JP2008268354A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートローラの表面温度のリップルを少なくし、効率のよい加熱及び省電力化を図ることができる定着装置を提供することを目的とする。
【解決手段】ヒートローラ１２を備えた定着装置１１であって、ヒートローラは、円筒形状でなる基材２１と、該基材の表面を覆う面状発熱体２２と、給電切替手段ＳＷを有する給電部２４とを備え、上記面状発熱体は、複数本で等間隔に平行且つ上記基材の軸方向に延びる線状導体パターン２９からなる発熱部と、該線状導体パターンの両端に形成された第１及び第２の導通部２７、２８とを備え、上記給電部を介して導通部に電圧が印加されると、上記発熱部が発熱するよう構成されており、上記線状導体パターンは、上記給電切替手段によって給電部を介して第１の導通部より給電されたときには、高抵抗回路を形成し、第２の通電部より給電されたときには、低抵抗回路を形成するよう構成されていることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、ヒートローラを備えた定着装置であって、詳しくはトナー画像を記録媒体上に定着させる定着装置に関する。

従来より、記録紙等の記録媒体に文字や図形等の画像情報を記録するための定着装置を用いた画像形成装置として、電子写真方式の複写機、ファクシミリ装置、プリンタ或いはこれらの機能を備えた所謂複合機等が知られている。このような画像形成装置には、感光体ドラムの周囲に、コロナ帯電方式の帯電器、ＬＥＤ等からなる露光器、現像器、転写ローラ（転写器）及び転写残トナーのクリーニング装置をこの順序で配したプロセス部と、その下流側の定着装置とより構成されるものがある。画像情報に基づく光学画像が露光器によって感光体ドラムの表面に照射され、感光体ドラムの表面に静電潜像が形成されると、この静電潜像は、バイアス印加された現像器で逐次現像されてトナー画像として感光体ドラムと転写ローラとの対合部に至る。転写ローラは、回転駆動されながら感光体ドラムと共に記録紙をニップ搬送し、この間に感光体ドラムの表面のトナー画像が記録紙に転写されるようになっている。そしてその後、定着装置に搬送されてきた記録紙は、ヒートローラとプレスローラとの対合部に至り、ニップ搬送される際に記録紙が加熱・加圧されることにより、トナー画像が記録紙上に定着されるようになっている。

上述のような定着装置における従来のヒートローラは、その基材としてアルミニウムやステンレス等の金属からなる円筒状のものが用いられ、中空の基材内に熱源となるハロゲンランプを挿入してヒートローラを加熱するようになっている。しかしながら、中空の基材内の空気層を介してヒートローラを内部から加熱する構造は、熱効率が悪いため、ヒートローラの表面がトナー画像の定着に必要な温度（概ね１８０℃）に達するまでの立ち上がり時間（ウォームアップタイム）が長い点や消費電力が大きい点が問題となっていた。

特許文献１には、熱源としてハロゲンランプを用いた定着装置が開示されており、発熱量の異なる２本のハロゲンランプが中空円筒状の基材内に配設されたヒートローラを用いた定着装置が開示されている。
これによれば、装置の電源投入時には、２本のハロゲンランプを用いて発熱量を大きくし、ヒートローラのウォームアップタイムを短縮することができるとされている。また発熱量の大きいハロゲンランプが記録紙の移動方向上流側に配置されているので、記録紙へのトナー画像の定着性を良好に保ち、安定した性能を維持することができるとされている。
また下記特許文献２（図３参照）及び下記特許文献３には、断熱層や離型層等に挟まれた面状発熱体を熱源とした多層構造の可撓性シートを、円筒状の基材の外周面に巻きつけ、固着してヒートローラを構成したものが記載されており、ヒートローラの表面を直接加熱することにより、上記ウォームアップタイムを短縮することができるとされている。
特開平５−３３３７３０号公報 特開２００１−３４３８５０号公報 特開２００４−４６０８１号公報

しかしながら、上記特許文献１のものは、基材内に２本のハロゲンランプを配設する必要があるため、ヒートローラの外径が大きくなり、定着装置の小型化の要請に応えられるものではなかった。また立ち上がり時にハロゲンランプを２本同時に発熱させる必要があるため、省電力化を図ることが難しいものであった。
また上記特許文献２及び３のものは、ヒートローラの表面を直接加熱することにより、ウォームアップタイムを短縮させることができるが、ここに記載の面状発熱体はいずれも面状発熱体の全面が、一定の発熱量で発熱し一定の温度を越えるとヒートローラの給電をオフする制御のみがなされているものであるため、ニップ部への通紙時における温度リップルが大きく、ヒートローラの省電力化を図り、効率のよい加熱ができているとはいえないものであった。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、ヒートローラの表面温度のリップルを少なくし、効率のよい加熱及び省電力化を図ることができる定着装置を提供することを目的としている。

本発明の定着装置における上記ヒートローラは、円筒形状でなる基材と、該基材の表面を覆う面状発熱体と、給電切替手段を有する給電部とを備え、上記面状発熱体は、複数本で等間隔に平行且つ上記基材の軸方向に延びる線状導体パターンからなる発熱部と、該線状導体パターンの両端に形成された第１及び第２の導通部とを備え、上記給電部を介して導通部に電圧が印加されると、上記発熱部が発熱するよう構成されており、上記線状導体パターンは、上記給電切替手段によって給電部を介して第１の導通部より給電されたときには、高抵抗回路を形成し、第２の通電部より給電されたときには、低抵抗回路を形成するよう構成されていることを特徴とする。

本発明において、更に前記ヒートローラの表面温度を計測する温度センサを備えており、給電切替手段は、前記温度センサによって測定された表面温度が所定温度より高いときは、前記給電部を介して前記第１の導通部に給電し、前記温度センサによって測定された表面温度が所定温度より低いときは、前記給電部を介して第２の導通部に給電するものであることが望ましい。また線状導体パターンは、前記第１の導通部と導通すると、夫々の導体パターンが直列に接続されて高抵抗回路を形成し、前記第２の導通部と導通すると、夫々の導体パターンが並列に接続されて低抵抗回路を形成するよう構成されているものとすることができる。

本発明の定着装置におけるヒートローラによれば、円筒形状でなる基材と、該基材の表面を覆う面状発熱体と、給電部とを備え、給電部を介して導通部に電圧が印加されると、面状発熱体の発熱部が発熱するよう構成されているので、従来のように中空円筒状の基材にハロゲンランプを挿入して構成されたヒートローラに比べて、基材の表面を覆ってヒートローラの表面を直接加熱する面状発熱体によって、ヒートローラの表面の温度を急速に上昇させることができ、ウォームアップタイムを顕著に短縮することができる。また、従来のようにヒートローラの中心部の無駄な加熱を防止できるので、省電力性に優れたものとできる。

本発明の面状発熱体の発熱部となる線状導体パターンは、給電切替手段によって給電部を介して第１の導通部より給電されたときには、高抵抗回路を形成し、第２の通電部より給電されたときには、低抵抗回路を形成するよう構成されている。よって一定電圧下において、消費電力を変化させることができ、高抵抗回路が形成されたときは発熱量が小となり、低抵抗回路が形成されたときは発熱量が大となるので、ひとつの線状導体パターンにおいて、給電の切替を行うだけで、発熱量の調整を行うことができる。

更に本発明の給電切替手段は、ヒートローラの表面温度を計測する温度センサによって測定された温度が、所定温度より高いときは、給電部を介して第１の導通部に給電し、温度センサによって測定された表面温度が所定温度より低いときは、給電部を介して第２の導通部に給電するよう構成されている。これによれば、ヒートローラの表面温度が所定温度より高いときは、第１の導通部に給電して、発熱部の発熱量を小さくすることができ、ヒートローラが加熱されすぎることがない。またヒートローラの表面温度が所定温度より低いときは、第２の導通部に給電して、発熱部の発熱量を大きくすることができる。即ち、上記所定温度を記録紙にトナー画像を定着させるのに最適な温度に設定すれば、ヒートローラの表面温度のリップルを少なくさせながら、その表面温度を常時適温に維持できるので、記録媒体に対して良好なトナー画像の定着を行うことができる上、無駄な加熱を抑制し、効率よくヒートローラの加熱をすることができる。

そして、本発明の面状発熱体の線状導体パターンは、第１の導通部と導通すると、夫々の導体パターンが直列に接続されて高抵抗回路を形成し、第２の導通部と導通すると、夫々の導体パターンが並列に接続されて低抵抗回路を形成するものとすることができる。従ってこれによれば、ひとつの面状発熱体において、導体パターンの接続を第１の導通部に給電を行うか、第２の導通部に給電を行うかで切替えることができ、これによって発熱量も切替えることができる。

以下に本発明の最良の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は本発明の定着装置を備えた画像形成装置の一実施形態を示す概略的縦断面図、図２は同定着装置の要部の拡大図、図３は同定着装置におけるヒートローラの要部の全体斜視図、図４は同定着装置におけるヒートローラの端部の組付構造を示す断面図、図５は、図４のＹ−Ｙ線矢視断面図、図６は同定着装置におけるヒートローラの給電の制御を行う制御部のブロック図、図７は同定着装置のヒートローラに用いられる面状発熱体を示す展開平面図、図８は図７の面状発熱体の構成を電気回路図で示した図である。

図１の画像形成装置Ｘは、電子写真方式の記録部を備えたプリンタを例に採って示しているが、これに限らず、画像読取装置を備えた複写機、ファクシミリ装置或いはこれらの機能を兼ね備えた所謂複合機等であっても良く、また、白黒の電子写真方式の記録部に限られず、各種カラー記録方式の記録部などを備えた各種装置にも本実施形態に係る定着装置の適用が可能である。
図において、画像形成装置Ｘの装置本体１は、記録紙（記録媒体）の給紙部２と、電子写真方式の画像記録部３と、印字後の記録紙の排出部４とが、この順序で高さ方向に層積されて構成されている。

記録紙の給紙部２は、多数枚の記録紙を堆積収納し得る抜差し可能な給紙カセット２ａと、該給紙カセット２ａの給紙方向前端部に設置された分離給紙ローラ２ｂと、該分離給紙ローラ２ｂの周面に弾接する分離パッド２ｃとよりなる。
尚、給紙カセット２ａの下に、更に同様のカセットを段積みして多段カセットとし、或いは、オプションカセット（不図示）を設置し得るよう構成することも可能である。また、上記分離パッド２ｃに代えリタードローラとすることも可能である。

画像記録部３は、感光体ドラム５の周囲に、コロナ帯電方式の帯電器（コロナ放電器）６、ＬＥＤ等からなる露光器７、現像器８、転写ローラ（転写器）９及び転写残トナーのクリーニング装置１０をこの順序で配したプロセス部と、その下流側の後記する定着装置１１とより構成される。これらプロセス部は、露光器７及び転写ローラ９を除き、感光体ドラム５、帯電器６及びクリーニング装置１０を一括したドラムユニット５０と、現像器ハウジング８１、攪拌搬送スクリュー８２、８３、供給パドル８４及び現像ローラ８５等を一括した現像器ユニット８０とよりなるプロセスユニットとされる。

図例の現像器ユニット８０は、２成分現像剤を用いる方式の現像器であって、樹脂成型された現像剤容器を兼ねる現像器ハウジング８１内にトナーとキャリアを収容し、２本の平行な攪拌・搬送スクリュー８２、８３で攪拌・搬送しながら、供給パドル８４によりバイアス印加された現像ローラ８５に現像剤を供給するよう構成されている。現像器ハウジング８１の外面には磁気センサー８６が付設され、現像器ハウジング８１内のトナー濃度（トナーとキャリアの混合比）が検出される。この現像器ユニット８０から離間した位置には、トナータンク１４及びトナーホッパー１５が設置され、磁気センサ８６により現像器ハウジング８１内のトナー濃度が低下したことが検出されると、トナーホッパー１５よりスクリューコンベア（パイプスクリュー）１６を介してトナーが現像器ハウジング８１内に補給される。トナーホッパー１５へのトナーの供給は、トナータンク１４によりなされる。
尚、本実施形態では、前記のように２成分現像剤を用いる方式の現像器を例示しているが、これに限られず、１成分方式にも適用可能である。

ドラムユニット５０及び現像器ユニット８０は、装置本体１に対してその前面側より、個々に或いは両者を何等かの結合手段で結合した状態で着脱可能に装着される。また、露光器７及び転写ローラ９を除く全てのプロセス部を一括してプロセスユニットとすることも可能である。更に、後記する廃トナータンク１７とトナータンク１４とが一体とされて構成されたトナーカートリッジ１８も装置本体１に対して、その前面側より着脱可能に装着される。これらプロセスユニット５０、８０及びトナーカートリッジ１８は、消耗品として適宜新品に交換される。ここで、装置本体１の前面側とは、図１における紙面手前側を言い、給紙カセット２ａも装置本体１に対して前面側より抜差し可能とされている。

定着装置１１の下流側には、切替ゲート４ｂ、排出ローラ対４ｃ及び排出トレイ４ｄが連設され、これらによって排出部４が構成される。上記プロセス部の上流側近傍には、レジストローラ対４ａが配設され、上記給紙カセット２ａから、分離給紙ローラ２ｂ及び分離パッド２ｃの作用により１枚ずつ分離繰出された記録紙（用紙）は、該レジストローラ対４ａによりレジストされて、前記感光体ドラム５と転写ローラ９との対合部に導入される。感光体ドラム５は図１の矢示方向に回転しながら、帯電器６によりその表面が一様にマイナス帯電され、画像情報に基づく光学画像が露光器７によって感光体ドラム５の表面に照射され、感光体ドラム５の表面には静電潜像が形成される。この静電潜像は、感光体ドラム５の表面の光導電体の特性により、光の照射部分の電位が変化し、その他の部位の電位が維持されて形成されるものである。

そして、この静電潜像は、バイアス印加された現像器８で逐次現像されてトナー画像として感光体ドラム５と転写ローラ９との対合部に至る。この現像の際、光の照射により電位が変化した部位には、現像器８との電位差によりトナーが感光体ドラム５に吸引されて黒部分となり、その他の部分にはトナーは吸引されず白部分となって、全体として、画像情報に基づく白黒のトナー画像が形成される。上記レジストローラ対４ａは、感光体ドラム５の表面のトナー画像に同期して記録紙がこの対合部に導入されるようレジスト制御されて回転駆動される。

転写ローラ９はバイアス印加されており、感光体ドラム５と対合され且つ矢示方向（感光体ドラム５とウイズ方向）に回転駆動されながら記録紙をニップ搬送し、この間感光体ドラム５の表面のトナー像が記録紙に転写される。感光体ドラム５の表面に残ったトナー等（紙粉を含むことがある）は、クリーニング装置１０で除去・回収される。トナー像が転写された記録紙は、定着装置１１に導入され、永久画像として定着された後、切替ゲート４ｂを押し上げ、排出ローラ対４ｃを経て排出トレイ４ｄ上に排出される。この一連の記録紙の給送は、給紙カセット２ａからの繰出し直後に略垂直（鉛直）に立ち上がり、排出ローラ対４ｃでは給紙カセット２ａからの繰出し方向とは略１８０度の方向にＵターンするような主給送パスＰに沿ってなされる。このようなレイアウト構成により、装置全体のコンパクト化が図られる。
前記クリーニング装置１０で除去回収された廃トナーは、スクリューコンベア１９を介して、トナーカートリッジ１８を構成する廃トナータンク１７に収容される。

図例の画像形成装置Ｘは、両面記録機能を更に備えており、上記主給送パスＰの切替ゲート４ｂの取付け位置から、前記レジストローラ対４ａの上流側で上記主給送パスＰに循環合流する反転給送パスＰ１に沿って、記録紙が搬送されてなされる。
尚、図において、符号１ａは、記録紙の手差機能を構成する手差給紙トレイであり、符号１ｂは、前記主給送パスＰ及び反転給送パスＰ１などで紙ジャムが発生した場合などに開閉されるジャムアクセスカバーである。

本実施形態に係る定着装置について図２及び図３に基づいて詳説する。
定着装置１１は、ドラムユニット５０（図１参照）の下流側に配設され、樹脂成型された定着装置ハウジング１１ａ内に、互いに圧接されたヒートローラ１２とプレスローラ１３とを備えている。
定着装置ハウジング１１ａの記録紙搬送方向上流側（紙面下方、以下、上流側とする場合がある）には、主給送パスＰに沿って搬送される記録紙を受入れる上流側開口１１ｂが開設され、記録紙搬送方向下流側（紙面上方、以下、下流側とする場合がある）には、トナー画像が定着された記録紙を排出部４に向けて排出する下流側開口１１ｃが開設されている。
装置本体１に装着された状態で定着装置１１は、図１に示すように、ヒートローラ１２とプレスローラ１３とのニップ部ｎが主給送パスＰに沿うように配置される。

また、定着装置ハウジング１１ａには、搬送される記録紙をヒートローラ１２から剥離するための剥離爪１１ｄと記録紙の搬送をガイドするガイドリブ１１ｅがローラ軸方向に沿って複数箇所に配設されている。
剥離爪１１ｄは、その基端部が軸支されて揺動自在に構成され、トーションバネなどにより常にヒートローラ１２の外表面に、その先端が当接するように付勢されている。
さらに、定着装置ハウジング１１ａには、後記するヒートローラ１２の面状発熱体２２への給電を行うために電源ＡＣに接続されている電極板１１ｋ、ブラシ付勢手段１１ｊ、給電ブラシ１１ｉが設けられており、ブラシ付勢手段１１ｊは、圧縮コイルバネや板バネ等からなり、給電ブラシ１１ｉを所定の押圧力で、後記する環状電極部材２４に向けて付勢している。ここでは給電部として環状の電極部材を用いた例を示すが、これに限定されるものではなく、後記する面状発熱体に給電を行えるものであればよい。
尚、電極板１１ｋ及びブラシ付勢手段１１ｊをりん青銅で形成し、給電ブラシ１１ｉを銅、黒鉛合金等で形成されたものとしてもよく、またそれらは周方向に沿って、複数個設けられたものとしてよい。更に図３では環状電極部材２４が直接、電源ＡＣに接続されているように示されているが、実際は、電源ＡＣは電極板１１ｋと接続されており、ブラシ付勢手段１１ｊに付勢されている給電ブラシ１１ｉが、環状電極部材２４を介して後記する導通部２７、２８と接触することにより、面状発熱体２２に電圧が印加され、発熱部が発熱するようになっている（図４参照）。

ヒートローラ１２は、後記する両端に取着されたローラ軸部材２５（図４参照）を介して軸受（不図示）等で定着装置ハウジング１１ａ内に回転自在に支持されており、モータ等の駆動手段（不図示）により駆動されて、回転駆動がなされる。
このヒートローラ１２が図３の矢印方向へ回転駆動することにより、プレスローラ１３が従動回転し、ニップ部ｎ（図２参照）に導入された記録紙がニップ搬送され、ニップ部ｎを記録紙が通過する間に、転写されたトナー画像が熱圧着により記録紙に定着される。そしてその後、図３の白抜矢示方向の排出部４側へとニップ搬送される。図において、符号２５ｂは、ローラ軸部材２５に開設された空気抜き孔である。

プレスローラ１３は、鉄鋼材等の金属材料で形成されたプレスローラ軸１３ａと、該プレスローラ軸１３ａに外装された円筒状弾性部材１３ｂとからなる。円筒状弾性部材１３ｂは、シリコーン、ウレタン等のゴム体或いはスポンジ体からなり、プレスローラ軸１３ａに接着剤等を介して固着されている。
円筒状弾性部材１３ｂには、記録紙やトナーの剥離性を高めるための離型層として、例えば、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニル共重合体等のフッ素系樹脂チューブ１３ｃが外装されている。
尚、プレスローラ軸１３ａに適用される金属材料としては、ＳＵＭ２４ＬやＳ２０Ｃ等の鉄鋼材に、ニッケル鍍金を施したものとしてもよい。またフッ素系樹脂チューブ１３ｃの厚みは、３０μｍ〜５０μｍ程度のものが望ましい。

プレスローラ軸１３ａは、その両端が軸受体１１ｇにより回転自在に支持されている。該軸受体１１ｇは、定着装置ハウジング１１ａに対してスライド自在に設けられており、定着装置ハウジング１１ａに固定されたコイルバネ等からなるローラ付勢手段１１ｈにより付勢されている。
このローラ付勢手段１１ｈにより、プレスローラ１３は、ヒートローラ１２に向けて圧接され、ニップ部ｎが形成されている。

尚、ローラ付勢手段１１ｈは、定着装置ハウジング１１ａ内に固定された金属シャーシ（不図示）に固定支持されている。
また、ローラ付勢手段１１ｈとしては、コイルバネに限らず、プレスローラ１３をヒートローラ１２に対して付勢可能な付勢手段であればどのようなものでもよい。
さらに、図示していないが、定着装置１１では、ヒートローラ１２とプレスローラ１３とのニップを解除するニップ解除機構、ヒートローラ１２の表面に付着した紙粉やトナーを除去するクリーニングローラあるいはクリーニングブレードなどを備えている。

次に、本実施形態に係るヒートローラについて詳説する。
ヒートローラ１２は、中空円筒からなる基材２１、基材２１の外周面に形成された面状発熱体２２及び面状発熱体２２の外周面に形成された離型層２３とからなるローラ体２０と、ヒートローラの表面温度を計測する温度センサ１１ｆと、後記する給電切替手段を有する環状電極部材２４と、基材２１の両端の開口部１２ａに取着されるローラ軸部材２５とから構成されている。
基材２１は、電気絶縁性を有する樹脂、例えばポリフェニレンサルファイド（以下、ＰＰＳと略す）樹脂を中空円筒状に成型して構成されている。
ＰＰＳ樹脂は、耐熱性、強度、寸法安定性等に優れ、ヒートローラ１２の基材２１として好適であるが、その他、少なくとも外周面を電気絶縁性とした、耐熱性の他の樹脂材、金属材から構成されたものとしてもよい。

ローラ軸部材２５は、基材２１の円心と同心とされた円柱状の軸部２５ｄと、円板状フランジ部２５ａと、該フランジ部２５ａの一方面から突設されたリング状の挿入部２５ｃとを備えており、これらが金属材若しくは樹脂材等により一体形成されている。
ローラ軸部材２５は、基材２１の軸方向両端の開口部１２ａに矢印方向に嵌着され、この際にフランジ部２５ａと嵌合するように基材２１の開口部１２ａには段部１２ｂが形成されている。このとき挿入部２５ｃの外径は、基材２１の内径と嵌合するよう形成される。

面状発熱体２２は、図５に示すように基材２１側から、耐熱絶縁層２２ａ、ヒータ層２２ｂ、耐熱絶縁弾性体層２２ｃ、伝熱層２２ｄの順に積層された積層構造とされている。
耐熱絶縁層２２ａは、例えば１μｍ以上２００μｍ以下、好ましくは１０μｍ以上７０μｍ以下とすることが望ましい。耐熱絶縁層２２ａの材料としては、例えばポリイミド樹脂、シリコーン樹脂等が好ましいが、これに限定されるものではない。
ヒータ層２２ｂは、耐熱絶縁層２２ａとなる絶縁シートの表面に導電性材料で後記の導体パターンを形成してなり、耐熱絶縁弾性体層２２ｃの材料は、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂等の耐熱接着剤等が好ましいがこれに限定されるものではない。
伝熱層２２ｄは、例えば１μｍ以上５０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以上３０μｍ以下とすることが望ましい。伝熱層２２ｄの熱伝導率は例えば１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることが望ましく、その材料としては、例えば銅、アルミニウム等の金属、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のセラミックス等が好ましいが、これに限定されるものではない。

面状発熱体２２は、例えばポリイミドフィルムからなる耐熱絶縁層２２ａの一方面に、ステンレスやニッケルクロムからなる箔状の材料をポリイミド、シリコーン等の耐熱接着剤で加熱圧着させ、ウェットエッチング等の公知の方法により、導体パターンを加工してヒータ層２２ｂを形成し、その上面に耐熱絶縁弾性体層２２ｃとしてのポリイミド、シリコーン等の耐熱接着剤を介して、銅箔からなる伝熱層２２ｄを貼着して形成される。ここで形成される導体パターンの構成については、後に詳述する。

ヒートローラ１２の最外周となる離型層２３は、トナーや紙粉の付着を低減するためのもので、例えば３０μｍ程度とすることが望ましい。離型層２３の材料としては、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニル共重合体等のフッ素系樹脂からなり、面状発熱体２２の両端部外周面の後記の第１の導通部２２ａ、第２の導通部２２ｂを残して、面状発熱体２２の外周面に接着剤等を介して固着される。
尚、離型層２３のローラ軸方向に沿った長さは、少なくとも圧接状態とされたヒートローラ１２とプレスローラ１３とのニップ部ｎを搬送される最大サイズ（幅）、例えばＪＩＳ Ａ列４番、Ａ列３番などの記録紙幅以上の長さとされている。

そして、面状発熱体２２と基材２１との間には、耐熱断熱層２１ａが介在され、例えば０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とすることが望ましい。耐熱断熱層の材料は、低い熱伝導率を有するものが望ましく、例えばセラミックファイバーを主成分とするマット、ガラスファイバー、発泡樹脂、多孔質セラミックス等が好ましいが、これに限定されるものではない。

このような構成により、面状発熱体２２は可撓性を有したシート状のヒータとなり、ローラ体２０は、基材２１の外周面に耐熱断熱層２１ａ、４層構造でなる面状発熱体２２、離型層２３が半径方向外方にこの順に積層されて構成されている。

環状電極部材２４は、リング状に形成された電極部材、即ち給電部であり、銅、黒鉛合金等からなり、電極板１１ｋ、ブラシ付勢手段１１ｊ、給電ブラシ１１ｉ（図２参照）を介し、電源ＡＣと電気的に接続されている。そして後記する線状導体パターン２９の両端に夫々形成される第１の導通部２７及び第２の導通部２８に周着するように片側に２個ずつ、計４個の環状電極部材２４が配備されている。そして環状電極部材２４のうち、第１の導通部２７に固着するよう配備されている環状電極部材２４を第１の環状電極部材２４ａとし、第２の導通部２８に固着するよう配備されている環状電極部材２４を第２の環状電極部材２４ｂとしている。

ローラ体２０の外表面には、サーモスタット等、表面温度を計測する温度センサ１１ｆが当接（摺接）あるいは近接して配置されており、該温度センサ１１ｆにおいて計測された温度に基づいて、ヒートローラ１２の外表面が最適な温度に維持されるように面状発熱体２２の発熱部の制御がなされる。

図６はヒートローラの給電の制御を行う制御部のブロック図を示している。２６は、ＣＰＵ等で構成され、温度センサ１１ｆによる測定温度に基づいてスイッチＳＷの制御を行う制御部、ＳＷは、スイッチで構成される給電切替手段ＳＷ、１１ｆは上述の温度センサである。
制御部２６は、トナー画像を記録紙に定着するのに、最適な温度等を所定温度として設定されており、温度センサ１１ｆによる測定温度に応じて第１の導通部２７或いは第２の導通部２８に給電するようスイッチＳＷの切替え制御を行う。給電の切替は、第２の導通部２８に通じるスイッチＳＷを切り替えることによってなされ（図３参照）、電源ＡＣがＯＮのときにスイッチＳＷが閉じられると、第２の導通部２８に給電され、スイッチＳＷが開となると、第１の導通部２７に給電されるよう構成されている。
制御部２６において、温度センサ１１ｆによって測定された表面温度が所定温度より高いと判断したときは、スイッチＳＷを開状態とする。スイッチＳＷが開状態となると、第１の環状電極部材２４ａを介して第１の導通部２７に電圧が印加される。また制御部２６は、温度センサ１１ｆによって測定された表面温度が所定温度より低いと判断したときは、スイッチＳＷを閉状態とする。スイッチＳＷが閉状態となると、第２の環状電極部材２４ｂを介して第２の導通部２８に電圧が印加される。

次に上述の面状発熱体２２のヒータ層２２ｂについて詳述する。
図７に示すように面状発熱体２２のヒータ層２２ｂは、複数の線を平行で等間隔に並んだ線状導体パターン２９からなる発熱部と、該線状導体パターン２９の両端には第１の導通部２７、第２の導通部２８とを備えている。長方形のシート状でなる面状発熱体２２は、線状導体パターン２９の線が基材２１の軸方向に平行に配されるよう基材２１の周方向に巻きつけることにより、発熱部を構成することができる（図３参照、尚、図３のヒートローラ１２は説明のため、耐熱絶縁弾性体層２２ｃ、伝熱層２２ｄ、離型層２３が貼着されていない状態を示している。）。
ここに示すヒータ層２２ｂの導体パターンは、第１の導通部２７に電圧が印加されると、線状導体パターン２９は直列に接続されて高抵抗回路を形成し、第２の導通部２８に電圧が印加されると、線状導体パターン２９が並列に接続されて低抵抗回路を形成するよう構成されている。

上述のように、温度センサ１１ｆによる測定温度が、所定温度より高いと判断するときは、スイッチＳＷ（図３参照）が開状態となり、第１の環状電極部材２４ａを介して第１の導通部２８より給電がなされる。すると、線状導体パターン２９は直列に接続されるので高抵抗回路が形成され、発熱量が小さくすることができる。よって、一定電圧下において消費電力が低減され、ヒートローラ１２の表面温度が熱くなりすぎることなく、トナー画像を記録紙に定着するのに最適温度に維持することができる。
また、温度センサ１１ｆによる測定温度が、所定温度より低いと判断するときは、スイッチＳＷ（図３参照）が閉状態となり、第２の環状電極部材２４ｂを介して第２の導通部２７より給電がなされる。すると、線状導体パターン２９は並列に接続されるので低抵抗回路が形成され、発熱量が大きくすることができる。よって、ヒートローラ１２の表面温度が所定の温度に達するまでヒートローラ１２の表面を直接急速に熱くすることができる。

ここでは第１の環状電極部材２４ａ、第２の環状電極部材２４ｂをヒートローラ１２の両端に夫々設けた例について説明したが、これに限定されず、例えば、ヒータ層２２ｂの導体パターンが形成される面を基材２１に配置し、基材２１の内周面側から給電を行うものとしてもよい。また導体パターンの構成も図６のものに限定されるものではなく、各導通部２７、２８より給電されることにより、高抵抗回路、低抵抗回路が構築されるものであればよい。

この図７に示す面状発熱体２２のヒータ層２２ｂの構成を電気回路図として示したのが図８である。
図中、ＡＣは電圧を供給する交流電源、Ｒは抵抗を示している。この抵抗Ｒは、線状導体パターン２９に電流が流れた場合の電気的抵抗をＲとして表したものである。
この例によれば、図８に示すように、第２の導通部２８のスイッチＳＷが開状態で電源ＡＣがオンのときは、第１の導通部２７が導通し、線状導体パターン２９が、直列に接続された状態となる。即ち抵抗Ｒが直列に接続された状態になるため、高抵抗回路が形成されたことになり、導体パターンの発熱量は小となる。よって一定電圧下において、消費電力を低減することができる。一方、第２の導通部２８のスイッチＳＷが閉状態で電源ＡＣがオンになると、第２の導通部２８が導通し、線状導体パターン２９が、並列に接続された状態となる。即ち抵抗
Ｒが並列に接続された状態になるため、低抵抗回路が形成されたことになり、導体パターンの発熱量は大となり、ヒートローラ１２が加熱される。

尚、面状発熱体２２の構成は上述の層構造に限定されず、ヒータ層２２ｂの導体パターンも図に示したものに限定されるものではない。

本発明の定着装置を備えた画像形成装置の一実施形態を示す概略的縦断面図である。 同定着装置の要部の拡大図である。 同定着装置の要部の全体斜視図である。 同定着装置におけるヒートローラの端部の組付構造を示す断面図である。 図４のＹ−Ｙ線矢視断面図である。 同定着装置におけるヒートローラの給電の制御を行う制御部のブロック図である。 同定着装置のヒートローラに用いられる面状発熱体を示す展開平面図である。 図７の面状発熱体の構成を電気回路図で示した図である。

符号の説明

Ｘ 画像形成装置
１１ 定着装置
１２ ヒートローラ
１３ プレスローラ
２１ 基材
２２ 面状発熱体
２４ 環状電極部材（給電部）
２７ 第１の導通部
２８ 第２の導通部
２９ 線状導体パターン
ＳＷ スイッチ（給電切替手段）

Claims (3)

1. ヒートローラを備えた定着装置であって、
   上記ヒートローラは、円筒形状でなる基材と、該基材の表面を覆う面状発熱体と、給電切替手段を有する給電部とを備え、
   上記面状発熱体は、複数本で等間隔に平行且つ上記基材の軸方向に延びる線状導体パターンからなる発熱部と、該線状導体パターンの両端に形成された第１及び第２の導通部とを備え、上記給電部を介して導通部に電圧が印加されると、上記発熱部が発熱するよう構成されており、
   上記線状導体パターンは、上記給電切替手段によって給電部を介して第１の導通部より給電されたときには、高抵抗回路を形成し、第２の通電部より給電されたときには、低抵抗回路を形成するよう構成されていることを特徴とする定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置において、
   更に前記ヒートローラの表面温度を計測する温度センサを備えており、
   前記給電切替手段は、前記温度センサによって測定された表面温度が所定温度より高いときは、前記給電部を介して前記第１の導通部に給電し、前記温度センサによって測定された表面温度が所定温度より低いときは、前記給電部を介して第２の導通部に給電することを特徴とする定着装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の定着装置において、
   前記線状導体パターンは、前記第１の導通部と導通すると、夫々の導体パターンが直列に接続されて高抵抗回路を形成し、前記第２の導通部と導通すると、夫々の導体パターンが並列に接続されて低抵抗回路を形成するよう構成されていることを特徴とする定着装置。

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