JP2018106089A - 加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、回転体と支持体との間の摺動抵抗を低減することが可能な加熱装置を提供する。【解決手段】 定着フィルム２２が加圧ローラ２４によりフランジ部材４０に対して回転駆動される際に、ＣＰＵ５１（判定手段）の判定結果に基づいて、定着フィルム２２のセラミックヒータ２３により加熱される温度及び加圧ローラ２４により駆動される回転速度の少なくとも何れかを制御するＣＰＵ５１（制御手段）を有することを特徴とする。【選択図】 図８

Description

本発明は、複写機、プリンタ及びファクシミリ装置等の画像形成装置に設けられる加熱装置に関する。

複写機、プリンタ及びファクシミリ装置等の画像形成装置では、未定着トナー像を記録材に熱定着する定着装置を備えている。定着装置の一例としては、フィルムガイドに沿って回転する定着フィルムと、定着フィルム内に設けられた加熱源と、アルミニウムや鉄の芯金に耐熱弾性層を形成した加圧ローラとを備るものがある。

このような定着装置では、定着フィルムがバネ等により加圧ローラに圧接されている。その圧接により形成される圧接幅の定着ニップ部を未定着トナーを担持する記録材が通過する際に加熱及び加圧することにより未定着トナーが熱溶融して記録材に熱定着される。

定着フィルムの軸方向両端部には、フランジ部材が設けられている。このフランジ部材には、定着フィルムの軸方向のずれを規制する第一規制部と、ユーザによる記録材のジャム処理時に定着フィルムの変形を防ぐために定着フィルム内側で変形を防ぐ第二規制部とを有しているものがある。

しかし、定着フィルムの変形を内側で規制するフランジ部材の第二規制部は、定着フィルムの回転駆動が開始する際に、定着フィルムの内周面と強く接触して、接触抵抗が発生してしまい、定着フィルムの回転速度が遅延してしまう恐れがある。

定着フィルムの回転速度の遅延により加圧ローラの回転速度と、定着フィルムの回転速度との間で速度差が発生する。定着フィルムの外周面に付着している記録材に含まれた炭酸カルシウム粒子を定着フィルムの回転速度よりも速い加圧ローラの回転により定着フィルムの外周面を擦る。これにより定着フィルムの外周面に傷が発生してしまう。未定着トナー像を担持した記録材が定着フィルムの外周面の傷部分を通過すると、この傷の内部にトナーが付着する。これにより後続する記録材に傷の形をした汚れが転写されてしまい、定着オフセットが発生する。

定着フィルムの表層にフッ素コーティングを施しているものもある。フッ素コーティングの材料は以下の材料が採用される。ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）とポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ；Polytetrafluoroethylene）とを混合した樹脂剤が採用される。更に、純正のＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）の樹脂剤の方がより主流になっている。

そして、純正のＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）の樹脂剤は強度が弱い。即ち、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）とポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ；Polytetrafluoroethylene）とを混合した樹脂剤と比べると強度が弱い。このため定着フィルムの外周面に発生した傷による定着オフセットがより発生し易くなる。このため定着装置の交換が早期に必要となり、定着装置の交換回数が増えてきている。

定着フィルムの外周面の傷の発生を防止するために特許文献１では、フランジ部材と定着フィルムの内周面との接触抵抗を低減するためにフランジ部材の定着フィルムの内周面との接触面に凹凸形状を持たせて定着フィルムの内周面との接触抵抗を低減している。更に、特許文献２では、定着ニップ部の記録材Ｐの搬送方向の上流側にグリス保持部を設ける。そして、保持部からグリスを常に供給することで、定着フィルムの内周面とニップ板との接触部に常にグリスを潤滑させるようにして定着フィルムの内周面とニップ板との接触抵抗を抑えている。

特開２０１４−００２３０６号公報 特開２０１２−２３３９７３号公報

しかしながら、グリス等の潤滑剤による定着フィルムと接触部との間の潤滑状態は、温度による潤滑剤の粘度の変化以外にも、潤滑剤の介在状態によっても変化する。このため潤滑剤の粘度だけではなく介在状態も最適化しないと、定着フィルムと接触部の間の摩擦係数が上昇する。摩擦係数が上昇すると、定着フィルムの外周面に傷が発生しやすくなることで定着オフセットが早期に発生してしまい、定着装置の寿命が短縮されてしまう。

本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、回転体と支持体との間の摺動抵抗を低減することが可能な加熱装置を提供するものである。

前記目的を達成するための本発明に係る加熱装置の代表的な構成は、回転体と、前記回転体を回転可能に支持する支持体と、前記回転体を加熱する加熱手段と、前記回転体を前記支持体に対して回転駆動させる駆動手段と、前記回転体と前記支持体の間に介在する潤滑剤の状態を判定する判定手段と、前記回転体が前記駆動手段により前記支持体に対して回転駆動される際に、前記判定手段の判定結果に基づいて、前記回転体の前記加熱手段により加熱される温度及び前記駆動手段により駆動される回転速度の少なくとも何れかを制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、回転体と支持体との間の摺動抵抗を低減することができる。

本発明に係る加熱装置を備えた画像形成装置の構成を示す断面説明図である。 定着装置の構成を示す断面説明図である。 定着フィルムの構成を示す断面説明図である。 （ａ）は、本実施形態の定着装置を記録材の搬送方向の上流側から見た斜視説明図である。（ｂ）は、本実施形態の定着装置を記録材の搬送方向下流側から見た斜視説明図である。 潤滑剤の粘度と相対速度との積と、摩擦係数との関係を示す図である。 （ａ）は、フランジ部材の第二規制部の構成を示す断面説明図である。（ｂ）は、定着フィルムが停止状態から等速度回転に至るまでのフランジ部材の第二規制部と定着フィルムとの位置関係を示す断面説明図である。（ｃ）は、定着フィルムが等速度回転中のフランジ部材の第二規制部と定着フィルムとの位置関係を示す断面説明図である。（ｄ）は、定着フィルムが等速度回転状態から停止するまでのフランジ部材の第二規制部と定着フィルムとの位置関係を示す断面説明図である。 画像形成装置の制御系の構成を示すブロック図である。 本発明に係る加熱装置を備えた画像形成装置の第１実施形態の動作を説明するフローチャートである。 （ａ）は、比較例の定着フィルムと加圧ローラとの速度推移を示す図である。（ｂ）は、第１実施形態の定着フィルムと加圧ローラとの速度推移を示す図である。 第１実施形態の加圧ローラの周速度に対する定着フィルムの周速度の低下比率を示す。更に、加圧ローラが回転を開始してから定着フィルムの周速度が等速度回転に至るまでの間における加圧ローラの周速度と、定着フィルムの周速度との速度差の積分値を示す。更に、定着フィルムの外周面に発生した長さが２０ｍｍ以上の傷の有無との関係を示す図である。 本発明に係る加熱装置を備えた画像形成装置の第２実施形態の動作を説明するフローチャートである。 比較例と、第１、第２実施形態の実験結果を示す図である。

図により本発明に係る加熱装置を備えた画像形成装置の一実施形態を具体的に説明する。

＜第１実施形態＞
先ず、図１〜図１０を用いて本発明に係る加熱装置を備えた画像形成装置の第１実施形態の構成について説明する。

＜画像形成装置＞
先ず、図１を用いて本発明に係る加熱装置を備えた画像形成装置の第１実施形態の構成について説明する。図１は、本発明に係る加熱装置を備えた画像形成装置の構成を示す断面説明図である。図１に示す画像形成装置１２は、転写式で電子写真プロセス方式を採用したレーザプリンタの一例である。

図１に示す画像形成装置１２において、１は、像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体からなる感光ドラムである。感光ドラム１は、図１の時計回り方向に所定の周速度で回転する。感光ドラム１は、ＯＰＣ（Organic Photo Conductor；有機光半導体）やアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等の感光材料をアルミニウムやニッケル等のシリンダ状の基板上に形成して構成される。

図１の時計回り方向に回転する感光ドラム１の表面は、帯電手段となる帯電ローラ２が接触回転することにより均一に帯電される。一様に帯電された感光ドラム１の表面に対して、像露光手段としてのレーザスキャナ３から画像情報に対応して変調されたレーザ光Ｌが出射されて走査露光される。これにより感光ドラム１の表面上に画像情報に対応した静電潜像が形成される。感光ドラム１の表面上に形成された静電潜像に対して現像手段となる現像装置４に設けられた現像剤担持体となる現像ローラ４ａによりトナー（現像剤）が供給されてトナー像として現像される。

一方、給送カセット５内に収容された記録材Ｐは、給送ローラ６により繰り出され、図示しない分離手段との協働により一枚ずつ分離給送される。給送ローラ６により給送される記録材Ｐの先端部が一旦停止しているレジストローラ７のニップ部に付き当てられ、該記録材Ｐの腰の強さにより扱かれて斜行が補正される。

その後、記録材Ｐは、レジストローラ７により挟持されて感光ドラム１の表面上に形成されたトナー像と同期を取って搬送路８ａを経由して感光ドラム１の表面と、転写手段となる転写ローラ９とにより形成される転写ニップ部Ｔに搬送される。転写ローラ９（転写手段）は、感光ドラム１の表面上（像担持体上）に形成されたトナー像を記録材Ｐ（シート）に転写する。感光ドラム１の表面上に形成されたトナー像の先端部と記録材Ｐの先端部とが転写ニップ部Ｔに到達するタイミングが同じになるようにレジストローラ７の回転駆動が制御される。

レジストローラ７により挟持搬送されて転写ニップ部Ｔに導入された記録材Ｐは、転写ニップ部Ｔにおいて感光ドラム１の表面と転写ローラ９とにより挟持搬送される。その過程において、図示しない転写バイアス電源からトナーと逆極性の転写バイアスが転写ローラ９に印加される。これにより感光ドラム１の表面上に形成されたトナー像が静電的に記録材Ｐ上に転写される。

転写ニップ部Ｔにおいてトナー像が転写された記録材Ｐは、感光ドラム１の表面から分離されて搬送路８ｂを経由して定着手段となる定着装置１１に搬送される。未定着トナー像を担持した記録材Ｐは、定着装置１１に設けられた回転体となる無端状フィルムからなる定着フィルム２２と、該定着フィルム２２の外周面に接触して該定着フィルム２２を回転する駆動手段となる加圧ローラ２４とにより挟持搬送される。その過程において、加熱及び加圧される。これにより未定着トナー像が熱溶融して記録材Ｐ上に熱定着される。定着装置１１を出た記録材Ｐは、搬送路８ｃを経由して排出ローラ１５により排出口１３から排出トレイ１４上に排出される。

転写ローラ９により感光ドラム１の表面から記録材Ｐにトナー像が転写された後に、該感光ドラム１の表面上に残留した残トナーや記録材Ｐから出た紙粉は、クリーニング手段となるクリーニング装置１０により掻き取られて除去される。これにより感光ドラム１の表面を清浄し、繰り返して作像に使用される。尚、図１に示す画像形成装置１２は、一例であり、本発明が本実施形態の画像形成装置１２に限定されるものではない。

＜定着装置＞
次に、図２〜図６を用いて本実施形態の定着手段となる定着装置１１（加熱装置）の構成について説明する。図２は、本実施形態の定着装置１１の構成を示す断面説明図である。図３は、本実施形態の定着フィルム２２の構成を示す断面説明図である。図４（ａ）は、本実施形態の定着装置１１を記録材Ｐの搬送方向の上流側から見た斜視説明図である。図４（ｂ）は、本実施形態の定着装置１１を記録材Ｐの搬送方向下流側から見た斜視説明図である。

図５は、潤滑剤の粘度ηと相対速度Ｖｓとの積と、摩擦係数μとの関係を示す図である。図６（ａ）は、本実施形態のフランジ部材４０の構成を示す断面説明図である。図６（ｂ）〜（ｄ）は、本実施形態のフランジ部材４０の外周を定着フィルム２２が回転する際の該フランジ部材４０と定着フィルム２２との位置関係を示す断面説明図である。

図２に示す定着装置１１は、フィルムユニット２０と、加圧部材となる加圧ローラ２４（駆動手段）とを有している。フィルムユニット２０は、定着フィルム２２（回転体）を加熱する加熱手段となるセラミックヒータ２３と、記録材Ｐを加熱するための定着フィルム２２と、フィルムガイド２１と、検出手段となるサーミスタ２５とを有している。

加圧ローラ２４（駆動手段）が定着フィルム２２（回転体）の外周面に接触して該定着フィルム２２の回転を加速する。サーミスタ２５（検出手段）は、その間の図４（ｂ）に示す該定着フィルム２２の内周面と、定着フィルム２２（回転体）を回転可能に支持する支持体となるフランジ部材４０の第二規制部４０ｂの凹凸部４０ｂ１との接触部２７に設けられた潤滑剤となるグリスの温度Ａを検出する。図４（ａ），（ｂ）に示すフランジ部材４０（支持体）は、定着フィルム２２（回転体）を回転可能に支持する。加圧ローラ２４（駆動手段）は、定着フィルム２２（回転体）をフランジ部材４０（支持体）に対して回転駆動させる。

＜加熱手段＞
加熱手段となるセラミックヒータ２３は、図２に示すように、セラミック基板２９上に発熱ペーストを印刷した熱源となる発熱体２６と、発熱体２６の保護と絶縁性を確保するためのガラスコーティング層２８とを有する。セラミックヒータ２３は、図７に示す制御手段となるＣＰＵ（Central Processing Unit；中央演算装置）５１により駆動制御される電源からなるヒータ駆動部１９から発熱体２６に電力制御された交流電流が供給されることで発熱する。セラミック基板２９の定着フィルム２２の内周面側の表面には、ポリイミドからなるコーティング層３０が塗布されている。これにより定着フィルム２２の内周面の摺動性を確保している。

フィルムガイド２１には、長手方向（図２の紙面手前側から奥側）に沿って複数のリブが設けられている。これによりフィルムガイド２１の外周を回転する定着フィルム２２の内周面との間の摩擦抵抗を抑えながら該定着フィルム２２を回転可能に支持する。図２に示すように、フィルムガイド２１の上側で長手方向の全域に亘って鋼板からなるステー３１が配置されている。

セラミック基板２９の加圧ローラ２４とは反対側に設けられたサーミスタ２５は、セラミックヒータ２３の温度変化を検出する。サーミスタ２５により検出した検出結果に基づいてセラミックヒータ２３の目標温度を決定する。図７に示す制御手段となるＣＰＵ５１により図７に示すヒータ駆動部１９を制御してセラミックヒータ２３への電力制御を行う。

＜駆動手段＞
図２に示す駆動手段となる加圧ローラ２４は、芯金からなる回転軸２４ａを中心に回転可能である。加圧ローラ２４は、回転軸２４ａの外周面上に１×１０^５Ω・ｃｍ程度の体積抵抗率を有する弾性層からなる導電性シリコンゴム２４ｂを被覆している。更に、導電性シリコンゴム２４ｂの外周面上に約６０μｍの表層となる絶縁チューブ２４ｃを被覆して形成されている。

加圧ローラ２４は、図示しない付勢手段となるバネにより図２の方向に付勢されて定着フィルム２２を介在してセラミックヒータ２３に対して所定の圧接力により圧接されている。これにより図２の矢印ａ方向で示す記録材Ｐの搬送方向において８ｍｍ〜１０ｍｍの定着ニップ部Ｎを形成している。フィルムガイド２１の上側で長手方向の全域に亘って設けられたステー３１により加圧ローラ２４を定着フィルム２２を介在してセラミックヒータ２３に対して加圧する加圧力を均一に加えることができる。

図７に示すように、ＣＰＵ５１により駆動制御されるモータ１６により加圧ローラ２４が回転駆動される。加圧ローラ２４の回転に従動して記録材Ｐを介在して定着フィルム２２が回転する。これにより定着ニップ部Ｎに導入された記録材Ｐを定着フィルム２２の外周面と密着させた状態で該定着フィルム２２の外周面と加圧ローラ２４とにより挟持搬送する。記録材Ｐが定着ニップ部Ｎに搬送されることで、記録材Ｐ上に担持された未定着のトナー１７が、セラミックヒータ２３の熱と定着ニップ部Ｎの圧力とにより熱溶融して記録材Ｐに熱定着される。

＜回転体＞
次に、図３を用いて回転体として無端状フィルムからなる定着フィルム２２の構成について説明する。図３に示す定着フィルム２２は、厚さが約３５μｍ、外径が３０ｍｍの円筒形状で構成される。図３に示す定着フィルム２２は、ステンレス製の基層２０ｃと、表層となるフッ素樹脂層２０ａと、該フッ素樹脂層２０ａを基層２０ｃに接着するための接着層となるプライマ層２０ｂとからなる三層構造を有して構成されている。これにより定着フィルム２２は、図２に示すセラミックヒータ２３からの熱を効率良く記録材Ｐ上のトナー１７に伝えることができる。

本実施形態の接着層となるプライマ層２０ｂは、以下の材料で構成される。ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ；Polytetrafluoroethylene）とＰＦＡ（テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）とを混合した樹脂剤で構成される。プライマ層２０ｂの厚みは５μｍである。また、表層となるフッ素樹脂層２０ａは、純正のＰＦＡ（テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）からなる樹脂剤で構成される。フッ素樹脂層２０ａの厚みは１０μｍのものを使用している。

尚、本実施形態では表層となるフッ素樹脂層２０ａに純正のＰＦＡ（テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）を使用している。しかし、表層となるフッ素樹脂層２０ａは、純正のＰＦＡ（テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）に限定されるものではない。また、本実施形態の基層２０ｃはステンレス製を使用しているが、ポリイミド等の樹脂剤でも良く、基層２０ｃはステンレス製に限定されるものではない。

＜支持体＞
次に、図４を用いて定着フィルム２２の長手方向両端部にそれぞれ設けられる支持体となるフランジ部材４０の構成について説明する。図４（ａ），（ｂ）に示すように、定着フィルム２２の長手方向（図４（ａ），（ｂ）の左右方向）の両端部２２ａ，２２ｂには、一対のフランジ部材４０が設けられている。

フランジ部材４０は、定着フィルム２２の軸方向（図４（ａ），（ｂ）の左右方向）の移動（位置ズレ）を規制するフランジ面からなる第一規制部４０ａを有する。第一規制部４０ａは、定着フィルム２２（回転体）の両端部２２ａ，２２ｂ（軸方向端面）に当接する。更に、フランジ部材４０は、定着フィルム２２（回転体）の内周面（周面）に当接して該定着フィルム２２の周方向の回転形状の変形を規制する第二規制部４０ｂとを有して構成される。

図６（ｂ）〜（ｄ）に示すように、定着フィルム２２は、第二規制部４０ｂの外周に遊嵌されて回転可能に設けられる。そして、該定着フィルム２２の長手方向（図４（ａ），（ｂ）の左右方向）の両端部２２ａ，２２ｂは、第一規制部４０ａに当接して軸方向（図４（ａ），（ｂ）の左右方向）のずれが規制される。

定着フィルム２２と加圧ローラ２４とにより形成された図２に示す定着ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐのジャムが発生したときを考慮する。その際には、ユーザが該定着ニップ部Ｎで挟持されている記録材Ｐを該定着ニップ部Ｎから引き抜く。その際に、第二規制部４０ｂにより定着フィルム２２の周方向の変形を防止する。第二規制部４０ｂは、外周形状が略円形状で構成されている。

尚、フランジ部材４０の第二規制部４０ｂの外周面には、定着フィルム２２の内周面との不要な接触抵抗を防止するために該第二規制部４０ｂの周方向全域に亘って均一に潤滑剤となるグリスを８０ｍｇ程度塗布している。図６（ｂ）〜（ｄ）に示すように、第二規制部４０ｂの少なくとも記録材Ｐの搬送方向の上流側（図６（ｂ）〜（ｄ）の右側）には、凹凸部４０ｂ１が設けられている。この凹凸部４０ｂ１の凹部４０ｂ２内（凹部内）に潤滑剤となるグリスが保持されている。

本実施形態では、図４（ａ）及び図６（ｂ）〜（ｄ）に示すように、第二規制部４０ｂの周方向において凹凸部４０ｂ１は、以下の部分に設けられている。図６（ｂ）に示すように、定着フィルム２２の回転が停止した状態から加圧ローラ２４に従動回転する定着フィルム２２が等速度回転に至るまでの間に定着フィルム２２の内周面と接触する位置に凹凸部４０ｂ１が設けられている。更に、図６（ｄ）に示すように、等速度回転する定着フィルム２２が停止するまでの間に定着フィルム２２の内周面と接触しない部分に凹凸部４０ｂ１が設けられている。

この凹凸部４０ｂ１の凹部４０ｂ２内にグリス（潤滑剤）を保持させる。これによりグリスの保持能力を高くしている。本実施形態の凹凸部４０ｂ１は、図４（ａ）に示すように、第二規制部４０ｂの軸方向（図４（ａ）の左右方向）に平行で且つ該第二規制部４０ｂの周方向に沿って所定ピッチで設けられた複数の線状溝を有する凹凸形状で構成される。

図６（ｂ）〜（ｄ）に示すように、第二規制部４０ｂの記録材Ｐの搬送方向の上流側（図６（ｂ）〜（ｄ）の右側）に凹凸部４０ｂ１を設けた。そして、該凹凸部４０ｂ１の凹部４０ｂ２内にグリス（潤滑剤）を保持させる。これにより図６（ｂ）に示すように、定着フィルム２２の回転が停止した状態から該定着フィルム２２が等速度回転に至るまでに該定着フィルム２２の内周面と接触するフランジ部材４０の第二規制部４０ｂの凹凸部４０ｂ１に常にグリスを保持できる。

フランジ部材４０の第二規制部４０ｂの凹凸部４０ｂ１の定着フィルム２２の内周面との接触部に常にグリスが介在する。これにより定着フィルム２２の内周面とフランジ部材４０の第二規制部４０ｂの凹凸部４０ｂ１との接触抵抗を低減することができる。

尚、本実施形態では、グリスの保持能力を高めるために第二規制部４０ｂの記録材Ｐの搬送方向の上流側（図６（ｂ）〜（ｄ）の右側）に凹凸部４０ｂ１を設けた。他に、グリスの保持能力を高めることができる形状であれば以下の形状でも良い。図４（ａ）に示すように、第二規制部４０ｂの軸方向（図４（ａ）の左右方向）に平行で且つ該第二規制部４０ｂの周方向に沿って所定ピッチで設けられた複数の線状の凹凸部４０ｂ１以外の種々の形状でも良い。

本実施形態では、図６（ｂ）に示すように、定着フィルム２２の回転が停止した状態から該定着フィルム２２が等速度回転に至るまでの間に該定着フィルム２２の内周面と第二規制部４０ｂの凹凸部４０ｂ１とが接触する。更に、図６（ｄ）に示すように、等速度回転する定着フィルム２２が停止するまでの間に定着フィルム２２の内周面と第二規制部４０ｂの凹凸部４０ｂ１とは接触しない。第二規制部４０ｂの凹凸部４０ｂ１は、図６（ｂ）〜（ｄ）に示す記録材Ｐの搬送方向の上流側（図６（ｂ）〜（ｄ）の右側）に設けられる。

また、図６（ａ）に示すように、フランジ部材４０の第二規制部４０ｂの周方向を考慮する。そして、定着ニップ部Ｎの記録材Ｐの搬送方向における中心点から記録材Ｐが定着ニップ部Ｎに突入してくる記録材Ｐの搬送方向の上流側に向かって該第二規制部４０ｂの周方向を考慮する。そして、定着ニップ部Ｎの１８０°反対側（図６（ａ）の上側）の点までの間の領域を本実施形態における記録材Ｐの搬送方向の上流側としている。

＜接触領域＞
次に、図６を用いてフランジ部材４０の第二規制部４０ｂの周方向の部分と定着フィルム２２の内周面との接触領域について説明する。図６（ａ）は、フランジ部材４０の第二規制部４０ｂの構成を示す断面説明図である。図６（ｂ）は、定着フィルム２２が停止状態から等速度回転に至るまでのフランジ部材４０の第二規制部４０ｂと定着フィルム２２との位置関係を示す断面説明図である。

図６（ｃ）は、定着フィルム２２が等速度回転中のフランジ部材４０の第二規制部４０ｂと定着フィルム２２との位置関係を示す断面説明図である。図６（ｄ）は、定着フィルム２２が等速度回転状態から停止するまでのフランジ部材４０の第二規制部４０ｂと定着フィルム２２との位置関係を示す断面説明図である。

本実施形態では、図６（ｂ）に示すように、加圧ローラ２４の回転に従動回転する定着フィルム２２の周速度Ｖｆが停止状態から等速度回転に至るまでの加速動作を行う間を考慮する。更に、図６（ｃ）に示すように、定着フィルム２２の周速度Ｖｆが等速度回転中の間を考慮する。更に、図６（ｄ）に示すように、定着フィルム２２の周速度Ｖｆが等速度回転から停止するまでの減速動作を行う間を考慮する。このように、図６（ｂ）〜（ｄ）に示す三パターンで区分している。

画像形成装置１２が印刷ジョブを受け付けて、印刷動作が開始すると、ＣＰＵ５１により駆動制御されるモータ１６により加圧ローラ２４の回転動作が開始する。加圧ローラ２４の回転に従動して定着フィルム２２が回転する。定着フィルム２２の回転が開始して該定着フィルム２２の周速度Ｖｆが等速度回転に至るまでの間は、図６（ｂ）に示すように、記録材Ｐの搬送方向の上流側で定着フィルム２２の内周面がフランジ部材４０の第二規制部４０ｂの凹凸部４０ｂ１に接触摺動する。

図６（ｂ）に示すように、定着フィルム２２が停止状態から等速度回転に至るまでの加速動作を行う間は、定着フィルム２２が記録材Ｐの搬送方向下流側（図６（ｂ）の左側）に引っ張られるように変形する。これにより記録材Ｐの搬送方向の上流側の第二規制部４０ｂの凹凸部４０ｂ１に対して定着フィルム２２の内周面が積極的に接触摺動する。

加圧ローラ２４に従動回転する定着フィルム２２の周速度Ｖｆが等速度回転しているときは、図６（ｃ）に示すように、定着ニップ部Ｎで定着フィルム２２が支えられる。これにより定着フィルム２２の内周面がフランジ部材４０の第二規制部４０ｂに接触する領域は、定着ニップ部Ｎ以外には無い。尚、加圧ローラ２４が停止しているときも図６（ｃ）に示すと同様に、定着ニップ部Ｎで定着フィルム２２が支えられる。これにより定着フィルム２２の内周面がフランジ部材４０の第二規制部４０ｂに接触する領域は、定着ニップ部Ｎ以外には無い。

定着フィルム２２が等速度回転から停止するまでの減速動作を行う。その間は、図６（ｄ）に示すように、記録材Ｐの搬送方向下流側（図６（ｄ）の左側）で定着フィルム２２の内周面がフランジ部材４０の第二規制部４０ｂの平滑面からなる円弧部４０ｂ３に対して積極的に接触摺動する。

＜潤滑剤＞
本実施形態では、図６（ｂ）〜（ｄ）に示すように、第二規制部４０ｂの記録材Ｐの搬送方向の上流側（図６（ｂ）〜（ｄ）の右側）に凹凸部４０ｂ１を設けた。そして、該凹凸部４０ｂ１の凹部４０ｂ２内に潤滑剤となるグリスを保持させる。

本実施形態で使用する潤滑剤は、グリス（grease）を用いている。グリスは、油よりも粘度ηが高く流動性が無い。このため常温では半固体または半流動性を呈する。一例としては、液状潤滑油にカルシウム・ナトリウム・リチウム・アルミニウムの石鹸（脂肪酸の塩）等の増稠剤（ぞうちょうざい）を均一に拡散させ、半固体状または固体状にしたものである。

本実施形態で使用する潤滑剤は、図５の境界潤滑領域Ｒ２及び混合潤滑領域Ｒ３で示すように、潤滑剤の粘度ηと加圧ローラ２４（駆動手段）の回転速度（駆動速度）との積の値が小さい範囲（図５の左側）では、該積の値が大きくなるにつれて摩擦係数μが小さくなる。また、該積の値が大きい範囲（図５の右側）では、該積の値が大きくなるにつれて摩擦係数μが大きくなる特性を有するものを使用している。その一例がグリス（grease）である。

潤滑剤の粘度ηは、潤滑剤の温度Ａや耐久条件により変化する。例えば、摩擦学において、相対運動する二つの物体間に潤滑剤がある場合では、潤滑状態により図５の横軸で示す「粘度ηと相対速度Ｖｓとの積」の値と、図５の縦軸で示す「摩擦係数μ」との関係は変化する。

潤滑剤として軟化したグリスにより定着フィルム２２の内周面と、フランジ部材４０の第二規制部４０ｂの凹凸部４０ｂ１とが隔てられる状態がある。その状態では、図５に示す流体潤滑領域Ｒ１では、グリスの粘度ηが高いと、定着フィルム２２の内周面と、フランジ部材４０の第二規制部４０ｂの凹凸部４０ｂ１との間のグリスのせん断応力が増す。これにより定着フィルム２２の内周面と、フランジ部材４０の第二規制部４０ｂの凹凸部４０ｂ１との間の摩擦係数μが高くなる。

一方、グリスの粘度ηが低いと、定着フィルム２２の内周面と、フランジ部材４０の第二規制部４０ｂの凹凸部４０ｂ１との間のグリスのせん断応力が減る。これにより定着フィルム２２の内周面と、フランジ部材４０の第二規制部４０ｂの凹凸部４０ｂ１との間の摩擦係数μが低くなる。

一方、図５に示す境界潤滑領域Ｒ２と混合潤滑領域Ｒ３では、グリスの粘度ηが高いと、定着フィルム２２の内周面と、フランジ部材４０の第二規制部４０ｂの凹凸部４０ｂ１との間の摩擦係数μが低くなる。また、グリスの粘度ηが低いと、定着フィルム２２の内周面と、フランジ部材４０の第二規制部４０ｂの凹凸部４０ｂ１との間の摩擦係数μは高くなる。つまり、図５の横軸で示す「粘度ηと相対速度Ｖｓとの積」の値と、図５の縦軸で示す「摩擦係数μ」との関係が流体潤滑領域Ｒ１と逆転する領域が存在する。

このように潤滑剤の潤滑状態により図５の横軸で示す「粘度ηと相対速度Ｖｓとの積」の値と、図５の縦軸で示す「摩擦係数μ」との関係は変化する。このため潤滑剤の潤滑状態に応じて潤滑剤（グリス）の粘度ηと相対速度Ｖｓ（本実施形態では定着フィルム２２の内周面の移動速度）とを最適化する。これにより摩擦係数μの上昇を抑える。

次に、図７及び図８を用いて本実施形態の画像形成装置１２の制御系の構成と制御動作について説明する。図７は、本実施形態の画像形成装置１２の制御系の構成を示すブロック図である。図８は、本実施形態の画像形成装置１２の動作を説明するフローチャートである。

＜制御部＞
図７に示すように、制御手段となるＣＰＵ（Central Processing Unit；中央演算装置）５１には、記憶手段となるメモリ１８が接続されている。メモリ１８には、潤滑剤となるグリスの温度Ａと、該グリスの粘度ηとの関係が関係式やデータテーブル等により記憶されている。更に、メモリ１８には、グリス（潤滑剤）の粘度ηと加圧ローラ２４（駆動手段）の回転速度（駆動速度）との積が記憶される。そして、その積の値と、定着フィルム２２（回転体）の内周面とフランジ部材４０（支持体）の第二規制部４０ｂの凹凸部４０ｂ１との接触部２７の摩擦係数μとの関係が関係式やデータテーブル等により記憶されている。

また、ＣＰＵ５１には、検出手段となるサーミスタ２５が接続されている。加圧ローラ２４（駆動手段）が定着フィルム２２（回転体）の外周面に接触して該定着フィルム２２（回転体）の回転を加速する。サーミスタ２５は、その間のグリス（潤滑剤）の温度Ａを検出する。更に、該サーミスタ２５の検出温度に応じてＣＰＵ５１により駆動制御されるヒータ駆動部１９により温調制御されるセラミックヒータ２３が接続されている。また、ＣＰＵ５１には、加圧ローラ２４を回転駆動するモータ１６が接続されている。

＜制御動作＞
図８のステップＳ１において、画像形成装置１２に設けられた図示しない印刷ボタンをユーザが押すことにより画像形成装置１２の印刷動作が開始する。すると、ステップＳ２において、ＣＰＵ５１によりセラミックヒータ２３がＯＮされて発熱体２６が発熱する。

ＣＰＵ５１は、サーミスタ２５により検出されるセラミックヒータ２３の温度に応じてヒータ駆動部１９によりセラミックヒータ２３の温調制御を開始する。ステップＳ３において、サーミスタ２５により検出されるセラミックヒータ２３及びグリス（潤滑剤）の温度Ａは、随時、ＣＰＵ５１に送られる。

次に、ステップＳ４において、ＣＰＵ５１は、メモリ１８に記憶されたサーミスタ２５により検出されるグリス（潤滑剤）の温度Ａと、グリスの粘度ηとの以下の数１式で示す関係式からグリスの粘度ηを算出する。

［数１］
η＝３２８．９３ｅ^{−０．０３Ａ}

即ち、ＣＰＵ５１は、サーミスタ２５（検出手段）により検出されたグリス（潤滑剤）の温度Ａに基づいて、メモリ１８（記憶手段）に記憶されたグリス（潤滑剤）の粘度ηを算出する。

ここで、グリスの粘度ηは、温度Ａが高くなるほど低下する。グリスの粘度ηが低下すると、定着フィルム２２の内周面と、フランジ部材４０の第二規制部４０ｂの凹凸部４０ｂ１との接触部２７の摺動抵抗が低下する。しかしながら、グリスの粘度ηが低くなり過ぎると、定着フィルム２２の内周面と、フランジ部材４０の第二規制部４０ｂの凹凸部４０ｂ１との接触部２７にグリスが保たれない。これにより定着フィルム２２の内周面と、フランジ部材４０の第二規制部４０ｂの凹凸部４０ｂ１との接触部２７の摺動抵抗が増加する。

即ち、サーミスタ２５により検出されるグリス（潤滑剤）の温度Ａが高くなる。すると、定着フィルム２２の内周面と、フランジ部材４０の第二規制部４０ｂの凹凸部４０ｂ１との接触部２７に設けられたグリス（潤滑剤）の粘度ηが低下する。これにより該接触部２７にグリスを保持することができない。これにより定着フィルム２２の内周面と、フランジ部材４０の第二規制部４０ｂの凹凸部４０ｂ１との接触部２７の摩擦抵抗が増加する。このため図７に示すモータ１６により回転駆動される加圧ローラ２４の周速度Ｖｒと、該加圧ローラ２４の表面が接触して接触抵抗により従動回転する定着フィルム２２の周速度Ｖｆとの間に速度差ΔＶが生じる。

次に、ステップＳ５において、メモリ１８に記憶されたグリスの粘度ηと相対速度Ｖｓとの積と、摩擦係数μとの以下の数２式で示される関係式から前記数１式を用いて、流体潤滑領域Ｒ１、境界潤滑領域Ｒ２、混合潤滑領域Ｒ３のどの潤滑状態にあるかの判定と摩擦係数μの算出が成される。

［数２］
μ＝η×Ｖｓ＝３２８．９３ｅ^{−０．０３Ａ}×Ｖｓ

ここで、相対速度Ｖｓとは、加圧ローラ２４の回転に従動回転する定着フィルム２２の内周面の移動速度と、固定されたフランジ部材４０の第二規制部４０ｂの凹凸部４０ｂ１との間の相対速度Ｖｓである。従って、本実施形態では、定着フィルム２２の内周面の移動速度が相対速度Ｖｓに対応する。

次に、ステップＳ６において、ＣＰＵ５１は、前記ステップＳ５で算出した摩擦係数μが予め設定した閾値Ｘ以下か否かを判定する。前記ステップＳ５で算出した摩擦係数μが閾値Ｘ以下の場合は、ステップＳ７に進んで、ＣＰＵ５１は、図７に示すモータ１６の駆動をＯＮして加圧ローラ２４を通常の周速度で回転駆動する。その後、ステップＳ８に進んで、ＣＰＵ５１は、記録材Ｐの搬送動作を開始する。その後、前述した印刷動作を実行した後、ステップＳ９に進んで印刷動作を終了する。

前記ステップＳ６において、前記ステップＳ５で算出した摩擦係数μが予め設定した閾値Ｘよりも大きい場合がある。その場合には、ステップＳ３１に進んで、ＣＰＵ５１は、潤滑状態の判別を行う。そして潤滑状態が流体潤滑領域Ｒ１の場合には、ステップＳ１０に進んで、ＣＰＵ５１は、セラミックヒータ２３への通電をＯＦＦする。そして、該セラミックヒータ２３の温度を下げた後、前記ステップＳ６に戻る。前記ステップＳ３１において、潤滑状態が境界潤滑領域Ｒ２、混合潤滑領域Ｒ３の場合には、ステップＳ３２に進んで、ＣＰＵ５１は、セラミックヒータ２３への通電をＯＮする。そして、該セラミックヒータ２３の温度を上げた後、前記ステップＳ６に戻る。

前記ステップＳ３１において、潤滑状態が流体潤滑領域Ｒ１の場合には、セラミックヒータ２３の温度を下げることでグリス（潤滑剤）の温度Ａが下がり、該グリス（潤滑剤）の粘度ηが上昇する。これにより定着フィルム２２の内周面と、フランジ部材４０の第二規制部４０ｂの凹凸部４０ｂ１との接触部２７のグリス（潤滑剤）が保たれる。そして、定着フィルム２２の内周面と、フランジ部材４０の第二規制部４０ｂの凹凸部４０ｂ１との接触部２７の摺動抵抗が減少する。前記ステップＳ６、Ｓ３１、Ｓ１０を繰り返して、ＣＰＵ５１は、前記ステップＳ５で算出した摩擦係数μが予め設定した閾値Ｘ以下になるまでセラミックヒータ２３への通電をＯＦＦする。

前記ステップＳ３１において、潤滑状態が境界潤滑領域Ｒ２、混合潤滑領域Ｒ３の場合には、セラミックヒータ２３の温度を上げることで、定着フィルム２２の内周面と、フランジ部材４０の第二規制部４０ｂの凹凸部４０ｂ１との接触部２７の摺動抵抗が減少する。

本実施形態では、予め設定した摩擦係数μの閾値Ｘを０．０１に設定している。また、セラミックヒータ２３への通電をＯＦＦして、グリスの温度Ａが１８０℃以下となったとき、前記ステップＳ５で算出した摩擦係数μが予め設定した閾値Ｘ（０．０１）以下になる。即ち、ＣＰＵ５１（制御手段）は、メモリ１８（記憶手段）に記憶されたグリス（潤滑剤）の粘度ηと加圧ローラ２４（駆動手段）の回転速度（駆動速度）との積を考慮する。そして、該積に応じて摩擦係数μが所定の閾値Ｘ（０．０１）以下（閾値以下）になるようにセラミックヒータ２３（加熱手段）の温調温度を制御する。

即ち、本実施形態では、図６（ｂ）に示すように、加圧ローラ２４（駆動手段）が定着フィルム２２（回転体）の外周面に接触して該定着フィルム２２の回転を加速する。その間のグリス（潤滑剤）の粘度ηに基づいて、ＣＰＵ５１（制御手段）は、セラミックヒータ２３（加熱手段）の温調温度を制御する。その後、ＣＰＵ５１は、図７に示すモータ１６を駆動制御して加圧ローラ２４を回転駆動する。

ＣＰＵ５１は、定着フィルム２２（回転体）とフランジ部材４０（支持体）との間に介在するグリス（潤滑剤）の状態を判定する判定手段を兼ねる。そして、ＣＰＵ５１（制御手段）は、定着フィルム２２（回転体）が加圧ローラ２４（駆動手段）によりフランジ部材４０（支持体）に対して回転駆動される際に、該ＣＰＵ５１（判定手段）の判定結果に基づいて定着フィルム２２（回転体）のセラミックヒータ２３（加熱手段）により加熱される温度を制御する。

このように前記ステップＳ５で算出した摩擦係数μが予め設定した摩擦係数μの閾値Ｘ（０．０１）以下の場合は、図７に示すモータ１６が駆動されない。このとき、図６（ｃ）に示すと同様に定着ニップ部Ｎで定着フィルム２２が支えられる。これにより定着フィルム２２の内周面がフランジ部材４０の第二規制部４０ｂに接触する領域は、定着ニップ部Ｎ以外には無い。

このため定着フィルム２２の内周面と、フランジ部材４０の第二規制部４０ｂとの接触抵抗を抑えることができ、定着フィルム２２の回転の初動が遅延することがない。その結果、加圧ローラ２４の周速度Ｖｒと、これに従動回転する定着フィルム２２の周速度Ｖｆとの間に生じる速度差ΔＶを低減して定着フィルム２２の外周面に傷を付けることが無い。これにより定着フィルム２２の外周面に発生した傷による定着オフセットの発生を抑えることで、定着装置１１の寿命を延命することができる。

＜比較実験＞
次に、図９（ａ），（ｂ）を用いて比較例と本実施形態とを比較実験した結果について説明する。図９（ａ）に示す比較例は、図６（ａ）〜（ｄ）に示すフランジ部材４０の第二規制部４０ｂの記録材Ｐの搬送方向の上流側に示された凹凸部４０ｂ１を設けていない。そして、第二規制部４０ｂの外周面全体が平滑面からなる円弧部４０ｂ３で構成される。そして、該円弧部４０ｂ３の外周面にグリスを塗布したものである。一方、図９（ｂ）に示す本実施形態は、図６（ａ）〜（ｄ）に示すフランジ部材４０の第二規制部４０ｂの記録材Ｐの搬送方向の上流側に凹凸部４０ｂ１を設け、該凹凸部４０ｂ１の凹部４０ｂ２内にグリスを保持したものである。

図９（ａ）は、比較例の定着フィルム２２と加圧ローラ２４との速度推移を示す図である。図９（ａ）の周速度Ｖｒｃは、比較例の加圧ローラ２４の速度推移を示し、周速度Ｖｆｃは、比較例の定着フィルム２２の速度推移を示す。図９（ｂ）は、本実施形態の定着フィルム２２と加圧ローラ２４との速度推移を示す図である。図９（ｂ）の周速度Ｖｒｅは、本実施形態の加圧ローラ２４の速度推移を示し、周速度Ｖｆｅは、本実施形態の定着フィルム２２の速度推移を示す。

図９（ａ），（ｂ）に示す定着フィルム２２と加圧ローラ２４との速度推移は以下の通りである。図７に示すＣＰＵ５１によりモータ１６を駆動制御して加圧ローラ２４が回転を開始してからの該加圧ローラ２４の周速度Ｖｒの推移を考慮する。そして、該加圧ローラ２４に従動回転する定着フィルム２２の周速度Ｖｆの推移とを比較したものである。このときの定着装置１１は、Ａ４サイズの記録材Ｐが１０枚連続して定着ニップ部Ｎを通過する動作が１０００回繰り返された後の状態である。

図９（ａ）に示す比較例では、停止状態にある定着フィルム２２が加圧ローラ２４に従動して回転を開始する。加圧ローラ２４は、時刻ｔ１（＜０．７秒）で周速度Ｖｒｃが等速度回転に至る。一方、定着フィルム２２の周速度Ｖｆｃは、加圧ローラ２４の回転が開始してから０．７秒後に等速度回転に至る。そして、定着フィルム２２の周速度Ｖｆｃが等速度回転に至るまでの加速動作を行う。その間に、図６（ｂ）に示すように、フランジ部材４０の第二規制部４０ｂの記録材Ｐの搬送方向の上流側の図示しない平滑面からなる円弧部４０ｂ３と、定着フィルム２２の内周面とが積極的に接触する。

図９（ａ）に示す比較例では、定着フィルム２２の内周面と、フランジ部材４０の第二規制部４０ｂの記録材Ｐの搬送方向の上流側の図示しない平滑面からなる円弧部４０ｂ３との接触面に大きな接触抵抗が発生する。これにより定着フィルム２２の回転方向とは反対向きの力が発生する。このため瞬間的に定着フィルム２２の回転方向の力よりも接触抵抗による回転方向とは反対向きの力が上回る。そのため図９（ａ）に示すように、定着フィルム２２の周速度Ｖｆｃは、加圧ローラ２４の周速度Ｖｒｃに対して３０％程度遅くなる。このため図９（ａ）に示す比較例では、加圧ローラ２４の周速度Ｖｒｃと、定着フィルム２２の周速度Ｖｆｃとの間に速度差ΔＶｃが生じる。

加圧ローラ２４が回転を開始してから定着フィルム２２の周速度Ｖｆｃが等速度回転に至る。このとき速度差ΔＶｃの積分値は、それまでの間における図９（ａ）に示す加圧ローラ２４の周速度Ｖｒｃのグラフと、定着フィルム２２の周速度Ｖｆｃのグラフとの間に形成される面積で表わされる。本比較例では、速度差ΔＶｃの積分値は、１５００ｍｍ／ｓｅｃ程度となる。尚、本比較例では、加圧ローラ２４の回転が開始してから０．７秒後に該定着フィルム２２の周速度Ｖｆｃが等速度回転に至る直前の時刻ｔ３で該定着フィルム２２の周速度Ｖｆｃの回転加速度が大きくなる。

定着フィルム２２は、加圧ローラ２４に従動回転する。このため本来であれば定着フィルム２２の加速度は、加圧ローラ２４の加速度と同じ加速度になる。ところが、図９（ａ）に示す定着フィルム２２の周速度Ｖｆｃのグラフにおける時刻ｔ３までは、定着フィルム２２の内周面とフランジ部材４０の表面との摩擦係数μが大きい。このため定着フィルム２２の回転速度が加圧ローラ２４の回転速度に追従しない。しかし、図９（ａ）に示すように、加圧ローラ２４の回転が開始してから０．７秒後には定着装置１１の加熱によりグリスによる潤滑膜が定着フィルム２２の内周面とフランジ部材４０の表面との間に均一に広がり、摩擦係数μが小さくなる。摩擦係数μが小さくなると加圧ローラ２４に当接して従動回転する定着フィルム２２の回転摩擦抵抗が小さくなるため定着フィルム２２の加速度が加圧ローラ２４の加速度にならい始める。

一方、図９（ｂ）に示す本実施形態では、停止状態にある定着フィルム２２が加圧ローラ２４に従動して回転を開始する。加圧ローラ２４は、時刻ｔ１（＜０．７秒）で周速度Ｖｒｅが等速度回転に至る。一方、定着フィルム２２の周速度Ｖｆｅは、加圧ローラ２４の回転が開始してから時刻ｔ２（ｔ１＜ｔ２＜０．７秒）で等速度回転に至る。定着フィルム２２の周速度Ｖｆｃが等速度回転に至るまでの間に、図６（ｂ）に示すように、フランジ部材４０の第二規制部４０ｂの記録材Ｐの搬送方向の上流側に設けられた凹凸部４０ｂ１と、定着フィルム２２の内周面とが積極的に接触する。

このとき、フランジ部材４０の第二規制部４０ｂの記録材Ｐの搬送方向の上流側に設けられた凹凸部４０ｂ１と、定着フィルム２２の内周面との接触領域のグリスの摩擦係数μは、図８のステップＳ６で示す予め設定された閾値Ｘ（０．０１）以下になっている。このためフランジ部材４０の第二規制部４０ｂの記録材Ｐの搬送方向の上流側に設けられた凹凸部４０ｂ１と、定着フィルム２２の内周面との接触抵抗は低減される。これにより図９（ｂ）に示すように、加圧ローラ２４の周速度Ｖｒｅと、定着フィルム２２の周速度Ｖｆｅとの速度差ΔＶｅは低減される。そのため定着フィルム２２の周速度Ｖｆｅは、加圧ローラ２４の周速度Ｖｒｅに対して１０％程度しか遅くならない。

このため加圧ローラ２４が回転を開始してから定着フィルム２２の周速度Ｖｆｅが等速度回転に至る。図９（ｂ）の本実施形態の速度差ΔＶｅの積分値は、それまでの間における加圧ローラ２４の周速度Ｖｒｅのグラフと、定着フィルム２２の周速度Ｖｆｅのグラフとの間に形成される面積で表わされる。本実施形態では、速度差ΔＶｅの積分値は、５００ｍｍ／ｓｅｃ程度まで低減することができる。

本実施形態では、図１０に示すように、加圧ローラ２４（駆動手段）の周速度Ｖｒｅ（駆動速度）に対する定着フィルム２２（回転体）の周速度Ｖｆｅ（回転速度）の低下比率が１０％以下になる。そのように、該定着フィルム２２の内周面と、フランジ部材４０の第二規制部４０ｂの凹凸部４０ｂ１との接触部２７の摩擦係数μの閾値が設定される。

図１０は、加圧ローラ２４の周速度Ｖｒに対する定着フィルム２２の周速度Ｖｆの低下比率を示す。更に、図９（ａ），（ｂ）に示す加圧ローラ２４が回転を開始してから定着フィルム２２の周速度Ｖｆが等速度回転に至る。それまでの間における加圧ローラ２４の周速度Ｖｒのグラフと、定着フィルム２２の周速度Ｖｆのグラフとの間に形成される面積を考慮する。その面積で表わされる加圧ローラ２４の周速度Ｖｒと、定着フィルム２２の周速度Ｖｆとの速度差ΔＶの積分値を示す。更に、定着フィルム２２の外周面に発生した長さが２０ｍｍ以上の傷の有無との関係を示す図である。

図１０に示す定着フィルム２２の外周面に発生した長さが２０ｍｍ以上の傷の有無は、加圧ローラ２４の回転動作と停止動作とを５００回程度繰り返したときに定着フィルム２２の外周面に長さが２０ｍｍ以上の傷が発生したか否かを示す。

図１０に示すように、加圧ローラ２４の周速度Ｖｒに対して定着フィルム２２の周速度Ｖｆが３０％程度遅い。すると、図９（ａ）に示す比較例のように、加圧ローラ２４が回転を開始してから定着フィルム２２の周速度Ｖｆｃが等速度回転に至る。それまでの間における加圧ローラ２４の周速度Ｖｒｃのグラフと、定着フィルム２２の周速度Ｖｆｃのグラフとの間に形成される面積を考慮する。その面積で表わされる加圧ローラ２４の周速度Ｖｒｃと、定着フィルム２２の周速度Ｖｆｃとの速度差ΔＶｃの積分値が１５００ｍｍ／ｓｅｃ以上になる。

図９（ａ）に示す比較例のように、加圧ローラ２４が回転を開始してから該加圧ローラ２４の表面と定着フィルム２２の外周面との間の接触抵抗により該加圧ローラ２４に従動回転する定着フィルム２２の周速度Ｖｆｃが等速度回転に至る。それまでの間に加圧ローラ２４の周速度Ｖｒｃと、定着フィルム２２の周速度Ｖｆｃとが速度差ΔＶｃを有した状態で加圧ローラ２４の回転動作と停止動作とが繰り返される。

すると、定着フィルム２２の外周面に発生する傷は徐々に長くなっていく。加圧ローラ２４の回転動作と停止動作とが５００回以上繰り返されたとき、定着フィルム２２の外周面に発生する傷の長さは２０ｍｍ以上になる。そして、定着フィルム２２の外周面に発生した傷の内部にトナーが付着したまま残り、そのトナーが記録材Ｐに転写されて傷状の汚れが載った画像不良が発生する。

一方、図９（ｂ）に示す本実施形態では、加圧ローラ２４の回転動作と停止動作とが繰り返されたとしても定着フィルム２２の周速度Ｖｆｅは、加圧ローラ２４の周速度Ｖｒｅに対して１０％程度しか遅くならない。このため図１０に示すように、加圧ローラ２４が回転を開始してから定着フィルム２２の周速度Ｖｆｅが等速度回転に至る。それまでの間における加圧ローラ２４の周速度Ｖｒｅのグラフと、定着フィルム２２の周速度Ｖｆｅのグラフとの間に形成される面積を考慮する。その面積で表わされる加圧ローラ２４の周速度Ｖｒｅと、定着フィルム２２の周速度Ｖｆｅとの速度差ΔＶｅの積分値が５００ｍｍ／ｓｅｃである。

このため加圧ローラ２４の回転動作と停止動作とが５００回以上繰り返されたときに、定着フィルム２２の外周面に発生した傷の長さは、２０ｍｍ以上になることはない。このため定着フィルム２２の外周面に発生した傷の内部にトナーが付着したまま残り、そのトナーが記録材Ｐに転写されて傷状の汚れが載った画像不良が発生することはなかった。

このように図８のステップＳ６において、前記ステップＳ５で算出した摩擦係数μが予め設定した摩擦係数μの閾値Ｘ（０．０１）以下の場合は、図７に示すモータ１６が駆動されない。このとき、図６（ｃ）に示すと同様に定着ニップ部Ｎで定着フィルム２２が支えられる。これにより定着フィルム２２の内周面がフランジ部材４０の第二規制部４０ｂに接触する領域は、定着ニップ部Ｎ以外には無い。

このため定着フィルム２２の内周面と、フランジ部材４０の第二規制部４０ｂとの接触抵抗を抑えることができ、定着フィルム２２の回転の初動が遅延することがない。その結果、加圧ローラ２４の周速度Ｖｒと、これに従動回転する定着フィルム２２の周速度Ｖｆとの間に生じる速度差ΔＶを低減して定着フィルム２２の外周面に傷を付けることが無い。これにより定着フィルム２２の外周面に発生した傷による定着オフセットの発生を抑えることで、定着装置１１の寿命を延命することができる。

定着フィルム２２の内周面と、フランジ部材４０の第二規制部４０ｂの凹凸部４０ｂ１との接触部２７における潤滑状態が変化しても定着フィルム２２の内周面と、フランジ部材４０の第二規制部４０ｂとの摩擦抵抗の増加を防止することができる。これにより定着フィルム２２の内周面と、フランジ部材４０の第二規制部４０ｂとの接触抵抗を低減することができる。これにより定着フィルム２２の外周面と加圧ローラ２４の表面との間の摩擦により定着フィルム２２の外周面に傷が発生することを防止することができる。これにより定着オフセット等の画像不良の発生を防止することができ、定着装置１１の寿命を延命させることができる。

＜第２実施形態＞
次に、図１１及び図１２を用いて本発明に係る加熱装置を備えた画像形成装置の第２実施形態の構成について説明する。尚、前記第１実施形態と同様に構成したものは同一の符号、或いは符号が異なっても同一の部材名を付して説明を省略する。

＜制御動作＞
図１１を用いて本実施形態の画像形成装置１２の制御動作について説明する。図１１は、本実施形態の画像形成装置１２の動作を説明するフローチャートである。尚、図１１のステップＳ１１〜Ｓ１９は、前記第１実施形態の図８のステップＳ１〜Ｓ９と同様であるため重複する説明は省略する。

前記第１実施形態では、図８のステップＳ６において、前記ステップＳ５で算出した摩擦係数μが予め設定した閾値Ｘよりも大きい場合には、前記ステップＳ３１に進んで、潤滑状態を判別し、潤滑状態が流体潤滑領域Ｒ１の場合には、前記ステップＳ１０に進む。前記ステップＳ１０において、ＣＰＵ５１は、セラミックヒータ２３への通電をＯＦＦして、該セラミックヒータ２３の温度を下げる制御を行った。一方、前記ステップＳ３１において、潤滑状態が境界潤滑領域Ｒ２、混合潤滑領域Ｒ３の場合には、前記ステップＳ３２に進む。前記ステップＳ３２において、ＣＰＵ５１は、セラミックヒータ２３への通電をＯＮして、該セラミックヒータ２３の温度を上げる制御を行った。

本実施形態では、図１１のステップＳ１６において、ステップＳ１５で算出した摩擦係数μが予め設定した閾値Ｘよりも大きい場合には、ステップＳ４１に進んで、ＣＰＵ５１は、潤滑状態を判別し、潤滑状態が流体潤滑領域Ｒ１の場合には、ステップＳ２０に進む。前記ステップＳ２０において、ＣＰＵ５１は、前記ステップＳ１５で算出した摩擦係数μが予め設定した閾値Ｘ以下となるまで図７に示すモータ１６の回転数を増加させて加圧ローラ２４（駆動手段）の回転速度（駆動速度）を加速する。即ち、加圧ローラ２４（駆動手段）が定着フィルム２２（回転体）の外周面に接触して該定着フィルム２２の回転を加速する。その間の潤滑剤（グリス）の粘度ηに基づいて、ＣＰＵ５１（制御手段）は、加圧ローラ２４（駆動手段）の回転速度（駆動速度）を制御する。

ＣＰＵ５１は、定着フィルム２２（回転体）とフランジ部材４０（支持体）との間に介在するグリス（潤滑剤）の状態を判定する判定手段を兼ねる。そして、ＣＰＵ５１（制御手段）は、定着フィルム２２（回転体）が加圧ローラ２４（駆動手段）によりフランジ部材４０（支持体）に対して回転駆動される際に、該ＣＰＵ５１（判定手段）の判定結果に基づいて加圧ローラ２４（駆動手段）により駆動される定着フィルム２２（回転体）の周速度Ｖｆ（回転速度）を制御する。

図１１のステップＳ１１において、画像形成装置１２に設けられた図示しない印刷ボタンをユーザが押すことにより印刷動作が開始される。すると、ステップＳ１２において、セラミックヒータ２３がＯＮされる。ステップＳ１３において、サーミスタ２５により検出された温度データは、ＣＰＵ５１により読み取られる。ＣＰＵ５１は、サーミスタ２５により検出される温度に基づいてセラミックヒータ２３の温度を制御する。

ステップＳ１４において、ＣＰＵ５１は、予めメモリ１８に記憶されたサーミスタ２５により検出される温度Ａと、グリスの粘度ηとの前記数１式で示す関係式からグリスの粘度ηを算出する。次に、ステップＳ１５において、ＣＰＵ５１は、予めメモリ１８に記憶されたグリスの粘度ηと相対速度Ｖｓとの積と、摩擦係数μとの前記数２式で示す関係式から前記数１式を用いて摩擦係数μを算出する。

次に、ステップＳ１６において、前記ステップＳ１５で算出された摩擦係数μが予め設定された閾値Ｘ以下の場合は、ステップＳ１７に進んで、ＣＰＵ５１は、図７に示すモータ１６の駆動をＯＮにして通常の回転数で回転駆動する。その後、ステップＳ１８に進んで、ＣＰＵ５１は、記録材Ｐの搬送動作を開始する。その後、前述した印刷動作を実行した後、ステップＳ１９に進んで印刷動作を終了する。

前記ステップＳ１６において、前記ステップＳ１５で算出した摩擦係数μが予め設定した閾値Ｘよりも大きい場合には、ステップＳ４１に進んで、ＣＰＵ５１は、潤滑状態の判別を行う。そして潤滑状態が流体潤滑領域Ｒ１の場合には、ステップＳ２０に進んで、ＣＰＵ５１は、図７に示すモータ１６の回転数を通常の回転数よりも増加させて回転駆動する。即ち、ＣＰＵ５１（制御手段）は、メモリ１８（記憶手段）に記憶されたグリス（潤滑剤）の粘度ηと加圧ローラ２４（駆動手段）の回転速度（駆動速度）との積に応じて以下の制御を行う。摩擦係数μが所定の閾値Ｘ（０．０１）以下（閾値以下）になるように加圧ローラ２４（駆動手段）の回転速度（駆動速度）を制御する。その後、前記ステップＳ１６に戻る。

前記ステップＳ４１において、潤滑状態が境界潤滑領域Ｒ２、混合潤滑領域Ｒ３の場合には、ステップＳ４２に進んで、ＣＰＵ５１は、図７に示すモータ１６の回転数を低減させて回転駆動を減速する。その後、前記ステップＳ１６に戻る。ＣＰＵ５１は、前記ステップＳ１５で算出した摩擦係数μが予め設定した閾値Ｘとなるまで、前記ステップＳ１６、Ｓ４１、Ｓ２０、Ｓ４２を繰り返す。

本実施形態では、予め設定された摩擦係数μの閾値Ｘを０．０１に設定している。そして、前記ステップＳ１５で算出した摩擦係数μが予め設定した閾値Ｘ（０．０１）以下となるまで、図７に示すモータ１６の回転数を増加して加圧ローラ２４の周速度Ｖｒを通常の３５０ｍｍ／ｓｅｃから５００ｍｍ／ｓｅｃに加速する。

＜実験結果＞
次に、図１２を用いて比較例と、第１、第２実施形態の実験結果について説明する。図１２は、比較例と、第１、第２実施形態の実験結果を示す図である。図１２において、定着フィルム２２の外周面に発生した長さが２０ｍｍ以上の傷の有無は、加圧ローラ２４の回転動作と停止動作とを５００回程度繰り返したときに定着フィルム２２の外周面に発生した長さが２０ｍｍ以上の傷の有無を示す。

比較例では、加圧ローラ２４の回転に従動して定着フィルム２２が回転を開始し、通常の周速度Ｖｆで等速度回転に至るまでの加速動作を行う。その間に、フランジ部材４０の第二規制部４０ｂの記録材Ｐの搬送方向の上流側の図示しない平滑面からなる円弧部４０ｂ３と定着フィルム２２の内周面とが積極的に接触する。

比較例では、定着フィルム２２の内周面と、フランジ部材４０の第二規制部４０ｂの記録材Ｐの搬送方向の上流側の図示しない平滑面からなる円弧部４０ｂ３との接触面における接触抵抗が大きい。このため定着フィルム２２の回転方向に対して反対向きの力が発生する。そして、瞬間的に定着フィルム２２の回転方向の力よりも接触抵抗による反対向きの力が上回る。これにより比較例では、加圧ローラ２４の周速度Ｖｒｃと、定着フィルム２２の周速度Ｖｆｃとの速度差ΔＶｃが発生する。

加圧ローラ２４の周速度Ｖｒｃと、定着フィルム２２の周速度Ｖｆｃとの間に速度差ΔＶｃを有した状態で加圧ローラ２４の回転動作と停止動作とが５００回程度繰り返されると、定着フィルム２２の外周面に発生する傷の長さは徐々に長くなっていく。加圧ローラ２４の回転動作と停止動作とが５００回以上繰り返されたときに定着フィルム２２の外周面に発生した傷は２０ｍｍ以上の長さになる。そして、定着フィルム２２の外周面に発生した傷の内部にトナーが付着して、定着ニップ部Ｎを通過する記録材Ｐに傷状の汚れが転写されて画像不良が発生する。

一方、第２実施形態では、図１１のステップＳ１６において、前記ステップＳ１５で算出された摩擦係数μが予め設定された閾値Ｘ（０．０１）よりも大きい場合がある。その場合は、前記ステップＳ１５で算出された摩擦係数μが予め設定された閾値Ｘ（０．０１）以下となるまで図７に示すモータ１６の回転数を増加して回転駆動する。

図５に示す境界潤滑領域Ｒ２で、加圧ローラ２４の回転速度がゼロの場合は、定着装置１１の加熱も行えない。このためグリスが溶けず、定着フィルム２２の内周面とフランジ部材４０の表面との間に潤滑膜が均一に形成できない。そのため定着フィルム２２の内周面とフランジ部材４０の表面との間で、より頻繁な固体接触がおこり、部分流体潤滑膜(グリス)により支えられている部分は極端に少ない。そのため加圧ローラ２４の回転速度がゼロの場合は、摩擦係数μが大きい。

一方、モータ１６を回転駆動して加圧ローラ２４の回転速度がゼロから加速すると、駆動開始により定着装置１１の加熱も行うことができる。このため定着装置１１の加熱によりグリスも溶けて定着フィルム２２の内周面とフランジ部材４０の表面とが連続した潤滑膜(グリス)で隔たれるようになり、潤滑膜の厚さは定着フィルム２２の内周面とフランジ部材４０の表面粗さに比べてかなり大きい。定着フィルム２２の内周面とフランジ部材４０の表面との間の直接接触が起きないので摩耗が小さく、摩擦係数μも小さくなる。

加圧ローラ２４の回転に従動して定着フィルム２２が回転を開始し、等速度回転になる。それまでの間に、図６（ｂ）に示すように、フランジ部材４０の第二規制部４０ｂの記録材Ｐの搬送方向の上流側の凹凸部４０ｂ１と、定着フィルム２２の内周面との接触部２７で積極的に接触する。

第２実施形態でも前記第１実施形態と同様に、凹凸部４０ｂ１の凹部４０ｂ２内にグリスが保持されている。このため記録材Ｐの搬送方向の上流側の接触領域のグリスの摩擦係数μは閾値Ｘ（０．０１）以下になっている。これにより図６（ｂ）に示す記録材Ｐの搬送方向の上流側の凹凸部４０ｂ１と、定着フィルム２２の内周面との接触抵抗は低減される。これにより第２実施形態でも前記第１実施形態と同様に、加圧ローラ２４の周速度Ｖｒｅと、定着フィルム２２の周速度Ｖｆｅとの速度差ΔＶｅは低減される。

第２実施形態においては、加圧ローラ２４の回転動作と停止動作とを５００回以上繰り返しても加圧ローラ２４の周速度Ｖｒｅと、定着フィルム２２の周速度Ｖｆｅとの速度差ΔＶｅは小さい。このため加圧ローラ２４の回転動作と停止動作とを５００回以上繰り返したときに定着フィルム２２の外周面に発生した傷は２０ｍｍ以上の長さになることはない。このため定着フィルム２２の外周面に発生した傷内にトナーが付着して、定着ニップ部Ｎを通過する記録材Ｐに傷状の汚れが転写されて画像不良が発生することはなかった。

前記第１実施形態においても第２実施形態と同様の効果が得られる。前記第１実施形態では、図８のステップＳ１０において、前記ステップＳ５で算出された摩擦係数μが予め設定された閾値Ｘ以下になるまでにセラミックヒータ２３のＯＦＦ時間が１秒必要となる。このとき図７に示すモータ１６は駆動されない。このため、その分だけ印刷時間が長くなる。

これに対して、第２実施形態では、図１１のステップＳ２０において、前記ステップＳ１５で算出された摩擦係数μが予め設定された閾値Ｘ以下になるまでセラミックヒータ２３をＯＦＦすることはない。そして、図７に示すモータ１６の回転数を通常の回転数よりも増加させる。このためセラミックヒータ２３のＯＦＦ時間は必要なく、図７に示すモータ１６は継続して回転駆動されるため印刷時間が長くなることはない。

本実施形態では、図１１のステップＳ１６において、前記ステップＳ１５で算出された摩擦係数μが予め設定された閾値Ｘ（０．０１）よりも大きい場合がある。その場合は、前記ステップＳ１５で算出された摩擦係数μが予め設定された閾値Ｘ（０．０１）以下となるまで図７に示すモータ１６の回転数を増加して回転駆動する。これにより印刷時間が長くなることがない。

また、フランジ部材４０の第二規制部４０ｂの記録材Ｐの搬送方向の上流側の凹凸部４０ｂ１と、定着フィルム２２の内周面との接触抵抗を抑えることができる。これにより定着フィルム２２の外周面の傷による定着オフセットの発生を抑えることができる。これにより定着装置１１の寿命を延命することができる。他の構成は前記第１実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来る。

尚、本実施形態では、図７に示すモータ１６の回転数を通常の回転数よりも増加させて回転駆動することで、摩擦係数μが閾値以下となるようにした。他に、図８のステップＳ１０に示すように、セラミックヒータ２３をＯＦＦし、更に、図１１のステップＳ２０に示すように、モータ１６の回転数を通常の回転数よりも増加させて回転駆動する制御を組み合わせても良い。

２２…定着フィルム（回転体）
２３…セラミックヒータ（加熱手段）
２４…加圧ローラ（駆動手段）
４０…フランジ部材（支持体）
５１…ＣＰＵ（制御手段；判定手段）

Claims (8)

1. 回転体と、
   前記回転体を回転可能に支持する支持体と、
   前記回転体を加熱する加熱手段と、
   前記回転体を前記支持体に対して回転駆動させる駆動手段と、
   前記回転体と前記支持体の間に介在する潤滑剤の状態を判定する判定手段と、
   前記回転体が前記駆動手段により前記支持体に対して回転駆動される際に、前記判定手段の判定結果に基づいて、前記回転体の前記加熱手段により加熱される温度及び前記駆動手段により駆動される回転速度の少なくとも何れかを制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする加熱装置。
2. 前記潤滑剤の温度と前記潤滑剤の粘度との関係と、
   前記潤滑剤の粘度と前記駆動手段の駆動速度との積と、前記回転体と前記支持体との接触部の摩擦係数との関係と、
   を記憶する記憶手段を有し、
   前記制御手段は、
   前記記憶手段に記憶された前記潤滑剤の粘度と前記駆動手段の駆動速度との積に応じて、前記摩擦係数が所定の閾値以下になるように前記加熱手段の温調温度と、前記駆動手段の駆動速度との少なくとも何れかを制御することを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
3. 前記閾値は、前記駆動手段の駆動速度に対する前記回転体の駆動速度の低下比率が１０％以下になる前記摩擦係数に設定されたことを特徴とする請求項２に記載の加熱装置。
4. 前記支持体は、
   前記回転体の軸方向端面に当接して該回転体の軸方向の移動を規制する第一規制部と、
   前記回転体の周面に当接して該回転体の形状を規制する第二規制部と、
   を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の加熱装置。
5. 前記第二規制部の少なくとも記録材の搬送方向の上流側に凹凸部を設け、該凹凸部の凹部内に前記潤滑剤を保持したことを特徴とする請求項４に記載の加熱装置。
6. 前記駆動手段が前記回転体の外周面に接触して該回転体を加速している間の前記潤滑剤の温度を検出する検出手段を有し、
   前記制御手段は、
   前記検出手段により検出された前記潤滑剤の温度に基づいて、前記記憶手段に記憶された前記潤滑剤の粘度を算出することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の加熱装置。
7. 前記潤滑剤は、
   前記潤滑剤の粘度と前記駆動手段の駆動速度との積の値が小さい範囲では、該積の値が大きくなるにつれて摩擦係数が小さくなり、
   前記積の値が大きい範囲では、該積の値が大きくなるにつれて摩擦係数が大きくなる特性を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の加熱装置。
8. トナー像を表面に担持する像担持体と、
   前記像担持体上の前記トナー像をシートに転写する転写手段と、
   前記トナー像が転写されたシートに熱と圧力を加えて前記トナー像をシートに定着させる定着手段と、
   を有し、
   前記定着手段における加熱手段として請求項１〜７のいずれか１項に記載の加熱装置を有することを特徴とする画像形成装置。

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