定着装置
【課題】 定着装置においては、記録材の表面性によって最適な定着処理条件が異なる。特に、記録材の表面の紙繊維がガサついているラフ紙等においては、記録材に熱が伝わりにくく、定着性が悪化しやすいので、最適な定着処理条件に合わせる必要がある。
メディアセンサ等を用いて紙種判別をする方法があるものの、装置がコストアップしたり、大型化するという課題があった。
【解決手段】 メディアセンサ等を用いずに、フィルム定着方式の定着装置のニップ部下流の温度を検知することで、記録材の表面性を判別し、その記録材に最適なヒーターの温度制御を行う。
メディアセンサ等を用いて紙種判別をする方法があるものの、装置がコストアップしたり、大型化するという課題があった。
【解決手段】 メディアセンサ等を用いずに、フィルム定着方式の定着装置のニップ部下流の温度を検知することで、記録材の表面性を判別し、その記録材に最適なヒーターの温度制御を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
記録材上に形成されたトナー像を定着する定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
定着装置においては、記録材の表面性によって最適な定着処理条件（温度・加圧力等）が異なる。
【０００３】
特に、記録材の表面の紙繊維がガサついているラフ紙等においては、記録材に熱が伝わりにくく、定着性が悪化しやすいので、最適な定着処理条件に合わせる必要がある。
【０００４】
従来、ユーザーに定着装置を備える画像形成装置本体に設けられた操作パネル等を使って記録材の種類を設定させることで、最適な定着処理条件が選択されるようにしていた。
【０００５】
また、近年では記録材の表面性を判別するために、定着前の記録材の表面に所定角度で光を照射し、その光照射領域内を映像として読み取るメディアセンサを用いて、最適な定着処理条件が選択されるようにするものがある（引用文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１８２５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ユーザーが画像形成装置又はＰＣで記録材の設定を行うことは、ユーザーの負担が大きく、ユーザビリティが良くないという課題があった。
【０００８】
映像読取センサ等のメディアセンサは、高価でサイズも大きいため、装置がコストアップ、あるいは大型になるという課題があった。
【０００９】
本出願に係る発明の目的は、メディアセンサ等を用いずに記録材の表面性を判別し、記録材に最適な定着処理条件に設定できる定着装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するための本発明は、加熱体と、前記加熱体と接触摺動するフィルムと、前記フィルムを介して前記加熱体と圧接してニップ部を形成する加圧体と、前記加熱体の温度を検知する第一の温度検知手段と、前記第一の温度検知手段による検知温度が目標温度に維持されるように加熱体を制御する制御手段と、を有し、前記ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ、記録材上の画像を加熱及び加圧する定着装置において、前記第一の温度検知手段よりも前記フィルムの回転方向下流に前記加熱体の温度を検知するための第二の温度検知手段を有し、前記制御手段によって前記第一の温度検知手段による検知温度が目標温度に維持されるように加熱体が制御されている状態で、前記第一の温度検知手段と前記第二の温度検知手段の双方の前記加熱体の温度検知領域を通過可能な幅を持つ記録材が前記ニップ部を通過した際に、前記第二の温度検知手段での検知温度が第一の所定温度よりも高くなった場合には、記録材が前記ニップを通過する間に記録材に与える熱量を増やすことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、定着装置のニップ部下流側の温度を検知することで、メディアセンサ等を用いずに記録材の表面性を判別し、記録材に最適な定着処理条件に変更することができる定着装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る定着装置（ａ）と加熱体（ｂ）の概略構成図
【図２】位相制御方法の説明図
【図３】普通紙とラフ紙搬送時の加熱体非摺動面の温度分布を示す図
【図４】実施例１と通常モードの定着性比較図
【図５】普通紙と平滑紙搬送時の加熱体非摺動面の温度分布を示す図
【図６】実施例１と通常モードの定着性と電力比較図
【図７】実施例２に係る加熱体に対する温度検知手段の配置図
【図８】実施例２に係る定着装置（ａ）と加熱体（ｂ）（ｃ）の別構成の例
【図９】実施例３に係る制御変更フロー（ａ）と温度テーブル（ｂ）を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施例１）
本実施例における定着装置について説明する。図１は本実施例のフィルム加熱方式の定着装置の概略構成図である。この装置は特開平４−４４０７５に開示のフィルムテンションレスタイプとした装置である。
【００１４】
このテンションレスタイプのフィルム加熱方式の定着装置は、耐熱性フィルム（以下、フィルム２２と記す）としてエンドレスベルト状のものを用いている。フィルム２２の周長の少なくとも一部は常にテンションフリー（テンションが加わらない状態）として、フィルム２２は加圧体（以下、加圧ローラー２４と記す）の回転駆動力で回転するようにした装置である。
【００１５】
図１（ａ）の２１は加熱体保持部材兼フィルムガイド部材としての耐熱性・剛性部材（以下、ステー２１と記す）である。２３は加熱体としてのセラミックヒーター（以下、ヒーター２３と記す）であり、上記のステー２１の加圧ローラー２４側にステー長手に沿って配設して保持させてある。ステー２１にはヒーター２３保持部のヒーター２３短手方向（フィルム２２の回転方向）両端に断熱性を高めるための空隙（図１（ａ）のヒーター２３上部の切り欠き）が設けられている。２２はエンドレスベルト状のフィルム２２であり、ヒーター２３を含むフィルムガイド部材であるステー２１に外嵌させてある。
【００１６】
フィルム２２は熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させる。よって、フィルム２２の膜厚は１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下２０μｍ以上の耐熱性を有するフィルム材料を選択する。
【００１７】
そのような材料としては、パーフルオロアルコキシ樹脂（以下、ＰＦＡと記す）、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（以下、ＰＴＦＥと記す）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン樹脂（以下、ＦＥＰと記す）等の単層フィルムがある。あるいは、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ等を基層とした樹脂製フィルム、あるいはＳＵＳ等を基層とした金属製フィルムである。そして外周表面にＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等を被覆した複合層フィルムを使用できる。
【００１８】
本実施例では膜厚５０μｍのポリイミドフィルムの外周表面にＰＦＡチューブを被覆したものを用い、フィルム２２の外径は２４ｍｍとした。
【００１９】
加圧ローラー２４はフィルム２２を介してヒーター２３と圧接し、ニップ部Ｎを形成し、且つフィルム２２の駆動手段としてフィルム２２を回転させる役割を担う。
【００２０】
この加圧ローラー２４は駆動源（不図示）からの駆動力により矢印の方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ローラー２４の回転駆動により、ニップ部Ｎにおける加圧ローラー２４とフィルム２２外面との摩擦力でフィルム２２に回転力が作用する。フィルム２２はその内面側がニップ部Ｎにおいてヒーター２３の摺動面に接触摺動しながらステー２１の外回りを矢印の方向に加圧ローラー２４の回転周速度とほぼ同じ周速度で従動回転状態になる。
【００２１】
図１（ｂ）は本実施例におけるヒーター２３の摺動面、及び非摺動面を表す図である。
ヒーター２３は被加熱材としての記録材Ｐの搬送方向ａに対して直角方向を長手とする細長の耐熱性・絶縁性・良熱伝導性の基板２７を有する。その基板２７のフィルム摺動面側に基板２７長手に沿って形成具備させた抵抗発熱体２６、この抵抗発熱体を形成した基板２７面を保護させた耐熱性オーバーコート層２８、抵抗発熱体２６の長手端部の給電用電極２９・３０等からなる。本実施例では抵抗発熱体側を摺動面としている。
【００２２】
本実施例の抵抗発熱体２６は、銀・パラジウム・ガラス粉末（無機結着剤）・有機結着剤を混練して調合したペーストを、スクリーン印刷により、基板２７上に線帯状に形成して得たものである。抵抗発熱体の材料としては、銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）以外にＲｕＯ２、Ｔａ２Ｎ等の電気抵抗材料を用いても良い。本実施例の抵抗発熱体の総抵抗値は常温で２０Ωとした。
【００２３】
基板２７は、例えば、アルミナや窒化アルミニウム等のセラミック材料が用いられる。本実施例では幅１０ｍｍ・長さ２７０ｍｍ・厚さ１ｍｍのアルミナ基板を使用している。給電用電極２９・３０は銀のスクリーン印刷パターンを用いた。オーバーコート層２８は、抵抗発熱体２６とヒーター２３表面との電気的な絶縁性や定着フィルム２２との摺動性を確保することが主な目的である。本実施例では、オーバーコート層２８として厚さ約５０μｍの耐熱性ガラス層を用いたが、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ等の高摺動性樹脂や、これらの樹脂とセラミックス、金属、ガラス等との複合材料等で構成できる。
【００２４】
図１（ｂ）にはヒーター２３の非摺動面側（本実施例では基板側を非摺動面としている）も示している。２５と３１は、それぞれ、ヒーター２３の温度を検知するために設けられた第一の温度検温手段、及び、第二の温度検知手段である。本実施例では、温度検温手段としてヒーター２３の非摺動面に接触させた外部当接型のサーミスターを用いている。この外部当接型サーミスターは、例えば支持体上に断熱層を設けその上にチップサーミスターの素子を固定し、素子を図１（ａ）における下方向（ヒーター２３側）に向けて所定の加圧力によりヒーター２３非摺動面に当接するような構成をとる。本実施例では、支持体として高耐熱性の液晶ポリマーを、断熱層としてセラミックペーパーを積層したものを用いた。第一の温度検知手段２５の外部当接型サーミスター（以下、メインサーミスター２５と記す）は、プリント可能な最小サイズ記録材を含むあらゆる記録材が通過する範囲内に設けられている。
【００２５】
尚、本実施例では記録材を抵抗発熱体の長手中央を基準で搬送する。使用可能な最小サイズ記録材幅は７６ｍｍとしており、メインサーミスター２５は、中央から２０ｍｍの左側に、且つ基板短手方向の中央部に配置している。
【００２６】
このヒーター２３にオーバーコート層２８を形成具備させた摺動面側を図１（ａ）において下向きに露呈させてステー２１の下面側に保持させて固定配設してある。以上の構成をとることにより、ヒーター２３全体を低熱容量にすることができ、クイックスタートが可能になる。
【００２７】
ヒーター２３は、抵抗発熱体の長手端部の給電用電極２９・３０に対する給電により抵抗発熱体２６が長手全長にわたって発熱することで昇温する。その昇温がメインサーミスター２５で検知される。
【００２８】
そのメインサーミスター２５の出力をＡ／Ｄ変換してＣＰＵに取り込み、その情報に基づいてトライアック（不図示）により抵抗発熱体２６に給電する商用電源からの交流電力を位相制御あるいは波数制御等をする。すなわち、メインサーミスター２５の検知温度が目標温度より低いとヒーター２３が昇温するように、目標温度より高いと降温するように給電を制御することで、ヒーター２３のメインサーミスター２５による温度検知領域は目標温度に維持される。なお、本実施例の投入波形は図２に示すように、商用電源波形（１００Ｖ・５０Ｈｚ）の４周期分を１区間（８０ｍｓｅｃ）として、出力レベル０％から１００％まで５％（４ｍｓｅｃ）刻みの２１段階で変化させた位相制御をおこなっている。ここでは４周期分を１区間として、５％刻みに設定しているが、周期や刻み幅は定着装置の構成によって適宜変更できる。
【００２９】
メインサーミスター２５の検知温度が目標温度に到達し、且つ、加圧ローラー２４の回転によるフィルム２２の回転周速度が定常化した状態において、ニップ部Ｎに記録材Ｐが突入する。そして、記録材Ｐがフィルム２２と一緒にニップ部Ｎを挟持搬送されることによりヒーター２３の熱がフィルム２２を介して記録材Ｐに付与され記録材Ｐ上の未定着顕画像（トナー像）が記録材Ｐ面に加熱加圧される。ニップ部Ｎを通った記録材Ｐはフィルム２２の面から分離されて搬送される。
【００３０】
本実施例の図１（ｂ）の３１はヒーター２３の温度を検知するために設けられた第二の温度検知手段（以下、サブサーミスター３１と記す）である。サブサーミスター３１はメインサーミスター２５同様の外部当接型サーミスターを用い、メインサーミスター２５よりもフィルム回転方向下流側に配置して、ヒーター２３非摺動面の下流側の温度を検知する。
【００３１】
尚、本実施例ではサブサーミスター３１は、短手方向においてはヒーター２３の下流側の端から２ｍｍ、長手方向においては、使用可能な最小サイズ記録材を含むあらゆる記録材が通過するように、中央から２０ｍｍの右側に配置した。
【００３２】
図３は、ヒーター２３非摺動面の温度分布を測定した結果である。本実験では１５℃環境下で電力７００Ｗ投入開始から３．８秒後にニップ部Ｎに記録材が突入して、さらにフィルム１周（１００ｍｓｅｃ）した後の普通紙とラフ紙の比較をしている。
【００３３】
ヒーター２３は抵抗発熱体２本が基板２７の短手方向（フィルム２２の回転方向）両端に配置されている。給電開始からの変化をみると、給電開始後１００ｍｓｅｃで両端部の温度が上昇し始め、記録材が突入する時にはメインサーミスター２５の検知温度が２１０℃を保つように給電制御されている。
【００３４】
本実験では、普通紙としてキヤノン製Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｅｘｔｒａ８０ｇ（Ａ４）を用い、ラフ紙としてＦｏｘＲｉｖｅｒＰａｐｅｒ社製 ＦｏｘＲｉｖｅｒＢｏｎｄＷｒｉｔｉｎｇ（以下、ＦＲＢと記す）９０ｇ（ＬＴＲ）を用いた。上記の普通紙、及び、ラフ紙の紙サイズは、それぞれＡ４とＬＴＲであるので、メインサーミスター２５及びサブサーミスター３１によるヒーター２３の非摺動面の温度検知領域の双方を通過可能である。加圧ローラー２４は、２４０ｍｍ／ｓｅｃの表面速度で回転する。そして、抵抗発熱体に最大７００Ｗを投入して、メインサーミスター２５が２１０℃になるようにヒーター２３を制御している。
【００３５】
図３から、ヒーター２３の非摺動面の温度分布は、ラフ紙と普通紙を通紙した場合を比較すると、ヒーター２３の上流側では差はほとんどないものの、下流側ではラフ紙を通紙したときの方が普通紙よりも温度が高くなっている。そのメカニズムについて説明する。
【００３６】
ヒーター２３から熱がフィルム２２を介して記録材に伝わる過程は大きく分けて２つの工程からなり、ヒーター２３の熱がフィルム２２に伝わり、その後、フィルム２２の熱が記録材に伝わる。
【００３７】
よって、ヒーター２３の上流側においては、熱容量の小さいフィルム２２は放熱された状態でニップ部上流に突入するため、ヒーター２３から供給される熱量の大部分がフィルム２２に吸収されることになる。よって、ヒーター２３の上流側での非摺動面の温度は、ニップ部Ｎに突入する記録材の種類による影響を受けにくく、ラフ紙と普通紙でほとんど差がない。
【００３８】
一方、ヒーター２３の下流側においては、フィルム２２は十分に温まった状態であるため、フィルム２２の熱が記録材に伝わる。フィルム２２から記録材に伝わる熱量は、フィルム２２と接触する記録材の表面性によって差があり、その差がヒーター２３下流側の温度差として表れる。表面に凹凸があるラフ紙は普通紙よりもフィルム２２との接触面積が小さく熱が伝わりにくい。
【００３９】
よって、ニップ部Ｎの下流側においては、フィルム２２の温度は、普通紙よりもラフ紙を通紙している方が下がりにくいので、ヒーター２３の非摺動面の温度も普通紙よりもラフ紙の方が高くなるのである。本実施例の実験においては、ヒーター２３の非摺動面下流側に配置したサブサーミスター３１の検知温度は、普通紙の場合２５０℃、ラフ紙の場合２６０℃となった。
【００４０】
本実施例は、このヒーター２３の下流側の温度が、ニップ部Ｎを通過した記録材の表面性によって異なることを利用して、記録材の表面性を判別し、その記録材に最適な温度で定着できるようにヒーター２３の温度制御を行うことを特徴としている。
【００４１】
具体的には、本実施例ではニップ部Ｎを記録材が通過している時に、サブサーミスター３１が２６０℃（第一の所定温度）以上を検知した場合、記録材がラフ紙であると判断する。そして、ヒーター２３の目標温度を２２０℃に変更して制御する。ラフ紙は前述したように熱が伝わりにくいため、定着性が悪化しやすい。よって、ラフ紙と判別した場合には、ニップ部Ｎで記録材が搬送される間に与える熱量を増やす必要がある。その方法としては、ヒーター２３の温度を上げることや、記録材の搬送速度を低速にするというやり方がある。
【００４２】
図４に本実験における定着性を測定した結果を示す。
本実験での定着性の測定方法は、ハーフトーンのトナー像を載せた普通紙とラフ紙を定着装置のニップ部Ｎで搬送して得られた定着処理済の記録材Ｐについて、擦り試験をおこない、ある一定条件下で擦り試験前後での光学式濃度差を測定する。即ち記録材の画像形成面上に紙を介して所定重量（２００ｇ）のおもりを載せ、重量をかけつつ介在させた紙で画像形成面を摺擦し、その摺擦の前後で画像の濃度低下率を求めて評価した。なお、各記録材で先端から後端にかけてフィルム２２の１周分（７５．４ｍｍ）で４分割して、抵抗発熱体長手方向３点の最悪値を用いた。
【００４３】
工場出荷状態のヒーター２３の温度制御設定（以下、通常モードと記す）は、普通紙を最適に出力する条件となっている。この通常モードで定着性が十分でない場合（例えば、表面性が粗い紙）は、前述したように目標温度を高温にする、あるいは搬送速度を低速にする等（以下、ラフ紙モードと記す）に設定変更する必要がある。
【００４４】
図４は通常モード（２１０℃）の普通紙（○）とラフ紙（●）と、ユーザー選択によるラフ紙モード（初期から２２０℃）でのラフ紙（■）と、本実施例のラフ紙判別（フィルム２２の２周目より温度変更２２０℃）でのラフ紙（□）の濃度低下率を比較している。
【００４５】
電力投入から記録材がニップ部Ｎに突入するまでにフィルム２２に蓄熱されるため、１枚目の先端は定着性が良く、２周目以降から徐々に記録材に熱を奪われて定着性が悪くなる傾向にある。通常モードの普通紙では濃度低下率が約１０％で推移するのに対して、ラフ紙では濃度低下率が約３０％で推移する。ユーザー選択、あるいは映像読取センサによる検知によってラフ紙モードが選択された場合は、電力投入時から２２０℃制御するため、ラフ紙の定着性も良く約２０％で推移する。定着性は濃度低下率が２５％以下になることが望ましく、ラフ紙モードを選択しないでラフ紙をプリントした場合は、濃度低下率２５％を上回ってしまい定着性を満足しない。
【００４６】
そこで、ニップ部Ｎを記録材が通過している時にサブサーミスター３１の検知温度が第一の所定温度（２６０℃）以上になった場合に、ラフ紙と判断して、ヒーター２３の目標温度を２２０℃に変更する。よって、フィルム２２の２周目以降から徐々に定着性が良くなり、１枚目の定着フィルム２２の４周目以降であっても十分な定着性能を得られる。
【００４７】
次に、本実施例の紙種判別方法を用いると、紙表面の凹凸が普通紙よりも少ない平滑紙も判別できることを説明する。
【００４８】
本実験では平滑紙としてキヤノン製ＣＳ−８１４（Ａ４）、普通紙としてキヤノン製Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｅｘｔｒａ８０ｇ（Ａ４）を用いた。平滑紙が通紙された場合のヒーター２３非摺動面温度分布を図５に示す。普通紙のサブサーミスター３１検知温度が２５０℃であるのに対して、平滑紙の場合は２４５℃となる。ヒーター２３の下流側では平滑紙を通紙したときの方が普通紙よりも温度が低い。これは、平滑紙は普通紙よりも凹凸が少ない分、フィルム２２との接触面積が大きくなるため、フィルム２２から記録材に熱が伝わりやすく、ヒーター２３の下流側の温度が下がるためである。
【００４９】
本実施例ではサブサーミスター３１が２４５℃（第二の所定温度）以下を検知した場合、記録材が平滑紙であると判断して、ヒーター２３の目標温度を２０５℃に変更して制御する。
【００５０】
図６（ａ）（ｂ）を用いて、平滑紙におけるヒーター２３の目標温度の変更による効果を説明する。
図６（ａ）の定着処理済の記録材の濃度低下率の推移から、通常モード（ヒーター２３の目標温度が２１０℃）で平滑紙がプリントされた場合は濃度低下率が５％以下で定着性は良好であることがわかる。しかしながら、本実施例で２０５℃に変更された場合でも濃度低下率は約１０％で推移しており、定着性は十分に満足している。この時の消費電力の違いを図６（ｂ）に示す。通常モードでは２枚目以降でも５１０〜５２０Ｗの電力が必要である。本実施例は１枚目途中から２０５℃で制御することになり、２枚目以降で４８０〜４９０Ｗの消費電力になるので、２０〜４０Ｗの消費電力を減らすことができる。
【００５１】
このように、本実施例によれば、記録材の表面性の判別を、メディアセンサ等を用いずに行うことができ、記録材の表面性に応じた最適な定着処理条件に変更することができる。
【００５２】
（実施例２）
本実施例と実施例１の違いは、図７に示すように、サブサーミスター３１のヒーター２３の長手方向の位置である（短手方向は実施例１と同じ）。
【００５３】
小サイズの記録材が搬送されると、その記録材が搬送されない箇所の温度が上昇（以下、非通紙部昇温と記す）するため、その非通紙昇温を監視するために、利用可能な最小サイズの記録材が通過しない位置に温度検知手段を配置した定着装置がある。小サイズ紙を連続通紙している際に、非通紙部の温度が所定温度以上になった場合には、記録材の搬送間隔を広げる等の非通紙部昇温抑制を行うことがある。
【００５４】
本実施例では、定着装置に元々設けられていた非通紙部温度検知用の温度検知手段を記録材の表面性の判別に利用することで、新たに温度検知手段を追加せずに記録材の表面性の判別を行うことが特徴である。非通紙部温度検知用の温度検知手段をサブサーミスター３１とする。
【００５５】
本実施例におけるサブサーミスター３１のヒーター２３の長手方向の位置は、Ａ４サイズ記録材が通過して、且つ、利用可能な最小サイズのＢ５サイズの記録材が通過しない中央から９８ｍｍの位置とする。サブサーミスター３１のヒーター３２の短手方向の位置は、実施例１と同じヒーター２３の下流側端部から２ｍｍの位置とする。メインサーミスター２５、及び、サブサーミスター３１の双方の温度検知領域を通過可能なサイズの記録材の表面性は、実施例１と同様に判別できる。
【００５６】
本実施例によれば、非通紙部昇温を監視するための温度検知手段を有する定着装置においては、新たに温度検知手段を追加せずに、実施例１と同様に記録材の表面性を判別することができる。
【００５７】
本実施例、及び、実施例１では外部当接型サーミスターを用いたが、本発明はこれに限らない。その他の構成例を示すと、図８（ｂ）に示すようにヒーターにサーミスターを直接接着するオンチップのサーミスターを備えた加熱体や、サーミスターを直接印刷する加熱体にも適用可能である。
【００５８】
また本実施例では、サーミスターを基板２７側に配置したヒーター２３を例にとって説明したが、これに限らない。図８（ａ）に示すようにガラスコート２８を図の上方向に配置して、基板の下側にオーバーコート層２８−１を設けた加熱体を用いた定着装置にも適用可能である。また、図８（ｂ）に示すようにガラスコート側にサーミスターを配置した加熱体にも適用可能である。
【００５９】
更に、本実施例は発熱体２本のヒーター２３を例にとって説明したが、図８（ｃ）に示すように発熱体が１本や他にも複数本でも、様々な接続の加熱体にも適用可能である。
【００６０】
（実施例３）
本実施例は、実施例１又は２の構成において、サブサーミスター３１とメインサーミスター２５の検知温度の温度差ΔＴを用いることでサブサーミスター３１の温度検知精度を上げて、記録材の表面性の判別精度を上げることが特徴である。
【００６１】
図９（ａ）は、ヒーター２３の制御開始からヒーター２３の温度制御変更までの流れを示したフローである。図９（ｂ）は、上記の温度差ΔＴに対応する記録材の紙種（表面性）と、その紙種における最適な制御温度を示した温度テーブルである。
【００６２】
普通紙の場合、記録材がニップ部Ｎに突入してからフィルム２２の１周回転後のサブサーミスター３１の検知温度は２５０℃となり、メインサーミスター２５の検知温度（２１０℃）との温度差分値ΔＴは４０℃となる。ここで、図８（ｂ）の温度テーブルを参照すると、本実験に用いた定着装置では、この温度差ΔＴ４０で、最適なヒーター２３の目標温度は２１０℃であるので、目標温度は変更しない。
【００６３】
一方、ラフ紙の場合、サブサーミスター３１の検知温度は２６０℃となり、メインサーミスター２５の検知温度２１０℃との温度差ΔＴは５０℃となる。そして、ヒーター２３の目標温度を図９（ｂ）の温度テーブルに従って２２０℃に変更する。更に、平滑紙の場合は、サブサーミスター３１検知温度が２４５℃となり、メインサーミスター２５の温度２１０℃との温度差ΔＴは３５℃となる。ここで、ヒーター２３の制御温度を図８（ｂ）のテーブルに従って２０５℃に変更する。
【００６４】
本実施例ではニップ部Ｎの下流のサブサーミスター３１とメインサーミスター２５の検知温度の温度差ΔＴを用いることで、より精度良く記録材の表面性を判別し、記録材に最適なヒーター２３の温度制御が可能になる。その結果、最適な定着性を得ることができると同時に、省エネルギー性も実現することができる。
【００６５】
尚、本実施例では、図９（ａ）に示すように、フィルム２２の１周回転後にサブサーミスター３１温度を検知している。これは記録材の紙表面性を安定的に判別できるからであるが、必ずしもこれに限らない。記録材の先端がニップ部Ｎのサブサーミスター３１の温度検知領域を通過した直後に検知することでより早く検知することもできる。
【符号の説明】
【００６６】
２１ ステー
２２ フィルム
２３ ヒーター
２４ 加圧ローラー
２５ 第一の温度検知手段
２６ 抵抗発熱体
２７ 基板
２８ オーバーコート層
２９・３０ 給電用電極
３１ 第二の温度検手段
Ｎ 定着ニップ部
Ｐ 記録材
【技術分野】
【０００１】
記録材上に形成されたトナー像を定着する定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
定着装置においては、記録材の表面性によって最適な定着処理条件（温度・加圧力等）が異なる。
【０００３】
特に、記録材の表面の紙繊維がガサついているラフ紙等においては、記録材に熱が伝わりにくく、定着性が悪化しやすいので、最適な定着処理条件に合わせる必要がある。
【０００４】
従来、ユーザーに定着装置を備える画像形成装置本体に設けられた操作パネル等を使って記録材の種類を設定させることで、最適な定着処理条件が選択されるようにしていた。
【０００５】
また、近年では記録材の表面性を判別するために、定着前の記録材の表面に所定角度で光を照射し、その光照射領域内を映像として読み取るメディアセンサを用いて、最適な定着処理条件が選択されるようにするものがある（引用文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１８２５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ユーザーが画像形成装置又はＰＣで記録材の設定を行うことは、ユーザーの負担が大きく、ユーザビリティが良くないという課題があった。
【０００８】
映像読取センサ等のメディアセンサは、高価でサイズも大きいため、装置がコストアップ、あるいは大型になるという課題があった。
【０００９】
本出願に係る発明の目的は、メディアセンサ等を用いずに記録材の表面性を判別し、記録材に最適な定着処理条件に設定できる定着装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するための本発明は、加熱体と、前記加熱体と接触摺動するフィルムと、前記フィルムを介して前記加熱体と圧接してニップ部を形成する加圧体と、前記加熱体の温度を検知する第一の温度検知手段と、前記第一の温度検知手段による検知温度が目標温度に維持されるように加熱体を制御する制御手段と、を有し、前記ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ、記録材上の画像を加熱及び加圧する定着装置において、前記第一の温度検知手段よりも前記フィルムの回転方向下流に前記加熱体の温度を検知するための第二の温度検知手段を有し、前記制御手段によって前記第一の温度検知手段による検知温度が目標温度に維持されるように加熱体が制御されている状態で、前記第一の温度検知手段と前記第二の温度検知手段の双方の前記加熱体の温度検知領域を通過可能な幅を持つ記録材が前記ニップ部を通過した際に、前記第二の温度検知手段での検知温度が第一の所定温度よりも高くなった場合には、記録材が前記ニップを通過する間に記録材に与える熱量を増やすことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、定着装置のニップ部下流側の温度を検知することで、メディアセンサ等を用いずに記録材の表面性を判別し、記録材に最適な定着処理条件に変更することができる定着装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る定着装置（ａ）と加熱体（ｂ）の概略構成図
【図２】位相制御方法の説明図
【図３】普通紙とラフ紙搬送時の加熱体非摺動面の温度分布を示す図
【図４】実施例１と通常モードの定着性比較図
【図５】普通紙と平滑紙搬送時の加熱体非摺動面の温度分布を示す図
【図６】実施例１と通常モードの定着性と電力比較図
【図７】実施例２に係る加熱体に対する温度検知手段の配置図
【図８】実施例２に係る定着装置（ａ）と加熱体（ｂ）（ｃ）の別構成の例
【図９】実施例３に係る制御変更フロー（ａ）と温度テーブル（ｂ）を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施例１）
本実施例における定着装置について説明する。図１は本実施例のフィルム加熱方式の定着装置の概略構成図である。この装置は特開平４−４４０７５に開示のフィルムテンションレスタイプとした装置である。
【００１４】
このテンションレスタイプのフィルム加熱方式の定着装置は、耐熱性フィルム（以下、フィルム２２と記す）としてエンドレスベルト状のものを用いている。フィルム２２の周長の少なくとも一部は常にテンションフリー（テンションが加わらない状態）として、フィルム２２は加圧体（以下、加圧ローラー２４と記す）の回転駆動力で回転するようにした装置である。
【００１５】
図１（ａ）の２１は加熱体保持部材兼フィルムガイド部材としての耐熱性・剛性部材（以下、ステー２１と記す）である。２３は加熱体としてのセラミックヒーター（以下、ヒーター２３と記す）であり、上記のステー２１の加圧ローラー２４側にステー長手に沿って配設して保持させてある。ステー２１にはヒーター２３保持部のヒーター２３短手方向（フィルム２２の回転方向）両端に断熱性を高めるための空隙（図１（ａ）のヒーター２３上部の切り欠き）が設けられている。２２はエンドレスベルト状のフィルム２２であり、ヒーター２３を含むフィルムガイド部材であるステー２１に外嵌させてある。
【００１６】
フィルム２２は熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させる。よって、フィルム２２の膜厚は１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下２０μｍ以上の耐熱性を有するフィルム材料を選択する。
【００１７】
そのような材料としては、パーフルオロアルコキシ樹脂（以下、ＰＦＡと記す）、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（以下、ＰＴＦＥと記す）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン樹脂（以下、ＦＥＰと記す）等の単層フィルムがある。あるいは、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ等を基層とした樹脂製フィルム、あるいはＳＵＳ等を基層とした金属製フィルムである。そして外周表面にＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等を被覆した複合層フィルムを使用できる。
【００１８】
本実施例では膜厚５０μｍのポリイミドフィルムの外周表面にＰＦＡチューブを被覆したものを用い、フィルム２２の外径は２４ｍｍとした。
【００１９】
加圧ローラー２４はフィルム２２を介してヒーター２３と圧接し、ニップ部Ｎを形成し、且つフィルム２２の駆動手段としてフィルム２２を回転させる役割を担う。
【００２０】
この加圧ローラー２４は駆動源（不図示）からの駆動力により矢印の方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ローラー２４の回転駆動により、ニップ部Ｎにおける加圧ローラー２４とフィルム２２外面との摩擦力でフィルム２２に回転力が作用する。フィルム２２はその内面側がニップ部Ｎにおいてヒーター２３の摺動面に接触摺動しながらステー２１の外回りを矢印の方向に加圧ローラー２４の回転周速度とほぼ同じ周速度で従動回転状態になる。
【００２１】
図１（ｂ）は本実施例におけるヒーター２３の摺動面、及び非摺動面を表す図である。
ヒーター２３は被加熱材としての記録材Ｐの搬送方向ａに対して直角方向を長手とする細長の耐熱性・絶縁性・良熱伝導性の基板２７を有する。その基板２７のフィルム摺動面側に基板２７長手に沿って形成具備させた抵抗発熱体２６、この抵抗発熱体を形成した基板２７面を保護させた耐熱性オーバーコート層２８、抵抗発熱体２６の長手端部の給電用電極２９・３０等からなる。本実施例では抵抗発熱体側を摺動面としている。
【００２２】
本実施例の抵抗発熱体２６は、銀・パラジウム・ガラス粉末（無機結着剤）・有機結着剤を混練して調合したペーストを、スクリーン印刷により、基板２７上に線帯状に形成して得たものである。抵抗発熱体の材料としては、銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）以外にＲｕＯ２、Ｔａ２Ｎ等の電気抵抗材料を用いても良い。本実施例の抵抗発熱体の総抵抗値は常温で２０Ωとした。
【００２３】
基板２７は、例えば、アルミナや窒化アルミニウム等のセラミック材料が用いられる。本実施例では幅１０ｍｍ・長さ２７０ｍｍ・厚さ１ｍｍのアルミナ基板を使用している。給電用電極２９・３０は銀のスクリーン印刷パターンを用いた。オーバーコート層２８は、抵抗発熱体２６とヒーター２３表面との電気的な絶縁性や定着フィルム２２との摺動性を確保することが主な目的である。本実施例では、オーバーコート層２８として厚さ約５０μｍの耐熱性ガラス層を用いたが、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ等の高摺動性樹脂や、これらの樹脂とセラミックス、金属、ガラス等との複合材料等で構成できる。
【００２４】
図１（ｂ）にはヒーター２３の非摺動面側（本実施例では基板側を非摺動面としている）も示している。２５と３１は、それぞれ、ヒーター２３の温度を検知するために設けられた第一の温度検温手段、及び、第二の温度検知手段である。本実施例では、温度検温手段としてヒーター２３の非摺動面に接触させた外部当接型のサーミスターを用いている。この外部当接型サーミスターは、例えば支持体上に断熱層を設けその上にチップサーミスターの素子を固定し、素子を図１（ａ）における下方向（ヒーター２３側）に向けて所定の加圧力によりヒーター２３非摺動面に当接するような構成をとる。本実施例では、支持体として高耐熱性の液晶ポリマーを、断熱層としてセラミックペーパーを積層したものを用いた。第一の温度検知手段２５の外部当接型サーミスター（以下、メインサーミスター２５と記す）は、プリント可能な最小サイズ記録材を含むあらゆる記録材が通過する範囲内に設けられている。
【００２５】
尚、本実施例では記録材を抵抗発熱体の長手中央を基準で搬送する。使用可能な最小サイズ記録材幅は７６ｍｍとしており、メインサーミスター２５は、中央から２０ｍｍの左側に、且つ基板短手方向の中央部に配置している。
【００２６】
このヒーター２３にオーバーコート層２８を形成具備させた摺動面側を図１（ａ）において下向きに露呈させてステー２１の下面側に保持させて固定配設してある。以上の構成をとることにより、ヒーター２３全体を低熱容量にすることができ、クイックスタートが可能になる。
【００２７】
ヒーター２３は、抵抗発熱体の長手端部の給電用電極２９・３０に対する給電により抵抗発熱体２６が長手全長にわたって発熱することで昇温する。その昇温がメインサーミスター２５で検知される。
【００２８】
そのメインサーミスター２５の出力をＡ／Ｄ変換してＣＰＵに取り込み、その情報に基づいてトライアック（不図示）により抵抗発熱体２６に給電する商用電源からの交流電力を位相制御あるいは波数制御等をする。すなわち、メインサーミスター２５の検知温度が目標温度より低いとヒーター２３が昇温するように、目標温度より高いと降温するように給電を制御することで、ヒーター２３のメインサーミスター２５による温度検知領域は目標温度に維持される。なお、本実施例の投入波形は図２に示すように、商用電源波形（１００Ｖ・５０Ｈｚ）の４周期分を１区間（８０ｍｓｅｃ）として、出力レベル０％から１００％まで５％（４ｍｓｅｃ）刻みの２１段階で変化させた位相制御をおこなっている。ここでは４周期分を１区間として、５％刻みに設定しているが、周期や刻み幅は定着装置の構成によって適宜変更できる。
【００２９】
メインサーミスター２５の検知温度が目標温度に到達し、且つ、加圧ローラー２４の回転によるフィルム２２の回転周速度が定常化した状態において、ニップ部Ｎに記録材Ｐが突入する。そして、記録材Ｐがフィルム２２と一緒にニップ部Ｎを挟持搬送されることによりヒーター２３の熱がフィルム２２を介して記録材Ｐに付与され記録材Ｐ上の未定着顕画像（トナー像）が記録材Ｐ面に加熱加圧される。ニップ部Ｎを通った記録材Ｐはフィルム２２の面から分離されて搬送される。
【００３０】
本実施例の図１（ｂ）の３１はヒーター２３の温度を検知するために設けられた第二の温度検知手段（以下、サブサーミスター３１と記す）である。サブサーミスター３１はメインサーミスター２５同様の外部当接型サーミスターを用い、メインサーミスター２５よりもフィルム回転方向下流側に配置して、ヒーター２３非摺動面の下流側の温度を検知する。
【００３１】
尚、本実施例ではサブサーミスター３１は、短手方向においてはヒーター２３の下流側の端から２ｍｍ、長手方向においては、使用可能な最小サイズ記録材を含むあらゆる記録材が通過するように、中央から２０ｍｍの右側に配置した。
【００３２】
図３は、ヒーター２３非摺動面の温度分布を測定した結果である。本実験では１５℃環境下で電力７００Ｗ投入開始から３．８秒後にニップ部Ｎに記録材が突入して、さらにフィルム１周（１００ｍｓｅｃ）した後の普通紙とラフ紙の比較をしている。
【００３３】
ヒーター２３は抵抗発熱体２本が基板２７の短手方向（フィルム２２の回転方向）両端に配置されている。給電開始からの変化をみると、給電開始後１００ｍｓｅｃで両端部の温度が上昇し始め、記録材が突入する時にはメインサーミスター２５の検知温度が２１０℃を保つように給電制御されている。
【００３４】
本実験では、普通紙としてキヤノン製Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｅｘｔｒａ８０ｇ（Ａ４）を用い、ラフ紙としてＦｏｘＲｉｖｅｒＰａｐｅｒ社製 ＦｏｘＲｉｖｅｒＢｏｎｄＷｒｉｔｉｎｇ（以下、ＦＲＢと記す）９０ｇ（ＬＴＲ）を用いた。上記の普通紙、及び、ラフ紙の紙サイズは、それぞれＡ４とＬＴＲであるので、メインサーミスター２５及びサブサーミスター３１によるヒーター２３の非摺動面の温度検知領域の双方を通過可能である。加圧ローラー２４は、２４０ｍｍ／ｓｅｃの表面速度で回転する。そして、抵抗発熱体に最大７００Ｗを投入して、メインサーミスター２５が２１０℃になるようにヒーター２３を制御している。
【００３５】
図３から、ヒーター２３の非摺動面の温度分布は、ラフ紙と普通紙を通紙した場合を比較すると、ヒーター２３の上流側では差はほとんどないものの、下流側ではラフ紙を通紙したときの方が普通紙よりも温度が高くなっている。そのメカニズムについて説明する。
【００３６】
ヒーター２３から熱がフィルム２２を介して記録材に伝わる過程は大きく分けて２つの工程からなり、ヒーター２３の熱がフィルム２２に伝わり、その後、フィルム２２の熱が記録材に伝わる。
【００３７】
よって、ヒーター２３の上流側においては、熱容量の小さいフィルム２２は放熱された状態でニップ部上流に突入するため、ヒーター２３から供給される熱量の大部分がフィルム２２に吸収されることになる。よって、ヒーター２３の上流側での非摺動面の温度は、ニップ部Ｎに突入する記録材の種類による影響を受けにくく、ラフ紙と普通紙でほとんど差がない。
【００３８】
一方、ヒーター２３の下流側においては、フィルム２２は十分に温まった状態であるため、フィルム２２の熱が記録材に伝わる。フィルム２２から記録材に伝わる熱量は、フィルム２２と接触する記録材の表面性によって差があり、その差がヒーター２３下流側の温度差として表れる。表面に凹凸があるラフ紙は普通紙よりもフィルム２２との接触面積が小さく熱が伝わりにくい。
【００３９】
よって、ニップ部Ｎの下流側においては、フィルム２２の温度は、普通紙よりもラフ紙を通紙している方が下がりにくいので、ヒーター２３の非摺動面の温度も普通紙よりもラフ紙の方が高くなるのである。本実施例の実験においては、ヒーター２３の非摺動面下流側に配置したサブサーミスター３１の検知温度は、普通紙の場合２５０℃、ラフ紙の場合２６０℃となった。
【００４０】
本実施例は、このヒーター２３の下流側の温度が、ニップ部Ｎを通過した記録材の表面性によって異なることを利用して、記録材の表面性を判別し、その記録材に最適な温度で定着できるようにヒーター２３の温度制御を行うことを特徴としている。
【００４１】
具体的には、本実施例ではニップ部Ｎを記録材が通過している時に、サブサーミスター３１が２６０℃（第一の所定温度）以上を検知した場合、記録材がラフ紙であると判断する。そして、ヒーター２３の目標温度を２２０℃に変更して制御する。ラフ紙は前述したように熱が伝わりにくいため、定着性が悪化しやすい。よって、ラフ紙と判別した場合には、ニップ部Ｎで記録材が搬送される間に与える熱量を増やす必要がある。その方法としては、ヒーター２３の温度を上げることや、記録材の搬送速度を低速にするというやり方がある。
【００４２】
図４に本実験における定着性を測定した結果を示す。
本実験での定着性の測定方法は、ハーフトーンのトナー像を載せた普通紙とラフ紙を定着装置のニップ部Ｎで搬送して得られた定着処理済の記録材Ｐについて、擦り試験をおこない、ある一定条件下で擦り試験前後での光学式濃度差を測定する。即ち記録材の画像形成面上に紙を介して所定重量（２００ｇ）のおもりを載せ、重量をかけつつ介在させた紙で画像形成面を摺擦し、その摺擦の前後で画像の濃度低下率を求めて評価した。なお、各記録材で先端から後端にかけてフィルム２２の１周分（７５．４ｍｍ）で４分割して、抵抗発熱体長手方向３点の最悪値を用いた。
【００４３】
工場出荷状態のヒーター２３の温度制御設定（以下、通常モードと記す）は、普通紙を最適に出力する条件となっている。この通常モードで定着性が十分でない場合（例えば、表面性が粗い紙）は、前述したように目標温度を高温にする、あるいは搬送速度を低速にする等（以下、ラフ紙モードと記す）に設定変更する必要がある。
【００４４】
図４は通常モード（２１０℃）の普通紙（○）とラフ紙（●）と、ユーザー選択によるラフ紙モード（初期から２２０℃）でのラフ紙（■）と、本実施例のラフ紙判別（フィルム２２の２周目より温度変更２２０℃）でのラフ紙（□）の濃度低下率を比較している。
【００４５】
電力投入から記録材がニップ部Ｎに突入するまでにフィルム２２に蓄熱されるため、１枚目の先端は定着性が良く、２周目以降から徐々に記録材に熱を奪われて定着性が悪くなる傾向にある。通常モードの普通紙では濃度低下率が約１０％で推移するのに対して、ラフ紙では濃度低下率が約３０％で推移する。ユーザー選択、あるいは映像読取センサによる検知によってラフ紙モードが選択された場合は、電力投入時から２２０℃制御するため、ラフ紙の定着性も良く約２０％で推移する。定着性は濃度低下率が２５％以下になることが望ましく、ラフ紙モードを選択しないでラフ紙をプリントした場合は、濃度低下率２５％を上回ってしまい定着性を満足しない。
【００４６】
そこで、ニップ部Ｎを記録材が通過している時にサブサーミスター３１の検知温度が第一の所定温度（２６０℃）以上になった場合に、ラフ紙と判断して、ヒーター２３の目標温度を２２０℃に変更する。よって、フィルム２２の２周目以降から徐々に定着性が良くなり、１枚目の定着フィルム２２の４周目以降であっても十分な定着性能を得られる。
【００４７】
次に、本実施例の紙種判別方法を用いると、紙表面の凹凸が普通紙よりも少ない平滑紙も判別できることを説明する。
【００４８】
本実験では平滑紙としてキヤノン製ＣＳ−８１４（Ａ４）、普通紙としてキヤノン製Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｅｘｔｒａ８０ｇ（Ａ４）を用いた。平滑紙が通紙された場合のヒーター２３非摺動面温度分布を図５に示す。普通紙のサブサーミスター３１検知温度が２５０℃であるのに対して、平滑紙の場合は２４５℃となる。ヒーター２３の下流側では平滑紙を通紙したときの方が普通紙よりも温度が低い。これは、平滑紙は普通紙よりも凹凸が少ない分、フィルム２２との接触面積が大きくなるため、フィルム２２から記録材に熱が伝わりやすく、ヒーター２３の下流側の温度が下がるためである。
【００４９】
本実施例ではサブサーミスター３１が２４５℃（第二の所定温度）以下を検知した場合、記録材が平滑紙であると判断して、ヒーター２３の目標温度を２０５℃に変更して制御する。
【００５０】
図６（ａ）（ｂ）を用いて、平滑紙におけるヒーター２３の目標温度の変更による効果を説明する。
図６（ａ）の定着処理済の記録材の濃度低下率の推移から、通常モード（ヒーター２３の目標温度が２１０℃）で平滑紙がプリントされた場合は濃度低下率が５％以下で定着性は良好であることがわかる。しかしながら、本実施例で２０５℃に変更された場合でも濃度低下率は約１０％で推移しており、定着性は十分に満足している。この時の消費電力の違いを図６（ｂ）に示す。通常モードでは２枚目以降でも５１０〜５２０Ｗの電力が必要である。本実施例は１枚目途中から２０５℃で制御することになり、２枚目以降で４８０〜４９０Ｗの消費電力になるので、２０〜４０Ｗの消費電力を減らすことができる。
【００５１】
このように、本実施例によれば、記録材の表面性の判別を、メディアセンサ等を用いずに行うことができ、記録材の表面性に応じた最適な定着処理条件に変更することができる。
【００５２】
（実施例２）
本実施例と実施例１の違いは、図７に示すように、サブサーミスター３１のヒーター２３の長手方向の位置である（短手方向は実施例１と同じ）。
【００５３】
小サイズの記録材が搬送されると、その記録材が搬送されない箇所の温度が上昇（以下、非通紙部昇温と記す）するため、その非通紙昇温を監視するために、利用可能な最小サイズの記録材が通過しない位置に温度検知手段を配置した定着装置がある。小サイズ紙を連続通紙している際に、非通紙部の温度が所定温度以上になった場合には、記録材の搬送間隔を広げる等の非通紙部昇温抑制を行うことがある。
【００５４】
本実施例では、定着装置に元々設けられていた非通紙部温度検知用の温度検知手段を記録材の表面性の判別に利用することで、新たに温度検知手段を追加せずに記録材の表面性の判別を行うことが特徴である。非通紙部温度検知用の温度検知手段をサブサーミスター３１とする。
【００５５】
本実施例におけるサブサーミスター３１のヒーター２３の長手方向の位置は、Ａ４サイズ記録材が通過して、且つ、利用可能な最小サイズのＢ５サイズの記録材が通過しない中央から９８ｍｍの位置とする。サブサーミスター３１のヒーター３２の短手方向の位置は、実施例１と同じヒーター２３の下流側端部から２ｍｍの位置とする。メインサーミスター２５、及び、サブサーミスター３１の双方の温度検知領域を通過可能なサイズの記録材の表面性は、実施例１と同様に判別できる。
【００５６】
本実施例によれば、非通紙部昇温を監視するための温度検知手段を有する定着装置においては、新たに温度検知手段を追加せずに、実施例１と同様に記録材の表面性を判別することができる。
【００５７】
本実施例、及び、実施例１では外部当接型サーミスターを用いたが、本発明はこれに限らない。その他の構成例を示すと、図８（ｂ）に示すようにヒーターにサーミスターを直接接着するオンチップのサーミスターを備えた加熱体や、サーミスターを直接印刷する加熱体にも適用可能である。
【００５８】
また本実施例では、サーミスターを基板２７側に配置したヒーター２３を例にとって説明したが、これに限らない。図８（ａ）に示すようにガラスコート２８を図の上方向に配置して、基板の下側にオーバーコート層２８−１を設けた加熱体を用いた定着装置にも適用可能である。また、図８（ｂ）に示すようにガラスコート側にサーミスターを配置した加熱体にも適用可能である。
【００５９】
更に、本実施例は発熱体２本のヒーター２３を例にとって説明したが、図８（ｃ）に示すように発熱体が１本や他にも複数本でも、様々な接続の加熱体にも適用可能である。
【００６０】
（実施例３）
本実施例は、実施例１又は２の構成において、サブサーミスター３１とメインサーミスター２５の検知温度の温度差ΔＴを用いることでサブサーミスター３１の温度検知精度を上げて、記録材の表面性の判別精度を上げることが特徴である。
【００６１】
図９（ａ）は、ヒーター２３の制御開始からヒーター２３の温度制御変更までの流れを示したフローである。図９（ｂ）は、上記の温度差ΔＴに対応する記録材の紙種（表面性）と、その紙種における最適な制御温度を示した温度テーブルである。
【００６２】
普通紙の場合、記録材がニップ部Ｎに突入してからフィルム２２の１周回転後のサブサーミスター３１の検知温度は２５０℃となり、メインサーミスター２５の検知温度（２１０℃）との温度差分値ΔＴは４０℃となる。ここで、図８（ｂ）の温度テーブルを参照すると、本実験に用いた定着装置では、この温度差ΔＴ４０で、最適なヒーター２３の目標温度は２１０℃であるので、目標温度は変更しない。
【００６３】
一方、ラフ紙の場合、サブサーミスター３１の検知温度は２６０℃となり、メインサーミスター２５の検知温度２１０℃との温度差ΔＴは５０℃となる。そして、ヒーター２３の目標温度を図９（ｂ）の温度テーブルに従って２２０℃に変更する。更に、平滑紙の場合は、サブサーミスター３１検知温度が２４５℃となり、メインサーミスター２５の温度２１０℃との温度差ΔＴは３５℃となる。ここで、ヒーター２３の制御温度を図８（ｂ）のテーブルに従って２０５℃に変更する。
【００６４】
本実施例ではニップ部Ｎの下流のサブサーミスター３１とメインサーミスター２５の検知温度の温度差ΔＴを用いることで、より精度良く記録材の表面性を判別し、記録材に最適なヒーター２３の温度制御が可能になる。その結果、最適な定着性を得ることができると同時に、省エネルギー性も実現することができる。
【００６５】
尚、本実施例では、図９（ａ）に示すように、フィルム２２の１周回転後にサブサーミスター３１温度を検知している。これは記録材の紙表面性を安定的に判別できるからであるが、必ずしもこれに限らない。記録材の先端がニップ部Ｎのサブサーミスター３１の温度検知領域を通過した直後に検知することでより早く検知することもできる。
【符号の説明】
【００６６】
２１ ステー
２２ フィルム
２３ ヒーター
２４ 加圧ローラー
２５ 第一の温度検知手段
２６ 抵抗発熱体
２７ 基板
２８ オーバーコート層
２９・３０ 給電用電極
３１ 第二の温度検手段
Ｎ 定着ニップ部
Ｐ 記録材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱体と、前記加熱体と接触摺動するフィルムと、前記フィルムを介して前記加熱体と圧接してニップ部を形成する加圧体と、前記加熱体の温度を検知する第一の温度検知手段と、前記第一の温度検知手段による検知温度が目標温度に維持されるように加熱体を制御する制御手段と、を有し、前記ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ、記録材上の画像を加熱及び加圧する定着装置において、
前記第一の温度検知手段よりも前記フィルムの回転方向下流に前記加熱体の温度を検知するための第二の温度検知手段を有し、
前記制御手段によって前記第一の温度検知手段による検知温度が目標温度に維持されるように加熱体が制御されている状態で、前記第一の温度検知手段と前記第二の温度検知手段の双方の前記加熱体の温度検知領域を通過可能な幅を持つ記録材が前記ニップ部を通過した際に、前記第二の温度検知手段での検知温度が第一の所定温度よりも高くなった場合には、記録材が前記ニップを通過する間に記録材に与える熱量を増やすことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記制御手段によって前記第一の温度検知手段による検知温度が目標温度に維持されるように加熱体が制御されている状態で、前記第一の温度検知手段と前記第二の温度検知手段の双方の前記加熱体の温度検知領域を通過可能な幅を持つ記録材が前記ニップ部を通過した際に、前記第二の温度検知手段での検知温度が前記第一の所定温度よりも低い第二の所定温度よりも低くなった場合には、記録材が前記ニップを通過する間に記録材に与える熱量を減らすことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記第二の温度検知手段は、前記加熱体の長手方向において前記装置で使用可能な最小サイズの記録材が通過しない領域に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項１】
加熱体と、前記加熱体と接触摺動するフィルムと、前記フィルムを介して前記加熱体と圧接してニップ部を形成する加圧体と、前記加熱体の温度を検知する第一の温度検知手段と、前記第一の温度検知手段による検知温度が目標温度に維持されるように加熱体を制御する制御手段と、を有し、前記ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ、記録材上の画像を加熱及び加圧する定着装置において、
前記第一の温度検知手段よりも前記フィルムの回転方向下流に前記加熱体の温度を検知するための第二の温度検知手段を有し、
前記制御手段によって前記第一の温度検知手段による検知温度が目標温度に維持されるように加熱体が制御されている状態で、前記第一の温度検知手段と前記第二の温度検知手段の双方の前記加熱体の温度検知領域を通過可能な幅を持つ記録材が前記ニップ部を通過した際に、前記第二の温度検知手段での検知温度が第一の所定温度よりも高くなった場合には、記録材が前記ニップを通過する間に記録材に与える熱量を増やすことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記制御手段によって前記第一の温度検知手段による検知温度が目標温度に維持されるように加熱体が制御されている状態で、前記第一の温度検知手段と前記第二の温度検知手段の双方の前記加熱体の温度検知領域を通過可能な幅を持つ記録材が前記ニップ部を通過した際に、前記第二の温度検知手段での検知温度が前記第一の所定温度よりも低い第二の所定温度よりも低くなった場合には、記録材が前記ニップを通過する間に記録材に与える熱量を減らすことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記第二の温度検知手段は、前記加熱体の長手方向において前記装置で使用可能な最小サイズの記録材が通過しない領域に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１３３０４３（Ｐ２０１２−１３３０４３Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８３７７９（Ｐ２０１０−２８３７７９）
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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