JP2015166795A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非通紙部で消費される電力の最小化を図りつつも、非通紙部の温度降下に起因する定着ベルト内面の磨耗および該磨耗粉によって発生する定着ベルトのトルクアップが発生しない定着装置を提供する。【解決手段】最小幅の記録材の通過領域の加熱体の温度を検知する第１の温度検知手段１９と、長手方向において抵抗発熱体の発熱領域の端部における加熱体の温度を検知する第２の温度検知手段１８と、電源供給部から加熱体へ印加する電圧を制御する制御手段を有し、制御手段は第２の温度検知手段１８の検知温度が第１の温度未満の場合は、抵抗発熱体の長手全域が発熱可能な電極４０５ａ，ｂに電圧を印加し、第２の温度検知手段１８の検知温度が第２の温度以上の場合は、記録材の幅サイズ情報に応じて定められる電極４０５ｃ、ｄ、ｅ，ｆ等に電圧を印加する。【選択図】図１

Description

本発明は、複写機やプリンタ、ファクシミリなどの電子写真方式を用いた画像形成装置にに用いられる定着装置に関するものである。

電子写真方式の複写機、レーザービームプリンタ等の画像形成装置に用いられる定着装置は、画像形成部で記録材上に形成担持させた未定着トナー画像を記録材上に定着させることを目的としている。定着装置としては加熱された定着ローラと加圧ローラとの定着ニップ部で記録材を挟持搬送し、加熱・加圧して未定着トナー画像を記録材上に定着させる熱ローラ方式が一般に用いられている。

近年では、省エネルギー化、又は電源ＯＮから画像出力までの時間（ウォームアップタイム）の短縮を実現するため、定着ベルト方式の定着装置が実用化されている。

特許文献１に記載の定着装置は加熱体である板状セラミックヒータと、加圧部材である加圧ローラとの間に、定着ベルトを介して定着ニップ部を形成し、定着ベルトを加圧ローラと共に回転させる構成である。そして、定着ニップ部において、記録材を搬送しながら加熱・加圧して、未定着トナー画像を記録材に定着させる。

このような定着ベルト方式の定着装置は、従来の熱ローラ方式の定着装置と比較して、定着部材の熱容量が非常に小さいため、加熱体からの熱エネルギーを効率良く使用することができる。そのため、定着ベルト方式の定着装置はウォームアップタイムを大幅に短縮することができる。更に、ウォームアップタイムが短いため、待機中に定着部材を予熱する必要が無く、大幅な消費電力の削減が可能である。

一方、定着ベルト方式の定着装置では非通紙部昇温と呼ばれる問題が顕著に発生する。これは、幅方向のサイズが小さい記録材（以後、小サイズ紙と称す）を連続して定着処理すると、記録材が通過しない領域（以後、非通紙部と称す）の定着装置の各部材（加熱体、定着ベルト、加圧ローラなど）の温度が過度に上昇する現象である。

長手方向における記録材の通過領域（以後、通紙部と称す）の各部材の温度は、記録材に熱量が奪われながらも、加熱体から供給される熱によって所定の温度となるように電力供給制御される。一方、非通紙部の各部材の温度は、記録材にその熱量が奪われないため、過度に温度が上昇してしまうのである。

この非通紙部昇温により、各部材の温度が高温になりすぎると、例えば、定着ベルトの離型層の接着性の低下や定着ベルトおよび加圧ローラに設ける弾性層の軟化等の熱劣化による各部材の破損が発生する。

このような問題を防止するため、特許文献２に記載の定着装置では、通電発熱層の長手に沿う途中部の複数の所定位置から分岐して選択的に通電制御される分岐電路を設け、記録材のサイズ情報に応じてる通電すべき分岐電路を決定する加熱装置を提案している。

このような加熱装置では、非通紙部を不必要に加熱しないので過度な温度の上昇を防止することができる。

特開平４−２０４９８０号公報 特開平５−５３４６１号公報

然しながら、本発明者らが鋭意検討した結果、特許文献２の定着装置では、非通紙部の昇温を例えば特許文献１に記載の定着装置よりも低減可能ではあるものの、以下の問題がある。

まず第一は、非通紙部で無駄に電力が消費されることである。つまり、特許文献２の加熱装置は記録材のサイズ情報に応じて通電すべき分岐電路を決定するので非通紙部で消費される電力はある程度は低減されるものの、定着装置の動作を行うためには不要な電力が消費されている。

この非通紙部に於ける電力の消費は、記録材として坪量が１０５ｇ／ｃｍ２と大きな厚紙の小サイズ紙を連続して定着すると顕著である。更に、この電力の消費は、定着装置の使用環境が低い温度であるほど顕著である。記録材の坪量および定着装置の使用環境によって非通紙部に於ける消費電力が大きくなる現象は、記録材上の未定着トナー像を定着するために必要な電力が大きくなることに起因することは言うまでも無い。

第二は、定着ベルト内面の磨耗粉による定着ベルトの走行不良および破損である。つまり、非通紙部で消費される電力を低減するには、分岐路の抵抗値を小さく設定すれば良いが、抵抗値を小さくしすぎると非通紙部の温度が降下してしまい、定着ベルトと加熱体との摺動部に塗布する潤滑材の潤滑作用が十分得られないのである。そのため、加熱体との摩擦により定着ベルト内面が磨耗してしまい、この磨耗粉による定着ベルトの駆動トルクアップするので、定着ベルトの走行の不安定化や定着ベルトの破損が発生する。

この定着ベルト内面の磨耗は、記録材として坪量が６４ｇ／ｃｍ^２と小さな薄紙を連続して定着すると顕著である。更に、この定着ベルト内面の磨耗は、定着装置の使用環境が高い温度であるほど顕著である。記録材の坪量および定着装置の使用環境によって非通紙部に於ける定着ベルト内面の磨耗量が多くなる現象は、記録材上の未定着トナー像を定着するために必要な電力が小さくなることに起因することは言うまでも無い。

以上から本発明は、非通紙部で消費される電力の最小化を図りつつも、非通紙部の温度降下に起因する定着ベルト内面の磨耗および該磨耗粉によって発生する定着ベルトのトルクアップが発生しない定着装置を提供することを目的とする。

上記の課題は以下に述べる定着装置および画像形成装置によって解決される。

抵抗発熱体へ電圧を印加することで発熱する加熱体と、加熱体に当接して転写材を搬送する定着ベルトと、前記定着ベルトを前記加熱体に密着させて定着ニップ部を形成する加圧部材と、最小幅の記録材の通過領域の前記加熱体の温度を検知する第１の温度検知手段と、長手方向において前記抵抗発熱体の発熱領域の端部における前記加熱体の温度を検知する第２の温度検知手段と、電源供給部から前記加熱体へ印加する電圧を制御するための制御手段を有し、前記加熱体が電源供給部と電気的に接続される複数の電極および複数の電極と前記抵抗発熱体とを電気的に接続するための複数の分岐導体路を有し、長手方向において、前記複数の分岐導体路が前記抵抗発熱体と異なる位置で電気的に接続される加熱体であって、更に、前記制御手段が前記複数の電極の何れかに選択的に電圧を印加することが可能な定着装置において、前記制御手段は前記第２の温度検知手段の検知温度が第１の温度未満の場合は、前記抵抗発熱体の長手全域が発熱可能な電極に電圧を印加し、前記２の温度検知手段の検知温度が第２の温度以上の場合は、前記記録材の幅サイズ情報に応じて定められる電極に電圧を印加することを特徴とする定着装置。

（作用）
非通紙部に於ける無駄な電力の消費は加熱体の非通紙部の温度を低減することで可能である。然しながら、非通紙部の温度が低くなりすぎると、潤滑剤の潤滑作用が十分得られないので、定着ベルトのトルクアップが発生してしまう。

そこで、本発明では加熱体の通電発熱層の長手に沿う途中部の複数の所定位置から分岐して選択的に通電制御される導体路を設けている。そして、記録材のサイズ情報に応じてる通電すべき分岐導体路を決定し、この分岐導体路に通電を行うことで、非通紙部における電力の消費をゼロにしている。

更に、加熱体の発熱領域端部の温度を検知するための温度検知手段を設け、該温度検知手段の検知温度が第１の温度未満の場合は加熱体の全ての発熱領域を発熱するための分岐導体路に通電する。具体的に第１の温度は潤滑剤の十分な潤滑作用が得られる温度であれば良い。更に、温度検知手段の検知温度が第２の温度以上の場合は、記録材サイズに応じて決定される分岐導体路に通電する。従って、本発明により加熱体の非通紙部の温度を所定範囲内に維持することができるため、非通紙部で消費される電力を必要最低限に抑えることができる。加えて、非通紙部の温度が潤滑剤の十分な潤滑作用が得られる温度以上に維持されるので、非通紙部における定着ベルト内面の磨耗粉の発生および定着ベルトの走行不良、定着ベルトの破損線を防止することができる。

つまり、本発明の定着装置により、非通紙部で消費される電力の最小化を図りつつも、非通紙部の温度降下に起因する定着ベルト内面の磨耗および該磨耗粉によって発生する定着ベルトのトルクアップが発生しない定着装置を提供することができる。

本発明によれば、抵抗発熱体へ電圧を印加することで発熱する加熱体と、加熱体に当接して転写材を搬送する定着ベルトと、前記定着ベルトを前記加熱体に密着させて定着ニップ部を形成する加圧部材と、最小幅の記録材の通紙領域の加熱体温度を検知するための第１の温度検知手段と、加熱体の発熱領域の端部位置における温度を検知するための第２の温度検知手段と前記加熱体へ印加する電圧を制御するための制御手段を有し、前記加熱体が電源と電気的に接続されるための複数の電極、該複数の電極と抵抗発熱体とを電気的に接続するための複数の導体を有し、長手方向において、前記複数の導体夫々が前記抵抗発熱体と異なる位置で電気的に接続される加熱体であって、更に、前記制御手段が前記複数の電極の何れかに選択的に電圧を印加することが可能な定着装置において、前記制御手段は前記第２の温度検知手段の検知温度が第１の温度未満の場合は、前記抵抗発熱体の長手全域が発熱可能な電極に電圧を印加し、更に、前記２の温度検知手段の検知温度が第２の温度以上の場合は、前記記録材の幅サイズ情報に応じて定められる電極に電圧を印加することで、前記加熱体の発熱領域を適宜変更することを特徴とする定着装置によって、非通紙部で消費される電力の最小化を図りつつも、非通紙部の温度降下に起因する定着ベルト内面の磨耗および該磨耗粉によって発生する定着ベルトのトルクアップが発生しない定着装置を提供することができる。

本発明の定着ヒータの発熱体形状を説明する図 本発明の定着装置を用いた画像形成装置を説明する図 本発明の定着装置を説明する図 本発明の定着装置を説明する図 本発明の定着ヒータへの電力供給経路を説明する図 本発明の定着装置の動作手順を説明する図（ステップ１） 本発明の定着装置の動作手順を説明する図（ステップ２） 本発明の定着装置の動作手順を説明する図（ステップ３） 本発明の定着装置の温度推移を説明する図（その１） 本発明の定着装置の温度推移を説明する図（その２） 本発明のヒータの層構成を説明する図 本発明の定着装置の記録材サイズと分岐導電路との関係を説明する図 比較例の定着装置の定着ベルトの温度を説明する図（その１） 比較例の定着装置の定着ベルトの温度を説明する図（その２） 本発明の定着装置と比較例の定着装置の消費電力を説明する図

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

（第１の実施例）
図２は上記カラーレーザプリンタの画像形成部の一例の構成略図である。本例のカラーレーザプリンタは、電子写真プロセス利用、中間転写ドラムタイプのものである。

１０１は有機感光体やアモルファスシリコン感光体でできた感光ドラム（像担持体）であり、矢示の反時計方向に所定のプロセス速度（周速度）で回転駆動される。感光ドラム１０１はその回転過程で帯電ローラ等の帯電装置１０２で所定の極性・電位の一様な帯電処理を受ける。

次いでその帯電処理面にレーザ光学箱（レーザスキャナー）１１０から出力されるレーザ光１０３により、目的の画像情報の走査露光処理を受ける。レーザ光学箱１１０は不図示の画像読み取り装置等の画像信号発生装置からの目的画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調（オン／オフ）したレーザ光１０３を出力して感光ドラム１０１面を走査露光するもので、この走査露光により感光ドラム１０１面には走査露光した目的画像情報に対応した静電潜像が形成される。１０９はレーザ光学箱１１０からの出力レーザ光１０３を感光ドラム１０１の露光位置に偏向させるミラーである。

フルカラー画像形成の場合は、目的のフルカラー画像の第１の色分解成分画像、例えばイエロー成分画像についての走査露光・潜像形成がなされ、その潜像が４色カラー現像装置１０４のうちのイエロー現像器１０４Ｙの作動でイエロートナー画像として現像される。そのイエロートナー画像は感光ドラム１０１と中間転写ドラム１０５との接触部（或いは近接部）である１次転写部Ｔ１において中間転写ドラム１０５面に転写される。中間転写ドラム１０５面に対するトナー画像転写後の感光ドラム１０１面はクリーナ１０７により転写残トナー等の付着残留物の除去を受けて清掃される。

上記のような帯電・走査露光・現像・一次転写・清掃のプロセスサイクルが、目的のフルカラー画像の第２の色分解成分画像（例えはマゼンタ成分画像、マゼンタ現像器１０４Ｍが作動）、第３の色分解成分画像（例えばシアン成分画像、シアン現像器１０４Ｃが作動）、第４の色分解成分画像（例えば黒成分画像、黒現像器１０４ＢＫが作動）の各色分解成分画像について順次実行され、中間転写ドラム１０５面にイエロートナー画像・マゼンタトナー画像・シアントナー画像・黒トナー画像の４色のトナー画像が順次重ねて転写されて、目的のフルカラー画像に対応したカラートナー画像が形成される。

中間転写ドラム１０５は、金属ドラム上に中抵抗の弾性層と高抵抗の表層を設けたもので、感光ドラム１０１に接触して或いは近接して感光ドラム１０１とほぼ同じ周速度で矢示の時計方向に回転駆動され、中間転写ドラム１０５の金属ドラムにバイアス電位を与えて感光ドラム１０１との電位差で感光ドラム１０１側のトナー画像を前記中間転写ドラム１０５面側に転写させる。上記の中間転写ドラム１０５面に形成されたカラートナー画像は、前記中間転写ドラム１０５と転写ローラ１０６との接触ニップ部である二次転写部Ｔ２において、前記二次転写部Ｔ２に給紙部（不図示）から搬送ローラ対、トップセンサ（レジストセンサ）等を含むシートパス（いずれも不図示）を通って所定のタイミングで送り込まれた記録材（転写材、用紙）Ｐの面に転写されていく。転写ローラ１０６は記録材Ｐの背面からトナーと逆極性の電荷を供給することで中間転写ドラム１０５面倒から記録材Ｐ側へ合成カラートナー画像を順次に一括転写する。

二次転写部Ｔ２を通過した記録材Ｐは中間転写ドラム１０５面から分離されて定着装置（像加熱装置）１００へ導入され、未定着トナー画像の加熱定着処理を受けて、機外の不図示の排紙トレーに排出される。

記録材Ｐに対するカラートナー画像転写後の中間転写ドラム１０５はクリーナ１０８により転写残トナー・紙粉等の付着残留物の除去を受けて清掃される。このクリーナ１０８は常時は中間転写ドラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写ドラム１０５から記録材Ｐに対するカラートナー画像の二次転写実行過程において中間転写ドラム１０５に接触状態に保持される。また転写ローラ１０６も常時中間転写ドラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写ドラム１０５から記録材Ｐに対するカラートナー画像の二次転写実行過捏において中間転写ドラム１０５に転写材Ｐを介して接触状態に保持される。

本例のプリンタは、白黒画像などモノカラー画像のプリントモードも実行できる。また両面画像プリントモードも実行できる。両面画像プリントモードの場合は、定着装置１００を出た１面目画像プリント済みの記録材Ｐは不図示の再循環搬送機構を介して表裏反転されて再び二次転写部Ｔ２へ送り込まれて２面に対するトナー画像転写を受け、再度、定着装置１００に導入されて２面に対するトナー画像の定著処理を受けることで両面画像プリントが出力される。

図３は本実施例における定着装置１００の概略構成図である。本実施例の定着装置１００は、定着ベルト方式の定着装置である。

２０は定着ベルトであり、ステンレスからなるベルト状の基層部材の周面上にシリコーンゴムからなる弾性層を設け、該弾性層周面上にＰＦＡからならチューブを被覆したエンドレスベルト状の定着部材である。２２は加圧ローラである。１７は加熱体保持部材としての、横断面略半円弧状樋型の耐熱性・剛性を有するヒータホルダ、１６は加熱体としての定着ヒータであり、ヒータホルダ１７の下面に該ヒータホルダの長手に沿って配設してある。定着ベルト２０はこのヒータホルダ１７にルーズに外嵌させてある。

ヒータホルダ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。

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、前記の定着ヒータ１６・ヒータホルダ１７・定着ベルト２０等から成る定着ベルトユニットをヒータ１６側を下向きにして加圧ローラ２２に並行に配置し、ヒータホルダ１７の両端部を不図示の加圧機構により片側１５６．８Ｎ（１６ｋｇｆ）、総圧３１３．６Ｎ（３２ｋｇｆ）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２７を形成させてある。

１９と１８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。図４に、本実施例の定着装置における、定着ヒータ１６、メインサーミスタ１９、サブサーミスタ１８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１９は点線で示す通紙基準位置において、サブサーミスタ１８は後述する定着ヒータの抵抗発熱層の端部から１０ｍｍ内側の位置において、定着ヒータ１６の裏面に接触するよう配置されている。

メインサーミスタ１９は最小の記録材が通過する位置に配置され、定着ヒータ１６の温度を検知する。メインサーミスタ１９はその検知温度が目標温度となるように定着ヒータ１６へ供給する電力を制御する役割を果たす。

サブサーミスタ１８は小サイズ紙が通過しない位置、且つ、定着ヒータ１６の抵抗発熱層が発熱する領域に配置され、非通紙部の定着ヒータ１６の温度を検知する。

加圧ローラ２２は駆動手段（図不示）により矢印の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１６の下向き面に密着して摺動しながらヒータホルダ１７の外回りを矢印の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、定着ヒータ１６と定着ベルト２０内面との摺動性を確保している。本実施例で用いるグリスはダウコーニング社製モリコートＨＰ３００を用いる。このグリスは弗素化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）を弗素樹脂に増稠したグリースで、不燃性およびシリコンゴムに対して不活性のため 定着フィルム内部の高温下でも仕様可能である。また、筆者らが鋭意検討した結果、本実施例の定着装置において定着ヒータの温度が１２０℃上において、定着装置９の駆動トルクが低減され、定着ベルト２０の内面の磨耗がほとんど発生しないことが分かった。これは、グリスの温度が１２０℃程度になると弗素化ポリエーテルの粘度が低下するため、弗素樹脂から染み出してくるためである。従って、本実施例では１２０℃以上の場合のみ定着装置を駆動する。

次に、本実施例の定着ヒータ１６について説明する。図１は定着ヒータ１６の抵抗発熱体、導体路および電極の模式図であり、図８は定着ヒータ１６の層構成を示す断面図である。

定着ヒータ１６はアルミナの基板１２ａ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１０μm程度の厚さの膜状に塗布することで抵抗発熱体４０１、４０２を形成している。更に、その上に、耐圧ガラスによるガラスコートＧを施した、セラミックヒータである。定着ヒータ１６は抵抗発熱体が形成された面を上向きにしてヒータホルダ１７に固定して支持させる。更に、定着ベルト２０との接触面側の基板１６ａには摺動層として厚さ１０μｍ程度のポリイミド層４０５を設けている。ポリイミド層４０５は定着ベルト２０と定着ヒータ１６との摺擦抵抗を低減する役割を果たす。

図１に示すように定着ヒータ１６は抵抗発熱体を短手方向に２本並列して配置される。１本当りのＡ−Ａ間の抵抗値は２０．０Ωであり、ヒータとしての抵抗値は１０．０Ωである。また、抵抗発熱体４０１及び４０２の長手方向の長さは、Ａ４サイズの全域がを定着するため３０７ｍｍとしている。

４０５ａ〜ｆは銀等の良導電材質からなる通電用電極（入力端子）である。

更に４０６ａ〜ｆは銀等の良導電材質からなる導電路であり、通電用電極４０５ａ〜ｆと抵抗発熱体４０１、４０２とを電気的に接続する役割を果たす。

抵抗発熱層全域を加熱する場合は通電用電極４０５ａ、ｂが、記録材サイズがＢ４の場合は通電用電極４０５ｃ、ｄが、記録材サイズがＡ４縦の場合は通電用電極４０５ｅ、ｆが後述する制御手段の通電切り替え制御により、電源と電気的に接続される。尚、導電路４０６ａと４０６ｂ（以下第１分岐導電路と称す）とが抵抗発熱体と電気的接続される位置の距離は３０７ｍｍであり、同様に導電路４０６ｃと４０６ｄ（以下第２分岐導電路と称す）との距離は２６７ｍｍ、４０６ｅと４０６（以下第３分岐導電路と称す）ｆとの距離は２２０ｍｍである。それぞれＡ４、Ｂ４およびＡ４縦サイズの記録材全域を加熱するのに十分、且つ、非通紙部の温度が上昇しない程度の間隔で導電路４０６と抵抗発熱体４０１、４０２は接続される。

次に、本実施例の定着ヒータ１６への電力供給制御手段について、図５を用いて説明する。図５は本実施例における加熱制御回路ブロック図である。

画像形成装置に設けた操作パネルの記録材サイズ選択キーにより選択した使用記録材サイズ情報がＣＰＵ２０３に入力すると、ＣＰＵ２０３はその情報により定着ヒータ１６の複数の分岐導電路のうちの最適の分岐導電路を決定する。更に、ＣＰＵ２０３はサブサーミスタ１８の検知温度を元に抵抗発熱体４０１、４０２の全域に通電するかそれとも記録材サイズ情報に基づいて分岐導電路に通電するかを判断する。そのデコード信号をデコーダに送りそれに基づいて発熱体駆動回路Ａ・Ｂ・Ｃを選択的に駆動する。

メインサーミスタ１９により検知されたアナログ情報は、Ａ／Ｄ変換回路によりデジタル情報に変換され、ＣＰＵ２０３に入力される。ＣＰＵ２０３は入力された定着ヒータ１６の温度情報と予め設定される目標温度とを比較する。そして、その差分から発熱体駆動回路を介して、不図示の電源から抵抗発熱体４０１、４０２への供給電力をＰＩＤ制御（比例、微分、積分制御）し、定着ヒータ１６の温度が所定の定着温度になるように制御する。定着ヒータ１６の温度を目標温度に維持することにより、定着ベルト２０の温度は定着可能な温度に維持される。

電力供給手段による電力供給量調節方法としては、所謂、位相制御方式または波数制御方式などを採用することができ、電源回路構成、印加電圧などから高調波電流やフリッカーの発生を鑑みて適宜決定すればよい。本実施例では位相制御方式を採用している。

次に、定着装置の動作について詳しく説明する。図６（ａ）乃至（ｃ）は本実施例の定着装置における動作手順を示すフローチャートである。本実施例の定着装置の動作は、通電開始から定着装置の駆動を開始するまでのステップ（以下ステップ１）、定着装置の駆動の開始から画像形成を開始するまでのステップ（以下ステップ２）、画像形成開始から定着動作終了までのステップ（以下ステップ３）に分かれる。以下では夫々のステップに於ける定着措置および画像形成装置全体の動作について説明する。

（ステップ１）
画像形成装置の操作部などの入力装置からプリント開始命令を受けるとプリント動作がスタートする(Ａ１)。この時記録材のサイズに応じて決定される分岐導電路である分岐導電路Ｂが記録材サイズ情報に応じて図９の表を元に決定される（Ａ２）。通電を開始する前のサブサーミスタ１９の検知温度Ｔ２が１２０℃未満の場合は、定着ヒータ１６の長手全域を発熱するための分岐導電路である分岐導電路Ａ、即ち、４０５ａ、ｂへの通電をサーミスタ１９の検知温度Ｔ２が１２０℃を超えるまで行う（Ａ３〜４）。一方、サブサーミスタ１９の検知温度Ｔ２が１２０℃以上の場合は、分岐導電路Ｂへの通電を行い、更に、メインサーミスタ１８の検知温度Ｔ１が１２０℃以上であれば、定着の駆動を開始する（Ａ５〜７）。つまり、定着ヒータの１６の長手全体の温度が１２０℃以上となり、グリースの潤滑性能が十分発揮できる状態になった後定着の駆動を開始するのである。

（ステップ２）
ステップ２は通紙領域の温度を立ち上げつつ、非通紙領域の定着ヒータの温度を１２０℃から１３０℃の間に維持することを目的とする。

定着装置の駆動が開始されると、サブサーミスタ１９の検知温度Ｔ２に応じて分岐通電路Ａおよび分岐通電路Ｂのいずれかが随時選択され、電源供給部からの通電が行われる。
サブサーミスタ１９の検知温度Ｔ２が１３０℃以上の場合は分岐導電路Ｂが選択および通電されるので、非通紙領域への通電を行わない（Ａ８〜１０）。この動作はサブサーミスタ１９の検知温度Ｔ２が１２０℃以下になるまで継続される。

サブサーミスタ１９の検知温度Ｔ２が１３０℃未満、且つ、１２０℃を超える場合も（Ａ８、１１）も分岐導電路Ｂが選択および通電されるので、非通紙領域への通電を行わない（Ａ９〜１０）。この動作はサブサーミスタ１９の検知温度Ｔ２が１２０℃以下になるまで継続される。

サブサーミスタ１９の検知温度Ｔ２が１２０℃以下の場合は（Ａ８、１１）、分岐導電路Ａが選択および通電されるので、非通紙部領域に於ける定着ヒータ１６の温度が１２０℃を下回ることは無い（Ａ１０）。この動作はサブサーミスタ１９の検知温度Ｔ２が１３０℃以上になるまで継続される（Ａ１１）。

上記動作を繰り返して、メインサーミスタ１８の検知温度Ｔ１が２２０に達すると（Ａ１５〜１８）定着装置はスタンバイ状態となり、感光ドラム１０１へのトナー画像の形成が開始される（Ａ１９）。

（ステップ３）
ステップ３は定着動作中において、非通紙領域の定着ヒータの温度を１２０℃から１３０℃の間に維持することを目的とする。

感光ドラム３上へのトナー像形成が開始されると、上記の手順に準じて未定着トナー像を担持した記録材Ｐが定着装置２０に搬送され（Ａ１９）、定着動作か開始する。定着動作中も、サブサーミスタ１９の検知温度Ｔ２に応じて分岐通電路Ａおよび分岐通電路Ｂのいずれかが随時選択され、電源供給部からの通電が行われる。

サブサーミスタ１９の検知温度Ｔ２が１３０℃以上の場合は分岐導電路Ｂが選択および通電されるので、非通紙領域への通電を行わない（Ａ２０〜２２）。この動作はサブサーミスタ１９の検知温度Ｔ２が１２０℃以下になるまで継続される。

サブサーミスタ１９の検知温度Ｔ２が１３０℃未満、且つ、１２０℃を超える場合も（Ａ２０、２３）も分岐導電路Ｂが選択および通電されるので、非通紙領域への通電を行わない（Ａ２１〜２２）。この動作はサブサーミスタ１９の検知温度Ｔ２が１２０℃以下になるまで継続される。

サブサーミスタ１９の検知温度Ｔ２が１２０℃になると（Ａ２０、２３）、分岐導電路Ａが選択および通電されるので、非通紙部領域に於ける定着ヒータ１６の温度が１２０℃を下回ることは無い（Ａ２４）。この動作はサブサーミスタ１９の検知温度Ｔ２が１３０℃以上になるまで継続される（Ａ２５）。

上記動作を繰り返して、最終紙の後端が定着ニップ部Ｎを通過すると（Ａ２６〜２９）、速やかに電源供給部から定着ヒータ１６の抵抗発熱体４１、４２への通電を停止（Ａ２８）した後、定着装置の駆動が停止され（Ａ２９）、プリント動作が終了する。

また、ステップ３の定着装置の動作中に於いては、メインサーミスタの検知温度Ｔ１が目標温度で有る２２０℃を維持するように抵抗発熱体４０１、４０２への供給電力をＰＩＤ制御される。そのため、定着領域に於ける定着ベルト２０の温度は定着可能な温度に維持していることは言うまでも無い。

次に、本実施例の定着装置に於けるメインサーミスタ１８、サブサーミス１９の温度推移を説明する。図７は本実施例の定着装置においてＡ４縦サイズの記録材を連続する際のメインサーミスタ１８（破線）とサブサーミスタ１９（実線）の温度推移を示す図である。図７（ａ）は本実施例の定着装置において、雰囲気温度として１５℃の環境に於いて薄紙としてキヤノン社製ＣＬＣ用紙厚口（坪量１０５ｇ／ｃｍ＾２）を連続して通紙場合の温度推移である（実験１）。また図７（ｂ）は本実施例の定着装置において、雰囲気温度として３０℃の環境に於いて薄紙としてキヤノン社製ＧＦＲ１００（坪量６４ｇ／ｃｍ＾２）を連続して通紙場合の温度推移である（実験２）。

図７に示すように、本実施例の定着装置は、上述のステップ１〜３に準じて、電源供給部から通電を行う分岐導電路を選択するので、使用環境および記録材の種類に依らず、定着装置の駆動開始から停止するまでのサブサーミスタ１９の温度は１２０℃〜１３０℃で維持可能である。そのため、非通紙部領域に於いてもグリースの潤滑性能が十分えられるので、定着ベルト２０の内面の磨耗はほとんど発生しない。更に、メインサーミスタ１８の温度が２２０℃で維持される、つまり、通紙領域における定着ベルト２０が定着可能な温度に維持される。

次に、比較例として特許文献２の定着装置に於いて、同様の条件で記録材を連続して通紙する場合の、メインサーミスタ１８、サブサーミス１９の温度推移に関して図９を用いて説明する。尚、メインサーミスタ１８の目標温度等の条件は本実施例と同様とする。
図９（ａ）は雰囲気温度として１５℃の環境に於いて薄紙としてキヤノン社製ＣＬＣ用紙厚口（坪量１０５ｇ／ｃｍ＾２）を連続して通紙場合の温度推移である（実験３）。この条件の場合、サブサーミスタ１９に於ける温度推が１５０℃程度となり、グリースの潤滑性能を得ることができるものの、その温度は高く、非通紙部領域で無駄な電力を消費している。

更に、図９（ｂ）は雰囲気温度として３０℃の環境に於いて厚紙としてキヤノン社製ＧＦＲ１００（坪量６４ｇ／ｃｍ＾２）を連続して通紙場合の温度推移である（実験４）。この条件の場合、サブサーミスタ１９に於ける温度推が１００℃程度となり、グリースの潤滑性能を十分得ることができない。そのため、定着ベルト２０の内面の磨耗が発生しやすく、該磨耗粉によって発生する定着ベルトのトルクアップが発生してしまう。つまり、グリースの潤滑性能を十分得るために必要な熱量、換言すれば、電力を非通紙領域に供給できていないのである。

図１０は、本実施例の定着装置および比較例の定着装置において上記条件の連続した通紙を行う際の電力推移を示す図である。本実施例の定着装置の消費電力推移である実験１と２は雰囲気温度や紙種によって、メインサーミスタ１８の温度を目標温度である２２０℃に維持するために必要な電力が異なるものの、非通紙領域の温度をグリースの潤滑性能を得るために必要な維持するのみであるため、分岐導電路Ｂにのみに通電する機関の分だげ電力の低減を図っており、定着装置で消費する電力は必要最小限である。一方、比較例の定着装置では実験３に於ける消費電力が本実施例の定着装置よりも平均すると大きいことが分かる。これは、上述のように非通領域の温度が必要以上に高温で維持されており、換言すれば、非通紙領域で消費される電力が必要以上に大きいためである。

つまり、本実施例の定着装置は非通紙部の温度を所定範囲内に維持することができるため、非通紙部で消費される電力を必要最低限に抑えることができる。加えて、非通紙部の温度が潤滑剤が十分な潤滑作用を発揮する温度以上に維持されるので、非通紙部における定着ベルト内面の磨耗粉の発生および該磨耗粉による定着ベルトのトルクアッ定着ベルトの走行不良、定着ベルトの破損を防止することができる。

尚、本実施例の定着ヒータでは導電分岐路としてＡ４横、Ｂ４縦、Ａ４縦の３系統を持つ構成であるが、さまざまな記録材サイズに対応可能であることは勿論のこと、更に系統を増やす構成も容易に達成可能であることは言うまでも無い。

更に、導電分岐路間の距離と対応する記録材サイズとの関係は、本実施例の限定されるものでは無く、定着ベルトおよび加圧ローラの長手方向の温度分布や熱伝導率等の条件に従って、適宜設定可能であることは言うまでも無い。更に、分岐導電路を決定するためのサブサーミスタの温度、定着駆動を開始するためのヒータ温度は本実施例に限定されるものでは無く、定着ベルト、定着ヒータの材料および形状、潤滑剤の特性から適宜設定可能であることは言うまでも無い。

また、本実施例の定着装置を適用可能な画像形成装置は本実施例の構成に限定されるものでは無く、様々な形態の画像形成装置に適用可能であることは言うまでも無い。

以上の説明したように、本発明により、非通紙部で消費される電力の最小化を図りつつも、非通紙部の温度降下に起因する定着ベルト内面の磨耗および該磨耗粉によって発生する定着ベルトのトルクアップが発生しない定着装置を提供することができる。

１６．定着ヒータ
１７．ヒータホルダ
１８．サブサーミスタ
１９．メインサーミスタ
２０．定着ベルト
２１．制御回路部
２２．加圧ローラ
２３．入口ガイド
２６．定着排紙ローラ
２７．定着ニップ部
２８．ヒータ駆動回路部
４５．センサ
１００．定着装置
１０１．感光ドラム
１０２．帯電装置
１０３．レーザー
１０４．現像器
１０５．中間転写ドラム
１０６．転写ローラ
１０７．クリーナ
１０８．クリーナ

Claims (7)

1. 抵抗発熱体へ電圧を印加することで発熱する加熱体と、加熱体に当接して転写材を搬送する定着ベルトと、前記定着ベルトを前記加熱体に密着させて定着ニップ部を形成する加圧部材と、最小幅の記録材の通過領域の前記加熱体の温度を検知する第１の温度検知手段と、長手方向において前記抵抗発熱体の発熱領域の端部における前記加熱体の温度を検知する第２の温度検知手段と、電源供給部から前記加熱体へ印加する電圧を制御するための制御手段を有し、
   前記加熱体が電源供給部と電気的に接続される複数の電極および複数の電極と前記抵抗発熱体とを電気的に接続するための複数の分岐導体路を有し、長手方向において、前記複数の分岐導体路が前記抵抗発熱体と異なる位置で電気的に接続される加熱体であって、
   更に、前記制御手段が前記複数の電極の何れかに選択的に電圧を印加することが可能な定着装置において、
   前記制御手段は前記第２の温度検知手段の検知温度が第１の温度未満の場合は、前記抵抗発熱体の長手全域が発熱可能な電極に電圧を印加し、前記２の温度検知手段の検知温度が第２の温度以上の場合は、前記記録材の幅サイズ情報に応じて定められる電極に電圧を印加することを特徴とする定着装置。
2. 前記定着ベルトと前記加熱体との接触部に潤滑剤を塗布し、前記第１の温度が該潤滑剤の潤滑作用が得られる温度であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記潤滑剤が弗素系のオイルを弗素樹脂に増稠したグリースであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
4. 前記記録材の幅サイズ情報に応じて定められる前記抵抗発熱体の発熱領域と前記記録材が通過する領域のとがほぼ同じ領域であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の定着装置。
5. 前記定着部材が前記加熱体を内包し、且つ、加熱体と接触して加熱される無端状のベルトであることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の定着装置。
6. 前記加熱体が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であることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の定着装置。
7. 前記加熱体の前記定着部材と接触する面上に弗素樹脂からなる摺動層を設けることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の定着装置。