JP2018031869A - 画像加熱装置およびヒータ - Google Patents

Abstract

【課題】小サイズ記録材を用いた印刷ジョブ後の大サイズ記録材を用いた印刷ジョブ時におけるウエイトタイムを短縮し、生産性を向上する。【解決手段】記録材上の画像Ｔを加熱する画像加熱装置４０に用いられるヒータ６００であって、細長い基板６１０と、基板の長手方向に沿って且つ短手方向に間隔をあけて形成されており長手幅Ａが同一でそれぞれ通電により独立して発熱されうる第１の発熱体７０１および第２の発熱体７０２と、を有し、第１の発熱体７０１の長手に沿う抵抗分布は均一であり、第２の発熱体７０２の長手に沿う抵抗分布は長手幅Ａよりも所定に幅狭の記録材Ｐの幅に対応している所定幅領域７０２ａの抵抗よりも所定幅領域の外側領域７０２ｂの抵抗が低い抵抗分布であることを特徴とするヒータ。【選択図】図１

Description

本発明は、記録材上の画像を加熱する画像加熱装置およびこれに用いられるヒータ（加熱体）に関するものである。本発明の画像加熱装置およびヒータは、電子写真方式や静電記録方式などの複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの機能を複数備える複合機等の画像形成装置に用いられ得る。

従来、画像形成装置に適用した画像加熱装置としての定着装置には、接触加熱型の熱ローラ方式やベルト（フイルム）加熱方式が一般に採用されている。

ベルト加熱方式の定着装置は、加熱用回転体である耐熱性の定着ベルト（以下、ベルトと記す）を、加圧用回転体である加圧ローラによってヒータに圧着させ、摺動搬送している。そして、ベルトを介して加圧ローラとヒータとで形成される定着ニップ部（以下、ニップ部と記す）に、未定着のトナー画像を担持した記録材（以下、用紙と記す）を導入することで、ベルトと一緒に搬送している。これにより、ベルトを介して付与されるヒータからの熱とニップ部の加圧力によって、未定着のトナー画像を用紙上に固着画像として定着している。

上記のようなベルト加熱方式の定着装置は、ヒータに設けた発熱体として低熱容量の線状発熱体を、ベルトとして低熱容量の薄膜を用いることが出来るため、省電力化・ウエイトタイム短縮化（クイックスタート性）が可能である。

本出願人は、ベルト加熱方式の定着装置におけるヒータとして、特許文献１のヒータ構成を提案している。このヒータは、絶縁基板上にその短手方向に沿って複数の長手方向の長さが異なる発熱体を並設し、記録材進行方向の絶縁基板幅方向上流側に長手方向の長さの短い発熱体を配置する構成である。

このヒータは、通紙する用紙の幅サイズに応じて、通電する発熱体を選択するようになっており、幅広の大サイズの用紙を通紙するときは長手方向の長さが長く、幅が広い発熱体を発熱させる。そして、幅が一定量以下の小サイズの用紙を通紙させる際は長手方向の長さが短く、幅が狭い発熱体を発熱させる。これにより、用紙の非通紙部領域の昇温を抑え、小サイズ用紙の生産性を満足させている。さらに、種々異なる幅サイズの用紙を定着処理する定着装置においては、用紙の幅サイズに応じて必要な熱量が異なり、用紙の幅サイズに応じて発熱量を変えることが望ましいと記載されている。

上記において、印刷時に、長さが長く、幅が広い発熱体と、長さが短く、幅が狭い発熱体を制御（切り替え）させない理由は次のとおりである。独立させて発熱を行うヒータ方式となっているため、各発熱体に通電させる通電量（電力量）が多くなり、制御時における通電電流の変動が大きくなる。通電電流が大きくなってしまうと、長さが長く、幅が広い発熱体と、長さが短く、幅が狭い発熱体を切り替える際に、位相制御の場合はフリッカーが、波数制御の場合は高調波歪みによるノイズ現象が発生してしまう。

特開２００１−１９４９３６号公報

特許文献１のヒータにおいては、幅広の大サイズの用紙を通紙するときは長手方向の長さが長く、幅が広い発熱体を発熱させ、幅が一定量以下の小サイズの用紙を通紙させる際は長手方向の長さが短く、幅が狭い発熱体を発熱させるようになっている。よって、通紙中に上記の両発熱体を制御（切り替え）させないようにしている。つまり、小サイズ用紙では小サイズ用発熱体しか発熱させていない。

そのため、小サイズ用紙を印刷した後に大サイズ用紙を印刷する場合に、小サイズ用発熱体の端部から非通紙部（小サイズ用発熱体の端部〜基板端部）にかけて、ベルトへの熱の伝わり方が弱くなってしまう。結果、次の印刷ジョブ（Ｊｏｂ）である大サイズ用紙を印刷するまでにベルトを温める時間（ウエイトタイム）が必要となり、トータルとしての生産性が低下してしまうという課題が生じる。

本発明は引用文献１の技術を更に発展させたものである。その目的とするところは、小サイズ記録材の印刷後の大サイズ記録紙の印刷時におけるウエイトタイムを短縮し、生産性を向上できる画像加熱装置およびヒータを提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の代表的な構成は、ヒータと、前記ヒータに接して摺動しつつ移動する伝熱部材と、前記ヒータとの間に前記伝熱部材を挟んで当接するニップ形成部材と、を有し、前記伝熱部材と前記ニップ形成部材との間に形成されるニップ部で記録材を挟持搬送して記録材上の画像を加熱する画像加熱装置であって、前記ニップ部における記録材搬送方向に関して前記ヒータの基板短手方向の中央部よりも下流側に加圧力のピークを持つ画像加熱装置において、前記ヒータは、細長い基板と、前記基板に基板長手方向に沿って且つ基板短手方向の前記ニップ部における記録材搬送方向に関して上流側と下流側とに間隔をあけて並設されておりそれぞれ通電により独立して発熱されうる第１の発熱体および第２の発熱体と、を有し、前記第１の発熱体の長手に沿う抵抗分布は実質均一であり、前記第２の発熱体の長手に沿う抵抗分布は所定の記録材の幅に対応している所定幅領域の抵抗よりも前記所定幅領域の外側領域の抵抗が低い抵抗分布であることを特徴とする。

上記の目的を達成するための本発明に係るヒータの代表的な構成は、ヒータと、前記ヒータに接して摺動しつつ移動する伝熱部材と、前記ヒータとの間に前記伝熱部材を挟んで当接するニップ形成部材と、を有し、前記伝熱部材と前記ニップ形成部材との間に形成されるニップ部で記録材を挟持搬送して記録材上の画像を加熱する画像加熱装置であって、前記ニップ部における記録材搬送方向に関して前記ヒータの基板短手方向の中央部よりも下流側に加圧力のピークを持つ画像加熱装置において用いられる前記ヒータであって、細長い基板と、前記基板に基板長手方向に沿って且つ基板短手方向の前記ニップ部における記録材搬送方向に関して上流側と下流側とに間隔をあけて並設されておりそれぞれ通電により独立して発熱されうる第１の発熱体および第２の発熱体と、を有し、前記第１の発熱体の長手に沿う抵抗分布は実質均一であり、前記第２の発熱体の長手に沿う抵抗分布は所定の記録材の幅に対応している所定幅領域の抵抗よりも前記所定幅領域の外側領域の抵抗が低い抵抗分布であることを特徴とする。

本発明によれば、画像の加熱に必要な熱量を低減しつつ、小サイズ記録材の印刷後の大サイズ記録材の印刷時におけるウエイトタイムを短縮し、生産性を向上できる画像加熱装置およびヒータを提供することが可能となる。

実施例１のヒータの要部の模式図 同ヒータの要部の模式図と給電系統図 同ヒータの第２の発熱体の形成要領の説明図 実施例のヒータを用いた定着装置と比較例のヒータを用いた定着装置のベルト長手温度分布の説明図 ニップ短手方向の接触圧（加圧力）分布図 比較例のヒータの要部の模式図 実施例のヒータを用いた定着装置と比較例のヒータを用いた定着装置の通紙、待機タイミングを説明する図 （ａ）は実施例の定着装置の要部の横断面模式図、（ｂ）は定着ベルトの層構成模式図 同定着装置の要部の途中部分省略の縦断正面模式図 実施例における画像形成装置の構成模式図 実施例２のヒータの第２の発熱体の形成要領の説明図 更に他の実施例のヒータの要部の模式図

以下、本発明に係る実施の形態について説明する。尚、以下の実施例では画像形成装置として電子写真プロセスを利用したレーザービームプリンタを例に説明する。

《実施例１》
［画像形成装置］
図９は本実施例におけるプリンタ１の概略断面図である。このプリンタ１は、タンデム方式−中間転写方式のフルカラープリンタであり、イエロ（Ｙ）色、マゼンタ（Ｍ）色、シアン（Ｃ）色、ブラック（Ｂｋ）色の各色トナーの画像（以降、トナー像）を形成する４つの画像形成部ＵＹ・ＵＭ・ＵＣ・ＵＢｋを有する。

各画像形成部は、それぞれ、感光ドラム２、帯電器３、レーザスキャナ４、現像器５、一次転写帯電器６、ドラムクリーナ７を有する。なお、図の煩雑を避けるため画像形成部ＵＹ以外の画像形成部ＵＭ・ＵＣ・ＵＢｋにおけるこれらの機器に対する符号の記入は省略した。また、これら画像形成部の電子写真プロセスや作像動作は公知であるからその説明は割愛する。

各画像形成部のドラム２から回動する中間転写ベルト８に対して各色のトナー像が所定に重畳されて一次転写される。これによりベルト８上に４色重畳のトナー像が形成される。一方、カセット９又は１０、或いは手差しトレイ１１から記録材（シート：以下、用紙と記す）Ｐが一枚宛給送されて搬送路１２を通って所定の制御タイミングでベルト８と二次転写ローラ１３との圧接部である二次転写ニップ部に導入される。これにより、用紙Ｐに対してベルト８上の４色重畳のトナー像が一括して二次転写される。その用紙Ｐが定着装置４０に導入されてトナー像の定着処理を受ける。

定着装置４０を出た用紙Ｐは片面画像形成モードの場合はフラッパ１４の制御により搬送路１５の側に誘導されて排出トレイ１６上にフェイスダウンで排出される。或いは、搬送路１７の側に誘導されて排出トレイ１８上にフェイスアップで排出される。

両面画像形成モードの場合は、定着装置４０を出た用紙Ｐはフラッパ１４の制御により搬送路１５の側に一旦誘導された後にスイッチバック搬送されて両面搬送路１９の側に導入される。そして、表裏反転された状態で再び搬送路１２を通って二次転写ニップ部に導入されて他方の面にトナー像が形成される。以後は、片面画像形成の場合と同様に定着装置４０に導入され、排出トレイ１６又は１８に両面画像形成物として排出される。

なお、本実施例のプリンタ１においては、大小各種幅サイズの用紙Ｐの搬送は、用紙幅中心の所謂中央基準でなされる。以下において、装置に使用可能な最大幅サイズの用紙を大サイズ用紙、それよりも幅狭の用紙を小サイズ用紙と記す。

［定着装置］
次に、本実施例における定着装置４０について説明する。図７の（ａ）は定着装置４０の要部の横断面模式図、（ｂ）は定着ベルトの層構成模式図である。図８は定着装置４０の要部の途中部分省略の縦断正面模式図である。定着装置４０の正面は用紙導入側から見た面である。

この定着装置４０はベルト（フイルム）加熱方式の画像加熱装置である。大別して、用紙上（記録材上）の画像を加熱するベルトユニット（フイルムユニット）６０と、対向部材（ニップ形成部材）としての弾性加圧ローラ７０と、これらを収容している装置筐体４１と、を有する。

ベルトユニット６０は、伝熱部材としてのエンドレスベルトの形態の可撓性を有する薄肉の定着ベルト（定着フイルム：以下、ベルトと記す）６０３をベルト内面に接触するヒータ６００により加熱する構成である。そのため、ベルト６０３を効率良く加熱でき、立ち上げ性能に優れる。ベルト６０３にはヒータ６００およびヒータホルダ６０１と加圧ローラ７０の加圧によりニップ部（定着ニップ部）Ｎが形成され、ニップ部Ｎに給送された用紙Ｐを挟持搬送する。この時、ヒータ６００で発生した熱はベルト６０３を介して用紙Ｐに付与され、用紙Ｐ上のトナー画像Ｔは用紙Ｐに定着される。

ベルトユニット６０は用紙Ｐ上の画像を加熱、加圧する為のユニットであり、加圧ローラ７０とほぼ平行となるように設けられ、ヒータ（加熱体）６００、ヒータホルダ６０１、支持ステー６０２、ベルト６０３を有する。ベルト６０３は、ヒータ（加熱体）６００、ヒータホルダ６０１、支持ステー６０２のアセンブリの外回りにルーズに外嵌されている。

ヒータ６００はニップ部Ｎが用紙搬送方向（記録材搬送方向）ａにおいて所望の幅となるように、ベルト６０３を加圧ローラ７０の方向に押圧する。また、ヒータ６００は、基板６１０と、基板６１０上に通電により発熱する第１と第２の抵抗発熱体（抵抗発熱層：以後、発熱体と呼ぶ）７０１、７０２を備え、ヒータホルダ６０１の下面の凹部６０１ａに固定されている。

ヒータホルダ６０１は、図７の（ａ）ように、ヒータ６００を固定する下面の凹部６０１ａに関して、記録材搬送方向ａの下流側の凸部（顎部）６０１ｂの高さを、上流側の凸部（顎部）６０１ｃの高さよりも高くしている。

具体的には、記録材搬送方向ａの上流側および下流側の凸部６０１ｃ・６０１ｂの高さを、それぞれ、下面の凹部に固定したヒータ６００の定着ベルト６０３の内側に当接する面より、それぞれ、０μｍ、３５０μｍの高さとなるよう設計している。これにより、ニップ部Ｎにおける記録材搬送方向ａに関してヒータ６００の基板短手方向の中央部よりも下流側に加圧力のピークを持たせている。

尚、本実施例では基板６１０の裏面側（ベルト６０３と当接しない側）に第１と第２の発熱体７０１、７０２を設けている。しかし、これに限定されるものでは無く、表面側（ベルト６０３と当接する側）に設けても良い。ヒータ６００の詳細な構成については［ヒータ］の項で詳述する。

ベルト６０３は用紙Ｐ上のトナー像Ｔをニップ部Ｎにて加熱、加圧するための、可撓性を有する肉薄の円筒状部材である。本実施例では図７の（ｂ）の層構成模式図のように基材６０３ａ上に弾性層６０３ｂと離型層６０３ｃを設けたものを用いる。具体的に、基材６０３ａとしては外径が３０ｍｍ、長さ（幅）が３４０ｍｍ、厚みが３０μｍのニッケル合金から成る円筒形状の部材を用いている。更に、基材６０３ａ上には弾性層６０３ｂとして厚みが４００μｍのシリコーンゴム層を形成し、更に弾性層６０３ｂ上には離形層６０３ｃとして厚みが約２０μｍのフッ素樹脂チューブを被覆している。

ヒータホルダ６０１（以後、ホルダ６０１と呼ぶ）はヒータ６００をベルト６０３に向かって押圧した状態で保持する部材である。また、ホルダ６０１は断面形状がほぼ半円弧形状であり、ベルト６０３の回転軌道を規制する機能を備えている。ホルダ６０１には高耐熱性の樹脂等が用いられ、本実施例ではデュポン社のゼナイト７７５５（商品名）を使用している。

支持ステー６０２はホルダ６０１を介してヒータ６００を支持する部材である。支持ステー６０２は大きな荷重をかけられても撓みにくい材質であることが望ましく、本実施例においてはＳＵＳ３０４（ステンレス鋼）を使用している。

図８のように、支持ステー６０２はその長手方向の両端部において、フランジ４１１ａ、４１１ｂに支持されている。フランジ４１１ａ、４１１ｂを総称してフランジ４１１と呼ぶ。フランジ４１１はベルト６０３の長手方向の移動、および周方向の形状を規制している。フランジ４１１には耐熱性の樹脂等が用いられ、本実施例ではＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）を使用している。

フランジ４１１（ａ、ｂ）は装置筐体４１の一端側と他端側の側板４１（ａ、ｂ）にそれぞれ設けられたガイドスリット４３（ａ、ｂ）に係合されており、加圧ローラ７０に接近する方向と離間する方向にスライド移動する自由度を有している。そして、フランジ４１１（ａ、ｂ）と加圧アーム４１４（ａ、ｂ）との間には加圧バネ４１５（ａ、ｂ）が縮められた状態で設けられる。

上記の構成により、フランジ４１１、支持ステー６０２、ホルダ６０１を介して、加圧バネ４１５の弾性力がヒータ６００に伝わる。そして、ヒータ６００とホルダ６０１の一部によりベルト６０３が加圧ローラ７０に対して所定の押圧力で加圧され、ベルト６０３と加圧ローラ７０との間に用紙搬送方向ａにおいて所定幅のニップ部Ｎが形成される。本実施例に於ける加圧力は一端側と他端側がそれぞれ約１５６．８Ｎ、総加圧力が約３１３．６Ｎ（３２ｋｇｆ）である。

また、コネクタ５００はヒータ６００に電圧を印加するためにヒータ６００と電気的に接続される給電部材であり、ヒータ６００の長手方向片端側に着脱可能に取り付けられる。

加圧ローラ７０はベルト６０３と協働して用紙上のトナー像Ｔを加熱するためのニップ部Ｎを形成するとともにベルト６０３を回転駆動する駆動回転体である。加圧ローラ７０は金属の芯金７１上に弾性層７２を設け、更に、弾性層７２上に離型層７３を設けた多層構造である。芯金７１としてはステンレス鋼、ＳＵＭ（硫黄および硫黄複合快削鋼鋼材）、アルミニウムを用いることができる。弾性層７２としてはシリコーンゴム、スポンジゴム層、あるいは弾性気泡ゴムを用いることができる。離型層７３としてはフッ素樹脂材料を用いることができる。

本実施例の加圧ローラ７０はステンレス製の芯金７１と、発泡シリコーンゴムの弾性層７２と、フッ素樹脂チューブの離型層７３からなり、外径は約２５ｍｍ、弾性層の長手長さは３３０ｍｍである。

図８のように、加圧ローラ７０の芯金７１の両端部はそれぞれ装置筐体４１の一端側と他端側の側板４１ａ、４１ｂとの間に軸受け４２（ａ、ｂ）を介して回転可能に保持されている。芯金７１の一方側の端部にはギアＧが設けられて、制御回路（制御部）１００で制御されるモータ（駆動源）Ｍの駆動力を芯金７１に伝達する。

モータＭにより駆動される加圧ローラ７０は図７において矢印Ｒ７０の方向に回転し、ニップ部Ｎにてベルト６０３に駆動力を伝達してベルト６０３を矢印Ｒ６０３の方向に従動回転させる。ベルト６０３はその内面がニップ部Ｎにおいてヒータ６００の下面とホルダ６０１の一部の面に密着して摺動しながら加圧ローラ７０の回転に従動して回転する。尚、本実施例では加圧ローラ７０の表面速度が２００ｍｍ／ｓｅｃとなるように、制御回路１００によってモータＭは制御される。

上記のように、モータＭの駆動により加圧ローラ７０が回転駆動され、これに伴いベルト６０３が従動回転する。そして、後述するように、ヒータ６００に対する通電制御がなされ、かつヒータ６００の発熱領域が所定の温度に立ち上げられて温調される。

この定着装置状態において、画像形成部側から定着装置４０に未定着のトナー像Ｔを担持した用紙Ｐが導入されてニップ部Ｎに進入して挟持搬送される。これにより、ニップ部Ｎでトナー像が記録材に加熱加圧定着される。ニップ部Ｎを通過した用紙Ｐはベルト６０３の面から曲率分離して排出搬送されていく。

［ヒータ］
次に、ヒータ６００の構成を詳細に説明する。図２の（ａ）は本実施例におけるヒータ６００の裏面側の平面模式図と給電系統のブロック図である。同図の（ｂ）は（ａ）のヒータ６００の（ｂ）−（ｂ）線矢視の拡大横断面模式図である。図１は絶縁コート層７０４と温度センサＴＨを省いたヒータ裏面側の平面模式である。なお、図は模式図であり、以下に記載する構成部材・部分の寸法に対して図における構成部材・部分の寸法比率は対応していない。

このヒータ６００は電気絶縁性の細長い基板６１０を有する。基板６１０は、ヒータ６００の寸法や形状を決定する部材であり、ベルト６０３の長手方向（幅方向）に沿ってベルト内面に当接可能な部材である。基板６１０の材料には、耐熱性・熱伝導性・電気絶縁性などに優れたアルミナ・窒化アルミ等のセラミック材料が用いられる。本実施例では長手方向の長さが約４００ｍｍ、短手方向の長さ約１０ｍｍ、厚さ約１ｍｍの窒化アルミナの板部材を用いている。

この基板６１０のベルト６３０の内面に接する側を表面側とし、その反対側の面を裏面側としている。基板６１０の表面側にはベルト内面との接触面領域に摺動層７０３として、例えば、厚さ約１０μｍのポリイミド層を設けてもよい。摺動層７０３を設けることで、ベルト６３０とヒータ６００の間の摺擦抵抗を低減してベルト内面の摩耗を抑制することができる。さらに摺動性を高める場合は、ベルト内面にグリス等の潤滑剤を塗布するとよい。

基板６１０の裏面側には、基板長手方向に沿って且つ基板短手方向に間隔をあけて形成されており長手幅Ａが実質同一でそれぞれ通電により独立して発熱されうる複数の発熱体実質平行に形成されている。本実施例では、基板長手方向に沿って且つ基板短手方向のニップ部Ｎにおける用紙搬送方向（記録材搬送方向）ａに関して上流側と下流側とに間隔をあけて並設された第１の発熱体７０１および第２の発熱体７０２とを有している。

図１においてＸ−Ｘは基板短手幅の中央線（２等分線：仮想線）である。第１の発熱体７０１はこの中央線Ｘ−Ｘにほぼ対応する位置に配設されている。第２の発熱体７０２はこの第１の発熱体７０１よりも用紙搬送方向下流側（以下、ニップ下流側）に所定に離されて配設されている。

また、基板６１０の裏面側において基板長手方向の一端側には、共通電極７１１と、第１の個別電極７１２と、第２の個別電極７１３の３つの電極がパターン形成されている。共通電極７１１は共通給電配線７１１ａを介して第１および第２の発熱体７０１、７０２の共通電極７１１の側である一端側とは反対側である各他端側に対して電気的に接続されている。第１と第２の個別電極７１２、７１３はそれぞれ第１と第２の個別給電配線７１２ａ、７１３ａを介して第１および第２の発熱体７０１、７０２のそれぞれの個別電極７１２、７１３の側である一端側に対して電気的に接続されている。

上記の共通電極７１１、第１の個別電極７１２、第２の個別電極７１３、共通給電配線７１１ａ、第１の個別給電配線７１２ａ、第２の個別給電配線７１３ａの全体を導体パターンもしくは配線と呼ぶ。

上記の発熱体７０１、７０２と導体パターンは、それぞれ、例えば導電厚膜ペーストを用いて厚膜印刷法（スクリーン印刷法）によって形成することができる。本実施例では、導体パターンには抵抗率が低くなるように銀ペーストが用いられている。導体パターンの抵抗値は０．００５Ω程度である。発熱体７０１、７０２には抵抗率が高くなるように銀−パラジウム合金のペーストが用いられている。発熱体７０１、７０２の抵抗値に関しては後述する。

そして、図２に示すように、発熱体７０１、７０２と、導体パターンのうちの共通電極７１１、第１の個別電極７１２、第２の個別電極７１３を除いた部分は耐熱性ガラスからなる絶縁コート層７０４によって被覆されている。この絶縁コート層７０４によって発熱体７０１、７０２、および上記の導体パターン部分はリークやショートが生じないように電気的に保護されている。

また、基板６１０の裏面側にはヒータ温度を検知する温度センサとしてのサーミスタＴＨが絶縁コート層７０４の表面に対して接着されて、あるいは押圧部材（不図示）の押圧力で押し付けられて配設されている。本実施例のプリンタ１においては用紙Ｐの搬送が前述したように中央基準でなされる。そこで、サーミスタＴＨは発熱体７０１、７０２の長手方向のほぼ中央部に対応するヒータ部分の温度を検知すべく用紙搬送の中央基準線Ｏ−Ｏ（仮想線）にほぼ対応する位置に配設されている。

サーミスタＴＨは、ケーブル７０５とＡ／Ｄコンバータ７０６を介して制御回路１００に接続しており、検知した温度に応じた出力を制御回路１００に送信する。制御回路１００は、各種制御に伴う演算を行うＣＰＵと、各種プログラムを記憶したＲＯＭ等の不揮発性記憶媒体を備えた回路である。ＲＯＭにはプログラムが記憶されており、ＣＰＵがこれを読み出して実行することで、各種制御を実行する。なお、制御回路１００としては、同様の機能を果たせばＡＳＩＣ等の集積回路などでもよい。

ヒータ６００に電圧を印加するためにヒータ６００と電気的に接続される給電部材であるコネクタ５００はヒータ６００の共通電極７１１、第１の個別電極７１２、第２の個別電極７１３が配設されている一端側に対して着脱可能に取り付けられる。

コネクタ５００が装着されている状態において、共通電極７１１はケーブル５０１、スイッチ（リレー）ＳＷ５０２を介して、ヒータ６００に給電する電力供給源である電源部２００の一方側の端子２００ａに接続する。また、第１の個別電極７１２はケーブル５０３、スイッチＳＷ５０４を介して電源部２００の他方側の端子２００ｂに接続する。また、第２の個別電極７１３はケーブル５０５、スイッチＳＷ５０６を介して電源部２００の他方側の端子２００ｂに接続する。

スイッチＳＷ５０２、ＳＷ５０４、ＳＷ５０６はそれぞれ制御回路１００により選択的にオン−オフ制御される。スイッチＳＷ５０２と同ＳＷ５０４がオンされることで第１の発熱体７０１の一端側と他端側との間に電圧が印加されて第１の発熱体７０１が全長域に渡って発熱する。また、スイッチＳＷ５０２と同ＳＷ５０６がオンされることで第２の発熱体７０２の一端側と他端側との間に電圧が印加されて第２の発熱体７０２が全長域に渡って発熱する。

即ち、第１と第２の発熱体７０１、７０２が通電により独立して発熱されうる。制御回路部１００は定着装置４０に導入される用紙Ｐの幅サイズに応じて、第１の発熱体７０１と第２の発熱体７０２を選択的に発熱させる。これについては後述する。

制御回路１００は、電源部２００の通電内容を制御するように電源部２００と電気的に接続されている。制御回路１００はサーミスタＴＨから取得（入力）した検知温度情報を電源部２００の通電制御に反映させている。つまり、制御回路１００は、サーミスタＴＨの出力をもとに、電源部２００を介してヒータ６００の第１の発熱体７０１または第２の発熱体７０２へ供給する電力を制御している。

本実施例では、制御回路１００が電源部２００の出力の波数制御を行うことで、ヒータ６００の発熱量を調整する。このような制御をおこなうことで、ヒータ６００の通紙領域部は定着を行う所定の温度（本実施例では２０５℃）に立ち上げられてほぼ一定に維持される。本実施例では電源部２００として単相交流の実効値が約１００Ｖの商用交流電源を用いている。ヒータ６００に電力を供給する機能を有していれば、電源部２００は直流電源でも良い。

本実施例のヒータ６００において、第１と第２の発熱体７０１、７０２は共に約１０μｍの厚みでＡｇ／Ｐｄ抵抗材料を塗工してパターン形成したものである。また、第１と第２の発熱体７０１、７０２共に長手幅Ａとして３２２ｍｍの発熱体を使用している。この長手幅Ａ：３２２ｍｍは本実施例の画像形成装置（プリンタ）もしくは定着装置において使用可能な最大幅サイズの用紙（大サイズ紙）としてのＳＲＡ３縦の幅（３２０ｍｍ）に対応する長さ寸法である。

ニップ上流側の発熱体である第１の発熱体７０１はその長手幅Ａ：３２２ｍｍの全長域に渡って単位面積当たりの抵抗分布を実質均一にしてある。抵抗分布の実質均一の範囲として、±５％以内の抵抗値であれば良い。このように、抵抗値が実質均一ならば、長手の温度分布への影響は殆ど無い。本実施例において第１の発熱体７０１の単位面積当たりの抵抗値は７Ωである。

ニップ下流側の発熱体である第２の発熱体７０２に関しては、長手幅Ａ：３２２ｍｍ内で単位面積当たりの抵抗分布を変更している。具体的には、第２の発熱体７０２は、最大幅サイズの用紙よりも所定に幅狭の用紙（小サイズ用紙）の通紙領域に対応する中央部（所定幅領域）７０２ａとその外側の非通過領域に対応する端部（外側領域）７０２ｂとで単位面積当たりの抵抗分布を変更している。

本実施例においては、最大幅サイズの用紙よりも所定に幅狭の用紙として、Ａ４横（幅２９７ｍｍ）を想定しており、第２の発熱体７０２に関しては、中央部７０２ａの長手幅を３０１ｍｍ、端部７０２ｂの長手幅を１０．５ｍｍにしている。そして、第２の発熱体７０２の中央部７０２ａにおける単位面積当たりの抵抗値は第１の発熱体７０１の単位面積当たりの抵抗値と同じ７Ωとしている。

一方、端部７０２ｂの単位面積当たりの抵抗値は中央部７０２ａにおける単位面積当たりの抵抗値よりも小さくしてある。本実施例では端部７０２ｂの単位面積当たりの抵抗値と中央部７０２ａの抵抗値の抵抗比率を１：５とする為、端部７０２ｂの抵抗値は１．４±５％Ωの範囲で中央７０２ａの抵抗値よりも小さくさせている。そうすることにより、端部７０２ｂの発熱量を狙ったものにすることが出来る。

制御回路部１００は装置に導入される用紙の幅がＡ４横の幅２９７ｍｍよりも大きい大サイズ用紙である場合にはスイッチＳＷ５０２と同ＳＷ５０４をオンして第１の発熱体７０１を発熱させる。第２の発熱体７０２は発熱させない。また、装置に導入される用紙の幅がＡ４横の幅以下（２９７ｍｍ以下）の小サイズ用紙である場合にはスイッチＳＷ５０２と同ＳＷ５０６をオンして第２の発熱体７０２を発熱させる。第１の発熱体７０１は発熱させない。

上記のヒータ構成にした理由として、画像形成装置の使用比率上、印刷される頻度が高いＡ４横（幅２９７ｍｍ）用紙通紙時に第２の発熱体７０２の中央部７０２ａへの電力投入量を上げることが可能となる。よって、Ａ４部の定着性を満足しつつ、端部７０２ｂの発熱量を減らしている為、非通紙部昇温を低減させることが出来る。

また、第１と第２の発熱体７０１、７０２のヒータ基板幅方向の並び方にも特徴をもたせている。発熱体の長手幅における抵抗分布を変更している第２の発熱体７０２を第１の発熱体７０１に対し、通紙方向・定着ニップにおける下流側（ニップ下流側）に配置させている。

その理由として、画像形成装置の使用比率上、印刷される頻度が高いＡ４横（幅２９７ｍｍ）用紙通紙時に、ニップ部後端をピーク圧として加圧し定着する。これによりトナーが十分に加熱され、定着性を一番満足させやすい下流側に第２の発熱体７０２を配置させることが望ましい。即ち、ニップ部後端に加圧力のピークを持たせることで、トナーが十分に加熱されるニップ部後端での定着性を維持しつつ、画像定着に必要な熱量を下げられるようになっている。

本実施例においては図３の模式図のような方法で第２の発熱体７０２の端部７０２ｂの単位面積当たりの抵抗値を中央部７０２ａよりも小さくしている。即ち、ヒータ６００の窒化アルミ基板（絶縁基板）６１０上に第１と第２の発熱体７０１、７０２を、約１０μｍ（１回塗工）の厚みでＡｇ／Ｐｄ抵抗材料を塗工する。その際に、第２の発熱体７０２の端部７０２ｂの箇所（位置）においては５層（５回）塗工している。そうすることにより、端部７０２ｂの塗工部分の単位面積当たりの抵抗値を中央部７０２ａの７Ωから１．４Ωへと下げることが可能となる。

つまり、第２の発熱体７０２の中央部７０２ａと端部７０２ｂとの単位面積当たりの抵抗値を発熱体の厚みによって変化させている。

次に、本実施例におけるＡ４用紙（小サイズ紙）を１分間連続通紙させ、ＳＲＡ３用紙（大サイズ紙）を印刷した時（１分間時）の通紙時間を比較した。

初めに、Ａ４用紙を１分間連続通紙させた時のベルト６０３の長手方向の温度分布について説明する。図４は、本実施例のヒータ６００と、図５に示す比較例のヒータ６００Ａを用いた場合のベルト６０３の発熱体長手方向位置に関する温度分布を示す図である。本実施例のヒータ６００を用いた場合の温度分布を実線で、比較例のヒータ６００Ａを用いた場合の温度分布を破線で示す。

図５の比較例のヒータ６００Ａは、図１、図２の実施例１のヒータ６００において第２の発熱体７０２について、端部７０２ｂを除去して、中央部７０２ａだけとている。また、第１の発熱体７０１をニップ下流側に、第２の発熱体７０２をニップ上流側に配置している構成である。この比較例のヒータ６００Ａは特許文献１に記載のヒータ構成に対応する構成である。

図４の横軸は図１、図２、図５のヒータ６００、６００Ａの第１と第２の発熱体７０１、７０２における左端を原点とする。本実施例の定着装置では、前述のようにサーミスタＴＨによって、ヒータ６００の長手方向中央部における温度が２０５℃に維持される。

この時、１分間連続通紙した場合において、比較例のヒータ６００ＡではＡ４幅の発熱体部７０２ａのみの発熱の為、Ａ４幅から非通紙部領域にかけてのベルト６０３の温度が低くなっている。反対に、本実施例のヒータ構成では、Ａ４幅の発熱体部７０２ａに加えてＡ４幅から非通紙部領域７０２ｂにかけても発熱量自体は低いが、ヒータとしての発熱を行っている。その為、Ａ４幅の発熱体部７０２ａから非通紙部領域７０２ｂにかけてのベルト６０３の温度が比較例に比べて高くなっている。

よって、次の印刷ジョブ（Ｊｏｂ）であるＳＲＡ３用紙（大サイズ用紙）の定着に必要な温度が確保し易くなる。結果として、Ａ４用紙印刷後のＳＲＡ３用紙等（大サイズ用紙）印刷への切り替え時間を比較例のヒータ６００Ａでは１０秒間要していたのに対し、本実施例のヒータ６００では２秒間の切り替え時間でＯＫであった。その為、図６のように、比較例のヒータ６００Ａに比べて本実施例のヒータ６００を使用することにより８秒間短縮させることが可能となった。

また、図４Ａのように、ニップ部後端（ニップ部Ｎにおける用紙搬送方向下流側）に加圧力のピークをもたせることにより、トナーが十分に加熱されるニップ部後端での定着性を維持しつつ、定着に必要な熱量を下げることができる。そのため、比較例に比べベルト表面温度を低下させた場合においても、比較例と同等の定着性を得た（図６）。

尚、本実施例のヒータ６００では、発熱体が第１と第２の発熱体７０１、７０２の２本で構成されており、且つ、第２の発熱体７０２の抵抗分布をＡｇ／Ｐｄ厚みを変えて中央部７０２ａと端部７０２ｂの２領域を有する構成である。しかし、この構成に限られるものでは無く、発熱体が３本以上、Ａｇ／Ｐｄの厚みを変えて得られる抵抗分布が３領域以上を有する構成においても適用可能であることは言うまでも無い。

このようにヒータ６００に、装置に導入される用紙の幅サイズに応じて最適な発熱体を選択する、且つ発熱量が少ない非通紙部の発熱体を設けることで、小サイズ紙から大サイズ紙への印刷に要する切り替え時間を短縮可能な定着装置を提供することができる。

《実施例２》
上記の実施例１のヒータ６００においては、第２の発熱体７０２の中央部７０２ａと端部７０２ｂとの単位面積当たりの抵抗値を発熱体の厚みによって変化させている。本実施例２においては、第２の発熱体７０２の中央部７０２ａと端部７０２ｂとの単位面積当たりの抵抗値を発熱体の材質によって変化させている。その他のヒータ構成、定着装置構成画像形成装置構成は実施例１と同様であるその説明は省略する。

図１０により本実施例２のヒータ６００における第２の発熱体７０２の構成を説明する。本実施例において第２の発熱体７０２は、実施例１のヒータ６００における第２の発熱体７０２と同様に中央部７０２ａと端部７０２ｂに単位面積当たりの抵抗分布が分かれている。そして、中央部７０２ａは第１の発熱体７０１と同じ単位面積当たりの抵抗（７Ω）で、長手幅として３０１ｍｍとしている。また、端部７０２ｂは中央部７０２ａよりも小さい単位面積当たりの抵抗（１．４Ω）で、長手幅として１０．５ｍｍとなっている。

本実施例２においても、端部７０２ｂの抵抗値と中央７０２ａの抵抗値の抵抗比率を１：５とする為、端部７０２ｂの抵抗値は１．４±５％Ωの範囲で中央７０２ａの抵抗値よりも小さくさせている。

ヒータ６００の第１と第２の発熱体７０１、７０２は窒化アルミ基板（絶縁基板）６１０上に約１０μｍ（１回塗工）の厚みでＡｇ／Ｐｄ抵抗材料を塗工する。この場合、第２の発熱体７０２の端部７０２ｂにおいてはＡｇ／Ｐａの混合比を中央部７０２ａおよび第１の発熱体７０１を形成するためのＡｇ／Ｐａの混合比を変更し、その混合比を変更した抵抗材料を塗工する方式となっている。そうすることにより、端部７０２ｂの塗工部分の単位面積当たりの抵抗値を中央部７０２ａの７Ωから１．４Ωへと下げることが可能となる。

本実施例のヒータ６００を用いた定着装置も実施例１の定着装置と同様に、Ａ４用紙印刷後のＳＲＡ３用紙等（大サイズ紙）印刷への切り替え時間が２秒間でＯＫの為、比較例に比べて８秒間短縮させることが可能となった（図６）。

また、図４Ａのように、ニップ部後端に加圧力のピークをもたせることにより、トナーが十分に加熱されるニップ部後端での定着性を維持しつつ、定着に必要な熱量を下げることができる。そのため、比較例に比べベルト表面温度を低下させた場合においても、比較例と同等の定着性を得た（図６）。

尚、本実施例のヒータ６００においても、発熱体が３本以上、Ａｇ／Ｐｄの混合比を変えて得られる抵抗分布が３領域以上を有する構成においても適用可能であることは言うまでも無い。

以上のように、本実施例のヒータ６００によっても、小サイズ紙から大サイズ紙への印刷に要する切り替え時間を短縮可能な定着装置を提供することができる。

《その他の実施例》
１）以上、本発明を適用することができる実施例について説明したが、各実施例で例示した寸法等の数値は一例であって、この数値に限定されるものではない。発明を適用できる範囲において、数値は適宜選択できる。また、発明を適用できる範囲において実施例に記載の構成を適宜変更してもよい。

２）ヒータ６００の第２の発熱体７０２の形状として、実施例１、２の様にヒータ６００の第２の発熱体７０２のＡｇ／Ｐｄの厚みや混合比を変更するのではなく、図１１のようにしてもよい。すなわち、第２の発熱体７０２の通紙方向（基板短手方向）の幅を、端部７０２ｂについては中央部７０２ａよりも幅広に変更することを採用しても良い。

３）ヒータ６００の発熱領域は中央基準には限られない。例えば、ヒータ６００の発熱領域を端部基準にしてもよい。したがって、小サイズ紙の発熱領域を大サイズの発熱領域にするとき、小サイズ紙の両端側の発熱領域が拡大するのではなく、小サイズ紙の一端側の発熱領域が拡大する構成であってもよい。

４）ヒータ６００の発熱領域のパターンは大サイズと小サイズの２パターンのみには限られない。例えば、３パターン以上の発熱領域を有していてもよい。

５）ベルト６０３は、ヒータ６００によってその内面を支持され、ローラ７０によって駆動される構成に限られない。例えば、複数のローラに架け渡されてこれらの複数のローラのいずれかによって駆動されるユニット方式であってもよい。しかしながら、低熱容量化の観点から実施例１、２のような構成が望ましい。

６）ベルト６０３とニップ部Ｎを形成するニップ形成部材は、ローラ７０のようなローラ部材には限られない。例えば、複数のローラにベルトを架け渡した加圧ベルトユニットを用いてもよい。

７）プリンタ１を例に説明した画像形成装置は、フルカラーの画像を形成する画像形成装置に限られず、モノクロの画像を形成する画像形成装置でもよい。また画像形成装置は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、複写機、ＦＡＸ、および、これらの機能を複数備えた複合機等、種々の用途で実施できる。

８）以上の説明における画像加熱装置は、未定着のトナー画像をシートＰに定着する装置のみには限られない。例えば、半定着済みのトナー画像を記録材Ｐに定着させる装置や、定着済みの画像に対して加熱処理を施す装置であってもよい。したがって、画像加熱装置としての定着装置４０は、例えば、画像の光沢や表面性を調節する表面加熱装置であってもよい。

４０・・画像加熱装置（定着装置）、６００・・ヒータ、Ｐ・・記録材、Ｔ・・画像、６１０・・基板、７０１・・第１の発熱体、７０２・・第２の発熱体、７０２ａ・・所定幅領域、７０２ｂ・・外側領域

Claims (17)

1. ヒータと、前記ヒータに接して摺動しつつ移動する伝熱部材と、前記ヒータとの間に前記伝熱部材を挟んで当接するニップ形成部材と、を有し、前記伝熱部材と前記ニップ形成部材との間に形成されるニップ部で記録材を挟持搬送して記録材上の画像を加熱する画像加熱装置であって、前記ニップ部における記録材搬送方向に関して前記ヒータの基板短手方向の中央部よりも下流側に加圧力のピークを持つ画像加熱装置において、
   前記ヒータは、細長い基板と、前記基板に基板長手方向に沿って且つ基板短手方向の前記ニップ部における記録材搬送方向に関して上流側と下流側とに間隔をあけて並設されておりそれぞれ通電により独立して発熱されうる第１の発熱体および第２の発熱体と、を有し、前記第１の発熱体の長手に沿う抵抗分布は実質均一であり、前記第２の発熱体の長手に沿う抵抗分布は所定の記録材の幅に対応している所定幅領域の抵抗よりも前記所定幅領域の外側領域の抵抗が低い抵抗分布であることを特徴とする画像加熱装置。
2. 所定幅領域の抵抗と外側領域の抵抗が発熱体の厚みによって変更されていることを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
3. 所定幅領域の抵抗と外側領域の抵抗が発熱体の材質によって変更されていることを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
4. 所定幅領域の抵抗と外側領域の抵抗が発熱体の短手幅によって変更されていることを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
5. 前記第１の発熱体と前記第２の発熱体の前記所定幅領域の単位面積当たりの抵抗値が同じであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の画像加熱装置。
6. 前記所定の記録材の幅は使用可能な最大幅サイズの記録材の幅よりも狭いことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の画像加熱装置。
7. 前記伝熱部材がエンドレスベルトであることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の画像加熱装置。
8. 前記ニップ形成部材が駆動回転体であるであることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の画像加熱装置。
9. 電源部と、前記電源部から前記ヒータへの給電を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記所定に幅狭の記録材の幅よりも大きい幅の記録材が導入される場合には前記第１の発熱体を発熱させ、前記所定に幅狭の記録材の幅以下の幅の記録材が導入される場合には前記第２の発熱体を発熱させることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の画像加熱装置。
10. 前記電源部は交流電源であることを特徴とする請求項９に記載の画像加熱装置。
11. ヒータ温度を検知する温度センサを有し、前記制御部は前記温度センサから入力する検知温度情報に基づいて前記ヒータの温度が所定の温度に維持されるように前記電源部から前記ヒータに給電する電力を制御することを特徴とする請求項９または１０に記載の画像加熱装置。
12. ヒータと、前記ヒータに接して摺動しつつ移動する伝熱部材と、前記ヒータとの間に前記伝熱部材を挟んで当接するニップ形成部材と、を有し、前記伝熱部材と前記ニップ形成部材との間に形成されるニップ部で記録材を挟持搬送して記録材上の画像を加熱する画像加熱装置であって、前記ニップ部における記録材搬送方向に関して前記ヒータの基板短手方向の中央部よりも下流側に加圧力のピークを持つ画像加熱装置において用いられる前記ヒータであって、
    細長い基板と、前記基板に基板長手方向に沿って且つ基板短手方向の前記ニップ部における記録材搬送方向に関して上流側と下流側とに間隔をあけて並設されておりそれぞれ通電により独立して発熱されうる第１の発熱体および第２の発熱体と、を有し、前記第１の発熱体の長手に沿う抵抗分布は実質均一であり、前記第２の発熱体の長手に沿う抵抗分布は所定の記録材の幅に対応している所定幅領域の抵抗よりも前記所定幅領域の外側領域の抵抗が低い抵抗分布であることを特徴とするヒータ。
13. 所定幅領域の抵抗と外側領域の抵抗が発熱体の厚みによって変更されていることを特徴とする請求項１２に記載のヒータ。
14. 所定幅領域の抵抗と外側領域の抵抗が発熱体の材質によって変更されていることを特徴とする請求項１２に記載のヒータ。
15. 所定幅領域の抵抗と外側領域の抵抗が発熱体の短手幅によって変更されていることを特徴とする請求項１２に記載のヒータ。
16. 前記第１の発熱体と前記第２の発熱体の前記所定幅領域の単位面積当たりの抵抗値が実質同じであることを特徴とする請求項１２乃至１５の何れか一項に記載のヒータ。
17. 前記所定の記録材の幅は使用可能な最大幅サイズの記録材の幅よりも狭いことを特徴とする請求項１２乃至１６の何れか一項に記載のヒータ。