JP2009025365A - 画像加熱用ヒータ及び画像加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＴＣ素子を用いた、画像加熱用の加熱体、及びこの加熱体を用いた画像加熱装置として、長期間の使用に際しての電気的接続の信頼性に優れている構成を提供する。加熱体及び画像加熱装置の非通紙部昇温を抑制して、小サイズ記録材の通紙時にプリントスピードを落としたり、記録材の通紙間隔を空けて搬送するなどパフォーマンスを落すことの無い装置を提供する。
【解決手段】記録材上に形成された画像を加熱する画像加熱装置に用いられる加熱体３５であり、細長い基材４１と、この基材に長手方向に沿って配置された複数個の正特性サーミスタ素子４３_１〜４３_１０と、その各素子に対する給電用電路と、を有し、前記素子の配列の端部側の素子４３_１・４３_２，４３_９・４３_１０は、中央部の素子４３_３〜４３_８とよもキュリー温度が低いこと。加熱体の温度を検知し端部側の素子４３_１・４３_２，４３_９・４３_１０のキュリー温度と同じかそれ以下で加熱体３５を温度制御する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、画像加熱用ヒータ及び画像加熱装置に関する。

特に、発熱源として正特性発熱素子を用いた画像加熱用ヒータ、及びこのヒータを用いた画像加熱装置に関する。

画像加熱装置としては、例えば、電子写真方式や静電記録方式等を採用した画像形成装置において、記録材上の未定着画像を定着する定着装置や、記録材に定着された画像を加熱することにより画像の光沢度を増大させる光沢度増大化装置を挙げることができる。

正特性発熱素子（正特性サーミスタ）は、温度が上がると抵抗値が上昇する素子（Positive Temperature Coefficient：以下、ＰＴＣ素子と記す）である。このＰＴＣ素子は、通電すると、素子自身が有している性質（キュリー温度：キュリー点：抵抗変態点：自己平衡作用）により一定温度で発熱する。

特許文献１・２には、このようなＰＴＣ素子を発熱源として用いた複写機用ロールヒータが提案されている。これは、円筒状の回転ロール内にＰＴＣ装置を一体的に組み込むことにより構成されている。この構造では、円筒ロールとＰＴＣ素子とは一体化されているため、伝熱性に優れ、複写可能となるまでの待ち時間を短縮することが可能とされている。
実公昭６４−６５１４号公報 実公昭６４−６５１６号公報

しかしながら、このような従来のＰＴＣ素子を用いた画像定着装置では、ＰＴＣ素子が円筒ロールに一体的に組み込まれており、円筒ロールの回転に伴って発熱源であるＰＴＣ素子も回転される。従って、ＰＴＣ素子に電流を供給するための電気的接続部も回転するため、長期間の使用に際しても信頼性が充分でなく、且つ電気的接続構造が複雑化し、定着装置の大型化及び重量の増大を招くという問題があった。また、その構造が複雑であるため、組み立ても容易に行うことができないという問題点があった。

そこで、本発明の目的は、ＰＴＣ素子を用いた、画像加熱用ヒータ、及びこのヒータを用いた画像加熱装置として、長期間の使用に際しての電気的接続の信頼性に優れている構成を提供することにある。

さらには、ヒータ及び画像加熱装置の非通紙部昇温を抑制して、小サイズ記録材の通紙時にプリントスピードを落としたり、記録材の通紙間隔を空けて搬送するなどパフォーマンスを落すことの無い装置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用ヒータの代表的な構成は、基材と、この基材の長手方向に沿って配列された複数の正特性発熱素子と、を有する画像加熱用ヒータにおいて、基板の長手方向端部側に位置する正特性発熱素子のキュリー温度を中央部に位置する正特性発熱素子のキュリー温度よりも低く設定したことを特徴とする。

また、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、基板とこの基板の長手方向に沿って配列された複数の正特性発熱素子を備えたヒータと、このヒータにより加熱され記録材上のトナー画像をニップ部にて加熱する第１の回転体と、この第１の回転体に圧接してニップ部を形成する第２の回転体と、を有する画像加熱装置において、基板の長手方向端部側に位置する正特性発熱素子のキュリー温度を中央部に位置する正特性発熱素子のキュリー温度よりも低く設定したことを特徴とする。

本発明によれば、長期間の使用に際しての電気的接続の信頼性を確保できる。さらには、画像加熱用ヒータ及び画像加熱装置の非通紙部昇温を抑制して、小サイズ記録材の通紙時にプリントスピードを落としたり、記録材の通紙間隔を空けて搬送するなどパフォーマンスを落すことの無い装置が可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

（１）画像形成部
図１は画像形成装置の一例の概略構成図である。この画像形成装置は、タンデム型−中間転写ベルト方式の４色フルカラー電子写真プリンタ（カラー画像形成装置）である。

まず、記録材に画像を形成する画像形成手段である画像形成部（エンジン部）の概略を説明する。

このプリンタには、コンピュータ（パソコン）・ワークステーション・イメージリーダー等の外部装置３００が接続されており、プリンタのコントローラ部（制御ユニット）１００に対して外部装置３００から画像処理部２００を介して電気的画像情報が入力する。そして、プリンタは、その入力画像情報に応じて作像動作して、記録材Ｐ上にフルカラー画像を形成して出力することができる。

１Ｙ・１Ｍ・１Ｃ・１Ｂｋはプリンタ内の第１〜第４の４つの画像形成部であり、図面上、左側から右側に順に水平に対して右下がりに所定の間隔をおいて一列に配置されている。１Ｙはイエロー色（Ｙ色）の画像を形成する画像形成部、１Ｍはマゼンタ色（Ｍ色）の画像を形成する画像形成部、１Ｃはシアン色（Ｃ色）の画像を形成する画像形成部、１Ｂｋはブラック色（Ｂｋ色）の画像を形成する画像形成部である。

各画像形成部はレーザ露光方式の電子写真プロセス機構であり、それぞれ、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと略記する）２を有する。各感光ドラム２は、負帯電性のＯＰＣ感光体であり、アルミニウム製のドラム基体上に光導電層を有しており、駆動装置（不図示）によって矢印の時計方向に所定のプロセススピードで回転駆動される。各感光ドラム２の周囲には、一次帯電器３、現像装置４、一次転写ローラ５、ドラムクリーナ装置６が配置されている。一次帯電器３は、電源部（不図示）から所定の帯電バイアスが印加され、感光ドラム２の表面を負極性の所定電位に均一に帯電する。

上記の各画像形成部１Ｙ・１Ｍ・１Ｃ・１Ｂｋの上側には中間転写ベルトユニット７が配設されている。このユニット７は、各画像形成部の感光ドラム１の上面に接触する中間転写体としての、可撓性を有するエンドレスベルト（中間転写ベルト：以下、ベルトと記す）８を有する。このベルト８は、ポリカーボネート樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルム等のような誘電体樹脂によって構成されている。そして、このベルト８は、右側の駆動ローラ９と左側のテンションローラ１０との間に懸回張設されており、駆動ローラ９により、矢印の反時計方向（感光ドラム１の回転に順方向）に、感光ドラム１の速度に対応した速度で循環移動駆動される。各画像形成部１Ｙ・１Ｍ・１Ｃ・１Ｂｋの感光ドラム１は、その上面が、駆動ローラ９とテンションローラ１０との間の下行側ベルト部分の下面に接している。また、ベルト８の内側には、下行側ベルト部分を介して各画像形成部の感光ドラム１に対向させて４個の一次転写ローラ５が配設されている。各画像形成部の感光ドラム１とベルト８との当接部が各画像形成部における一次転写部である。また、駆動ローラ９には、このローラ９を二次転写対向ローラとしてベルト８を介して二次転写ローラ２０が接触している。このベルト８と二次転写ローラ２０との当接部が二次転写部である。テンションローラ１０のベルト懸回部には、ベルトクリーナ装置１２が配設されている。

また、第１〜第４の画像形成部１Ｙ・１Ｍ・１Ｃ・１Ｂｋの下側にはレーザ露光装置（レーザユニット）１３が配設されている。このレーザ露光装置１３は、各画像形成部の感光ドラム２に対する像露光手段であり、与えられる画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応した発光を行うレーザ発光手段、ポリゴンミラー、反射ミラー等で構成されている。レーザ露光装置１３は、各画像形成部の感光ドラム２の均一帯電面を露光することによって各色の画像情報に応じた静電潜像を形成する。各画像形成部の現像装置４には、それぞれ、Ｙ色トナー、Ｃ色トナー、Ｍ色トナー、Ｂｋ色トナーが収納されていて、各画像形成部の各感光ドラム上に形成される各静電潜像に各色のトナーを付着させてトナー画像として現像（可視像化）する。イメージ露光と反転現像とを組み合わせて用いられることが多い。

コントローラ部１００は外部装置３００から画像処理部２００を介して入力したカラー色分解画像信号に基づいて、各画像形成部１Ｙ・１Ｍ・１Ｃ・１Ｂｋを作像動作させる。これにより、第１〜第４の画像形成部１Ｙ・１Ｍ・１Ｃ・１Ｂｋにおいて、それぞれ、回転する感光ドラム２の面に対して所定の制御タイミングで、Ｙ色、Ｍ色、Ｃ色、Ｂｋ色の色トナー画像が形成される。

各画像形成部の感光ドラム２の面に形成される上記の色トナー画像はそれぞれ一次転写部にて、各感光ドラム２の回転方向と順方向に、且つ各感光ドラム２の回転速度に対応した速度で回転駆動されているベルト８の外面に対して順次に重畳転写される。これにより、ベルト８の面に上記の４つの色トナー画像の重ね合わせによる未定着のフルカラートナー画像が合成形成される。各画像形成部の一次転写ローラ５には、所定の制御タイミングにて電源部（不図示）から、トナーの帯電極性とは逆極性の所定の一次転写バイアスが印加される。これにより、感光ドラム表面のトナー画像がベルト８の外面に対して静電転写される。各画像形成部のドラムクリーナ装置６は、クリーニングブレード等で構成され、感光ドラム２上の一次転写残トナーを感光ドラム表面から掻き落とし感光ドラム表面を清掃する。

即ち、プリンタに接続されたパソコンなどの外部装置３００から画像形成開始信号が発せられると、コントローラ部１００は、各画像形成部１Ｙ・１Ｍ・１Ｃ・１Ｂｋを動作させて、各感光ドラム上に静電潜像を形成させる。副走査方向の画像形成タイミングは、ベルト８の回転方向において一番上流にある第１の画像形成部、本実施例ではＹ色画像形成部１Ｙの感光ドラム２から順に、各画像形成部間の距離に応じて決定され、制御される。また、各画像形成部の感光ドラム２の主走査方向の書き出しタイミングについては図示しない回路動作により１つのＢＤセンサ信号（本実施例では、第４の画像形成部１Ｂｋに配置されている）を用いて、擬似ＢＤセンサ信号を生成し制御する。形成された静電潜像は、前述したプロセスにより現像される。そして前記一番上流にある第１の画像形成部１Ｙの感光ドラム２上に形成されたＹ色トナー画像が一次転写部において一次転写ローラ５によりベルト８に一次転写される。一次転写されたＹ色トナー画像は次の第２の画像形成部１Ｍの一次転写部まで搬送される。第２の画像形成部１Ｍでは前記したタイミング信号により、各画像形成部間をトナー画像が搬送される時間だけ遅延して画像形成が行われており、前画像の上にレジストを合わせて次のＭ色トナー画像が転写される事になる。以下も同様の工程が繰り返され、結局、Ｙ色・Ｍ色・Ｃ色・Ｂｋ色の４色のトナー画像がベルト８上に順次に重畳されて一次転写される。

一方、所定の給紙タイミングにて、記録材Ｐを積載収容させた給紙カセット１４のピックアップローラ（不図示）が駆動されて、給紙カセット１４に積載収納されている記録材Ｐが１枚分離給紙される。そして、その記録材Ｐが給紙ローラ１５によって縦搬送パス１８を通ってレジストローラ１９に搬送される。また、手差し給紙が選択されているときには、ピックアップローラ（不図示）が駆動されて、手差しトレイ（マルチ・パーパス・トレイ）１６上に積載セットされている記録材が１枚分離給紙される。そして、その記録材Ｐが給紙ローラ１７によって縦搬送パス（給紙ガイド）１８を通ってレジストローラ１９に搬送される。

レジストローラ１９は、前記の画像形成部の画像形成タイミングに合わせて記録材Ｐを二次転写部に送り出す。即ち、回転するベルト８上に形成された上記のフルカラートナー画像の先端が二次転写部に到達するタイミングに合わせて記録材Ｐの先端部が二次転写部に到達するように記録材Ｐをタイミング搬送する。これにより、二次転写部において、ベルト８上のフルカラーのトナー画像が一括して記録材Ｐの面に順次に二次転写されていく。二次転写ローラ２０には、所定の制御タイミングにて電源（不図示）から、トナーの帯電極性とは逆極性の所定の二次転写バイアスが印加される。これにより、ベルト８の表面のトナー画像が記録材Ｐに対して静電転写される。

即ち、プリンタに接続されたパソコンなどの外部装置３００から画像形成開始信号が発せられると、コントローラ部１００は、選択された給紙カセット１４もしくは手差しトレイ１６から給紙動作を開始する。たとえば、給紙カセット１４から給紙された場合について説明すると、まずピックアップローラにより、給紙カセット１４から記録材Ｐが一枚ずつ送り出される。そして、その記録材Ｐが縦搬送パス１８で案内されてレジストローラ１９まで搬送される。その時、レジストローラ１９は停止されており、記録材先端はニップ部に突き当たる。その後、画像形成部が画像の形成を開始するタイミング信号に基づいてレジストローラ１９は回転を始める。そして、レジストローラ１９により搬送された記録材Ｐが二次転写部に進入しベルト８に接触すると、記録材Ｐの通過タイミングに合わせて二次転写ローラ２０に二次転写バイアスが印加される。これにより、前述したプロセスによりベルト８上に形成された４色のトナー画像が記録材Ｐの表面に二次転写転写される。

二次転写部を出た記録材は、ベルト８の面から分離され、縦搬送ガイド２１によって、画像加熱装置としての定着装置（定着ユニット）２２の定着ニップ部に正確に案内される。そして、この定着装置２２により、上記の複数色のトナー画像が溶融混色されて記録材表面に固着像として定着される。定着装置２２を出た記録材Ｐはフルカラー画像形成物として搬送パス２３を通って外排紙ローラ２４により排紙トレイ２５上に送り出される。これにより、一連の画像形成動作を終了する。

二次転写部にて記録材分離後のベルト８の面はベルトクリーナ装置１２により二次転写残トナー等の残留付着物の除去を受けて清掃され、繰り返して作像に供される。

モノ黒プリントモードの場合には、ブラックトナー画像を形成する第４の画像形成部Ｂｋのみが作像動作制御される。また、両面プリントモードが選択されている場合には、第１面プリント済みの記録材が排紙ローラ２４により排紙トレイ２５上に送り出されていき、後端部が排紙ローラ２４を通過する直前時点で排紙ローラ２４の回転が逆転に変換される。これにより、記録材Ｐはスイッチバックされて再搬送パス２６に導入される。そして、表裏反転状態になって再びレジストローラ１９に搬送される。以後は、第１面プリント時と同様に、二次転写部、定着装置２２に搬送されて、両面プリント画像形成物として排紙トレイ２５上に送り出される。

本実施例のプリンタは、第１〜第４の画像形成部１Ｙ・１Ｍ・１Ｃ・１Ｂｋを中間転写ベルト８の回転方向において、上流側からイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に配置したが、これは装置の特性で決定されるもので、この色順に限られない。

（２）コントローラ部１００
コントローラ部（制御ユニット）１００は、プリンタを統括制御する制御手段としての制御回路部であり、外部装置３００との電気的信号の授受、プリンタのエンジン部の各種プロセス機器との電気的信号の授受をして、作像シーケンンス制御を行う。コントローラ部１００は、プリンタエンジン部の機構の動作を制御するための制御基板やモータドライバ基板（不図示）などから成る。

図２はコントローラ部１００・画像処理部２００・外部装置３００のブロック図である。コントローラ部１００において、１０１はプリンタ全体の制御を行うＣＰＵであり、プリンタ本体の制御手順（制御プログラム）を記憶した読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）１０３からプログラムを順次読み取り、実行する。ＣＰＵ１０１のアドレスバス及びデータバスは、バスドライバ回路及びアドレスデコーダ回路１０２を経て各負荷に接続されている。また、１０４は入力データの記憶や作業用記憶領域等として用いる主記憶装置であるところのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）である。

１０６はＩ／Ｏインターフェースであり、操作者がキー入力を行い、プリンタの状態等を液晶、ＬＥＤを用いて表示する操作パネル１５１に接続される。また、Ｉ／Ｏインターフェース１０６は、プリンタの給紙系・記録材搬送系・光学系の駆動を行うモータ類１０７、クラッチ類１０８、ソレノイド類１０９、また、搬送される記録材Ｐを検知するための紙検知センサ類１１０等のプリンタの各負荷に接続される。

また、各画像形成部１Ｙ・１Ｍ・１Ｃ・１Ｂｋの現像装置４には、現像器内のトナー量を検知するのトナー残検センサ（トナーセンサ）１１１が配置されており、その出力信号がＩ／Ｏポート１０６に入力される。さらに、各負荷のホームポジション、ドアの開閉状態等を検知するためのスイッチ類１１２の信号もＩ／Ｏポート２０６に入力される。

１１３は高圧ユニット（電源部）であり、ＣＰＵ１０１の指示に従って、一次帯電器２、現像装置４、転写前帯電器、一次転写ローラ５、二次転写ローラ２０、分離帯電器等へ所定のバイアスを出力する。

３５は後述する定着装置２２における、ＰＴＣ素子を配列した基材で形成される加熱体（ヒータ）であり、オン・オフ信号によってＡＣ電圧が供給される。

２００は画像処理部であり、この画像処理部にもＣＰＵ等を搭載している。そして、画像処理部２００は、コントローラ部１００の前記ＣＰＵ１０１とシリアル信号などで接続されており、通信を行い、プリンタエンジン部への出力タイミング等のやり取りを行う。また、接続されたパソコンなどの外部装置３００から出力された画像信号が入力されると、画像処理を行い、エンジン部へ画像データを出力する。

コントローラ部１００は画像処理部３００からの画像データに従ってレーザ露光装置（レーザユニット）１３を制御してレーザ光を出力させ、感光ドラム２を照射して露光する。これととともに、非画像領域において受光センサであるところのビーム検知センサ１３ａによって発光状態が検知され、その出力信号がＩ／Ｏポート１０６に入力される。

（３）定着装置２２
以下の説明において、定着装置（画像加熱装置）２２又はこれを構成している部材について長手方向とは記録材搬送路面内において記録材搬送方向に直交する方向に並行な方向である。短手方向とはその長手方向に直交する方向である。また、定着装置２２に関して、正面とは記録材導入側の面、左右とは装置を正面から見て左又は右である。記録材の幅とは記録材面において記録材搬送方向に直交する方向の記録材寸法である。

図２は図１における定着装置２２部分の拡大横断面模式図である。図３の（ａ）と（ｂ）は定着装置２２の正面図と縦断正面図である。

この定着装置２２は、基本的には特開平４−４４０７５〜４４０８３、４−２０４９８０〜２０４９８４号公報等に開示のフィルム（ベルト）加熱方式・加圧回転体駆動方式（テンションレスタイプ）のオンデマンド定着装置である。

３１は加熱部材（定着部材）としてのフィルムアセンブリ、３２は加圧部材としての弾性加圧ローラ（第２の回転体：加圧回転体）である。このフィルムアセンブリ３１と加圧ローラ３２の両者の圧接によりニップ部（定着ニップ部）Ｎが形成されている。

フィルムアセンブリ３１において、３３は円筒状（エンドレスベルト状、スリーブ状）で、可撓性を有する定着フィルム（第１の回転体：可撓性部材）である。３４は横断面略半円弧状樋型の耐熱性・剛性を有するフィルムガイド部材（バックアップ部材、ヒータホルダ：以下、ガイド部材と略記する）である。３５は画像加熱用ヒータ（加熱体：以下、ヒータと記す）であり、ガイド部材３４の外面に、該部材の長手に沿って設けた凹溝部に嵌め入れて固定して配設してある。ヒータ３５は、定着フィルム３３・記録材Ｐの移動方向に直交する方向を長手とする、全体に低熱容量で熱応答性の高い、横長・肉薄の線状加熱体（面発ヒータ）である。このヒータ３５の構成については後述する。

定着フィルム３３はヒータ３５を取り付けたガイド部材３４に対してルーズに外嵌させてある。３６は横断面コ字型の剛性加圧ステイ（コの字板金：以下、ステイと略記する）であり、ガイド部材３４の内側に配設してある。３７はステイ３６の左右両端部の外方突出腕部３６ａにそれぞれ嵌着した端部ホルダ、３７ａはこの端部ホルダ３７と一体のフランジ部である。

定着フィルム３３は、通常、耐熱性樹脂フィルムや金属フィルムをベース層にして、これに、弾性層、離型層等を付加した複合層構造体であり、肉薄で、可撓性を有し、全体的に高熱伝導率・低熱容量の部材である。本実施例では、この定着フィルム３３は、金属を基材とし、その上に３００μｍほどのゴム層、さらにフッ素表面処理を施したフィルムを積層した複合層構造である。この定着フィルム３３は、熱容量が極めて小さく、定着ニップ部Ｎのみでヒータ３５の熱を記録材Ｐに伝える。

加圧ローラ３２は定着フィルム３３を摩擦駆動するローラであり、芯金３２ａに、シリコーンゴム等の弾性層３２ｂを設けて硬度を６０°程度に下げたものである。表面性を向上させるために、さらに外周に、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂層３２ｃを設けてもよい。加圧ローラ３２は、芯金３２ａの左右両端部を装置フレーム３８の左右の側板３８Ｌ・３８Ｒ間に軸受部材３９を介して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３２に該ローラを加熱するための熱源を備える場合もある。

上記の加圧ローラ３２に対して、フィルムアセンブリ３１を、ヒータ３５側を対向させて並行に配列する。そして、左右の端部ホルダ３７を、それぞれ、不図示の加圧機構により所定の力Ｆで加圧ローラ３２の軸線方向に附勢する。加圧力は１８０Ｎ程度である。これにより、ヒータ３５の面を定着フィルム３３を介して加圧ローラ３２に対して弾性層３２ｂの弾性に抗して圧接させて、画像定着に必要な、記録材搬送方向に関して所定幅の定着ニップ部Ｎを形成させてある。即ち、第２の回転体としての加圧ローラ３２との間で第１の回転体としての定着フィルム３３を挟み込むようにヒータ３５を設置している。加圧機構は、圧解除機構を有し、ジャム処理時等に加圧を解除して、定着ニップ部Ｎに挟み込まれている記録材Ｐの除去が容易な構成となっている。

Ｇは加圧ローラ３２の芯金３２ａの一端部に固着したドライブギアである。このギアＧに定着モータＭ１の回転力が不図示の動力伝達機構を介して伝達されることで、加圧ローラ３２が図２において矢印の時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ３２の回転駆動により、加圧ローラ３２と定着フィルム３３の外面との定着ニップ部Ｎにおける摩擦力で定着フィルム３３に回転力が作用する。これにより、定着フィルム３３が、その内面が定着ニップ部Ｎにおいて、不動のガイド部材３４に固定して支持されている不動のヒータ３５の表面に密着して摺動しながら矢印の反時計方向にガイド部材３４の外回りを回転する。定着フィルム３３は加圧ローラ３２の回転周速度にほぼ対応した周速度をもって回転する。即ち、定着フィルム３３が固定のヒータ３５の表面に接触しつつ移動する。左右のフランジ部３７ａは、回転する定着フィルム３３がガイド部材３４の長手に沿って左方又は右方に寄り移動したとき寄り側のフィルム端部を受け止めて移動を規制する役目をする。定着フィルム３３の内面にはグリス（潤滑剤）を塗布して、ヒータ３５・ガイド部材３４に対する定着フィルム３３の摺動性を確保している。ヒータ３５の定着フィルム摺動面に対してフッ素樹脂層などの滑性部材層を設けることもできる。

定着ニップ部Ｎに導入された記録材Ｐは、加圧ローラ３２と定着フィルム３３の回転により挟持搬送される。本実施例では、記録材Ｐの搬送は記録材中心の、いわゆる中央基準搬送で行われる。すなわち、装置に通紙使用可能な大小いかなる幅の記録材も、記録材幅方向中央部が定着フィルム３３の長手方向中央部を通過することになる。Ｓはその記録材中央通紙基準線（仮想線）である。

ＴＨはヒータ３５の温度を検知する温度検出手段としてのサーミスタであり、定着温度制御のための温度を検知している。このサーミスタＴＨは、大小いかなる幅の記録材も通紙部となるヒータ部分の温度を検出するように、ヒータ長手方向のほぼ中央部位置においてヒータ裏面側（ヒータの定着フィルム摺動面側とは反対面側）に対して接触させて配設してある。

ヒータ３５の左右両端部にはそれぞれ給電用コネクタ４０Ｌ・４０Ｒが嵌着される。これにより、各コネクタ４０Ｌ・４０Ｒ側の給電用接点４０Ｌ−ａ・４０Ｒ−ａ（図５）が、ヒータ３５の左右両端部側に具備させた受電用電極部４６Ｌ・４６Ｒに電気的に接触する。この接触により、ヒータ３５と、後述する電力供給部としてのヒータ駆動回路７００（図９）とがコネクタ４０Ｌ・４０Ｒを介して連絡している。そして、ヒータ駆動回路７００からヒータ３５に通電がなされると、ヒータ３５がその長手方向の有効発熱幅Ｗ（図１１）の全域において急速に昇温する。そのヒータ温度がサーミスタＴＨにより検出され、ヒータ温度に関する電気的情報がコントローラ部１００に入力する。コントローラ部１００はサーミスタＴＨで検出されるヒータ温度が所定の定着温度に維持されるようにヒータ駆動回路７００を制御してヒータ３５を温調する。コントローラ部１００とヒータ駆動回路７００が、温度検出手段であるサーミスタＴＨにより検出された温度情報に基づいて、加熱体であるヒータ３５を所定温度に保つように、後述するＰＴＣ素子４３_１〜４３_１０に対する通電を制御する通電制御手段である。

コントローラ部１００は、外部ホスト装置３００からのプリント信号あるいは他の制御信号に基づいて、定着モータ駆動回路を制御して、加圧ローラ３２の回転駆動を開始させる。また、ヒータ駆動回路７００を制御して、ヒータ３５のヒートアップを開始させる。定着フィルム３３の回転速度が定常化し、ヒータ３５の温度が所定に立ち上がった状態において、二次転写部側から定着ニップ部Ｎに未定着トナー画像を担持した記録材Ｐが導入される。記録材Ｐのトナー画像担持面側が定着フィルム３３に対面する。記録材Ｐは定着ニップ部Ｎにおいて定着フィルム３３を介してヒータ３５に密着して定着ニップ部Ｎを定着フィルム３３と一緒に移動通過していく。その移動通過過程においてヒータ３５で加熱される定着フィルム３３により記録材Ｐに熱が付与されて記録材上に形成されたトナー画像が加熱されて定着される。定着ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐは定着フィルム３３の面から分離されて排出搬送される。

即ち、この定着装置２２は、ヒータ３５と、このヒータにより加熱され記録材上のトナー画像をニップ部Ｎにて加熱する定着フィルム（第１の回転体）３３と、この定着フィルムに圧接してニップ部を形成する加圧ローラ（第２の回転体）３２と、を有する。

（３）ヒータ３５
図５の（ａ）はヒータ３５の表面側の平面図である。（ｂ）はヒータ３５の裏面側の平面部、（ｃ）はヒータ３５の長手方向の側面図、（ｄ）は（ｂ）におけるｄ−ｄ線に沿う拡大横断面図である。図６はヒータ３５の分解斜視図である。ヒータ３５の表面側とは、定着フィルム３３の内面が摺動移動する側の面である。

このヒータ３５は、基本的には、細長い基材と、この基材に長手方向に沿って配列された、発熱源としての、複数個の正特性発熱素子（以下、ＰＴＣ素子と記す）と、その各ＰＴＣ素子に対する給電用電路と、を有している。そして、基板の長手方向端部側に位置するＰＴＣ素子のキュリー温度を中央部に位置するＰＴＣ素子のキュリー温度よりも低く設定したことを特徴としている。

図５・図６に示したヒータ３５は、第１と第２の２枚の細長い基材４１と４２の間に、基材の長手方向に沿って複数個のＰＴＣ素子４３を所定の間隔で配列して、サンドイッチに挟み込んだ構成である。第１と第２の基材４１と４２は、熱伝導率の高い、耐熱性、電気絶縁性を有する部材で構成してある。例えば、窒化アルミニウム・アルミナなどのセラミックである。絶縁層をコートした金属部材を用いることもできる。ＰＴＣ素子４３の数は３個以上にすることができる。本実施例では１０個のＰＴＣ素子４３_１〜４３_１０を図面上左から右に所定の間隔を空けて配列してある。この１０個のＰＴＣ素子４３_１〜４３_１０は一例であり、配置されるＰＴＣ素子４３の数はヒータ３５の長手方向の長さ、すなわち、搬送される記録材等のサイズで決定される。

本実施例のヒータ３５は、第１の基材４１側をヒータ表面側とし、第２の基材４２側をヒータ裏面側としている。表面側である第１の基材４１の外面が定着フィルム３３の内面が摺動移動する面である。裏面側である第２の基材４２の外面の長手中央部にはヒータ３５の温度を検知する温度検出手段としてのサーミスタＴＨを接触させて配設してある。４４・４５はサーミスタＴＨと電気的に導通させたリード電路であり、第２の基材４２の外面に圧膜印刷によって導体パターンとして形成してある。４４ａ・４５ｂはリード電路４４・４５の端部の電極部である。

図７の（ａ）は、１つのＰＴＣ素子４３の平面図・正面図・右側面図であり、（ｂ）は外観斜視図である。各ＰＴＣ素子４３は、例えばチタン酸バリウム系のＰＴＣ材料を矩形板状に成形して焼成した主体４３ａと、その表裏両面側に形成した銀などの電極層４３ｂ・４３ｂと、を有している。

図８により、上記ヒータ３５の作成要領を説明する。

（ａ）：第１の基材４１の内面側に、短手方向中央部に長手に沿って、給電用電路としての、所定幅の帯状の電極パターン４６を形成する。

（ｂ）：その電極パターン４６上に、接着ペースト層４７を施す。この場合、第１の基材４１の内面に配置される各ＰＴＣ素子４３_１〜４３_１０の電極層４３ｂに対応する電極パターン部分にはペーストをかけないように、接着ペースト層４７をパターン形成する。また、電極パターン４６の左端部は受電用電極部４６Ｌとしてペーストをかけないように、接着ペースト層４７をパターン形成する。

（ｃ）：この第１の基材４１の内面に、長手に沿って各ＰＴＣ素子４３_１〜４３_１０を配列して接着ペースト層４７を介して接着させる。この場合、各ＰＴＣ素子４３_１〜４３_１０の第１の基材４１に対向する側の面の電極層４３ｂが、パターン形成されている接着ペースト層４７から露出している電極パターン部分に電気的に接触するように配置される。

（ｄ）：第２の基材４２の内面側にも、第１の基材４１の（ａ）と（ｂ）の場合と同様に、給電用電路として、所定幅の帯状の電極パターン４６を形成し、更に接着ペースト層４７をパターン形成する。この場合、電極パターン４６の右端部は受電用電極部４６Ｒとしてペーストをかけないようにしている。

（ｅ）：その第２の基材４２を、ＰＴＣ素子４３_１〜４３_１０を配置した第１の基材４１の上に位置合わせして重ねて押圧する。これにより、各ＰＴＣ素子４３_１〜４３_１０が接着ペースト層４７を介して第２の基材４２の内面側に接着される。この場合、各ＰＴＣ素子４３_１〜４３_１０の第２の基材４２に対向する側の面の電極層４３ｂが接着ペースト層４７から露出している電極パターン４６の部分に電気的に接触する。
上記の（ａ）〜（ｅ）の手順により、第１と第２の２枚の基材４１と４２の間に、基材の長手方向に沿って複数個、本実施例では１０個のＰＴＣ素子４３_１〜４３_１０を所定の間隔で配列して、サンドイッチに挟み込んだ形態のヒータ３５が形成される。

（ｆ）：このヒータ３５の等価回路図である。第１の基材４１側の給電用電路である電極パターン４６と、第２の基材４２側の給電用電路である電極パターン４６は各４３_１〜４３_１０を電気的に並列に接続している。

ヒータ３５の左右両端部にはそれぞれ給電用コネクタ４０Ｌ・４０Ｒが嵌着される（図５）。これにより、各コネクタ４０Ｌ・４０Ｒ側の給電用接点４０Ｌ−ａ・４０Ｒ−ａ（図５）が、ヒータ３５の左右両端部側に具備させた受電用接点４６Ｌ・４６Ｒに電気的に接触する。そして、給電部であるヒータ駆動回路７００から各ＰＴＣ素子４３_１〜４３_１０へのＡＣ通電が可能となる。このＡＣ通電ラインが１次ラインである。また、ヒータ３５の右端部に給電用コネクタ４０Ｒが嵌着されることで、このコネクタ４０Ｒに具備させた温調用接点（不図示）が、サーミスタＴＨのリード電路４４・４５の端部電極部４４ａ・４５ａに電気的に接触する。これにより、サーミスタＴＨとコントローラ部１００とが電気的に連絡してＤＣライン（２次ライン）が構成され、サーミスタＴＨで検知されるヒータ３５の温度に関する情報がコントローラ部１００に入力する。

このように、ＰＴＣ素子を用いたヒータ３５は、不動のガイド部材３４に固定して支持されている不動の部材であるから、ＰＴＣ素子に電流を供給するための電気的接続部は非回転・非摺動構造となる。従って、長期間の使用に際して信頼性が高く、且つ電気的接続構造も単純化し、定着装置の大型化及び重量の増大を押えることができる。また、その構造が簡素であるため、組み立ても容易に行うことができる。これにより、ＰＴＣ素子を用いた、画像加熱用の加熱体、及びこの加熱体を用いた画像加熱装置として、長期間の使用に際しての電気的接続の信頼性に優れている構成を提供することができる。

図１０において、Ｐ１は装置に通紙使用可能な最大幅の記録材（以下、大サイズ記録材と記す）、Ｐ２はそれよりも幅の小さい記録材（以下、小サイズ記録材と記す）である。Ｗはヒータ３５の有効発熱幅である。ＷＰ１は大サイズ記録材Ｐ１の通紙領域、ＷＰ２は小サイズ記録材Ｐ２の通紙領域である。Ｗ＞ＷＰ１＞ＷＰ２の関係である。矢印ａはは記録材Ｐの搬送方向、Ｓは記録材Ｐの中央通紙基準線（仮想線）である。

本実施例においては、ヒータ３５の上記１０個のＰＴＣ素子４３_１〜４３_１０の配列において、左端部側の２個のＰＴＣ素子素子４３_１・４３_２及び右端部側の２個の素子４３_９・４３_１０と、中央部の素子４３_３〜４３_８とはキュリー点の違うものを用いる。即ち、基材上にキュリー温度の違うＰＴＣ素子を並べることでヒータの長手方向に温度分布を持たせる。基材上にキュリー温度の違うＰＴＣ素子を並べる際に、中央部に配置するＰＴＣ素子よりも端部に配置するＰＴＣ素子をキュリー温度が低いものにする。温調温度は端部に配置したＰＴＣ素子のキュリー温度と同じかそれ以下で制御を行う。この構成により、小サイズ記録材の通紙時も端部昇温（非通紙部昇温）を防止でき、小サイズ記録材の場合においてプリントスピードを落とすなどの制御を必要としない。

本実施例では、
［端部側の素子４３_１・４３_２，４３_９・４３_１０のキュリー温度］
＜「中央部の素子４３_３〜４３_７のキュリー温度］
になるようにＰＴＣ素子を選定して配列する。

ヒータ３５の温調温度は、端部に配置したＰＴＣ素子４３_１・４３_２，４３_９・４３_１０のキュリー温度と同じかそれ以下で制御を行う。

さらに、端部側の素子４３_１・４３_２，４３_９・４３_１０のキュリー温度に関しては、小サイズ記録材Ｐ２が搬送された場合においても、定着フィルム３３にダメージを与えない温度で設定される。

また中央部の素子４３_３〜４３_８のキュリー温度に関しては、プリント速度、トナー融点、加圧力、定着フィルムの熱伝導率等から必要な熱容量に応じて決定される。

図１０は温調制御を行わずに前記構成のヒータ３５に給電した時のヒータ長手に沿う熱分布を示した図である。Ａ点はヒータ中央部に配置される素子４３_３〜４３_８のキュリー温度、Ｂ点はヒータ端部に配置される素子４３_１・４３_２，４３_９・４３_１０のキュリー温度を示す。素子４３_３〜４３_８のキュリー温度（Ａ点）は例えば２３５℃程度、素子４３_１・４３_２，４３_９・４３_１０のキュリー温度（Ｂ点）は例えば２２０℃程度の設定である。

ヒータ温調用のサーミスタＴＨは、ヒータ中央部に配置される。コントローラ部１００は、このサーミスタＴＨで検知された温度に応じてヒータ駆動回路７００を制御してヒータ３５への通電制御を行なう。

ヒータ３５が温調制御されている際に、小サイズ搬送材Ｐ２を記録材Ｐを搬送した場合には、ヒータ３５の長手に沿う熱分布は図１１のようになる。端部側の素子４３_１・４３_２，４３_９・４３_１０にキュリー温度の低い素子を用いたヒータ構成をとることで、小サイズ記録材Ｐ２を搬送させた場合においても、ヒータ端部において昇温（非通紙部昇温）を押さえることができる。ヒータの端部側の素子４３_１・４３_２，４３_９・４３_１０はオフになるが中央部からの熱が伝わる。そのため、制御はされないが、ヒータ端部は図１１のような温度分布になる。

図１２に、端部と中央部の共に、同じキュリー温度のＰＴＣ素子４３_１〜４３_１０を配列したヒータ３５Ａに小サイズ記録材Ｐ２を搬送した場合のヒータ長手に沿う熱分布を示す。

この構成の場合、ヒータ端部が昇温してしまう為、端部の温度を検出する為のサブサーミスタＴＨ−Ａを配置する必要がある。サブサーミスタＴＨ−Ａにおいて温度検知を行い、端部の温度が規定以上の温度を検知した場合には記録材Ｐ２の搬送を中止して温度が下がるのを待つ。温度が下がったのを検知したら再度再開する。

これに対して、本実施例のように、複数個のＰＴＣ素子の配列の端部側の素子は、中央部の素子よもキュリー温度が低い関係にする。これにより、小サイズ記録材Ｐ２を搬送させた場合においても、ヒータ端部の温度上昇が抑えられる為、端部の温度を検知するサブサーミスタＴＨ−Ａは不必要となる。

本実施例の定着装置２２のヒータ３５は、図８の（ｆ）のように、給電用電路４６・４６は各ＰＴＣ素子４３_１〜４３_１０を電気的に並列に接続している。そして、ヒータ３５の温度検出手段ＴＨをヒータ３５に１つだけ配置し、通電制御手段を１つだけ有し、前記各ＰＴＣ素子４３_１〜４３_１０を同時に制御する構成である。これにより、定着装置構成を簡素化することができる。

本実施例のヒータ３５は、複数個のＰＴＣ素子４３_１〜４３_１０を２枚の基材４１・４２で挟むような構成を示すが、加圧ローラ３２側にのみ基材４１を用いて、もう一方を電極のみにする構成でも良い。

図９は、ヒータ駆動回路７００の回路構成を示す図である。このヒータ駆動回路は、プリンタ全体に電力を供給する交流電源７０１、この交流電源７０１にＡＣフィルタ７０２を介して接続されたヒータ３５、ＡＣフィルタ７０２及びヒータ３５間に接続されたトライアック７０４、抵抗７０５・７０６を有する。また、この抵抗７０５・７０６間に直列接続されたフォトトライアックカプラ７０７、このフォトトライアックカプラ７０７に一端が接続された抵抗７０８、フォトトライアックカプラ７０７にコレクタ端子を接続したトランジスタ７０９を有する。また、このトランジスタ７０９のベース端子に接続された抵抗７１０を有する。この抵抗７１０の一端は、コントローラ部１００のＣＰＵ１０１にＩ／Ｏインターフェースを介して接続されている。

商用電源等の交流電源７０１は、ＡＣフィルタ７０２を介してヒータ５０１へ電力を供給することによりヒータ３５を発熱させる。このヒータ３５への供給電力は、トライアック７０４により通電、遮断が行われる。抵抗７０５・７０６は、トライアック７０４のためのバイアス抵抗であり、また、フォトトライアックカプラ７０７は、１次ライン、２次ライン間の沿面距離を確保するためのデバイスである。フォトトライアックカプラ７０７の発光ダイオードに通電することによりトライアック７０４がオンされる。抵抗７０８は、フォトトライアックカプラ７０７の電流を制限するための抵抗であり、トランジスタ７０９によりオン／オフされる。トランジスタ７０９は、抵抗７１０を介してＣＰＵ２０１からのＯＮ信号にしたがって動作する。

プリンタに接続されたパソコンなどの外部装置３００から画像形成開始信号が発せられると、コントローラ部１００のＣＰＵ１０１はヒータ駆動回路部７００をＯＮしてヒータ３５への通電を開始させる。同時にサーミスタＴＨでヒータ温度の検知を行い、このサーミスタＴＨにより検出された温度情報に基づいて、ヒータ駆動回路部７００をオン／オフを制御してヒータ温度を所定温度（定着温度）一定に保つように温調する。温調温度はプリント速度、トナー融点、加圧力、フィルム熱伝導率等から決定される。プリンタの画像形成動作は、記録材Ｐが定着装置２２に突入すると同時に定着装置が温調温度に達するように行われる。画像形成中も常に温度が一定になるように通電制御手段１００・７００で制御される。画像形成動作終了後にヒータ３５への通電をオフして定着制御を終了する。

（４）定着装置の他の構成例
図１３の（ａ）・（ｂ）・（ｃ）はそれぞれフィルム加熱方式の定着装置（画像加熱装置）の他の構成形態例を示したものである。

（ａ）のものは、ガイド部材３４に支持させたヒータ３５と、駆動ローラ５１と、従動ローラ（テンションローラ）５２の３部材間にエンドレスベルト状の定着フィルム（第１の回転体）３３を懸回張設して駆動ローラ５１により回転駆動させる構成のものである。

（ｂ）のものは、ガイド部材３４に支持させたヒータ３５と駆動ローラ５１の２部材間にエンドレスベルト状の定着フィルム（第１の回転体）３３を懸回張設して駆動ローラ５１により回転駆動させる構成のものである。

（ｃ）のものは、定着フィルム３３として、エンドレスベルト状のものではなく、ロール巻きにした長尺の有端フィルムを用い、これを繰り出し軸５３側からヒータ３５を経由させて巻き取り軸５４側へ所定の速度で走行させるように構成したものである。

本発明の画像加熱装置は、定着装置２２としてばかりではなく、その他、例えば、画像を担持した記録材を加熱して表面性（つや等）を改質する装置、仮定着処理する装置等の画像加熱装置として広く使用できることは勿論である。

また、本発明はフィルム加熱方式の画像加熱装置としてばかりではなく、不動のヒータ支持体（加熱体支持体）に固定して支持させた加熱体を記録材に直接接触させて加熱する構成の装置等にも適用できることは勿論である。

記録材の通紙基準は片側基準にすることもできる。この場合のＰＴＣ素子の配列の端部側は、小サイズ記録材を通紙したときに非通紙部となる側の素子である。

実施例の画像形成装置の模式断面図 制御系統のブロック図 定着装置部分の拡大横断面図 （ａ）は定着装置の正面図、（ｂ）は定着装置の縦断正面図 ＰＴＣ素子を用いたヒータの構成図 ＰＴＣ素子を用いたヒータの分解斜視図 ＰＴＣ素子の構成図 ＰＴＣ素子を用いたヒータの作成要領説明図 ヒータ駆動回路図 ヒータの温度分布を示す図（その１） ヒータの温度分布を示す図（その２） ヒータの温度分布を示す図（その３） 定着装置の他の構成例の図

符号の説明

１Ｙ・１Ｍ・１Ｃ・１Ｂｋ・・画像形成部、２・・感光ドラム（像担持体）、３・・一次帯電器（帯電手段）、４・・現像装置（現像手段）、５・・転写ローラ（一次転写手段）、６・・ドラムクリーナ装置（クリーナ手段）、１３・・露光装置（露光手段）、７・・中間転写ベルトユニット、８・・中間転写ベルト、９・・二次転写対向ローラ、１０・・テンションローラ、２０・・二次転写ローラ（二次転写手段）、２２定着装置（定着手段）、１４・・給紙カセット、１８・・搬送パス、２４・・排紙ローラ（排出手段）、２５・・排紙トレイ、１００・・ＤＣコントローラ部、１０１・・ＣＰＵ、１１５・・ＰＷＭ部、２００・・画像処理部、３００・・ホストコンピュータ（外部装置）、３５・・ヒータ（加熱体）、３３・・定着フィルム、３２・・加圧ローラ、７０１・・交流電源、７０２・・ノイズフィルター、７０４・・トライアック、７０７・・フォトトライアックカプラ

Claims (4)

1. 基材と、この基材の長手方向に沿って配列された複数の正特性発熱素子と、を有する画像加熱用ヒータにおいて、
   基板の長手方向端部側に位置する正特性発熱素子のキュリー温度を中央部に位置する正特性発熱素子のキュリー温度よりも低く設定したことを特徴とする画像加熱用ヒータ。
2. 基板とこの基板の長手方向に沿って配列された複数の正特性発熱素子を備えたヒータと、このヒータにより加熱され記録材上のトナー画像をニップ部にて加熱する第１の回転体と、この第１の回転体に圧接してニップ部を形成する第２の回転体と、を有する画像加熱装置において、
   基板の長手方向端部側に位置する正特性発熱素子のキュリー温度を中央部に位置する正特性発熱素子のキュリー温度よりも低く設定したことを特徴とする画像加熱装置。
3. 上記第２の回転体との間で上記第１の回転体を挟み込むように上記ヒータを設置したことを特徴とする請求項２の画像加熱装置。
4. 上記第１の回転体はフィルムであることを特徴とする請求項２又は３の画像加熱装置。