JP2010107577A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 印刷可能な最大幅の記録紙の定着性を満足し、かつ、印刷可能な最大幅に次ぐ幅の記録紙を片寄せ通紙した場合の非通紙部の過昇温を抑制した画像形成装置を提供する。
【解決手段】 ヒータの発熱抵抗体の全長を印刷可能な最大幅よりも長くし、発熱抵抗体の端部領域の単位長さあたりの電気抵抗を、中央領域より小さくする。また、印刷可能な最大幅の記録紙の側端の位置が端部領域にあり、それに次ぐ幅の記録紙を片寄せした場合の寄せた側でない側端の位置が中央領域にあるように、中央領域と端部領域の境界の位置を設定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板上に発熱抵抗体を有するヒータと、ヒータと接触しつつ回転する定着フィルムと、を有し、定着フィルムを介したヒータの熱で記録紙上のトナー画像を記録紙に加熱定着する定着部を有する画像形成装置に関する。

電子写真式の複写機やプリンタに搭載する定着部として、セラミックス製の基板上に発熱抵抗体を有するヒータと、このヒータに接触しつつ移動する可撓性部材であるフィルムと、フィルムを介してヒータとニップ部を形成する加圧ローラと、を有するフィルム方式の定着部が知られている。

フィルム方式の定着部は、未定着トナー画像を担持する記録紙を定着部のニップ部で挟持搬送し加熱することで、記録紙上の画像を記録紙に加熱定着するものである。この定着部は、ヒータに通電を開始してから定着可能温度に達するまでの時間が短い。従って、この定着部を搭載するプリンタは、プリンタ指令の入力後、一枚目の画像を出力するまでの時間（ＦＰＯＴ：Ｆｉｒｓｔ ＰｒｉｎｔＯｕｔ Ｔｉｍｅ）が短く、また、プリント指令を待つ待機中の消費電力が少ないというメリットがある。

フィルム方式の定着部を備えた画像形成装置において、印刷可能な記録紙の最大幅よりも幅の小さいはがき等の小サイズ紙を印刷する場合、フィルム方式の定着部は、ヒータの記録紙が通過しない領域（非通紙領域）が昇温し（いわゆる、非通紙部昇温）、過度に昇温した場合、フィルムや加圧ローラにダメージを与えるという課題がある。それに対して、特許文献１は、ヒータ長手方向において、単位長さ当たりの発熱量の大小関係をニップ幅の大小関係と逆の関係にすると、小サイズ紙を通紙した場合の非通紙部昇温に効果があることを開示している。
特開平４−２３７０８４号公報

ところで、国、地域によって様々なサイズの定型紙が存在する。例えば、北米圏などでは、ＬＴＲサイズ紙（約８．５×１１インチ≒２１６×２７９ｍｍ）が多く流通しており、印刷可能な記録紙の最大幅をＬＴＲサイズ紙に設定した画像形成装置がよく知られている。一方、欧州圏、アジア圏などでは、ＬＴＲサイズ紙より幅の小さいＡ４（２１０×２９７ｍｍ）サイズ紙が多く流通している。そこで、各国に供給する画像形成装置を共通化し、コストダウンを図るといった理由で、北米圏などで使用されているＬＴＲサイズ紙を印刷可能な最大幅とする画像形成装置を、欧州圏、アジア圏などでもそのまま使用している。

しかしながら、昨今、省エネ化のために定着部の低熱容量化、断熱化が図られ、また、印刷スピードアップのために定着温度が高くなってきているため、ＬＴＲサイズ紙を印刷可能な最大幅に設定された画像形成装置でＡ４サイズ紙を使用する場合でも、非通紙領域の温度が上昇する。その中でも特に、後述する、給紙カセットの記録紙位置規制部材をＬＴＲサイズ紙幅に広げた状態でＡ４サイズ紙を片側に寄せて通紙する、いわゆる片寄せ通紙の場合が最も非通紙部昇温が厳しく、フィルムや加圧ローラにダメージを与えることが懸念される。

以下に、片寄せ通紙について説明する。ユーザーが給紙カセットに紙をセットする場合、対向する２つの記録紙位置規制部材を紙サイズに合わせてセットし、紙の幅方向の両側端を規制する。そのように、紙の幅方向の位置を規制することで、紙の適切な位置に画像が形成されることになる。

図１２は、ヒータと紙の長手方向の位置関係を示す図である。

Ａ４サイズ紙を印刷する場合には、ユーザーが記録紙位置規制部材をＡ４サイズの位置にセットし、Ｐ２の位置に規制する。それにより、紙の幅方向の位置が規制され、Ａ４サイズ紙の紙端は、ＬＴＲサイズ紙Ｐ１と比較して、約３ｍｍ中央寄りの位置を通過する。この場合もヒータの非通紙領域は若干昇温するが、ヒータの非通紙領域が小サイズ紙を通紙する場合と比較し小さいため、フィルム、加圧ローラにダメージを与えるほどの過度の昇温は発生しない。

しかし、ユーザーがＡ４サイズ紙を印刷する際に、Ｐ３、Ｐ４に示すように、記録紙位置規制部材をＬＴＲサイズ紙の位置に誤ってセットし、さらに紙の側端を２つの記録紙位置規制部材のどちらか一方に突き当てた状態で通紙した場合、ヒータの非通紙部領域が大きくなり、著しく昇温しやすくなる。

それを防止するために、非通紙領域の発熱抵抗体の長さを短くすることで非通紙部昇温を低減することが考えられるが、短くしすぎると、逆にＬＴＲサイズ紙の端部の定着性が悪化してしまう可能性がある。また、記録紙の搬送速度を遅くする、印刷する紙の間隔（紙間）を大きくすることで、非通紙部昇温を低減することも可能であるが、印刷速度が落ちるため、Ａ４サイズ紙を多く使用する欧州圏、アジア圏などにおいて、利便性を損なうことになってしまう。

以上の例では、ＬＴＲサイズ紙を印刷可能な最大幅の定型紙に設定した画像形成装置について述べた。しかし、印刷可能な最大幅の定型紙をＬＴＲサイズ紙以外に設定した画像形成装置についても同様のことが言える。例えば、通紙可能な最大紙幅を欧州圏等で使用されるＡ３サイズ紙（２９７×４２０ｍｍ）の幅に設定された画像形成装置において、北米圏で使用されるＬｅｄｇｅｒサイズ紙（１１×１７インチ≒２７９×４３２ｍｍ）を印刷する場合である。

そこで、本発明の目的は、印刷可能な最大幅の記録紙の定着性を落とすことなく、印刷可能な最大幅の記録紙に次ぐ幅の紙を片寄せ通紙した際におこる非通紙領域の過昇温を抑制した画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決するための本発明は、記録紙にトナー像を形成する画像形成部と、記録紙の搬送方向に対して垂直な方向に移動可能な記録紙位置規制部材を有する給紙部と、基板上に発熱抵抗体を有するヒータと前記ヒータと接触しつつ回転する定着フィルムとを有し前記定着フィルムを介した前記ヒータの熱で記録紙上のトナー画像を記録紙に加熱定着する定着部と、を有する画像形成装置において、前記発熱抵抗体の記録紙搬送方向に対して垂直な方向の長さは、前記装置に使用可能な定型サイズの記録紙のうち最大の幅を有する第１サイズの記録紙の幅よりも長く、前記発熱抵抗体の単位長さの抵抗値は中央部領域より端部領域のほうが小さくなっており、この抵抗値が変わる境界位置が、定型サイズの記録紙のうち前記第１サイズの記録紙の次に幅が広い第２サイズの記録紙の一方の端部を、前記記録紙位置規制部材を最も広げた状態で前記記録紙位置規制部材に沿わせた場合の前記第２サイズの記録紙の他方の端部と前記第１サイズの記録紙の端部の間の領域内にあることを特徴とする。

本発明によれば、印刷可能な最大幅の記録紙に次ぐ幅の記録紙を片寄せ通紙した場合の加熱体の過昇温を抑制し、印刷可能な最大幅の記録紙に対しては画像の好適な定着性が得られる画像形成装置を提供することができる。

（実施例１）
（１）画像形成装置
図１１は画像形成装置の一例の構成模型図である。この画像形成装置は、電子写真記録技術を利用したレーザービームプリンタである。

１は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光体ドラムと記す）であり、矢印方向に所定の周速度をもって回転される。この感光体ドラム１は、ＯＰＣ、アモルファスシリコン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ている。

回転中の感光ドラム１の外周面（表面）は帯電手段としての帯電ローラ２によって一様に帯電される。次に、感光体ドラム１の一様帯電面に対して、画像露光手段としてのレーザービームスキャナ３から出力される画像情報に対応して変調されたレーザー光Ｌによる走査露光がなされる。これにより感光体ドラム１表面に画像情報に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置４によりトナー（現像剤）によってトナー像として現像（可視化）される。

一方、被加熱材としての記録紙Ｐは給送カセット５から給送ローラ６によって一枚ずつ分離給送され、レジストローラ７に送られる。そのレジストローラ７によって記録紙Ｐは感光体ドラム１表面に形成されたトナー画像と同期を取られ、シートパス８ａを通じて感光体ドラム１と転写ローラ９とで形成される転写ニップ部Ｔに導入される。すなわち、感光体ドラム１表面のトナー像の先端部が転写ニップ部Ｔに到達したとき、記録紙Ｐの先端部もちょうど転写ニップ部Ｔに到達するタイミングとなるようにレジストローラ７により記録紙Ｐの搬送が制御される。

転写ニップ部Ｔに導入された記録紙Ｐはこの転写ニップ部Ｔで挟持搬送され、その間、転写ローラ９には不図示の転写バイアス印加電源からトナーと逆極性の転写バイアスが印加される。感光体ドラム１表面のトナー像はその転写バイアスの作用によって記録紙Ｐ面に静電的に転写される。上述した感光体ドラム、帯電ローラ、レーザービームスキャナ、現像装置、転写ローラ等が、記録紙にトナー像を形成する画像形成部に相当する。

転写ニップ部Ｔにおいてトナー像の転写を受けた記録紙Ｐは感光体ドラム１表面から分離されてシートパス８ｂを通って定着部１１へ搬送される。そしてその定着部１１によってトナー像は記録紙Ｐ面上に加熱定着される。定着器１１を出た記録紙Ｐはシートパス８ｃ側に進路案内されて排出口１３から排出トレイ１４上に排出される。

トナー像の転写後、感光体ドラム１表面はクリーニング装置１０により転写残トナーや紙粉等の除去を受けて清浄面化され、繰り返して作像に供される。

給送カセット（給紙部）５は、記録紙の搬送方向に対して垂直な方向に移動可能な記録紙位置規制部材（図１の番号５１、５２参照）を有する。記録紙Ｐのサイズに応じて記録紙位置規制部材を移動させ、記録紙の搬送方向と平行な両側端を規制することで、サイズの異なる記録紙Ｐを給送カセット５から中央搬送基準で送り出すことができる。ここで、中央搬送基準とは記録紙Ｐの搬送方向と平行する両側端の中心を基準として記録紙Ｐを搬送する搬送形態をいう。

（２）定着部
図３は定着部１１の一例の横断面模型図である。図４は定着部１１の縦断面模型図である。図５は定着部１１を記録紙導入側から見た図である。

以下の説明において、定着部又はその定着部を構成している部材に関し、長手方向とは記録紙の面において記録紙搬送方向と直交する方向である。短手方向とは記録紙の面において記録紙搬送方向と平行な方向である。長さとは長手方向の寸法である。幅とは短手方向の寸法である。また、記録紙に関し、幅方向とは記録紙の面において記録紙搬送方向と直交する方向である。また、幅方向は定着部又はその定着部を構成している部材の長手方向でもある。幅とは記録紙の幅方向の寸法である。

本実施例に示す定着部１１は、加熱体としてのセラミックヒータ２３と、可撓性部材としての定着フィルム２２と、ガイド部材としてのステー２１と、加圧部材としての加圧ローラ２４と、を有する。ステー２１と、フィルム２２と、ヒータ２３と、加圧ローラ２４は、何れも長手方向に細長い部材である。

ステー２１は耐熱性及び剛性を有する所定の材料を用いて縦断面樋型形状に形成して
ある。ステー２１にはヒータ２３を保持させている。フィルム２２は耐熱性フィルムによりエンドレス（筒状）に形成してある。そしてそのフィルム２２はステー２１に外嵌されている。フィルム２２の内周長とステー２１の外周長はフィルム２２の方を例えば３ｍｍ程度大きくしてある。従ってフィルム２２は周長に余裕を持ってステー２１に外嵌させてある。フィルム２２の内周面とステー２１の外周面との間には潤滑剤（不図示）を介在させてある。これによってステー２１の外周面と接触しながら回転するフィルム２２の摺動抵抗を低下させている。潤滑剤としてはフッ素樹脂ＰＴＦＥで増稠したＰＦＰＥ（パーフロロポリエーテル）グリスを使用している。各部材について更に詳しく説明する。

１）定着フィルム
フィルム２２において、熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、フィルム膜厚は１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下２０μｍ以上に設定してある。フィルム２２の材料として、耐熱性のあるＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等の単層フィルム、或いはポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ等のフィルムの外周表面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等をコーティングした複合層フィルムを使用できる。本実施例では、膜厚約５０μｍのポリイミドフィルムの外周表面にＰＴＦＥをコーティングしたものをフィルム２２として用いた。フィルム２２の外径は１８ｍｍとした。

２）ステー
ステー２１は、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、液晶ポリマー等の高耐熱性樹脂や、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により構成できる。本実施例では、液晶ポリマーを用い、液晶ポリマーを金型に射出し、成形することで、横断面半円形樋型形状に形成してある。このステー２１は長手方向の両端部が定着部１１の不図示の側板対に保持されている。ステー２１の加圧ローラ２４側の下面には長手方向に沿って凹字形状の溝２１ａが設けられ、その溝２１ａによってヒータ２３を保持している。

３）加圧ローラ
加圧ローラ２４は、芯金２４ａと、その芯金２４ａの周囲に設けられている弾性体層２４ｂと、その弾性体層２４ｂの周囲に設けられている最外層の離形層２４ｃと、を有する。その加圧ローラ２４は、芯金２４ａの長手方向の両端部が定着部１１の側板対に軸受４１Ｌ・４１Ｒを介して回転自在に保持されている。本実施例では、芯金２４ａはアルミニウムを、弾性体層２４ｂは発泡型のシリコーンゴムを、離形層２４ｃは厚さ約３０μｍのＰＦＡのチューブを、それぞれ用いた。加圧ローラ２４の外径は２０ｍｍ、弾性体層２４ｂの厚さは３ｍｍとした。そしてフィルム２２の下方においてフィルム２２と並列に配置された加圧ローラ２４は、芯金２４ａ両端部が加圧バネ等の加圧手段によってステー２１側に加圧されている。これにより、加圧ローラ２４は、弾性体層２４ｂが加圧バネによる加圧力によって弾性変形し加圧ローラ２４の外周面（表面）と加熱体２３との間にフィルム２２を挟んで記録紙上の未定着トナー画像ｔの加熱定着に必要な所定幅のニップ部Ｎを形成する。

４）ヒータ
図１は本実施例に係るヒータ２３の一例の正面図である。図２はヒータ２３の温度制御系の一例のブロック図である。

本実施例に示すヒータ２３は、長手方向に細長い耐熱性・絶縁性・良熱伝導性の基板２７を有する。その基板２７の表面（ニップ部Ｎ側の面）には、基板２７の長手方向（以下、基板長手方向と記す）に沿って発熱抵抗体２６が形成されているとともに、その発熱抵抗体２６と連続させて基板長手方向の両端部に給電用電極２９・３０が形成されている。また、基板２７の表面には、発熱抵抗体２６及び電極２９・３０の一部を覆って保護するように耐熱性オーバーコート層２８が形成されている。このように、ヒータは基板上に発熱抵抗体を有する。

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ス材料が用いられる。本実施例では、基板２７として、幅７ｍｍ、長さ２７０ｍｍ、厚さ１ｍｍのアルミナ基板を使用している。

発熱抵抗体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表面上に線帯状に形成して得たものである。発熱抵抗体２６の材料としては、それ以外にＲｕＯ２、Ｔａ２Ｎ等の電気抵抗材料をもちいることも可能である。発熱抵抗体の抵抗値は常温（２３℃）で２０Ωとした。

次に、発熱抵抗体とＬＴＲサイズ紙、Ａ４サイズ紙との長手方向の関係を説明する。ここで、ＬＴＲサイズ紙は本実施例における印刷可能な最大幅の紙（装置に使用可能な定型サイズの記録紙のうち最大の幅を有する記録紙（第１サイズの記録紙）である。Ａ４サイズ紙は、定型サイズの記録紙のうち第１サイズの記録紙の次に幅が広い記録紙（第２サイズの記録紙）である。具体的には、本実施例の装置においては用紙を縦方向に通紙するため、ＬＴＲサイズ紙の紙幅ｅは２１６ｍｍ、Ａ４サイズ紙の紙幅ｆは２１０ｍｍである。

Ｐ１は、紙の幅方向の位置を規制する記録紙位置規制部材５１、５２をＬＴＲサイズ位置にセットし、それに合わせてセットしたＬＴＲサイズ紙を示している。Ｐ２は、記録紙位置規制部材５１、５２をＡ４サイズ位置にセットし、それに合わせてセットしたＡ４サイズ紙を示している。Ｐ３は、記録紙位置規制部材５１、５２をＬＴＲサイズ位置にセットし、記録紙位置規制部材５１に側端が突き当たる状態でセットされたＡ４サイズ紙を示している。Ｐ４は、記録紙位置規制部材５１、５２をＬＴＲサイズ位置にセットし、記録紙位置規制部材５２に側端が突き当たる状態でセットされたＡ４サイズ紙を示している。つまり、Ｐ３、Ｐ４は片寄せ通紙の状態（定型サイズの記録紙のうち第１サイズの記録紙の次に幅が広い第２サイズの記録紙の一方の端部を、記録紙位置規制部材を最も広げた状態で記録紙位置規制部材に沿わせた場合）を示している。

この発熱抵抗体２６の基板長手方向の全長ａは２２０ｍｍである。つまり、発熱抵抗体の記録紙搬送方向に対して垂直な方向の長さは、装置に使用可能な定型サイズの記録紙のうち最大の幅を有する第１サイズの記録紙の幅（ＬＴＲサイズ紙幅２１６ｍｍ）よりも長い。この発熱抵抗体２６は、基板長手方向の両端に設けられている端部領域２６ａ・２６ｂと、その端部領域２６ａ・２６ｂ間に設けられている中央領域２６ｃと、を有する。そして端部領域２６ａ・２６ｂの基板短手方向の幅を、中央領域２６ｃよりも広くし、端部領域２６ａ・２６ｂの単位長さあたりの電気抵抗（抵抗値）ｄを中央領域２６ｃの単位長さあたりの電気抵抗ｃより小さくすることで、端部領域２６ａ、２６ｂでの単位長さあたりの発熱量が中央領域２６ｃより小さくなっている。つまり、記発熱抵抗体の単位長さの抵抗値は中央部領域より端部領域のほうが小さくなっている。また、本実施例においては、中央領域２６ｃと端部領域２６ａ、２６ｂの単位長さあたりの電気抵抗の比（ｄ／ｃ）が０．５５になるように形成し、端部領域２６ａ、２６ｂの単位長さあたりの発熱量が中央領域２６ｃの５５％になるようになっている。

また、中央領域２６ｃの基板長手方向の長さは２１０ｍｍ、端部領域２６ａ、２６ｂはそれぞれ５ｍｍである。つまり、Ｐ３の記録紙位置規制部材５２側の側端、及び、Ｐ４の記録紙位置規制部材５１側の側端の位置（発熱抵抗体の長手方向中心からｆ−ｅ／２の位置）は、中央領域２６ｃであり、Ｐ１の両側端の位置（発熱抵抗体の長手方向中心からｅ／２の位置）は端部領域２６ａ、２６ｂである。言い換えると、中央領域２６ｃと端部領域２６ａ、２６ｂの境界は、Ｐ１の両側端より内側で、Ｐ３の記録紙位置規制部材５２側の側端、及び、Ｐ４の記録紙位置規制部材５１側の側端の位置より外側に設定されているということである。

このように、単位長さあたりの抵抗値が変わる境界位置が、定型サイズの記録紙のうち第１サイズの記録紙の次に幅が広い第２サイズの記録紙の一方の端部を、記録紙位置規制部材を最も広げた状態で記録紙位置規制部材に沿わせた場合の第２サイズの記録紙の他方の端部と第１サイズの記録紙の端部の間の領域内にある。

電極２９・３０は銀パラジウム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、発熱抵抗体２６と基板２７表面との電気的な絶縁性を確保するとともに、フィルム２２の内周面（内面）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６０μｍの耐熱性ガラス層を用いた。

基板２７の裏面（ニップ部Ｎと反対側の面）には、基板長手方向の略中央（小サイズ通紙領域内）に温度検知手段としての検温素子２５が設けられている。本実施例では、検温素子として加熱体２３から分離した外部当接型のサーミスタを用いている。この外部当接型サーミスタ２５は、例えば支持体（不図示）上に断熱層を設けその上にチップサーミスタの素子を固定し、その素子を下側（加熱体裏面側）に向けて所定の加圧力により基板２７裏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スペーパーを積層したものを用いた。

このヒータ２３は、基板２７表面側を下向きにしステー２１の溝２１ａから露呈させた状態に基板２７が溝２１ａに保持固定されている。

（３）定着部の加熱定着動作
加圧ローラ２４の芯金２４ａの端部に設けられている駆動ギア（図４）が定着モータＭにより回転駆動されることによって、加圧ローラ２４は矢印方向に回転する。この加圧ローラ２４の回転によりニップ部Ｎにおいて加圧ローラ２４表面とフィルム２２表面との摩擦力によりフィルム２２に回転力が作用する。その回転力によりフィルム２２はフィルム内面がニップ部Ｎにおいてヒータ２３の基板２７表面のオーバーコート層２８に密接して摺動しながらステー２１の外回りを矢印方向に加圧ローラ２４の回転周速度とほぼ同じ周速度で従動回転する。

制御手段としてのＣＰＵ３１（図２）は、通電制御手段としてのトライアック３２をオンする。これにより交流電源３３からヒータ２３の電極２９・３０に通電される。ヒータ２３は、電極２９・３０を通じて発熱抵抗体２６に通電されることによって発熱抵抗体２６が長手全長にわたって発熱し昇温する。その昇温をサーミスタ２５により検知され、そのサーミスタ２５の出力をＡ／Ｄ変換器（不図示）によりＡ／Ｄ変換しＣＰＵ３１が取り込む。ＣＰＵ３１は、その取り込んだ情報（温度情報）に基づいてトライアック３２により発熱抵抗体２６に通電する電力を位相制御あるいは波数制御等により制御して、加熱体２３の温度制御を行なう。即ち、ＣＰＵ３１は、サーミスタ２５の検知温度が所定の設定温度（目標温度）より低い場合にはヒータ２３を昇温させ、設定温度より高い場合にはヒータ２３を降温させるようにトライアック３２を制御することにより、ヒータ２３を設定温度に保っている。本実施例では、位相制御により出力を０〜１００％まで５％刻みの２１段階で変化させている。出力１００％はヒータ２３に全通電したときの出力を示す。

ヒータ２３の温度が設定温度に立ち上がり、かつ加圧ローラ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に未定着トナー画像ｔを担持している記録紙Ｐが導入される。そして、その記録紙Ｐがニップ部Ｎでフィルム２２表面と加圧ローラ２４表面とにより挟持搬送される。

その搬送過程においてヒータ２３の熱がフィルム２２を介して未定着トナー画像ｔに付与されるとともに圧（ニップ圧）が付与されることにより、未定着トナー画像ｔが記録紙Ｐの面上に加熱定着される。ニップ部Ｎを通った記録紙Ｐはフィルム２２表面から分離されて定着部１１から排出される。

（４）実験例
まず始めに、本実施例におけるヒータ、さらに、図１２に示される従来用いられているヒータに関して定着性、及び、非通紙部昇温を確認した。本実施例におけるヒータは先述の通りである。図１２に示される従来用いられているヒータは発熱抵抗体の基板短手方向の幅が、長手方向全域にわたり一定であり、単位長さあたりの電気抵抗を一定にしたものである。発熱抵抗体の全長は２１４ｍｍ、２１５ｍｍ、２１６ｍｍ、２１７ｍｍの４種類である。それ以外に関しては、本実施例と同様である。

定着性に関しては、印刷可能な最大幅であるＬＴＲサイズ紙の記録紙をニップ部Ｎに通紙した場合の未定着トナー画像の定着性（ＬＴＲ定着性）を確認した。ＬＴＲ定着性は、加熱定着後のトナー画像を擦った場合に、画像が欠落する（×）か、やや欠落する（△）か、欠落しない（○）かの３段階で評価を行っており、欠落しない（○）レベルをＯＫレベルとした。

非通紙部昇温に関しては、Ａ４サイズ紙を片寄せ通紙し、ニップ部Ｎに通紙したときの非通紙領域の過昇温（非通紙部昇温性）の評価を行った。非通紙部昇温性では、非通紙部昇温によって１番初めにダメージが受ける加圧ローラの温度を測定し、加圧ローラの最表層を構成しているＰＦＡの耐熱温度である２６０℃以上（×）か、２３０℃〜２６０℃（△）か、２３０℃以下（○）かの３段階で評価を行っており、２３０℃以下（○）をＯＫレベルとした。

ここで片寄せ通紙とは、先述の通り、記録紙位置規制部材をＬＴＲサイズ幅に広げ、記録紙位置規制部材の何れか一方にＡ４サイズ紙の幅方向端を当接させ、ニップ部Ｎに通紙させる通紙モードである。この通紙モードは、最も非通紙領域の加圧ローラ温度が高くなるモードである。

また、本評価においては、搬送速度、及び、紙間は、ＬＴＲサイズ紙、Ａ４サイズ紙とも同様である。

表１は、本実施例と比較例１〜４の定着性、非通紙部昇温の結果をまとめたものである。表１の比較例１〜４より、全長が２１５ｍｍ以下では、ＬＴＲ定着性を満足せず、また、全長が２１６ｍｍ以上では非通紙部昇温を満足していない。つまり、発熱抵抗体の単位長さあたりの電気抵抗が長手方向にわたり一定である従来のヒータでは、ＬＴＲ定着性と非通紙部昇温を両立することができないことが分かる。しかし、本実施例においては、定着性、非通紙部昇温、両方を満足している。

これは、発熱抵抗体の全長だけでなく、端部領域の単位長さあたりの電気抵抗、および、端部領域の長さというパラメータにより、ヒータ端部の発熱量を調整することができるためだと考えられる。

次に、実施例１のように端部領域の単位長さあたりの抵抗が中央領域より低いヒータにおいて、定着性および非通紙部昇温を満足できる条件を確認するため、〔１〕発熱抵抗体の全長ａ、〔２〕中央領域の単位長さあたりの電気抵抗と端部のそれとの割合（ｄ／ｃ）、〔３〕端部領域の長さｂという３つのパラメータを振って、定着性と非通紙部昇温を確認した。

またその際、それらのパラメータからＡ４片寄せ通紙時の非通紙部発熱量相当値を導出し、定着性と非通紙部昇温の両立との関連について確認した。ここで、非通紙部発熱量相当値は以下の式で表される。
非通紙部発熱量相当値＝ｂ×（ｄ／ｃ）＋｛ａ／２−（ｆ−ｅ／２）−ｂ｝×（ｃ／ｃ）
ａ；発熱抵抗体の長手方向の全長（ｍｍ）
ｂ；発熱抵抗体の端部領域の長さ（ｍｍ）
ｃ；中央領域の単位長さあたりの電気抵抗（Ω／ｍｍ）
ｄ；端部領域の単位長さあたりの電気抵抗（Ω／ｍｍ）
ｅ；ＬＴＲサイズ紙の幅２１６ｍｍ
ｆ；Ａ４サイズ紙の幅２１０ｍｍ
発熱量は、電気抵抗とほぼ比例するため、非通紙部領域の発熱量を相対的に確認するには非通紙部領域の電気抵抗を見ればよいことになる。また、その際、単純化のため、中央領域２６ｃにおける単位長さあたりの電気抵抗が１となるように、ｃで除してある。つまり上式の前項ｂ×（ｄ／ｃ）は、非通紙部領域のうち端部領域２６ａ、又は、２６ｂの発熱量相当値、｛ａ／２−（ｆ−ｅ／２）−ｂ｝×（ｃ／ｃ）は、非通紙部領域のうち中央領域２６ｃの発熱量相当値を示すものであり、それらを足し合わせることで非通紙部領域全体の発熱相当量を示していることになる。

たとえば実施例１の場合は、ａ；２２０ｍｍ、ｂ；５ｍｍ、ｄ／ｃ；０．５５、ｅ；２１６ｍｍ、ｆ；２１０ｍｍであり、非通紙部発熱量相当値は、
５×０．５５＋｛２２０／２−（２１０−２１６／２）−５｝×１＝５．７５
のように計算される。

なお、搬送方向に複数本発熱抵抗体を有し、かつ形状が異なる場合においては、各発熱抵抗体ごとに同様な計算をし、それぞれの計算結果の平均値がこの値に相当する。

ところで、本実験をするにあたり、以下の点を考慮に入れて、パラメータを設定した。

発熱抵抗体全長に関しては、表１のデータより定着性を確保する上で、ＬＴＲサイズの幅と等しい２１６ｍｍ以上必要である。端部領域と中央領域の境は、表１のデータより非通紙部昇温を確保する上で、ＬＴＲ幅の２１６ｍｍより内側にする必要がある。また、Ａ４サイズを片寄せ搬送した場合の通紙部領域となる２０４ｍｍより内側では、紙が通過し熱を奪うことから、あえてヒータの発熱量を下げる必要がない、つまり端部領域は、２０４ｍｍより外側に設ければよい。

表２は、本実験で使用したヒータの仕様とその結果である。定着性と非通紙部昇温の評価設定は、先ほどと同様である。この表より、非通紙部発熱量相当値は、大きいと非通紙昇温には不利であり、小さいと定着性に不利であることが分かる。

そして、非通紙部発熱量相当値が、５．４〜６．４の範囲にあれば、発熱抵抗体の全長等によらず、定着性と非通紙部昇温の両方を満足できることが分かる。

以上説明したように、本実施例のヒータ２３は、発熱抵抗体２６の全長を印刷可能な最大幅であるＬＴＲサイズ紙の幅２１６ｍｍよりも長くし、発熱抵抗体２６の端部領域２６ａ、２６ｂの単位長さあたりの電気抵抗を、中央領域２６ｃより小さくしている。また、ＬＴＲサイズ紙の側端の位置が単位長さあたりの電気抵抗が低い端部領域２６ａ・２６ｂにあり、ＬＴＲサイズ紙に次ぐ幅の大きい定型紙であるＡ４サイズ紙を片寄せした場合の寄せた側でない側端の位置が単位長さあたりの電気抵抗が高い中央領域２６ｃにあるように、中央領域２６ｃと端部領域２６ａ、２６ｂの境界の位置を設定している。

これにより、ＬＴＲサイズ紙の幅よりも長い発熱抵抗体２６により、未定着トナー画像ｔをＬＴＲサイズ紙に好適に定着し、かつ、Ａ４サイズ紙を片寄せした場合には、端部領域２６ａ・２６ｂを含む非通紙領域の昇温を低減することができる。

従って、本実施例のヒータ２３を用いる定着部１１は、Ａ４サイズ紙の搬送速度、紙間をＬＴＲサイズ紙と略同等にしてもＡ４サイズ紙を印刷した際のヒータ２３の過昇温を抑制することができ、また、ＬＴＲサイズ紙に対しては未定着トナー画像ｔの好適な定着性を得ることができる。

本実施例においては、ＬＴＲサイズ紙の幅を印刷可能な最大幅とし、それより幅の小さいＡ４サイズ紙を片寄せ通紙する場合の説明を行ったが、特にこれにこだわるものではない。例えば、Ａ３サイズ紙（２９７×４２０ｍｍ）を印刷可能な最大幅とし、Ｌｅｄｇｅｒサイズ紙（１１×１７インチ≒２７９×４３２ｍｍ）を片寄せ通紙するような場合でも構わない。

（実施例２）
図６は本実施例のヒータの一例の正面図である。

本実施例では、実施例１のヒータ２３と同じ部材・部分には同じ符号を付して再度の説明を省略する。実施例３乃至実施例５についても同様とする。

実施例１では基板２７表面に発熱抵抗体２６として基板長手方向に一本のパターンを形成したヒータ２３を説明したが、発熱抵抗体２６の本数は一本に限られず、発熱抵抗体２６を複数本設けても良い。

本実施例に示すヒータ２３は、基板２７表面に発熱抵抗体２６として基板長手方向に二本のパターンを形成した点を除いて、実施例１のヒータ２３と同じ構成としてある。二本の発熱抵抗体２６は、それぞれ、基板長手方向の両側に設けられている端部領域２６ａ・２６ｂと、その端部領域２６ａ・２６ｂ間に設けられている中央領域２６ｃと、を有する。そして各発熱抵抗体２６は、端部領域２６ａ・２６ｂの単位長さあたりの発熱量が中央領域２６ｃよりも小さくなるように、端部領域２６ａ・２６ｂの単位長さあたりの電気抵抗が中央領域２６ｃに対して小さくなるように形成されている。

本実施例では、発熱抵抗体２６の長手方向端部から印刷可能な最大幅のＬＴＲサイズ紙の側端よりも内側までの領域（例えば２〜５ｍｍ）を発熱抵抗体２６の端部領域２６ａ・２６ｂとしている。そしてその端部領域２６ａ・２６ｂにおいて発熱抵抗体２６の基板短手方向の幅を中央領域２６ｃの基板短手方向の幅よりも基板短手方向の内側に向けて広くし、端部領域２６ａ・２６ｂの単位長さあたりの発熱量が中央領域２６ｃよりも４５％ダウンするように設定した。従って、本実施例のヒータ２３も実施例１のヒータ２３と同じ作用効果を得ることができる。

（実施例３）
図７は本実施例のヒータの一例の正面図である。

本実施例に示すヒータ２３は、基板２７表面に発熱抵抗体２６として基板長手方向に二本のパターンを形成したものである。そしてその二本の発熱抵抗体２６のうち、端部領域２６ａ・２６ｂの基板短手方向の幅を中央領域２６ｃの基板短手方向の幅よりも基板短手方向の外側に向けて広くした点を除いて、実施例２のヒータ２３と同じ構成としてある。従って、本実施例のヒータ２３も実施例１のヒータ２３と同じ作用効果を得ることができる。

（実施例４）
図８は本実施例のヒータの一例の正面図である。

本実施例に示すヒータ２３は、基板２７表面に発熱抵抗体２６として基板長手方向に二本のパターンを形成したものである。そしてその二本の発熱抵抗体２６の長手方向の一端部にそれぞれ給電用電極２９・３０を連続させて形成するとともに、二本の発熱抵抗体２６の長手方向の他端部同士を導電部３１により接続させた点を除いて、実施例２のヒータ２３と同じ構成としてある。従って、本実施例のヒータ２３も実施例１のヒータ２３と同じ作用効果を得ることができる。

（実施例５）
図９は本実施例のヒータの一例の正面図である。

本実施例に示すヒータ２３は、基板２７表面に発熱抵抗体２６として基板長手方向に二本のパターンを形成したものである。そしてその二本の発熱抵抗体２６の長手方向の一端部にそれぞれ給電用電極２９・３０を連続させて形成するとともに、二本の発熱抵抗体２６の長手方向の他端部同士を導電部３１により接続させた点を除いて、実施例３のヒータ２３と同じ構成としてある。従って、本実施例のヒータ２３も実施例１のヒータ２３と同じ作用効果を得ることができる。

実施例１〜実施例５においては、発熱抵抗体２６の基板短手方向の幅によって電気抵抗調整を行ったが特にこだわるものではない。発熱抵抗体２６の単位長さ当りの電気抵抗を変化させるものであればいかなる方法でも良い。例えば、発熱抵抗体２６の基板短手方向の幅を中央領域、端部領域とも同一幅にし、その端部領域と中央領域の厚みを変えることによって中央領域と端部領域の電気抵抗（発熱量）を調整してもよい。例えば、端部領域よりも中央領域の厚さを厚くすることによって端部領域の発熱量を中央領域の発熱量よりも小さくすることしてもよい。

また、実施例〜実施例５の各ヒータ２３では、発熱抵抗体２６は、基板長手方向の端部領域２６ａ・２６ｂのように抵抗が低い部分と中央領域２６ｃのように抵抗が高い部分の２段階に分かれているが、発熱抵抗体２６の抵抗の段階数は２段階に限られない。例えば、図１０に示す２６ｄ、２６ｅのように単位長さあたりの抵抗が異なる部分を多段階的に徐変するようにつなぐことも可能であるし、図１１に示す２６ｆ、２６ｇのように単位長さあたりの電気抵抗が連続的に徐変するようにつなぐことも可能である。発熱抵抗体２６の単位長さあたりの抵抗を記録紙のサイズに応じて多段階的に変えることで同様な作用効果が得られる。

実施例１に係るヒータの一例の正面図 ヒータの温度制御系の一例のブロック図 定着部の一例の横断面模型図 定着部の縦断面模型図 定着部を記録紙導入側から見た図 実施例２に係るヒータの一例の正面図 実施例３に係るヒータの一例の正面図 実施例４に係るヒータの一例の正面図 実施例５に係るヒータの一例の正面図 実施例１〜５に係るヒータの応用例 実施例１〜５に係るヒータの応用例 画像形成装置の一例の構成模型図 画像形成装置のヒータと紙の長手方向の位置関係を示す図

符号の説明

１１ 定着部
２２ 定着フィルム
２３ セラミックヒータ
２４ 加圧ローラ
２６ 抵抗発熱抵抗体
２６ａ・２６ｂ 端部領域
２６ｃ 中央領域
２７ 基板
Ｐ 記録紙

Claims (2)

1. 記録紙にトナー像を形成する画像形成部と、記録紙の搬送方向に対して垂直な方向に移動可能な記録紙位置規制部材を有する給紙部と、基板上に発熱抵抗体を有するヒータと前記ヒータと接触しつつ回転する定着フィルムとを有し前記定着フィルムを介した前記ヒータの熱で記録紙上のトナー画像を記録紙に加熱定着する定着部と、を有する画像形成装置において、
   前記発熱抵抗体の記録紙搬送方向に対して垂直な方向の長さは、前記装置に使用可能な定型サイズの記録紙のうち最大の幅を有する第１サイズの記録紙の幅よりも長く、前記発熱抵抗体の単位長さの抵抗値は中央部領域より端部領域のほうが小さくなっており、この抵抗値が変わる境界位置が、定型サイズの記録紙のうち前記第１サイズの記録紙の次に幅が広い第２サイズの記録紙の一方の端部を、前記記録紙位置規制部材を最も広げた状態で前記記録紙位置規制部材に沿わせた場合の前記第２サイズの記録紙の他方の端部と前記第１サイズの記録紙の端部の間の領域内にあることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１サイズの記録紙の幅をｅ、前記第２サイズの記録紙の幅をｆ、前記発熱抵抗体の長手方向の長さをａ、前記端部領域の一方の長さをｂ、前記中央領域の単位長さあたりの抵抗値をｃ、前記端部領域の単位長さあたりの抵抗値をｄとした場合、
   ５．４≦ｂ×（ｄ／ｃ）＋｛ａ／２−（ｆ−ｅ／２）−ｂ｝≦６．４
   の関係を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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