写真方式を用いて、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のトナー像を重ね合わせることでフルカラー画像を得る装置であり、プロセススピードは９０ｍｍ／ｓｅｃ、一分間の印字枚数はＵＳレターサイズ紙で１６枚である。また、一枚目プリント（Ｆｉｒｓｔ Ｐａｇｅ Ｏｕｔ）までの時間（ＦＰＯＴ）は約１５秒である。
【００７６】
Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋはそれぞれイエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの色トナー像を形成する４つのプロセスカートリッジであり、下から上に順に配列してある。各プロセスカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋは、それぞれ、像担持体たる感光体ドラム１、帯電手段たる帯電ローラ２、静電潜像を顕像化するための現像手段３、感光体ドラムのクリーニング手段４等をひとつの容器にまとめた、いわゆるオールインワンカートリッジを使用している。イエローのプロセスカートリッジＹの現像手段３にはイエロートナーを、シアンのプロセスカートリッジＣの現像手段３にはシアントナーを、マゼンタのプロセスカートリッジＭの現像手段３にはマゼンタトナーを、ブラックのプロセスカートリッジＫの現像手段３にはブラックトナーを、それぞれ充填してある。
【００７７】
感光体ドラム１に露光を行うことにより静電潜像を形成する光学系５が上記４色のプロセスカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋに対応して設けられている。光学系５としてはレーザー走査露光光学系を用いている。
【００７８】
各プロセスカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋにおいて、光学系５より、画像データに基づいた走査露光が、帯電手段２により一様に帯電された感光体ドラム１上になされることにより、感光体ドラム表面に走査露光画像に対応する静電潜像が形成される。不図示のバイアス電源より現像手段３の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（露後部）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１上の静電潜像に選択的に付着して現像が行われる。
【００７９】
すなわち、イエローのプロセスカートリッジＹの感光体ドラム１にはイエロートナー像が、シアンのプロセスカートリッジＣの感光体ドラム１にはシアントナー像が、マゼンタのプロセスカートリッジＭの感光体ドラム１にはマゼンタトナー像が、ブラックのプロセスカートリッジＫの感光体ドラム１にはブラックトナー像が、それぞれ形成される。
【００８０】
各プロセスカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋの感光体ドラム１上に現像形成された上記の単色トナー画像は各感光体ドラム１の回転と同期して、略等速で回転する中間転写体６上へ所定の位置合わせ状態で順に重畳されて一次転写されることで、中間転写体６上にフルカラートナー画像が合成形成される。
【００８１】
本実施例においては、中間転写体６として、エンドレスの中間転写ベルトを用いており、駆動ローラ７、二次転写ローラ対向ローラ１４、テンションローラ８の３本のローラに懸回して張架してあり、駆動ローラ７によって駆動される。
【００８２】
各プロセスカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋの感光体ドラム１上から中間転写ベルト６上へのトナー像の一次転写手段としては、一次転写ローラ９を用いている。一次転写ローラ９に対して、不図示のバイアス電源より、トナーと逆極性の一次転写バイアスを印加することにより、各プロセスカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋの感光体ドラム１上から中間転写ベルト６に対して、トナー像が一次転写される。
【００８３】
各プロセスカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋにおいて感光体ドラム１上から中間転写ベルト６への一次転写後、感光体ドラム１上に転写残として残ったトナーは、クリーニング手段４により除去される。本実施例においては、クリーニング手段４として、ウレタンブレードによるブレードクリーニングを用いている。
【００８４】
上記工程を中間転写ベルト６の回転に同調して、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のプロセスカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋにおいて行なわせて、中間転写ベルト６上に、各色の一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（単色モード）時には、上記工程は、目的の色についてのみ行われる。
【００８５】
一方、転写材供給部となる転写材カセット１０にセットされた転写材Ｐは、給送ローラ１１により給送され、レジストローラ１２により所定の制御タイミングで、二次転写ローラ対向ローラ１４に懸回されている中間転写ベルト６部分と二次転写手段としての二次転写ローラ１３とのニップ部に搬送される。
【００８６】
中間転写ベルト６上に形成された一次転写トナー像は、二次転写手段たる二次転写ローラ１３に不図示のバイアス印加手段より印加されるトナーと逆極性のバイアスにより、転写材Ｐ上に一括転写される。
【００８７】
二次転写後に中間転写ベルト６上に残った二次転写残トナーは中間転写ベルトクリーニング手段１５により除去される。本実施例においては、感光体ドラム１のクリーニング手段４と同様、ウレタンブレードによる中間転写体クリーニングを行っている。
【００８８】
転写材Ｐ上に二次転写されたトナー画像は、定着手段たる定着装置Ｆを通過することで、転写材Ｐ上に溶融定着され、排紙パス３１を通って排紙トレイ３２に送り出されて画像形成装置の出力画像となる。
【００８９】
（２）定着装置Ｆ
図２は定着装置Ｆの概略構成模型図である。本例の定着装置Ｆは、定着ベルト加熱方式、加圧用回転体駆動方式（テンションレスタイプ）の加熱装置である。
【００９０】
１）装置Ｆの全体的構成
２０は第一の定着部材としての定着ベルトであり、ベルト状部材に弾性層を設けてなる円筒状（エンドレスベルト状）の部材である。この定着ベルト２０は後記３）項で詳述する。
【００９１】
２２は第二の定着部材としての加圧ローラである。１７は横断面略半円弧状樋型の耐熱性・剛性を有するヒーターホルダ、１６は熱源としての定着ヒーターであり、ヒーターホルダ１７の下面に該ホルダの長手に沿って配設してある。定着ベルト２０はこのヒーターホルダ１７にルーズに外嵌させてある。定着ヒーター１６は本実施例では後記２）項で詳述するようなセラミックヒーターである。
【００９２】
ヒーターホルダ１７は、耐熱性の高い液晶ポリマー樹脂で形成し、定着ヒーター１６を保持し、定着ベルト２０をガイドする役割を果たす。本実施例においては、液晶ポリマーとして、デュポン社のゼナイト７７５５（商品名）を使用した。ゼナイト７７５５の最大使用可能温度は、約２７０℃である。
【００９３】
加圧ローラ２２は、ステンレス製の芯金に、射出成形により、厚み約３ｍｍのシリコーンゴム層を形成し、その上に厚み約４０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆してなる。この加圧ローラ２２は芯金の両端部を装置フレーム２４の不図示の奥側と手前側の側板間に回転自由に軸受保持させて配設してある。この加圧ローラ２２の上側に、前記のヒーター１６・ヒーターホルダ１７・定着ベルト２０等から成る加熱アセンブリをヒーター１６側を下向きにして加圧ローラ２２に並行に配置し、ヒーターホルダ１７の両端部を不図示の加圧機構により片側９８Ｎ（１０ｋｇｆ）、総圧１９６Ｎ（２０ｋｇｆ）の力で加圧ローラ２２の軸線方向に附勢することで、定着ヒーター１６の下向き面を定着ベルト２０を介して加圧ローラ２２の弾性層に該弾性層の弾性に抗して所定の押圧力をもって圧接させ、加熱定着に必要な所定幅の定着ニップ部Ｎを形成させてある。加圧機構は、圧解除機構を有し、ジャム処理時等に、加圧を解除し、転写材Ｐの除去が容易な構成となっている。
【００９４】
１８と１９は第一と第二の温度検知手段としてのメインとサブの２つのサーミスタである。第一の温度検知手段としてのメインサーミスタ１８は熱源である定着ヒーター１６に非接触に配置され、本実施例ではヒーターホルダ１７の上方において定着ベルト２０の内面に弾性的に接触させてあり、定着ベルト２０の内面の温度を検知する。第二の温度検知手段としてのサブサーミスタ１９はメインサーミスタ１８よりも熱源である定着ヒーター１６に近い場所に配置され、本実施例では定着ヒーター１６の裏面に接触させてあり、定着ヒーター裏面の温度を検知する。
【００９５】
メインサーミスタ１８は、ヒーターホルダ１７に固定支持させたステンレス製のアーム２５の先端にサーミスタ素子が取り付けられ、アーム２５が弾性揺動することにより、定着ベルト２０の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ベルト２０の内面に常に接する状態に保たれる。
【００９６】
図３に、本実施例の定着装置における、定着ヒーター１６、メインサーミスタ１８、サブサーミスタ１９の位置関係をあらわす斜視模型図を示す。メインサーミスタ１８、サブサーミスタ１９とも、定着ベルト２０、定着ヒーター１６の長手中央付近に配設され、それぞれ定着ベルト２０の内面、定着ヒーター１６の裏面に接触するよう配置されている。
【００９７】
メインサーミスタ１８、及びサブサーミスタ１９は、制御回路部（ＣＰＵ）２１に接続され、制御回路部２１は、メインサーミスタ１８、サブサーミスタ１９の出力をもとに、定着ヒーター１６の温調制御内容を決定し、ヒーター駆動回路部２８（図４）によって定着ヒーター１６への通電を制御する。
【００９８】
２３と２６は装置フレーム２４に組付けた入り口ガイドと定着排紙ローラである。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Ｎ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。
【００９９】
加圧ローラ２２は駆動手段Ｍにより矢印の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ローラ２２の回転駆動による該加圧ローラ２２の外面と定着ベルト２０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ベルト２０に回転力が作用して該定着ベルト２０がその内面側が定着ヒーター１６の下向き面に密着して摺動しながらヒーターホルダ１７の外回りを矢印の時計方向に従動回転状態になる。定着ベルト２０内面にはグリスが塗布され、ヒーターホルダ１７と定着ベルト２０内面との摺動性を確保している。
【０１００】
加圧ローラ２２が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着ベルト２０が従動回転状態になり、また定着ヒーター１６に通電がなされ、該定着ヒーター１６が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の定着ベルト２０と加圧ローラ２２との間に未定着トナー像を担持した転写材Ｐが入り口ガイド２３に沿って案内されて導入され、定着ニップ部Ｎにおいて転写材Ｐのトナー像担持面側が定着ベルト２０の外面に密着して定着ベルト２０と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において、定着ヒーター１６の熱が定着ベルト２０を介して転写材Ｐに付与され、転写材Ｐ上の未定着トナー像が転写材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は定着ベルト２０から曲率分離され、定着排紙ローラ２６で排出される。
【０１０１】
２）定着ヒーター１６
熱源としての定着ヒーター１６は、本実施例では、アルミナの基板上に、銀・パラジウム合金を含んだ導電ペーストをスクリーン印刷法によって均一な厚さの膜状に塗布することで抵抗発熱体を形成した上に耐圧ガラスによるガラスコートを施した、セラミックヒーターを使用している。
【０１０２】
図４はそのようなセラミックヒーターの一例の構造模型図であり、（ａ）は一部切欠き表面模型図、（ｂ）は裏面模型図、（ｃ）は拡大横断面模型図である。
【０１０３】
この定着ヒーター１６は、
▲１▼．通紙方向と直交する方向を長手とする横長のアルミナ基板ａ、
▲２▼．上記のアルミナ基板ａの表面側に長手に沿ってスクリーン印刷により線状あるいは帯状に塗工した、電流が流れることにより発熱する銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）合金を含んだ導電ペーストの、厚み１０μｍ程度、幅１〜５ｍｍ程度の抵抗発熱体層ｂ、
▲３▼．上記の抵抗発熱体層ｂに対する給電パターンとして、同じくアルミナ基板ａの表面側に銀ペーストのスクリーン印刷等によりパターン形成した、第１と第２の電極部ｃ・ｄ及び延長電路部ｅ・ｆ、
▲４▼．抵抗発熱体層ｂと延長電路部ｅ・ｆの保護と絶縁性を確保するためにそれ等の上に形成した、定着ベルト２０との摺擦に耐えることが可能な、厚み１０μｍ程度の薄肉のガラスコートｇ、
▲５▼．アルミナ基板ａの裏面側に設けたサブサーミスタ１９
等からなる。
【０１０４】
上記の定着ヒーター１６は表面側を下向きに露呈させてヒーターホルダ１７に固定して支持させてある。
【０１０５】
上記定着ヒーター１６の第１と第２の電極部ｃ・ｄ側には給電用コネクタ２７が装着される。ヒーター駆動回路部２８から上記の給電用コネクタ２７を介して第１と第２の電極部ｃ・ｄに給電されることで抵抗発熱体層ｂが発熱して定着ヒーター１６が迅速に昇温する。ヒーター駆動回路部２８は制御回路部（ＣＰＵ）２１により制御される。
【０１０６】
通常使用においては、加圧ローラ２２の回転開始とともに、定着ベルト２０の従動回転が開始し、定着ヒーター１６の温度の上昇とともに、定着ベルト２０内面温度も上昇していく。定着ヒーター１６への通電は、ＰＩＤ制御によりコントロールされ、定着ベルト２０の内面温度、すなわち、メインサーミスタ１８の検知温度が１９５℃になるように、入力電力が制御される。
【０１０７】
３）定着ベルト２０
定着ベルト２０は、ポリイミド樹脂を、厚み５０μｍの円筒状に形成したエンドレスフィルム上に、弾性層としてシリコーンゴム層を、リングコート法により形成した上に、厚み３０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆してなる。
【０１０８】
シリコーンゴム層には、極力熱伝導率の高い材質を用い、定着ベルト２０の熱容量を小さくすることが、温度立ち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４．１９×１０−３Ｊ／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。
【０１０９】
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、定着ベルト２０の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。本実施例におけるシリコーンゴム層は、厚み２５０μｍとした。
【０１１０】
こうして形成した定着ベルト２０の熱容量を測定したところ、１．１７×１０−１Ｊ／ｃｍ２・Ｋ（定着ベルト１ｃｍ２あたりの熱容量）であった。一般に、定着ベルト２０の熱容量が４．１９Ｊ／ｃｍ２・Ｋ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４．１９×１０−２Ｊ／ｃｍ２Ｋ以下にしようとすると、定着ベルト２０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ベルト２０の熱容量は、４．１９×１０−２Ｊ／ｃｍ２Ｋ以上４．１９Ｊ／ｃｍ２Ｋ以下の範囲に含まれることが分かる。
【０１１１】
さらに、定着ベルト２０の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、定着ベルト２０の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。
【０１１２】
また、定着ベルト２０の表面のフッ素樹脂層を、ＰＦＡチューブとすることで、より簡便に、均一なフッ素樹脂層を形成することが可能となる。
【０１１３】
（３）定着ヒーター１６の制御
本実施例において、ＦＰＯＴ１５秒を満たすためには、定着ニップ部Ｎに転写材Ｐが突入する以前に、定着ニップ部Ｎが所定の温度に立ち上がっている必要がある。プリントを開始してから、転写材Ｐが定着ニップ部Ｎに突入するまでの時間を測定したところ、約１１秒であった。したがって、１１秒以内に定着装置温度が立ち上がることで、ＦＰＯＴに影響を与えず、オンデマンド性の高い定着装置を提供することが可能となる。
【０１１４】
図５ａに、本実施例における定着装置に７００Ｗの電力を投入し、定着ヒーター１６の裏面温度（サブサーミスタ１９の出力をもとに求めた温度）、定着ベルト２０の裏面温度（メインサーミスタ１８出力をもとに求めた温度）、および定着ベルト２０の表面の温度（別途熱電対を取り付けて求めた温度）を測定した結果のグラフを示す。
【０１１５】
このグラフから、定着ベルト２０の内面が１９５℃になるまでの時間を求めると、約１０秒であり、電源ＯＮから最初のプリントアウトまで１５秒以内の、オンデマンド性の高い定着装置が実現できた。
【０１１６】
本定着装置においては、トナー像に対する十分な定着性を得るために、定着ベルト２０の表面が１８０℃になっている必要があるが、定着ベルト２０の裏面温度が１９５℃の時には、この温度が達成されていることが分かる。
【０１１７】
また、定着ヒーター１６の裏面と定着ベルト２０の裏面の温度差を求めると、定着ベルト２０の裏面温度が１９５℃に到達した時点で、約５０℃となった。
【０１１８】
この定着装置を、カラー画像形成装置に装着し、画像を出力したところ、グロスも高く、ＯＨＴを印字した際の透過性にも優れた出力が得られた。
【０１１９】
ここで、何らかの理由により定着装置の圧解除機構が動作し、ニップ部が加圧されない状態で定着装置を起動すると、定着ベルト２０が回転しているにも関わらず、定着ベルト２０の内面の温度上昇が、定着ヒーター１６の温度の上昇速度より遅くなる。これは、適切な圧がニップ部にかかっていない場合、定着ベルト２０の内面と定着ヒーター１６の表面の接触状態が悪化し、定着ヒーター１６の表面から定着ベルト２０の内面への熱の伝達効率が悪化するためである。
【０１２０】
図５ｂに、圧解除機構が働いている状態で本実施例の定着装置を駆動したときの、定着ヒーター１６の裏面温度、定着ベルト２０の裏面温度及び定着ベルト２０の表面温度の様子を記録したグラフを示す。
【０１２１】
定着ヒーター１６の裏面の温度と、メインサーミスタ１８部における、定着ベルト２０の内面の温度差を見ると、圧解除機構が働いている状態で定着装置を起動すると、３秒後には定着ヒーター１６の裏面温度が２００℃に達するのに対し、定着ベルト２０の裏面温度は７５℃までしか上昇せず、その差が１２５℃に達する。この状態での温度上昇カーブから、５秒後には定着ヒーター１６の裏面温度が２７０℃に達し、定着ヒーター１６の温度が、ヒーターホルダ１７の耐熱温度である２７０℃を超えて上昇してしまうため、ヒーターホルダ１７が溶け、定着装置が使用不能な状態に陥ってしまう。
【０１２２】
さらに、定着ベルト２０は、駆動の際に、定着ヒーター１６やヒーターホルダ１７と摺擦しているため、低温で、グリスが硬化した際等に、上手く駆動せず、回転しない場合がある。このときも、圧解除機構が働いている場合と同様、定着ヒーター１６温度に対して、定着ベルト２０の内面温度が上昇しない、という現象が生じる。
【０１２３】
図５ｃに、定着ベルト２０を強制的に停止させた状態で、定着装置を起動したときの定着ヒーター１６の裏面温度、定着ベルト２０の裏面温度および、定着ベルト表面温度を測定した結果のグラフを示す。
【０１２４】
図５ｃに示すように、起動から約２．５秒後の定着ヒーター１６の温度が約２００℃を示したのに対し、そのときの定着ベルト２０の裏面温度は、５０℃であった。
【０１２５】
このような状態で通常の温調制御を続けると、圧解除機構が働いている状態で定着装置を起動した場合と同様、定着ヒーター１６の温度がヒーターホルダ１７の耐熱温度である２７０℃を越えて上昇してしまうため、ヒーターホルダ１７が融け、定着装置が使用不能な状態になってしまう。
【０１２６】
図６に、本発明の定着装置の立ち上げ時制御方法を説明するためのフローチャートを示す。
【０１２７】
ステップＳ５０１において、コードデータを受信すると、ステップＳ５０２で、画像形成装置の駆動モーターと定着ヒーター１６が同時にＯＮされる。その後、ステップＳ５０３において、メインサーミスタ１８の温度Ｔｍおよびサブサーミスタ１９の温度Ｔｓが検知され、ステップＳ５０４において、Ｔｓ−Ｔｍの値が求められる。この値が１００℃以内である場合はステップＳ５０５へ行き、通常温調制御でのプリントが行われる。
【０１２８】
プリントが終了するまで、ステップＳ５０３からステップＳ５０６の工程が繰り返され、プリントが終了した時点でステップＳ５０７で定着ヒーター１６と駆動モーターがＯＦＦされ、再び待機状態に戻る。
【０１２９】
ステップＳ５０４において、Ｔｓ−Ｔｍの値が１００℃以上となった場合は、定着装置の圧解除が行われたままプリントされたか、何らかの理由で、定着ベルト２０が停止した状態で温調をかけているとみなし、即座にステップＳ５０８へ行き、定着ヒーター１６及び駆動モーターがＯＦＦされ、ステップＳ５０９において、エラーメッセージが表示され、終了する。
【０１３０】
この定着装置を故意に圧解除状態にし、電子写真方式のカラー画像形成装置に装着し、室温（２０℃）から定着装置の立ち上げを行ったところ、プリント開始から２．２秒で、メインサーミスタ１８の検知温度６５℃に対して、サブサーミスタ１９の検知温度が１７０℃となり、定着ヒーター１６への通電が停止し、それ以上温度上昇することはなかった。
【０１３１】
また、同様に、故意に定着ベルト２０を固定した状態で、定着装置の立ち上げを行ったところ、１．６秒で、メインサーミスタ１８の検知温度４０℃に対して、サブサーミスタ１９の検知温度が１４０℃となり、定着ヒーター１６への通電が停止し、それ以上温度上昇することはなかった。
【０１３２】
〈第二の実施例〉
本実施例は、定着装置の大まかな構成は第一の実施例と同様だが、メインサーミスタ１８とサブサーミスタ１９の温度差が所定以上となった際に、即座に画像形成装置を停止するのではなく、低温で空回転を続けた後に通常のプリントを行うか、画像形成装置を停止するかの判断を行うことを特徴とする。
【０１３３】
定着装置は、電源投入直後の冷えた状態だけでなく、連続使用後の定着ヒーター１６が温まった状態からの立ち上げが行われる場合がある。図７に、そうした場合の立ち上げ時の温度変化をあらわすグラフを示す。図７のグラフは、定着装置にて、１００枚のＡ４サイズ紙の通紙を行った後、再び立ち上げを行ったときの、定着ヒーター１６と定着ベルト２０裏面よび定着ベルト２０表面の温度変化を示している。
【０１３４】
このとき、立ち上げ開始時の定着ヒーター１６の温度は、約１５０℃を示しているが、定着ベルト２０の裏面の温度は、４０℃となっている。これは、定着ベルト２０は比較的熱容量が小さいため、メインサーミスタ１８の検知温度は、定着装置の動作終了後、速やかに低下するのに対して、定着ヒーター１６の温度は、比較的熱容量の大きい加圧ローラ２２や、ヒーターホルダ１７の影響を受けるため、サブサーミスタ１９の温度は、比較的下がりにくいためである。
【０１３５】
このような場合、たとえ定着装置の動作が正常であっても、メインサーミスタ１８とサブサーミスタ１９の温度差が１００℃を越えてしまい、エラーとして定着装置が止まってしまうことがある。
【０１３６】
そこで、本実施例においては、立ち上げ時にメインサーミスタ１８温度とサブサーミスタ１９の温度の差が１００℃を越えていた場合には、定着装置の空回転を行い、一定時間後に再びメインサーミスタ１８とサブサーミスタ１９の温度差を測定し、差が一定以下であれば、正常な立ち上げとみなして、画像型性装置の動作を継続することとしている。
【０１３７】
図８に、本実施例の定着装置の立ち上げ時制御方法を説明するためのフローチャートを示す。
【０１３８】
ステップＳ７０１からＳ７０４までの動作と、Ｓ７０５からＳ７０７までの動作は、実施例１におけるステップＳ５０１からＳ５０４までの動作及びＳ５０５からＳ５０７までの動作と同様である。
【０１３９】
ステップＳ７０４で、Ｔｓ−Ｔｍが１００℃以上と判定された場合は、ステップＳ７０８からＳ７０９において前回転時間計測タイマをスタートさせ、ステップＳ７１０において、低温温調に入る。低温温調は、本実施例においては、通常温調温度より２０℃低い温度を用いている。低温温調制御を行う目的は、定着装置の温度が高い状態で立ち上げを行った際に、定着装置自体の温度と、定着ベルト裏面の温度をならすために、比較的低い温度で空回転を続けることが有効だからである。
【０１４０】
そして、ステップＳ７１１において、前回転時間計測タイマが２秒未満である間にＴｓ−Ｔｍの値が１００℃以下となった場合は、ステップＳ７０５以降の通常の制御に移行する。
【０１４１】
ステップＳ７１１において、前回転時間計測タイマが２秒以上となった場合は、異常とみなし、ステップＳ７１２において定着ヒーター１６および駆動モータをＯＦＦして、ステップＳ７１３でエラー表示を行い、終了する。
【０１４２】
この定着装置を用いて、１００枚のＡ４紙通紙後の再立ち上げを行ったところ、立ち上げ時にはＴｓ−Ｔｍが１００℃以上と検知されたものの、空回転を１．８秒行うことで、Ｔｓ約１８５℃に対してＴｍが約９５℃と、１００℃以内に収まったため、正常な範囲とみなされ、通常のプリントが行われた。
【０１４３】
また、この定着装置を故意に圧解除状態にし、電子写真方式のカラー画像形成装置に装着し、室温（２０℃）から定着装置の立ち上げを行ったところ、プリント開始から２．２秒で、メインサーミスタ１８の検知温度６５℃に対して、サブサーミスタ１９の検知温度が１７０℃となり、さらに２秒のから回転を行い、メインサーミスタ１８の温度が９０℃、サブサーミスタ１９の温度が２５０℃となった時点で定着ヒーター１６への通電が停止し、それ以上温度上昇することはなかった。
【０１４４】
また、同様に、故意に定着ベルト２０を固定した状態で、定着装置の立ち上げを行ったところ、１．６秒で、メインサーミスタ１８の検知温度４０℃に対して、サブサーミスタ１９の検知温度が１４０℃となりさらに２秒後になってもＴｓ−Ｔｍの値は減少しないため、定着ヒーター１６への通電が停止し、それ以上温度上昇することはなかった。
【０１４５】
〈第三の実施例〉
本実施例は、定着装置の大まかな構成は第一の実施例と同様だが、サブサーミスタ１９を、定着ヒーター１６の長手端部に配置することによって、幅の狭い転写材Ｐを定着した際に、長手端部が昇温するのを防止する機構を盛り込んだことが異なる。
【０１４６】
定着装置の構成は、第一の実施例と同様であり。図２に示した通りである。
図９に、本実施例におけるメインサーミスタ１８とサブサーミスタ１９の長手配置状態を説明するための斜視図を示す。本実施例においては、転写材Ｐとして、Ａ４サイズの定形紙（長手方向幅２１０ｍｍ）と、Ａ５サイズ定形紙（長手方向幅１４５ｍｍ）を、中央基準で通紙可能とした。図９において、メインサーミスタ１８は第一の実施例と同様、長手中央部付近に配置されるが、サブサーミスタ１９は、長手中央から９０ｍｍの位置、すなわち、Ａ５サイズ紙の外側かつＡ４サイズ紙の内側となる位置に配置した。
【０１４７】
本実施例においては、Ａ５サイズ紙を連続通紙した際の、端部における昇温を防止するため、通紙中のサブサーミスタ１９の温度をモニターし、一定以上の温度になった場合に、通紙を止め、定着装置を空回転させることにより、端部の昇温を緩和した後に、次の紙の給紙を開始する機能をもつ。
【０１４８】
図１０に、本実施例における、通紙中の端部昇温緩和機能の動作について説明するフローチャートを示す。
【０１４９】
ステップＳ９０１でコードデータを受け取った後、ステップＳ９０３で駆動モーター及び定着ヒーター１６がＯＮされ、ステップＳ９０４において、給紙が開始される。
【０１５０】
次にステップＳ９０５でサブサーミスタ１９の温度Ｔｓを検知し、ステップＳ９０６でＴｓが第一基準温度以上となっているか判定される。本実施例においては、第一基準温度を２４０℃とした。Ｔｓの温度が２４０℃以上となるまでは、ステップＳ９０５からステップＳ９０８までの工程が繰り返され、プリントが終了した時点で、待機状態に戻る。
【０１５１】
ステップＳ９０６において、Ｔｓが２４０℃以上となった場合は、ステップＳ９０９へ行き、紙後端が定着ニップを通過するまでは通常温調を続ける。その後、ステップＳ９１０において、Ｔｓが第二基準温度を下回ったかどうかが判定される。本実施例においては、第二基準温度を２２０℃としている。
【０１５２】
ステップＳ９１１からステップＳ９１４までの工程は、Ｔｓが２２０℃を下回るまでの間、定着装置を紙間温調に移行し、空回転を続けるためのものである。ステップＳ９１１において、紙間時間計測タイマがセットされているか否か判断し、タイマがセットされていなければ、ステップＳ９１２でタイマをスタートさせる。その後、ステップＳ９１３で紙間温調温度に移行し、ステップＳ９１４において、紙間時間計測タイマが３０秒以上となったかどうかが判定される。タイマが３０秒未満であれば、ステップＳ９１０に戻り、再びＴｓが２２０℃を下回ったかどうかが判定される。
【０１５３】
本工程により、紙間時間計測タイマが３０秒以上となるか、Ｔｓが２２０℃を下回るまで、紙間温調による空回転が続けられる。
【０１５４】
なお、本実施例における紙間温調は、通常の温調温度より２０℃低い温度を用いている。
【０１５５】
紙間時間計測タイマが３０秒以上となる前にＴｓが２２０℃を下回った場合は、再びステップＳ９０１に戻り、待機状態となる。このとき次のコードデータを受信していれば、再び画像形成装置は作像に供され、次のプリントが行われる。
【０１５６】
また、紙間時間計測タイマが３０秒以上となった場合は、定着装置の以上とみなし、ステップＳ９１５において、定着ヒーター１６および駆動モーターがＯＦＦされ、エラー表示の後、動作を終了する。
【０１５７】
本実施例の定着装置を搭載した、プロセススピード９０ｍｍ／ｓｅｃの画像形成装置を用いて、Ａ５サイズ紙の通紙を連続５０枚行ったところ、３枚連続通紙を行った時点で、約６秒間空回転を行い、さらに２枚通紙した時点で９秒間の空回転を行い、以降は、１枚毎に１０〜１２秒の空回転を行う動作を繰り返し、５０枚の通紙を終えた。
【０１５８】
この定着装置を故意に圧解除状態にし、電子写真方式のカラー画像形成装置に装着し、室温（２０℃）から定着装置の立ち上げを行ったところ、実施例１と同様、プリント開始から２．２秒で、メインサーミスタ１８の検知温度６５℃に対して、サブサーミスタ１９の検知温度が１７０℃となり、定着ヒーター１６への通電が停止し、それ以上温度上昇することはなかった。
【０１５９】
また、同様に、故意に定着ベルト２０を固定した状態で、定着装置の立ち上げを行ったところ、１．６秒で、メインサーミスタ１８の検知温度４０℃に対して、サブサーミスタ１９の検知温度が１４０℃となり、定着ヒーター１６への通電が停止し、それ以上温度上昇することはなかった。
【０１６０】
〈第四の実施例〉
本実施例は、定着ベルト２０として、金属をベースとした金属定着ベルトを用いることを特徴とする。
【０１６１】
図１１は、本実施例で用いる定着ベルト２０を示す図である。ベース層２０ａは、ＳＵＳの素管を引き抜き加工により、厚さ５０μｍの厚みのシームレスベルト状に形成した、ＳＵＳベルトを用いている。このＳＵＳベルト２０ａ上に、第一、第二の実施例と同様、ゴム層２０ｂ、離型性層２０ｃを形成し、本実施例の定着ベルト２０を得た。
【０１６２】
第一の実施例と同様の定着装置に、本実施例の定着ベルト２０を適用し、第一の実施例と同様、７００Ｗの電力を投入し、定着ベルト２０の内面が１９５℃になるまでの時間を計測したところ、約８秒であり、第一の実施例の定着装置に比べて、より速やかに定着ベルト２０温度を上昇させることが可能となった。
【０１６３】
また、第一の実施例と同様、故意に定着ベルト２０を固定した状態で、室温（２０℃）から定着装置の立ち上げを行ったところ、１．４秒で、メインサーミスタ１８の検知温度３５℃に対して、サブサーミスタ１９の検知温度が１４０℃となり、定着ヒーター１６に対する通電が停止し、それ以上温度上昇することはなかった。
【０１６４】
本実施例においては、定着ベルト２０の基材２０ａの材質として、ステンレスを用いたが、もちろん他の金属でも構わない。具体的には銅、鉄、ニッケル等が考えられる。とりわけ、銅やニッケルを電鋳法によりスリーブ状に形成した定着ベルト基材２０ａを用いると、４０μｍ以下の薄膜化が可能となり、さらに熱効率も高いため、立ち上がり特性にすぐれた定着ベルト２０を得ることが可能となる。
【０１６５】
〈第五の実施例〉
本実施例は、定着ヒーター１６として、アルミナではなく、窒化アルミを基材ａとしたセラミックヒーターを使用したことを特徴とする。
【０１６６】
本実施例においては、定着ヒーター１６の基板ａとして、窒化アルミを使用したことを除いては、第一の実施例と全く同様の構成とした。
【０１６７】
窒化アルミは、熱伝導率９５Ｗ／ｍ・Ｋのものを使用した。アルミナの熱伝導率２０Ｗ／ｍ・Ｋに対し、４．７５倍の熱伝導率を持つため、定着ヒーター１６の裏面にサブサーミスタ１９を置いた場合でも、定着ヒーター１６の表面の温度に、より近い温度を検出することが可能となる。
【０１６８】
実際に、第一の実施例と同様に、本実施例の定着装置に、７００Ｗの電力を投入し、定着ベルト内面が１９５℃になるまでの時間を計測したところ約１０秒であり、電源ＯＮから最初のプリントアウトまで１５秒以内の、オンデマンド性の高い定着装置が実現できた。
【０１６９】
また、故意に定着ベルトを固定した状態で、室温（２０℃）から定着装置の立ち上げを行ったところ、１．５秒で、メインサーミスタの検知温度３０℃に対して、サブサーミスタ１９の検知温度が１４０℃となり、ヒーター通電が停止し、それ以上温度上昇することはなかった。
【０１７０】
〈その他〉
１）定着ニップを形成させる第一と第二の定着部材は実施例の定着ベルトや加圧ローラの形態に限られるものではない。第一と第二の定着部材の両方に熱源を具備させた形態の装置にすることもできる。
【０１７１】
２）熱源としてのセラミックヒーターの形態は実施例のものに限られないことは勿論である。また熱源はセラミックヒーターに限られるものではなく、例えば、鉄板等の電磁誘導発熱部材と磁場発生手段で構成することもできる。
【０１７２】
３）熱源は必ずしも定着ニップ部Ｎに位置していなくてもよい。例えば、熱源を定着ニップ部Ｎよりも定着ベルト移動方向上流側に位置させて配設することも出来る。
【０１７３】
４）実施例の定着装置は加圧用回転体駆動方式であるが、エンドレスの定着ベルトの内周面に駆動ローラを設け、定着ベルトにテンションを加えながら駆動する方式の装置であってもよいし、定着ベルトをロール巻きの有端ウエブ状にし、これを走行駆動させる方式の装置であってもよい。
【０１７４】
５）本発明において定着装置には、未定着画像を記録材上に永久画像として加熱定着させる定着装置ばかりでなく、未定着画像を記録材上に仮定着させる加熱装置、画像を担持した記録材を再加熱してつや等の画像表面性を改質する加熱装置なども包含される。
【０１７５】
６）画像形成装置の作像方式は電子写真方式に限られず、静電記録方式、磁気記録方式等であってもよいし、また転写方式でも直接方式でもよい。
【０１７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、定着装置および該定着装置を具備した画像形成装置について、定着部材の温調制御を正確に行うと同時に、加圧解除状態、定着部材スリップ等の装置異常時の過昇温を防止して安全性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施例におけるカラー画像形成装置の概略構成図
【図２】第一の実施例における定着装置の断面模型図
【図３】定着ヒーター・メインサーミスタ・サブサーミスタの位置関係を示す斜視模型図
【図４】定着ヒーター（セラミックヒーター）の構成説明図
【図５ａ】定着装置の通常動作時の、定着ヒーター（サブサーミスタ）、定着ベルト裏面（メインサーミスタ）および定着ベルト表面の温度の挙動を示すグラフ
【図５ｂ】定着装置の圧解除を行った際の、定着ヒーター（サブサーミスタ）、定着ベルト裏面（メインサーミスタ）および定着ベルト表面の温度の挙動を示すグラフ
【図５ｃ】定着装置の定着ベルトが停止した状態での、定着ヒーター（サブサーミスタ）、定着ベルト裏面（メインサーミスタ）および定着ベルト表面の温度の挙動を示すグラフ
【図６】第一の実施例における立ち上げ制御のアルゴリズムを示すフローチャート
【図７】定着装置昇温時の立ち上げにおける、定着ヒーター（サブサーミスタ）、定着ベルト裏面（メインサーミスタ）および定着ベルト表面の温度の挙動を示すグラフ
【図８】第二の実施例における立ち上げ制御のアルゴリズムを示すフローチャート
【図９】第三の実施例における、ヒーター・メインサーミスタ・サブサーミスタの位置関係を示す斜視図
【図１０】第三の実施例における温調制御のアルゴリズムを示すフローチャート
【図１１】第四の実施例における定着ベルトの断面模型図
【図１２】従来の熱ローラ方式定着装置の断面図
【図１３】従来のフィルム定着方式の定着装置の断面図
【符号の説明】
１６ 定着ヒーター
１７ ヒーターホルダ
１８ メインサーミスタ
１９ サブサーミスタ
２０ 定着ベルト
２２ 加圧ローラ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing device for holding a recording material carrying an image in a nip formed by first and second fixing members, conveying the recording material, and heating the recording material, and an image forming apparatus equipped with the fixing device.
[0002]
More specifically, a recording material (paper, printing paper, a transfer material sheet, an OHT sheet, etc.) is formed by a timely image forming process means such as electrophotography, electrostatic recording, and magnetic recording using a toner made of a heat-meltable resin or the like. , Glossy paper, glossy film, etc.) on the surface of the recording material carrying the unfixed toner image corresponding to the target image information formed and carried by the direct method or the transfer method (transfer method) on the surface of the recording material. 1. Field of the Invention The present invention relates to a toner image fixing device that performs a heat fixing process as a permanent fixed image, and an image forming device such as a laser beam printer or a facsimile equipped with the fixing device.
[0003]
In particular, the present invention relates to an on-demand fixing device which is suitable for use in a color image forming apparatus, is low-cost, and has a short rise time (so-called warm-up time).
[0004]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, colorization of image forming apparatuses such as printers and copiers has been advanced.
[0005]
1) As a fixing device used in such a color image forming apparatus, a heat roller fixing having an elastic layer on a fixing member is well known. FIG. 12 shows an example of a fixing device using a fixing roller having such an elastic layer.
[0006]
In this fixing device, unfixed toner is rotated at a contact nip portion (fixing nip) N between two heating rollers including a fixing roller 101 and a pressure roller 102, which are driven to rotate in a direction indicated by an arrow and adjusted to a predetermined fixing temperature. The recording material P on which the image t is placed can pass through.
[0007]
The unfixed toner image t is heated and pressed by the fixing roller 101 and the pressing roller 102 when passing through the nip portion N, and is fixed on the recording material P as a completed image (permanently fixed image).
[0008]
Each of the rollers 101 and 102 is provided with a halogen heater H at the center, and the radiant energy generated from the heater H is absorbed and heated by the aluminum cores 101a and 102a inside each roller. The thermistors 103 and 104 are disposed on the surfaces of the rollers 101 and 102 in elastic contact with each other. The halogen heaters H of the rollers 101 and 102 are provided based on the temperatures detected by the thermistors 103 and 104. Power supply is controlled to perform temperature adjustment.
[0009]
Elastic layers 101b and 102b made of silicone rubber having a thickness of 2 mm are provided around the aluminum cored bar 101a and 102a of each of the rollers 101 and 102, and a toner or the like is further provided on the outer surface of each roller. PFA (tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl ether copolymer / tetrafluoroethylene / perfluoroalkylvinyl ether copolymer resin), FEP (tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer) Coating layers 101c and 102c made of a resin having good releasability and heat resistance, such as a combined resin / tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer resin).
[0010]
The reason why the elastic layer 101b is provided on the side of the fixing roller 101, which is a fixing member to which the unfixed toner t contacts, in the fixing nip portion N is to fix the toner image surface as uniformly as possible.
[0011]
By providing the elastic layer 101b on the fixing roller 101 side, when the toner image t passes through the fixing nip portion N, the elastic layer 101b is deformed along the toner layer, so that the toner on the image is unevenly placed. Are uniformly wrapped by the elastic layer 101b and uniformly heated, so that uniform fixing is achieved.
[0012]
The image fixed uniformly in this way has no gloss unevenness, and has a feature that the light transmittance of the image is excellent particularly when an OHT (transparent sheet for an overhead projector) is fixed.
[0013]
However, in a heat roller type fixing device having such an elastic layer, the heat capacity of the heat roller itself becomes large, and the time required for raising the temperature of the fixing roller 101 to a temperature suitable for fixing the toner image is increased. (Warm-up time) is long. Further, the cost of the fixing member is also expensive.
[0014]
2) On the other hand, as an inexpensive fixing device having a short warm-up time and being inexpensive, a film fixing type fixing device used for a black-and-white printer or the like is well known. FIG. 13 shows an example of such a film fixing device.
[0015]
In this fixing device, a thin fixing film 111 is sandwiched between a heater 112 fixedly supported by a support member 115 and an elastic pressure roller 114 to form a fixing nip portion N. The recording material P carrying the toner image t is nipped and conveyed between the fixing film 111 and the pressure roller 114 in the fixing nip portion by being slid and moved on the surface and fixedly supported. In this configuration, the toner image on the recording material is heated by heat. The unfixed toner image t on the recording material P receives heat and pressure when passing through the fixing nip N, and is fixed on the recording material P as a completed fixed image (permanent fixed image).
[0016]
The fixing film 111 is, for example, an endless film made of a heat-resistant resin having a thickness of about 50 μm and having a release layer (such as a fluororesin coating layer) having a thickness of about 10 μm formed on the surface thereof. A resistance heating element is formed on a substrate. The temperature detection means 113 is brought into contact with the heater 112, the temperature of the heater 112 is detected, and the temperature control is performed by a control means (not shown) so that the temperature of the heater 112 becomes a desired temperature.
[0017]
Further, in order to reduce the heat capacity of the fixing film 111, no elastic layer is provided on the fixing film 111.
[0018]
In the fixing device having such a configuration, since the heat capacity of the fixing film 111 is extremely small, after the power is supplied to the heater 112, the temperature of the fixing nip N is raised to the temperature at which the toner image can be fixed in a short time. It is possible.
[0019]
However, when a film fixing device using a fixing film 111 without such an elastic layer is used as a fixing device of a color image forming apparatus, the unevenness due to the surface of the recording material P, the presence or absence of the toner layer, and the unevenness of the toner itself. For example, the surface of the fixing film 111 cannot follow, and the difference in heat applied from the fixing film between the convex portion and the concave portion occurs. The heat is transmitted well from the fixing film to the convex portions that are in good contact with the fixing film, and the heat from the fixing film is hardly transmitted to the concave portions compared to the convex portions.
[0020]
In the case of a color image, a plurality of toner layers are stacked and mixed for use, so that the unevenness of the toner layer is larger than that of a black-and-white image, and when the fixing film as a fixing member does not have an elastic layer, gloss unevenness of the fixed image is reduced. When the recording material is OHT, the image quality deteriorates due to poor transparency when the fixed image is projected.
[0021]
Therefore, by using a fixing belt (fixing film) having an elastic layer as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-15303 (Patent No. 3051085) in a film fixing device, low-cost color-on-demand fixing can be performed. A fixing device constituting the device has been proposed.
[0022]
[Problems to be solved by the invention]
However, the thermal conductivity of the silicone rubber or the like used for the elastic layer of the fixing belt is not so high, and since many members enter between the surface of the fixing belt and the temperature detecting means of the heater, the response is poor. It is difficult to control the temperature of the fixing belt surface by the heater temperature detecting means.
[0023]
In particular, it is difficult to detect that the recording material has passed through the fixing device to remove heat from the surface of the fixing belt and the temperature of the surface of the fixing belt has decreased by the temperature detecting means behind the heater, or it takes too long to respond. Would.
[0024]
On the other hand, when the arrangement of the temperature detecting means is moved from the heater section to the surface or the inner surface of the fixing belt and the temperature of the fixing belt itself is detected to control the driving of the heater to control the temperature, Although the belt temperature can be controlled accurately, the temperature of the heater itself cannot be detected.
[0025]
Therefore, when the heater is energized and heated while the rotation of the fixing belt is stopped due to some abnormality, or when the heat transfer from the heater to the fixing belt is not performed well, such as when the pressure is released. When the heater is energized and generates heat, the heating rate of the heater is much higher than the heating rate of the fixing belt temperature detecting means. There has been a problem that the elastic layer of the belt is damaged by heat and is deformed.
[0026]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems. In a toner image fixing device, temperature control of a fixing member is accurately performed, and at the same time, when an error occurs in a device such as a pressure release state and a fixing member slip. The purpose is to prevent temperature rise and ensure safety.
[0027]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a fixing device and an image forming apparatus having the following configurations.
[0028]
(1) In a fixing device in which a recording material carrying an image is nipped and conveyed and heated by a nip formed by a first and a second fixing member,
Having a heat source in the vicinity of the nip, a first temperature detecting means arranged in non-contact with the heat source, and a second temperature detecting means arranged in a place closer to the heat source than the first temperature detecting means, When the difference between the detected temperatures of the first temperature detecting means and the second temperature detecting means becomes a predetermined value or more, the heat source is stopped or the heat source is set at a temperature lower than the control temperature at the time of performing fixing. A fixing device characterized by being controlled by:
[0029]
Thus, the temperature difference between the first temperature detecting unit and the second temperature detecting unit is monitored while accurately controlling the temperature of the fixing member by the first temperature detecting unit. In addition, it is possible to provide a fixing device having excellent safety.
[0030]
(2) The fixing device according to (1), wherein the first temperature detecting unit and the second temperature detecting unit are arranged at different positions in a nip longitudinal direction.
[0031]
Thus, similarly to the invention of (1), the temperature difference between the first temperature detecting unit and the second temperature detecting unit is monitored while the temperature control of the fixing member is accurately controlled by the first temperature detecting unit. In this way, it is possible to quickly detect abnormalities in the apparatus and provide a fixing apparatus with excellent safety, and at the same time, in a device capable of passing recording materials of two or more different sizes, the width in the longitudinal direction of the fixing nip is reduced. Even when a short recording material is used, it is possible to suppress a rise in the temperature of the end portion of the fixing member and to provide a more stable fixing device.
[0032]
(3) In the fixing device according to the above (2), it is possible to use recording materials of at least two different sizes in at least the longitudinal direction of the nip, and the second temperature detecting unit performs recording with a large size in the longitudinal direction of the nip. A fixing device, wherein the fixing device is disposed in a longitudinal region of the material and at a position corresponding to a position outside the longitudinal region of the recording material having a small nip longitudinal direction size.
[0033]
Thus, similarly to the invention of (2), the temperature difference between the first temperature detecting unit and the second temperature detecting unit is monitored while the temperature control of the fixing member is accurately performed by the first temperature detecting unit. In this way, it is possible to quickly detect abnormalities and provide a highly safe fixing device, and at the same time, use a transfer material with a short width in the longitudinal direction in a device that can pass recording materials of two or more different sizes. Even when the fixing member is used, it is possible to provide a more stable fixing device by suppressing the occurrence of temperature rise at the end of the fixing member.
[0034]
(4) In the fixing device according to any one of (1) to (3), a fixing belt having a belt-like member provided with an elastic layer is used as a fixing member on a side in contact with an image surface of a recording material. A fixing device.
[0035]
Thus, similarly to the invention of (1), the temperature difference between the first temperature detecting means and the second temperature detecting means is monitored while the temperature control of the fixing belt is accurately controlled by the first temperature detecting means. Thus, it is possible to quickly detect an abnormality and provide a fixing device having excellent safety.
[0036]
(5) The fixing device according to (4), wherein 1 cm of the fixing belt is 2 1.0 × 10 per heat capacity -2 cal / cm 2 K or more and 1.0 cal / cm 2 K or less.
[0037]
As a result, a fixing device having excellent color image quality and on-demand property is obtained, and the first temperature detection unit performs the first temperature detection while accurately controlling the temperature of the fixing belt by the first temperature detection unit as in the invention of (1). By monitoring the temperature difference between the means and the second temperature detecting means, an abnormality can be quickly detected and a fixing device excellent in safety can be provided.
[0038]
(6) The fixing device according to (4) or (5), wherein the base material of the fixing belt is made of a heat-resistant resin.
[0039]
Thus, a fixing device having excellent color image quality and on-demand property can be obtained as in the invention of (5), and at the same time, the temperature control of the fixing belt can be accurately controlled by the first temperature detecting means as in the invention of (1). By monitoring the temperature difference between the first temperature detecting means and the second temperature detecting means while performing, it is possible to quickly detect an abnormality and to provide a fixing device excellent in safety.
[0040]
(7) The fixing device according to (6), wherein a base material of the fixing belt is made of thermosetting polyimide.
[0041]
Thus, a fixing device having excellent color image quality and on-demand property can be obtained as in the invention of (5), and at the same time, the temperature control of the fixing belt can be accurately controlled by the first temperature detecting means as in the invention of (1). By monitoring the temperature difference between the first temperature detecting means and the second temperature detecting means while performing, it is possible to quickly detect an abnormality and to provide a fixing device excellent in safety.
[0042]
(8) The fixing device according to (4) or (5), wherein the base material of the fixing belt is made of metal.
[0043]
As a result, a fixing device having higher thermal efficiency and excellent on-demand properties can be obtained, and at the same time, the first temperature detecting means can accurately control the temperature of the fixing belt by the first temperature detecting means, as in the first invention, and can maintain the first temperature. By monitoring the temperature difference between the detection means and the second temperature detection means, it is possible to quickly detect an abnormality and to provide a fixing device excellent in safety.
[0044]
(9) The fixing device according to (8), wherein a base material of the fixing belt is a stainless steel belt.
[0045]
As a result, similarly to the invention (7), a fixing device having higher thermal efficiency and excellent on-demand properties can be obtained, and at the same time, the temperature control of the fixing belt can be accurately controlled by the first temperature detecting means similarly to the first invention. By monitoring the temperature difference between the first temperature detecting means and the second temperature detecting means while detecting the abnormality, it is possible to quickly detect an abnormality and to provide a fixing device excellent in safety.
[0046]
(10) The fixing device according to (8), wherein a base material of the fixing belt is a nickel belt.
[0047]
As a result, similarly to the invention (7), a fixing device having higher thermal efficiency and excellent on-demand properties can be obtained, and at the same time, the temperature control of the fixing belt can be accurately controlled by the first temperature detecting means similarly to the first invention. By monitoring the temperature difference between the first temperature detecting means and the second temperature detecting means while detecting the abnormality, it is possible to quickly detect an abnormality and to provide a fixing device excellent in safety.
[0048]
(11) The fixing device according to any one of (4) to (10), wherein a release layer is provided on the outermost layer of the fixing belt.
[0049]
Thereby, while improving the releasing property of the fixing member and obtaining a fixing member having excellent toner stain resistance, the temperature control of the fixing belt is accurately performed by the first temperature detecting unit similarly to the first invention, By monitoring the temperature difference between the first temperature detecting means and the second temperature detecting means, it is possible to quickly detect an abnormality and provide a fixing device excellent in safety.
[0050]
(12) The fixing device according to (11), wherein the release layer provided on the outermost layer of the fixing belt is made of a fluororesin.
[0051]
As a result, similarly to the invention of (11), the releasability of the fixing member is enhanced and a fixing member having excellent toner stain resistance is obtained, and the fixing belt of the fixing belt is detected by the first temperature detecting means similarly to the invention of (1). By monitoring the temperature difference between the first temperature detecting means and the second temperature detecting means while accurately performing temperature control, it is possible to quickly detect an abnormality and to provide a fixing device excellent in safety. .
[0052]
(13) The fixing device according to (12), wherein the release layer is formed by coating a fluororesin tube.
[0053]
Thus, similarly to the invention of (11), the releasability of the fixing member is enhanced, and a fixing member having excellent toner stain resistance is obtained, and the temperature of the fixing belt is detected by the first temperature detecting means as in the first invention. By monitoring the temperature difference between the first temperature detecting means and the second temperature detecting means while accurately performing the tone control, it is possible to quickly detect an abnormality and to provide a fixing device excellent in safety.
[0054]
(14) The fixing device according to any one of (1) to (13), wherein a linear heating element is used as a heat source.
[0055]
As a result, a fixing device having excellent on-demand properties is obtained, and the temperature control of the fixing belt is accurately performed by the first temperature detecting means as in the first invention, and the first temperature detecting means and the second By monitoring the temperature difference of the temperature detecting means, abnormality can be quickly detected, and a fixing device excellent in safety can be provided.
[0056]
(15) The fixing device according to (14), wherein a ceramic heater having a resistance heating element formed on a ceramic substrate is used as a heat source.
[0057]
As a result, a fixing device having excellent on-demand properties is obtained as in the invention of (14), and at the same time, the temperature of the fixing belt is controlled accurately by the first temperature detecting means as in the first invention. By monitoring the temperature difference between the temperature detecting means and the second temperature detecting means, it is possible to quickly detect an abnormality and to provide a fixing device excellent in safety.
[0058]
(16) The fixing device according to (15), wherein an alumina material is used as the ceramic substrate.
[0059]
As a result, a fixing device having excellent on-demand properties is obtained as in the invention of (14), and at the same time, the temperature of the fixing belt is controlled accurately by the first temperature detecting means as in the first invention. By monitoring the temperature difference between the temperature detecting means and the second temperature detecting means, it is possible to quickly detect an abnormality and to provide a fixing device excellent in safety.
[0060]
(17) The fixing device according to (15), wherein an aluminum nitride material is used as the ceramic substrate.
[0061]
As a result, a fixing device having excellent on-demand properties is obtained as in the invention of (14), and at the same time, the temperature of the fixing belt is controlled accurately by the first temperature detecting means as in the first invention. By monitoring the temperature difference between the temperature detecting means and the second temperature detecting means, it is possible to quickly detect an abnormality and to provide a fixing device excellent in safety.
[0062]
(18) The fixing device according to any one of (14) to (17), wherein a resin material is used for a heat source holding member that holds the heat source.
[0063]
As a result, the heat of the heater can be efficiently transmitted to the fixing belt side, and a fixing device with excellent on-demand properties can be obtained. At the same time, the temperature control of the fixing belt can be accurately controlled by the first temperature detecting means as in the first invention. By monitoring the temperature difference between the first temperature detecting means and the second temperature detecting means while detecting the abnormality, it is possible to quickly detect an abnormality and to provide a fixing device excellent in safety.
[0064]
(19) The fixing device according to (18), wherein the heat source holding member is made of a liquid crystal polymer.
[0065]
Thus, similarly to the invention of (18), the heat of the heater is efficiently transmitted to the fixing belt side to obtain a fixing device having excellent on-demand properties, and at the same time, the first temperature detecting means is used similarly to the first invention. By monitoring the temperature difference between the first temperature detecting means and the second temperature detecting means while accurately controlling the temperature of the fixing belt, an abnormality can be quickly detected to provide a fixing device excellent in safety. be able to.
[0066]
(20) The fixing device according to any one of (1) to (19), wherein the first temperature detecting unit is disposed in contact with the fixing member.
[0067]
This makes it possible to more accurately detect the temperature of the fixing belt and perform stable temperature control, and at the same time, similarly to the first invention, the temperature difference between the first temperature detecting unit and the second temperature detecting unit. By monitoring the abnormality, it is possible to quickly detect an abnormality and provide a fixing device having excellent safety.
[0068]
(21) The fixing device according to (20), wherein the first temperature detecting unit is disposed in contact with an inner surface of the fixing member.
[0069]
Accordingly, similarly to the invention of (20), it is possible to more accurately detect the temperature of the fixing belt and perform stable temperature control, and at the same time, as in the first invention, to the first temperature detecting means and the second temperature detecting means. By monitoring the temperature difference between the two temperature detecting means, an abnormality can be quickly detected, and a fixing device excellent in safety can be provided.
[0070]
(22) The fixing device according to any one of (1) to (21), wherein the second temperature detection unit is arranged in contact with the heat source.
[0071]
Thereby, it is possible to monitor the accurate temperature of the heat source and detect the abnormality more quickly, and to reduce the temperature difference between the first temperature detecting means and the second temperature detecting means as in the invention of (1). By monitoring, it is possible to quickly detect an abnormality and provide a fixing device having excellent safety.
[0072]
(23) An image forming apparatus including the fixing device according to any one of (1) to (22).
[0073]
(24) The image forming apparatus according to (23), wherein the image forming apparatus is a color image forming apparatus that forms a color image by overlapping toner images of a plurality of colors.
[0074]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[0075]
<First embodiment>
(1) Example of image forming apparatus
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a color image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. The color image forming apparatus of the present example is an apparatus that obtains a full-color image by superposing toner images of four colors of yellow, cyan, magenta, and black by using an electrophotographic method, and has a process speed of 90 mm / sec. The number of prints per minute is 16 US letter size paper. Further, the time (FPOT) until the first print (First Page Out) is about 15 seconds.
[0076]
Y, C, M, and K are four process cartridges for forming yellow, cyan, magenta, and black color toner images, respectively, arranged in order from bottom to top. Each of the process cartridges Y, C, M, and K includes a photosensitive drum 1 as an image carrier, a charging roller 2 as a charging unit, a developing unit 3 for developing an electrostatic latent image, and a cleaning of the photosensitive drum. A so-called all-in-one cartridge in which the means 4 and the like are combined in one container is used. The developing means 3 of the yellow process cartridge Y is provided with yellow toner, the developing means 3 of the cyan process cartridge C is provided with cyan toner, the developing means 3 of the magenta process cartridge M is provided with magenta toner, and the black process cartridge K is provided. Is filled with a black toner.
[0077]
An optical system 5 for forming an electrostatic latent image by exposing the photosensitive drum 1 to light is provided in correspondence with the four color process cartridges Y, C, M, and K. As the optical system 5, a laser scanning exposure optical system is used.
[0078]
In each of the process cartridges Y, C, M, and K, the scanning exposure based on the image data is performed on the photosensitive drum 1 uniformly charged by the charging unit 2 by the optical system 5, so that the photosensitive drum An electrostatic latent image corresponding to the scanning exposure image is formed on the surface. By setting the developing bias applied to the developing roller of the developing means 3 from a bias power source (not shown) to an appropriate value between the charging potential and the latent image (exposed portion) potential, the toner charged to the negative polarity Selectively adheres to the electrostatic latent image on the photosensitive drum 1 to perform development.
[0079]
That is, the yellow toner image is formed on the photosensitive drum 1 of the yellow process cartridge Y, the cyan toner image is formed on the photosensitive drum 1 of the cyan process cartridge C, and the magenta toner image is formed on the photosensitive drum 1 of the magenta process cartridge M. A black toner image is formed on the photosensitive drum 1 of the black process cartridge K.
[0080]
The single-color toner image developed and formed on the photosensitive drum 1 of each of the process cartridges Y, C, M, and K is transferred onto the intermediate transfer member 6 that rotates at a substantially constant speed in synchronization with the rotation of each of the photosensitive drums 1. The primary transfer is performed in such a manner that the full-color toner image is superimposed in order in a predetermined alignment state, thereby forming a full-color toner image on the intermediate transfer body 6.
[0081]
In this embodiment, an endless intermediate transfer belt is used as the intermediate transfer body 6, and the intermediate transfer body 6 is suspended around three rollers of a driving roller 7, a secondary transfer roller facing roller 14, and a tension roller 8, and is stretched. And is driven by the drive roller 7.
[0082]
A primary transfer roller 9 is used as a primary transfer unit of the toner image from the photosensitive drum 1 of each process cartridge Y, C, M, and K onto the intermediate transfer belt 6. By applying a primary transfer bias having a polarity opposite to that of the toner from a bias power supply (not shown) to the primary transfer roller 9, the intermediate transfer belt 6 is transferred from the photosensitive drum 1 of each of the process cartridges Y, C, M, and K. , The toner image is primarily transferred.
[0083]
After the primary transfer from the photosensitive drum 1 to the intermediate transfer belt 6 in each of the process cartridges Y, C, M, and K, the toner remaining on the photosensitive drum 1 as a transfer residue is removed by the cleaning unit 4. In this embodiment, blade cleaning using a urethane blade is used as the cleaning means 4.
[0084]
The above process is performed in synchronization with the rotation of the intermediate transfer belt 6 so as to be performed in the process cartridges Y, C, M, and K for the respective colors of yellow, cyan, magenta, and black. Images are successively formed one upon another. At the time of forming an image of only a single color (single color mode), the above steps are performed only for the target color.
[0085]
On the other hand, a transfer material P set in a transfer material cassette 10 serving as a transfer material supply unit is fed by a feed roller 11 and is suspended by a registration roller 12 at a predetermined control timing on a secondary transfer roller facing roller 14. The intermediate transfer belt 6 is conveyed to a nip portion between the intermediate transfer belt 6 and a secondary transfer roller 13 as a secondary transfer unit.
[0086]
The primary transfer toner image formed on the intermediate transfer belt 6 is collectively transferred onto the transfer material P by a bias having a polarity opposite to that of the toner applied from a bias applying unit (not shown) to a secondary transfer roller 13 as a secondary transfer unit. Transcribed.
[0087]
The secondary transfer residual toner remaining on the intermediate transfer belt 6 after the secondary transfer is removed by the intermediate transfer belt cleaning unit 15. In this embodiment, similarly to the cleaning means 4 for the photosensitive drum 1, the intermediate transfer member is cleaned by a urethane blade.
[0088]
The toner image secondary-transferred onto the transfer material P is fused and fixed on the transfer material P by passing through a fixing device F serving as a fixing unit, and is sent out to a discharge tray 32 through a discharge path 31. This is an output image of the image forming apparatus.
[0089]
(2) Fixing device F
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the configuration of the fixing device F. The fixing device F of the present embodiment is a heating device of a fixing belt heating system and a rotating body driving system (tensionless type) for pressing.
[0090]
1) Overall configuration of device F
Reference numeral 20 denotes a fixing belt as a first fixing member, which is a cylindrical (endless belt-shaped) member obtained by providing an elastic layer on a belt-shaped member. This fixing belt 20 will be described in detail in section 3) below.
[0091]
Reference numeral 22 denotes a pressure roller as a second fixing member. Reference numeral 17 denotes a heater holder having a heat resistance and rigidity having a substantially semicircular cross section in a cross section, and reference numeral 16 denotes a fixing heater as a heat source, which is disposed on the lower surface of the heater holder 17 along the length of the holder. The fixing belt 20 is loosely fitted to the heater holder 17. In this embodiment, the fixing heater 16 is a ceramic heater as described in detail in the section 2) described later.
[0092]
The heater holder 17 is formed of a liquid crystal polymer resin having high heat resistance, and serves to hold the fixing heater 16 and guide the fixing belt 20. In this example, Zenit 7755 (trade name) manufactured by DuPont was used as the liquid crystal polymer. The maximum usable temperature of Zenite 7755 is about 270 ° C.
[0093]
The pressure roller 22 is formed by forming a silicone rubber layer having a thickness of about 3 mm on a stainless steel core by injection molding, and coating a PFA resin tube having a thickness of about 40 μm thereon. The pressure roller 22 is disposed so that both ends of the cored bar are rotatably held between the inner and outer side plates (not shown) of the apparatus frame 24 by bearings. On the upper side of the pressure roller 22, a heating assembly including the heater 16, the heater holder 17, the fixing belt 20, and the like is disposed in parallel with the pressure roller 22 with the heater 16 side facing down. Is urged in the axial direction of the pressure roller 22 by a pressure mechanism (not shown) with a force of 98 N (10 kgf) on one side and a total pressure of 196 N (20 kgf), so that the downward surface of the fixing heater 16 passes through the fixing belt 20. The elastic layer of the pressure roller 22 is pressed against the elastic layer with a predetermined pressing force against the elasticity of the elastic layer to form a fixing nip portion N having a predetermined width required for heat fixing. The pressurizing mechanism has a pressure release mechanism, and is configured to release the pressurization at the time of jam clearance or the like and to easily remove the transfer material P.
[0094]
Reference numerals 18 and 19 denote main and sub thermistors as first and second temperature detecting means. The main thermistor 18 as the first temperature detecting means is disposed in non-contact with the fixing heater 16 which is a heat source, and in this embodiment, is elastically contacted with the inner surface of the fixing belt 20 above the heater holder 17 to fix the image. The temperature of the inner surface of the belt 20 is detected. The sub thermistor 19 as the second temperature detecting means is arranged at a position closer to the fixing heater 16 which is a heat source than the main thermistor 18, and in this embodiment, is contacted with the back surface of the fixing heater 16. Is detected.
[0095]
The main thermistor 18 has a thermistor element attached to the tip of a stainless steel arm 25 fixedly supported by the heater holder 17, and the arm 25 elastically swings, so that the movement of the inner surface of the fixing belt 20 becomes unstable. Also in the state, the thermistor element is kept in a state of always contacting the inner surface of the fixing belt 20.
[0096]
FIG. 3 is a perspective model diagram showing a positional relationship between the fixing heater 16, the main thermistor 18, and the sub thermistor 19 in the fixing device of the present embodiment. Both the main thermistor 18 and the sub thermistor 19 are arranged near the longitudinal center of the fixing belt 20 and the fixing heater 16, and are arranged so as to contact the inner surface of the fixing belt 20 and the back surface of the fixing heater 16, respectively.
[0097]
The main thermistor 18 and the sub thermistor 19 are connected to a control circuit unit (CPU) 21. The control circuit unit 21 controls the temperature control of the fixing heater 16 based on the outputs of the main thermistor 18 and the sub thermistor 19. After the determination, the power supply to the fixing heater 16 is controlled by the heater drive circuit unit 28 (FIG. 4).
[0098]
Reference numerals 23 and 26 denote an entrance guide and a fixing / discharge roller mounted on the apparatus frame 24. The entrance guide 23 plays a role of guiding the transfer material P so that the transfer material P that has passed through the secondary transfer nip is accurately guided to the fixing nip portion N. The entrance guide 23 of the present embodiment is made of polyphenylene sulfide (PPS) resin.
[0099]
The pressing roller 22 is driven to rotate at a predetermined peripheral speed in a counterclockwise direction indicated by an arrow by a driving unit M. Due to the frictional contact between the outer surface of the pressure roller 22 and the fixing belt 20 at the fixing nip portion N due to the rotational drive of the pressure roller 22, a rotational force acts on the cylindrical fixing belt 20 to cause the fixing belt 20 to rotate. The inner surface of the heater holder 17 is driven to rotate clockwise as indicated by an arrow while the inner surface of the heater holder 17 slides in close contact with the downward surface of the fixing heater 16. Grease is applied to the inner surface of the fixing belt 20 to ensure slidability between the heater holder 17 and the inner surface of the fixing belt 20.
[0100]
The pressure roller 22 is driven to rotate, whereby the cylindrical fixing belt 20 is driven to rotate, and the fixing heater 16 is energized, and the fixing heater 16 rises in temperature and rises to a predetermined temperature. In this state, the transfer material P carrying the unfixed toner image is guided and introduced along the entrance guide 23 between the fixing belt 20 and the pressure roller 22 in the fixing nip N, and is introduced into the fixing nip N. The toner image carrying surface side of the transfer material P is in close contact with the outer surface of the fixing belt 20, and the fixing nip N is conveyed together with the fixing belt 20. In this nipping and conveying process, the heat of the fixing heater 16 is applied to the transfer material P via the fixing belt 20, and the unfixed toner image on the transfer material P is heated and pressed onto the transfer material P to be fused and fixed. . The recording material P that has passed through the fixing nip portion N is separated from the fixing belt 20 by a curvature, and is discharged by a fixing discharge roller 26.
[0101]
2) Fixing heater 16
In the present embodiment, the fixing heater 16 as a heat source forms a resistance heating element by applying a conductive paste containing a silver-palladium alloy to a film of uniform thickness by a screen printing method on an alumina substrate. In addition, a ceramic heater with a glass coat made of pressure-resistant glass is used.
[0102]
FIG. 4 is a structural model diagram of an example of such a ceramic heater, in which (a) is a partially cutaway surface model diagram, (b) is a back surface model diagram, and (c) is an enlarged cross-sectional model diagram.
[0103]
This fixing heater 16
▲ 1 ▼. A horizontally long alumina substrate a having a longitudinal direction perpendicular to the paper passing direction,
▲ 2 ▼. A conductive paste containing a silver-palladium (Ag / Pd) alloy, which is applied in a linear or band-like shape by screen printing on the surface side of the alumina substrate a along its length and generates heat when a current flows, is about 10 μm thick A resistance heating element layer b having a width of about 1 to 5 mm,
(3). As a power supply pattern for the resistance heating element layer b, first and second electrode portions c and d and extension electric circuit portions e and f are also formed on the surface side of the alumina substrate a by screen printing of silver paste or the like.
▲ 4 ▼. In order to protect the resistance heating element layer b and the extended electric circuit portions e and f and to secure insulation, the thin film having a thickness of about 10 μm, which can withstand rubbing with the fixing belt 20, is formed thereon. Glass coat g,
▲ 5 ▼. Sub thermistor 19 provided on the back side of alumina substrate a
Etc.
[0104]
The fixing heater 16 is fixedly supported on a heater holder 17 with its front side exposed downward.
[0105]
A power supply connector 27 is mounted on the first and second electrode portions c and d of the fixing heater 16. Power is supplied from the heater drive circuit section 28 to the first and second electrode sections c and d via the power supply connector 27 described above, so that the resistance heating element layer b generates heat and the fixing heater 16 quickly rises in temperature. . The heater drive circuit 28 is controlled by the control circuit (CPU) 21.
[0106]
In normal use, the driven rotation of the fixing belt 20 starts with the rotation of the pressure roller 22, and the temperature of the inner surface of the fixing belt 20 increases with the temperature of the fixing heater 16. The power supply to the fixing heater 16 is controlled by PID control, and the input power is controlled so that the inner surface temperature of the fixing belt 20, that is, the detected temperature of the main thermistor 18 becomes 195 ° C.
[0107]
3) Fixing belt 20
The fixing belt 20 is obtained by forming a silicone rubber layer as an elastic layer by a ring coating method on a cylindrical endless film of a polyimide resin having a thickness of 50 μm, and coating a PFA resin tube having a thickness of 30 μm. .
[0108]
From the viewpoint of temperature rise, it is desirable to use a material having as high a thermal conductivity as possible for the silicone rubber layer and reduce the heat capacity of the fixing belt 20. In the present example, a material having a thermal conductivity of about 4.19 × 10 −3 J / sec · cm · K and a material belonging to a class having a high thermal conductivity was used as the silicone rubber.
[0109]
On the other hand, the rubber layer of the fixing belt 20 is desirably as thick as possible from the viewpoint of image quality such as OHT transparency and “spot” (fine gloss unevenness) on the image. According to the study of the present inventors, it has been found that a rubber thickness of 200 μm or more is necessary to obtain a satisfactory level of image quality. The thickness of the silicone rubber layer in this example was 250 μm.
[0110]
When the heat capacity of the fixing belt 20 thus formed was measured, it was 1.17 × 10 -1 J / cm 2 ・ K (fixing belt 1cm 2 Heat capacity per unit). Generally, the heat capacity of the fixing belt 20 is 4.19 J / cm. 2 When the temperature is K or more, the temperature rise becomes slow, and the on-demand property is impaired. Conversely, 4.19 × 10 -2 J / cm 2 If K is not more than K, the rubber layer of the fixing belt 20 must be extremely thin, and the thickness of the rubber layer required for maintaining image quality, such as OHT transparency and "stain" level, cannot be secured. Therefore, the heat capacity of the fixing belt 20 that satisfies both the on-demand property and the image quality is 4.19 × 10 -2 J / cm 2 K or more 4.19 J / cm 2 It can be seen that it is included in the range below K.
[0111]
Further, by providing a fluororesin layer on the surface of the fixing belt 20, the releasability of the surface is improved, and the offset phenomenon that occurs when the toner once adheres to the surface of the fixing belt 20 and moves to the transfer material P again. Can be prevented.
[0112]
Further, by forming the fluororesin layer on the surface of the fixing belt 20 as a PFA tube, it is possible to more easily form a uniform fluororesin layer.
[0113]
(3) Control of the fixing heater 16
In this embodiment, in order to satisfy FPOT of 15 seconds, the fixing nip portion N needs to rise to a predetermined temperature before the transfer material P enters the fixing nip portion N. The time from when printing was started until when the transfer material P entered the fixing nip N was measured, and was about 11 seconds. Therefore, when the temperature of the fixing device rises within 11 seconds, it is possible to provide a fixing device with high on-demand properties without affecting FPOT.
[0114]
In FIG. 5A, 700 W of electric power is supplied to the fixing device in this embodiment, and the back surface temperature of the fixing heater 16 (the temperature obtained based on the output of the sub thermistor 19), the back surface temperature of the fixing belt 20 (the output of the main thermistor 18). 3 shows a graph of the result of measurement of the temperature of the fixing belt 20 (the temperature obtained by attaching a thermocouple separately).
[0115]
From this graph, the time required for the inner surface of the fixing belt 20 to reach 195 ° C. is about 10 seconds, and a fixing apparatus with high on-demand properties within 15 seconds from power-on to first printout can be realized. Was.
[0116]
In the present fixing device, the surface of the fixing belt 20 needs to be at 180 ° C. in order to obtain sufficient fixability to the toner image. When the back surface temperature of the fixing belt 20 is 195 ° C., It can be seen that this has been achieved.
[0117]
The temperature difference between the back surface of the fixing heater 16 and the back surface of the fixing belt 20 was about 50 ° C. when the back surface temperature of the fixing belt 20 reached 195 ° C.
[0118]
When this fixing device was mounted on a color image forming apparatus and an image was output, an output having high gloss and excellent transparency when OHT was printed was obtained.
[0119]
Here, when the pressure releasing mechanism of the fixing device is activated for some reason and the fixing device is started in a state where the nip portion is not pressurized, the temperature of the inner surface of the fixing belt 20 is increased despite the rotation of the fixing belt 20. The rise is slower than the rate at which the temperature of the fixing heater 16 rises. This is because, when an appropriate pressure is not applied to the nip portion, the state of contact between the inner surface of the fixing belt 20 and the surface of the fixing heater 16 is deteriorated, and the efficiency of heat transfer from the surface of the fixing heater 16 to the inner surface of the fixing belt 20 is reduced. Is worse.
[0120]
FIG. 5B shows the state of the back surface temperature of the fixing heater 16, the back surface temperature of the fixing belt 20, and the surface temperature of the fixing belt 20 when the fixing device of this embodiment is driven in a state where the pressure release mechanism is operating. The graph is shown.
[0121]
Looking at the difference between the temperature of the back surface of the fixing heater 16 and the temperature of the inner surface of the fixing belt 20 in the main thermistor 18, when the fixing device is started with the pressure release mechanism operating, the fixing heater 16 is activated after 3 seconds. While the back surface temperature reaches 200 ° C., the back surface temperature of the fixing belt 20 rises only to 75 ° C., and the difference reaches 125 ° C. From the temperature rise curve in this state, the back surface temperature of the fixing heater 16 reaches 270 ° C. after 5 seconds, and the temperature of the fixing heater 16 rises above 270 ° C. which is the heat-resistant temperature of the heater holder 17. Then, the heater holder 17 is melted, and the fixing device falls into an unusable state.
[0122]
Further, since the fixing belt 20 rubs against the fixing heater 16 and the heater holder 17 during driving, the driving may not be performed well and may not rotate when the grease is hardened at a low temperature. At this time, similarly to the case where the pressure release mechanism is operating, a phenomenon occurs in which the inner surface temperature of the fixing belt 20 does not increase with respect to the temperature of the fixing heater 16.
[0123]
FIG. 5C is a graph showing the measurement results of the back surface temperature of the fixing heater 16, the back surface temperature of the fixing belt 20, and the front surface temperature of the fixing belt when the fixing device is started with the fixing belt 20 forcibly stopped. Show.
[0124]
As shown in FIG. 5C, the temperature of the fixing heater 16 at about 2.5 seconds after startup was about 200 ° C., while the back surface temperature of the fixing belt 20 at that time was 50 ° C.
[0125]
If the normal temperature control is continued in such a state, the temperature of the fixing heater 16 exceeds 270 ° C., which is the heat-resistant temperature of the heater holder 17, as in the case where the fixing device is started while the pressure release mechanism is operating. As a result, the heater holder 17 melts and the fixing device becomes unusable.
[0126]
FIG. 6 is a flowchart for explaining the startup control method of the fixing device of the present invention.
[0127]
When the code data is received in step S501, the drive motor of the image forming apparatus and the fixing heater 16 are simultaneously turned on in step S502. Then, in step S503, the temperature Tm of the main thermistor 18 and the temperature Ts of the sub thermistor 19 are detected, and in step S504, the value of Ts-Tm is obtained. If this value is within 100 ° C., the process proceeds to step S505, and printing under normal temperature control is performed.
[0128]
Steps S503 to S506 are repeated until the printing is completed. When the printing is completed, the fixing heater 16 and the driving motor are turned off in step S507, and the process returns to the standby state.
[0129]
If the value of Ts−Tm is equal to or higher than 100 ° C. in step S <b> 504, the printing is performed while the pressure of the fixing device is released, or the temperature is controlled while the fixing belt 20 is stopped for some reason. Then, the process immediately proceeds to step S508, and the fixing heater 16 and the driving motor are turned off. In step S509, an error message is displayed and the process ends.
[0130]
The fixing device was deliberately released from the pressure, mounted in an electrophotographic color image forming apparatus, and started up from room temperature (20 ° C.). The detected temperature of the sub thermistor 19 was 170 ° C. with respect to the detected temperature of 65 ° C. of 18, the power supply to the fixing heater 16 was stopped, and the temperature did not rise any more.
[0131]
Similarly, when the fixing device was started up while the fixing belt 20 was intentionally fixed, the detected temperature of the sub thermistor 19 was 1.6 seconds in comparison with the detected temperature of the main thermistor 18 of 40 ° C. Was 140 ° C., the power supply to the fixing heater 16 was stopped, and the temperature did not rise any more.
[0132]
<Second embodiment>
In the present embodiment, the general configuration of the fixing device is the same as that of the first embodiment. However, when the temperature difference between the main thermistor 18 and the sub thermistor 19 exceeds a predetermined value, the image forming apparatus is immediately stopped. In addition, it is characterized in that it is determined whether normal printing is performed after the idle rotation is continued at a low temperature or the image forming apparatus is stopped.
[0133]
The fixing device may be started not only in a cold state immediately after the power is turned on, but also in a state in which the fixing heater 16 is warm after continuous use. FIG. 7 is a graph showing a temperature change at the time of startup in such a case. The graph in FIG. 7 shows the temperature change of the fixing heater 16, the back surface of the fixing belt 20, and the surface of the fixing belt 20 when 100 sheets of A4 size paper are passed through the fixing device and then started up again. Is shown.
[0134]
At this time, the temperature of the fixing heater 16 at the start of the startup is about 150 ° C., but the temperature of the back surface of the fixing belt 20 is 40 ° C. This is because the detected temperature of the main thermistor 18 quickly decreases after the operation of the fixing device is completed because the fixing belt 20 has a relatively small heat capacity, whereas the temperature of the fixing heater 16 is relatively large. This is because the temperature of the sub thermistor 19 is relatively hard to decrease because of the influence of the pressure roller 22 and the heater holder 17.
[0135]
In such a case, even if the operation of the fixing device is normal, the temperature difference between the main thermistor 18 and the sub thermistor 19 may exceed 100 ° C., and the fixing device may stop as an error.
[0136]
Therefore, in this embodiment, if the difference between the temperature of the main thermistor 18 and the temperature of the sub thermistor 19 at the time of startup exceeds 100 ° C., the fixing device is idled, and after a certain period of time, the main thermistor 18 is re-connected. The temperature difference of the sub thermistor 19 is measured, and if the difference is equal to or less than a certain value, it is determined that the startup is normal and the operation of the image forming apparatus is continued.
[0137]
FIG. 8 is a flowchart for explaining the startup control method of the fixing device according to the present embodiment.
[0138]
The operations from steps S701 to S704 and the operations from S705 to S707 are the same as the operations from steps S501 to S504 and the operations from S505 to S507 in the first embodiment.
[0139]
If it is determined in step S704 that Ts−Tm is equal to or higher than 100 ° C., the pre-rotation time measurement timer is started in steps S708 to S709, and in step S710, low-temperature temperature control is started. In this embodiment, the low temperature control uses a temperature 20 ° C. lower than the normal temperature control temperature. The purpose of low-temperature temperature control is to perform idle rotation at a relatively low temperature to equalize the temperature of the fixing device itself and the temperature of the back of the fixing belt when the fixing device is started up with the temperature high. Because it is effective to continue.
[0140]
Then, in step S711, when the value of Ts−Tm becomes 100 ° C. or less while the pre-rotation time measurement timer is less than 2 seconds, the process proceeds to normal control after step S705.
[0141]
If the pre-rotation time measurement timer has reached 2 seconds or more in step S711, it is regarded as abnormal, the fixing heater 16 and the drive motor are turned off in step S712, an error is displayed in step S713, and the process ends.
[0142]
When this fixing device was used to re-start after 100 sheets of A4 paper was passed, Ts-Tm was detected to be 100 ° C. or higher at the time of startup, but idle rotation was performed for 1.8 seconds. , Ts was about 185 ° C. and Tm was about 95 ° C., which was within 100 ° C., so that it was regarded as a normal range and normal printing was performed.
[0143]
When the fixing device was intentionally released from the pressure, mounted on an electrophotographic color image forming apparatus, and the fixing device was started from room temperature (20 ° C.), 2.2 seconds from the start of printing, With respect to the detection temperature of the main thermistor 18, the detection temperature of the sub thermistor 19 becomes 170 ° C., and after 2 seconds, the rotation is performed, and the temperature of the main thermistor 18 becomes 90 ° C. At this point, the power supply to the fixing heater 16 was stopped, and the temperature did not rise any more.
[0144]
Similarly, when the fixing device was started up while the fixing belt 20 was intentionally fixed, the detected temperature of the sub thermistor 19 was 1.6 seconds in comparison with the detected temperature of the main thermistor 18 of 40 ° C. After 2 seconds, the value of Ts-Tm did not decrease, so that the power supply to the fixing heater 16 was stopped, and the temperature did not rise any more.
[0145]
<Third embodiment>
In this embodiment, the general configuration of the fixing device is the same as that of the first embodiment, but the sub-thermistor 19 is disposed at the longitudinal end of the fixing heater 16 so that the transfer material P having a small width can be fixed. The difference is that a mechanism for preventing the longitudinal end from being heated is incorporated.
[0146]
The configuration of the fixing device is the same as that of the first embodiment. This is as shown in FIG.
FIG. 9 is a perspective view for explaining the longitudinal arrangement of the main thermistor 18 and the sub thermistor 19 in this embodiment. In the present embodiment, as the transfer material P, A4 size standard paper (longitudinal width 210 mm) and A5 size standard paper (longitudinal width 145 mm) can be passed on the basis of the center. In FIG. 9, the main thermistor 18 is disposed near the center in the longitudinal direction as in the first embodiment, but the sub thermistor 19 is located 90 mm from the center in the longitudinal direction, that is, outside the A5 size paper and A4 size paper. It was arranged at the position inside.
[0147]
In this embodiment, the temperature of the sub thermistor 19 during the paper passing is monitored in order to prevent the temperature from rising at the end when the A5 size paper is continuously passed. By stopping the sheet passing and idling the fixing device, the function of starting the feeding of the next sheet after relaxing the temperature rise at the end is provided.
[0148]
FIG. 10 shows a flowchart for explaining the operation of the end-portion temperature rise mitigation function during paper passing in this embodiment.
[0149]
After the code data is received in step S901, the drive motor and the fixing heater 16 are turned on in step S903, and paper feeding is started in step S904.
[0150]
Next, in step S905, the temperature Ts of the sub thermistor 19 is detected, and in step S906, it is determined whether Ts is equal to or higher than the first reference temperature. In the present embodiment, the first reference temperature was 240 ° C. Until the temperature of Ts becomes equal to or higher than 240 ° C., the processes from step S905 to step S908 are repeated, and when printing is completed, the process returns to the standby state.
[0151]
If Ts is equal to or higher than 240 ° C. in step S906, the process proceeds to step S909, and normal temperature control is continued until the rear end of the paper passes through the fixing nip. Then, in step S910, it is determined whether Ts has fallen below the second reference temperature. In the present embodiment, the second reference temperature is set to 220 ° C.
[0152]
Steps S911 to S914 are for shifting the fixing device to the sheet-to-sheet temperature control and continuing idle rotation until Ts falls below 220 ° C. In step S911, it is determined whether or not the sheet interval time measurement timer is set. If the timer is not set, the timer is started in step S912. Thereafter, the process proceeds to the inter-sheet temperature control temperature in step S913, and in step S914, it is determined whether the inter-sheet time measurement timer has reached 30 seconds or more. If the timer is less than 30 seconds, the process returns to step S910, and it is determined again whether Ts has dropped below 220 ° C.
[0153]
According to this step, idle rotation by the sheet-to-sheet temperature control is continued until the sheet-to-sheet time measuring timer becomes 30 seconds or more or Ts falls below 220 ° C.
[0154]
The temperature between sheets in the present embodiment is a temperature 20 ° C. lower than the normal temperature adjustment temperature.
[0155]
If Ts falls below 220 ° C. before the timer for measuring the time between sheets reaches 30 seconds or more, the process returns to step S <b> 901 again, and enters a standby state. At this time, if the next code data has been received, the image forming apparatus is again used for image formation and the next print is performed.
[0156]
If the time interval timer has reached 30 seconds or more, it is considered that the fixing device has been reached, and in step S915, the fixing heater 16 and the drive motor are turned off, and after an error message is displayed, the operation is terminated.
[0157]
Using an image forming apparatus equipped with the fixing device of the present embodiment and having a process speed of 90 mm / sec, 50 sheets of A5 size paper were continuously passed. The idle rotation was performed for 2 seconds, and the idle rotation was performed for 9 seconds when two more sheets were passed. Thereafter, the operation of performing the idle rotation for 10 to 12 seconds was repeated for each sheet, and 50 sheets were passed. .
[0158]
The fixing device was deliberately released from the pressure, mounted on an electrophotographic color image forming apparatus, and the fixing device was started up from room temperature (20 ° C.). In 2 seconds, the detection temperature of the sub thermistor 19 became 170 ° C. with respect to the detection temperature of 65 ° C. of the main thermistor 18, and the power supply to the fixing heater 16 was stopped, and the temperature did not rise any more.
[0159]
Similarly, when the fixing device was started up while the fixing belt 20 was intentionally fixed, the detected temperature of the sub thermistor 19 was 1.6 seconds in comparison with the detected temperature of the main thermistor 18 of 40 ° C. Was 140 ° C., the power supply to the fixing heater 16 was stopped, and the temperature did not rise any more.
[0160]
<Fourth embodiment>
The present embodiment is characterized in that a metal fixing belt based on metal is used as the fixing belt 20.
[0161]
FIG. 11 is a diagram illustrating the fixing belt 20 used in this embodiment. The base layer 20a uses a SUS belt formed by drawing a SUS tube into a seamless belt having a thickness of 50 μm. A rubber layer 20b and a release layer 20c were formed on the SUS belt 20a in the same manner as in the first and second embodiments, to obtain a fixing belt 20 of the present embodiment.
[0162]
The fixing belt 20 of this embodiment is applied to the same fixing device as that of the first embodiment, and similarly to the first embodiment, 700 W of electric power is applied until the inner surface of the fixing belt 20 reaches 195 ° C. When the time was measured, it was about 8 seconds, and the temperature of the fixing belt 20 could be increased more quickly than in the fixing device of the first embodiment.
[0163]
In the same manner as in the first embodiment, the fixing device was started from room temperature (20 ° C.) with the fixing belt 20 intentionally fixed, and the detected temperature of the main thermistor 18 was 1.4 seconds in 1.4 seconds. The detected temperature of the sub thermistor 19 became 140 ° C. with respect to ° C., the energization to the fixing heater 16 was stopped, and the temperature did not rise any more.
[0164]
In the present embodiment, stainless steel is used as the material of the base material 20a of the fixing belt 20, but other metals may be used. Specifically, copper, iron, nickel and the like can be considered. In particular, when the fixing belt base material 20a in which copper or nickel is formed into a sleeve shape by the electroforming method is used, it is possible to reduce the thickness to 40 μm or less, and furthermore, since the heat efficiency is high, it is possible to obtain the fixing belt 20 having excellent startup characteristics. Becomes possible.
[0165]
<Fifth embodiment>
The present embodiment is characterized in that a ceramic heater using aluminum nitride as a base material a instead of alumina is used as the fixing heater 16.
[0166]
In this embodiment, the structure is exactly the same as that of the first embodiment except that aluminum nitride is used as the substrate a of the fixing heater 16.
[0167]
Aluminum nitride having a thermal conductivity of 95 W / m · K was used. Since the thermal conductivity of alumina is 4.75 times the thermal conductivity of 20 W / m · K, even when the sub-thermistor 19 is placed on the back surface of the fixing heater 16, the temperature of the surface of the fixing heater 16 is lower. A close temperature can be detected.
[0168]
Actually, similarly to the first embodiment, when a power of 700 W was applied to the fixing device of the present embodiment and the time until the inner surface of the fixing belt reached 195 ° C. was measured, it was about 10 seconds. A highly-on-demand fixing device within 15 seconds from the first printout was realized.
[0169]
When the fixing device was started up from room temperature (20 ° C.) while the fixing belt was intentionally fixed, the sub-thermistor 19 was detected in 1.5 seconds with the detected temperature of the main thermistor of 30 ° C. The temperature reached 140 ° C., the heater was turned off, and the temperature did not rise any more.
[0170]
<Others>
1) The first and second fixing members for forming the fixing nip are not limited to the fixing belt and the pressure roller of the embodiment. It is also possible to provide an apparatus in which both the first and second fixing members are provided with a heat source.
[0171]
2) The form of the ceramic heater as a heat source is not limited to the embodiment. Further, the heat source is not limited to the ceramic heater, and may be composed of, for example, an electromagnetic induction heating member such as an iron plate and a magnetic field generating means.
[0172]
3) The heat source does not necessarily have to be located at the fixing nip N. For example, the heat source may be disposed upstream of the fixing nip portion N in the fixing belt moving direction.
[0173]
4) The fixing device of the embodiment is a driving device for a rotating pressurizing member, but may be a device of a type in which a driving roller is provided on an inner peripheral surface of an endless fixing belt and driven while applying tension to the fixing belt. Alternatively, the fixing belt may be a rolled end web, and the running belt may be driven.
[0174]
5) The fixing device according to the present invention includes not only a fixing device that heats and fixes an unfixed image on a recording material as a permanent image, but also a heating device that tentatively fixes an unfixed image on a recording material, and a recording material that carries an image. And a heating device for improving the image surface properties such as gloss by re-heating the surface.
[0175]
6) The image forming method of the image forming apparatus is not limited to the electrophotographic method, and may be an electrostatic recording method, a magnetic recording method, or the like, or may be a transfer method or a direct method.
[0176]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, for a fixing device and an image forming apparatus equipped with the fixing device, the temperature control of the fixing member is accurately performed, and at the same time, the device such as the pressure release state and the fixing member slip are controlled. Safety can be ensured by preventing excessive temperature rise at the time of abnormality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a color image forming apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a fixing device according to the first embodiment.
FIG. 3 is a perspective model view showing a positional relationship among a fixing heater, a main thermistor, and a sub thermistor.
FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of a fixing heater (ceramic heater).
FIG. 5A is a graph showing the temperature behavior of the fixing heater (sub thermistor), the back surface of the fixing belt (main thermistor), and the surface of the fixing belt during normal operation of the fixing device.
FIG. 5B is a graph showing the temperature behavior of the fixing heater (sub thermistor), the back surface of the fixing belt (main thermistor), and the surface of the fixing belt when the pressure of the fixing device is released.
FIG. 5C is a graph showing the behavior of the temperature of the fixing heater (sub thermistor), the back surface of the fixing belt (main thermistor), and the surface of the fixing belt when the fixing belt of the fixing device is stopped.
FIG. 6 is a flowchart showing an algorithm of start-up control in the first embodiment.
FIG. 7 is a graph showing the behavior of the temperature of the fixing heater (sub thermistor), the back surface of the fixing belt (main thermistor), and the surface of the fixing belt when the fixing device is started up when the temperature is raised.
FIG. 8 is a flowchart showing an algorithm of start-up control in the second embodiment.
FIG. 9 is a perspective view showing a positional relationship between a heater, a main thermistor, and a sub thermistor in the third embodiment.
FIG. 10 is a flowchart showing an algorithm of temperature control in the third embodiment.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a fixing belt according to a fourth embodiment.
FIG. 12 is a sectional view of a conventional heat roller type fixing device.
FIG. 13 is a cross-sectional view of a conventional film fixing type fixing device.
[Explanation of symbols]
16 Fixing heater
17 Heater holder
18 Main thermistor
19 Sub thermistor
20 Fixing belt
22 Pressure roller
