JP2015228042A - 像加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱暴走による加熱体割れの抑制と、加熱体の立ち上げ時間の短縮を両立でき、小サイズの記録材の生産性を向上できるようにする。【解決手段】ニップＮで記録材Ｐを挟持搬送しつつ記録材上の画像ｔを加熱する像加熱装置において、加熱体２０３の基板２０６の一方の面と他方の面に設けられた通電発熱抵抗体２０４，２０７のうち一方の発熱抵抗体は他方の発熱抵抗体より短くなっており、短い方の前記発熱抵抗体は抵抗温度特性が正であり、長い方の前記発熱抵抗体は抵抗温度特性が零又は負であり、短い方の前記発熱抵抗体と長い方の前記発熱抵抗体は並列に接続され、短い方の前記発熱抵抗体を用いて記録材上の画像を加熱する場合、所定の加熱温度に達するまで短い方の前記発熱抵抗体と長い方の前記発熱抵抗体への通電を行うことを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタ等の画像形成装置に搭載される定着装置（定着器）として用いて好適な像加熱装置に関するものである。

電子写真式の複写機やプリンタに搭載される定着装置（定着器）として、フィルム加熱方式の定着装置が知られている。このフィルム加熱方式の定着装置は、セラミックス製のヒータ基板上に通電により発熱する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筒状の定着フィルムと、定着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などを有している。未定着トナー画像を担持する記録材はニップ部で挟持搬送されつつ加熱され、これにより記録材上のトナー画像は記録材に加熱定着される。

このタイプの定着装置は、ヒータへの通電を開始し定着可能温度まで昇温する時間が短いというメリットを有する。従って、この定着装置を搭載するプリンタは、プリント指令の入力後、１枚目の画像を出力するまでの時間（ＦＰＯＴ：Ｆｉｒｓｔ Ｐｒｉｎｔ Ｏｕｔ Ｔｉｍｅ）を短くできる。またこのタイプの定着装置は、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もある。

ところで、定着フィルムを用いた定着装置を搭載するプリンタで小サイズの記録材を大サイズの記録材と同じプリント間隔で連続プリントすると、ヒータの記録材が通過しない領域（非通紙領域）が過度に昇温することが知られている。ヒータの非通紙領域が過昇温すると、ヒータを支持するヒータホルダや加圧ローラ等の部材が熱により損傷する可能性がある。

特に、最大サイズよりも小さな幅で厚い記録材（厚紙、封筒等）が重送してニップ部に通紙（導入）された場合、ニップ部の記録材が通過する領域（通紙領域）では記録材に大量の熱を奪われる。しかも温度制御は通紙領域に設けられた検温素子の出力に基づいて行われるため、ヒータに大量の電力が供給される。一方、ニップ部の非通紙領域では記録材に熱を奪われないため非常に高温になり（非通紙部昇温）、ヒータを支持するヒータホルダや加圧ローラ等の部材が熱により損傷する可能性がある。

そこで、フィルム加熱方式の定着装置を搭載するプリンタは、小サイズの記録材に連続プリントする場合、大サイズの記録材に連続プリントする場合よりもプリント間隔を広げる制御を行いヒータの非通紙領域の過昇温を抑えている。

しかしながら、プリント間隔を広げる制御は単位時間当たりの出力枚数を減らすものであり、単位時間当たりの出力枚数を大サイズの記録材の場合と同等或いは若干少ない程度に抑えることが望まれる。

ニップ部の非通紙部昇温を防止するため、以下に示すような方法が提案されている。

１つは、ヒータ基板の両面にヒータ基板の長手方向に沿って発熱パターンを設け、一方の発熱パターンをもう一方の発熱パターンより短くし、小サイズ紙通紙時には短い方の発熱パターンに通電することで非通紙部昇温を防止する方法が提案されている。以下、小サイズ紙用発熱パターンと記す。また、２本だけでなく、各種小サイズ紙の紙幅に応じた発熱パターンをそれぞれ設け、通紙される小サイズ紙の紙幅に応じて通電する発熱パターンを選択する方法が提案されている（特許文献１参照）。

他の対策として、グラファイト等のＴＣＲ（抵抗温度特性）が負特性を持つ材料を発熱パターンに使用する方法が考えられる。しかしながら、一般的に負特性の材料は体積抵抗が非常に高いため、所望の抵抗値を得るためには発熱パターンの厚みや幅を増やす必要があり、コストが増大してしまうという問題がある。その解決手段として、ヒータ基板の両面それぞれに形成された発熱パターンを並列に接続し、ＴＣＲが負特性を有する発熱パターンの形成を容易にし、非通紙部昇温を防止する方法が提案されている（特許文献２参照）。

また、発熱パターンのＴＣＲを負特性にすることで、温度上昇により抵抗値が減少するため、異常時の熱暴走により抵抗発熱体が加熱され続けた場合、瞬時に温度が上昇してしまうという問題があった。この熱暴走の対策として、ヒータ基板の両面に発熱パターンを形成し、一方の発熱パターンのＴＣＲを正に、他方の発熱パターンを負のＴＣＲにし、それぞれの発熱パターンを直列に接続して駆動する。更に、それぞれの発熱パターンにおける抵抗値とＴＣＲの絶対値が同じになるように構成することで直列合成抵抗は温度による変化を抑えることが可能となり、急激な温度上昇の発生を抑えることが可能となる方法が提案されている（特許文献３参照）。

特開２００３−３３７４８４号公報 特開２００８−２６８７３０号公報 特開２００８−２６８７２９号公報

上記フィルム加熱方式の定着装置では、熱暴走により発熱パターンに電力が投入され続けた場合のヒータ割れの抑制と、ヒータの立ち上げ時間の短縮を両立でき、小サイズの記録材の生産性を向上させることが望まれている。ここで、ヒータの立ち上げ時間とは、ヒータに電力を投入してからヒータが所定の定着温度に達するまでの期間をいう。

本発明の目的は、熱暴走による加熱体割れの抑制と、加熱体の立ち上げ時間の短縮を両立でき、小サイズの記録材の生産性を向上できるようにした像加熱装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る像加熱装置の構成は、基板と前記基板の一方の面と前記一方の面とは反対側の他方の面で前記基板の長手方向に沿って設けられた通電発熱抵抗体とを有する加熱体と、前記加熱体と接触しつつ移動する可撓性部材と、前記可撓性部材を介して前記加熱体とニップ部を形成するバックアップ部材と、を有し、前記ニップで記録材を挟持搬送しつつ記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、前記基板の前記一方の面と前記他方の面に設けられた通電発熱抵抗体のうち一方の前記発熱抵抗体は他方の前記発熱抵抗体より短くなっており、短い方の前記発熱抵抗体は抵抗温度特性が正であり、長い方の前記発熱抵抗体は抵抗温度特性が零又は負であり、短い方の前記発熱抵抗体と長い方の前記発熱抵抗体は並列に接続され、短い方の前記発熱抵抗体を用いて記録材上の画像を加熱する場合、所定の加熱温度に達するまで短い方の前記発熱抵抗体と長い方の前記発熱抵抗体への通電を行うことを特徴とする。

本発明によれば、熱暴走による加熱体割れの抑制と、加熱体の立ち上げ時間の短縮を両立でき、小サイズの記録材の生産性を向上できるようにした像加熱装置を提供することができる。

画像形成装置の一例の概略構成模式図である。 定着装置の横断側面構成模式図である。 実施例１に係るヒータの表面側と裏面側の構成模式図である。 実施例１に係るヒータの駆動制御回路の構成を表わす図である。 実施例１に係るヒータの表面側と裏面側のそれぞれの発熱パターンの長手方向の発熱分布図である。 実施例１に係るヒータの小サイズ用発熱パターンの発熱量の推移を表わす図である。 実施例１に係るヒータのヒータ基板の温度推移を表わす図である。 実施例２に係るヒータの短手方向中央の縦断面図と、同ヒータの表面側と裏面側の構成模式図である。 実施例２に係るヒータの表面側と裏面側のそれぞれの発熱パターンの長手方向の発熱分布図である。 実施例２に係るヒータの駆動制御回路の構成を表わす図である。 実施例３に係るヒータの短手方向中央の縦断面図と、同ヒータの表面側と裏面側の構成模式図である。 実施例３に係るヒータの表面側と裏面側のそれぞれの発熱パターンの長手方向の発熱分布図である。 実施例２に係るヒータの駆動制御回路の構成を表わす図である。

［実施例１］
（１）画像形成装置例
図１は本発明に係る像加熱装置を定着装置（定着器）として搭載する画像形成装置の一例の概略構成模式図である。この画像形成装置は、電子写真プロセスの帯電、露光、現像、転写などの一連の処理によって記録材にプリントする電子写真式のレーザープリンタである。

本実施例に示す画像形成装置は、記録材の搬送基準として、記録材の記録材搬送方向と直交する幅方向中央と記録材搬送路の記録材搬送方向と直交する長手方向中央とを一致させて記録材の搬送を行う中央搬送基準を採用している。また、ホストコンピュータなどの外部装置（不図示）から入力するプリント指令に応じて制御部（制御手段）１００が所定の画像形成シーケンスを実行し、この画像形成シーケンスに従って所定の画像形成動作を行うものである。制御部１００はＣＰＵとＲＯＭやＲＡＭなどのメモリからなり、メモリには画像形成シーケンス、及び画像形成に必要な各種プログラムなどが記憶されている。

本実施例の画像形成装置は、記録材を搬送する搬送部と、記録材にトナー画像（画像）を形成する画像形成部と、記録材に形成された未定着トナー画像（画像）を記録材上に加熱定着する定着部（定着器）などを有している。

画像形成シーケンスが実行されると、搬送部では、給紙カセット１０１内に積載された記録紙やＯＨＰシート等の記録材Ｐをピックアップローラ１０２により１枚だけ給紙カセット１０１から送出する。そしてこの記録材Ｐを給紙ローラ１０３によりレジストローラ１０４に向けて搬送する。さらにこの記録材Ｐはレジストローラ１０４により所定のタイミングで画像形成部の感光体ドラム１０９と転写部材としての転写ローラ１１０との間の転写ニップ部に搬送される。

画像形成部では、電子写真感光体としての感光体ドラム１０９の外周面（表面）が帯電手段としての帯電ローラ１０６により所定の電位に一様に帯電される。そしてこの感光体ドラム１０９表面の帯電面に対して像露光手段としてのスキャナユニット１１１により外部装置から出力される画像信号に基づいた像露光が行なわれる。

即ち、スキャナユニット１１１内のレーザダイオード１１２から出射されるレーザ光は、回転するポリゴンミラー１１３と、反射ミラー１１４を経て、感光体ドラム１０９表面の帯電面において感光体ドラム１０９の母線方向と周方向に走査される。これにより感光体ドラム１０９表面の帯電面に２次元の静電潜像（潜像）が形成される。感光体ドラム１０９表面に形成された潜像は現像手段としての現像ローラ１０７によってトナー画像として可視化される。

転写ニップ部に搬送された記録材Ｐは感光体ドラム１０９の外周面（表面）と転写ローラ１１０の外周面（表面）とで挟持されその状態に搬送（挟持搬送）される。この記録材Ｐの搬送過程において感光体ドラム１０９表面のトナー画像が転写ローラ１１０によって記録材Ｐ上に転写される。そしてそのトナー画像を担持した記録材Ｐは定着部を構成する定着装置１１５に搬送される。

トナー画像転写後の感光体ドラム１０９表面はクリーニング手段としてのクリーナ１０８により転写残トナーが除去されて次の画像形成に供される。

定着装置１１５では、記録材が担持する未定着トナー画像に熱と圧力を印加してトナー画像を記録材上に加熱定着する。

また、搬送部では、定着装置１１５を出た記録材Ｐを中間排紙ローラ１１６、及び排紙ローラ１１７によって排出トレー１１８上に排出される。これにより画像形成装置の一連のプリント動作が終了する。

上記帯電ローラ１０６と、現像ローラ１０７と、クリーナ１０８と、感光体ドラム１０９はプロセスカートリッジ１０５として一体的にユニット化されている。プロセスカートリッジ１０５は画像形成装置の筺体を構成する画像形成装置本体に取り外し可能に装着されている。Ｍはモータであって、定着装置１１５、スキャナユニット１１１、プロセスカートリッジ１０５、ピックアップローラ１０２、給紙ローラ１０３、レジストローラ１０４、中間排紙ローラ１１６、排紙ローラ１１７等に回転駆動力を与えている。

（２）定着装置（像加熱装置）１１５
以下の説明において、定着装置及び定着装置を構成する部材に関し、長手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向をいう。短手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と平行な方向をいう。長さとは長手方向の寸法である。幅とは短手方向の寸法をいう。記録材に関し、幅方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向をいう。幅とは幅方向の寸法をいう。

図２は本実施例の定着装置１１５の横断側面構成模式図である。この定着装置１１５は、加圧部材駆動式・テンションレスタイプのフィルム加熱方式の定着装置である（特開平４−４４０７５〜４４０８３号公報、同４−２０４９８０〜２０４４８４号公報等）。図３は本実施例の定着装置１１５に用いられるセラミックヒータ２０３の表面側と裏面側の構成模式図である。

本実施例に示す定着装置１１５は、ガイド部材としてのフィルムガイド２０１と、可撓性部材としての筒状の定着フィルムと２０２と、加熱体としてのセラミックヒータ（以下、ヒータと記す）２０３を有している。更に、加圧部材としての剛性ステー２０９と、バックアップ部材としての加圧ローラ２１０などを有している。ヒータホルダ２０１と、定着フィルムと２０２と、ヒータ２０３と、剛性ステー２０９と、加圧ローラ２１０は、何れも長手方向に長い部材である。

ヒータ２０３は、高熱伝導材であるアルミナ及び窒化アルミ等でできた細長いヒータ基板（基板）２０６を有している。そしてこのヒータ基板２０６の定着ニップ部Ｎが形成される側の面（一方の面）と、定着ニップ部Ｎが形成される側の面とは反対側の面（他方の面）に、それぞれ、通電発熱抵抗体としてそれぞれ一本の発熱パターン２０７及び２０４有している。そしてこの発熱パターン２０７及び２０４のうち、一方の発熱パターン２０４は他方の発熱パターン２０７より短くなるように形成してある。そしてそれぞれの発熱パターン２０７及び２０４は並列に接続され独立して駆動されるようになっている。

ヒータの表面側即ちヒータ基板２０６の定着ニップ部Ｎが形成される側の面（以下、表面と記す）には、例えばＡｇ／Ｐｄ等の電気抵抗材料をスクリーン印刷等によりヒータ基板２０６の長手方向に沿って塗工した発熱パターン２０７が形成してある。ここでＡｇ／Ｐｄは銀パラジウムである。発熱パターン２０７はヒータ基板２０６の長手方向中央（ヒータ基板２０６の長手方向中心線ＣＬが通る領域）に対して線対称（対称）となるように配設してある。

また、ヒータ基板２０６の表面には、同じくＡｇ等の電気導電材料をスクリーン印刷等により塗工して発熱パターン２０７の長手方向両端部に導電パターン（給電用電極）３２６，３２３を形成している。更に、ヒータ基板２０６の表面には、発熱パターン２０７の上に保護層としてガラス等をコートしたガラスコート層２０８が形成してある。

一方、ヒータの裏面側即ちヒータ基板２０６の定着ニップ部Ｎが形成される側とは反対側の面（以下、裏面と記す）には、例えばＡｇ／Ｐｄ等の電気抵抗材料をスクリーン印刷等によりヒータ基板の長手方向に沿って塗工した発熱パターン２０４が形成してある。発熱パターン２０４はヒータ基板２０６の長手方向中央に対して線対称（対称）となるように配設してある。また、ヒータ基板２０６の裏面には、同じくＡｇ等の電気導電材料をスクリーン印刷等により塗工して発熱パターン２０４の長手方向一端部に導電パターン（給電用電極）３２４，３２５を形成している。更に、ヒータ基板２０６の裏面には、発熱パターン２０４の上に保護層としてガラス等をコートしたガラスコート層２０５が形成してある。

ヒータ２０３の裏面側においてガラスコート層２０５上には、ヒータ基板２０６の厚み方向において発熱パターン２０７の長手方向中央と対向するようにヒータ２０３の温度を検知する温度検出部材２１３が配設されている。温度検出部材２１３は、例えばサーミスタである。サーミスタ２１３は、ばね（不図示）等でヒータ２０３のガラスコート層２０５上に所定の圧で押し当てられている。更に、ガラスコート層２０５上には、ヒータ基板２０６の厚み方向において発熱パターン２０４と対向するように過昇温防止手段としての保護装置２１４が配設されている。保護装置２１４は、例えば温度ヒューズやサーモスイッチである。

耐熱性樹脂製のフィルムガイド２０１は、横断面形状略樋型に形成され、短手方向外側の弧状ガイド面２０１ａで筒状の定着フィルム２０２の内周面（内面）をガイドするようになっている。ヒータ２０３は、フィルムガイド２０１の短手方向下面中央で長手方向に沿って設けられた溝部２０１ｂに支持されている。そしてヒータ２０３を支持させたフィルムガイド２０１の外周に定着フィルム２０２をルーズに外嵌させている。定着フィルム２０２をルーズに外嵌させたフィルムガイド２０１の長手方向両端は定着装置１１５の装置フレームの前後の側板（不図示）に支持されている。

定着フィルム２０２は、可撓性を有する薄いエンドレス状の耐熱性フィルムからなる基層（不図示）と、この基層の外周面（表面）にフッ素樹脂等のコートを施して離型層（不図示）を形成したものである。

剛性ステー２０９は、横断面形状略逆Ｕ字形状に形成され、フィルムガイド２０１の短手方向上面中央で長手方向に沿って配設されている。この剛性ステー２０９の長手方向両端は上記装置フレームの前後の側板に支持されている。

加圧ローラ２１０は、アルミニウム・鉄・ステンレス等の芯軸２１１と、この芯軸２１１の長手方向両端部の被支持部間の外周面上にシリコンゴム等の弾性のよい耐熱ゴム弾性体からなるローラ状の弾性層２１２などを有している。この弾性層２１２の外周面には、記録材Ｐ、定着フィルム２０２の搬送性、トナーの汚れ防止などの理由から離型層２１３としてフッ素樹脂を分散させたコート層が設けられている。この加圧ローラ２１０は、定着フィルム２０２を介してヒータ２０３の下方に配設され、芯金２１１の長手方向両端部の被支持部が装置フレームに軸受（不図示）を介して回転可能に支持されている。

そして、剛性ステー２０９の長手方向両端部を加圧ばね（不図示）で加圧ローラ２０１の外周面（表面）の母線方向と直交する方向へ付勢している。これによりフィルムガイド２０２は同方向へ加圧されてヒータ２０を定着フィルム２０２を介して加圧ローラ２０１表面に加圧する。これにより加圧ローラ２１０は弾性層２１２がヒータ２０３の加圧方向に弾性変形して加圧ローラ２１０表面と定着フィルム２０２表面とで所定幅の定着ニップ部（ニップ部）Ｎを形成する。

（３）ヒータの駆動制御回路、及び発熱パターンの抵抗温度特性
図４にヒータ２０３の駆動制御回路の構成を示す。同図中、３２２はＣＰＵとＲＯＭやＲＡＭなどのメモリからなる温度制御部（以下、ＣＰＵと記す）である。メモリには小サイズ紙モード、大サイズ紙モード、及びヒータ２０３の温度制御に必要な各種プログラムが記憶されている。３０１は画像形成装置に接続される商用の交流電源である。画像形成装置は交流電源３０１から電力をヒータ２０３に供給してヒータ２０３の表面側と裏面側の発熱パターン２０７及び２０４を発熱させる。本実施例のヒータ２０３の駆動制御回路は、発熱パターン２０７及び２０４に供給する電力を独立に制御するため、二つのヒータ駆動回路を有している。

ヒータ２０３の表面側の発熱パターン２０７に供給する電力の制御はトライアック３１２のオン・オフにより行われる。抵抗３０３，３０４は、トライアック３０２のためのバイアス抵抗であり、フォトトライアックカプラ３０５は一次・二次間の絶縁を確保するためのデバイスである。そして、フォトトライアックカプラ３０５の発光ダイオード３０５ｂに通電することによりトライアック３０２をオンさせる。抵抗３０６は、発光ダイオード３０５ｂの電流を制限するための抵抗であり、トランジスタ３０７によりフォトトライアックカプラ３０５をオン／オフする。トランジスタ３０７は、抵抗３０８を介してＣＰＵ（温度制御部）３２２から出力されるヒータ駆動信号（ヒータ駆動１）に従って動作（オン）する。

ヒータ２０３の裏面側の発熱パターン２０４に供給する電力の制御はトライアック３０２のオン・オフにより行われる。抵抗３１３，３１４は、トライアック３１２のためのバイアス抵抗であり、フォトトライアックカプラ３１５は一次・二次間の絶縁を確保するためのデバイスである。そして、フォトトライアックカプラ３１５の発光ダイオード３１５ｂに通電することによりトライアック３１２をオンさせる。抵抗３１６は、発光ダイオード３１５ｂの電流を制限するための抵抗であり、トランジスタ３１７によりフォトトライアックカプラ３１５をオン／オフする。トランジスタ３１７は、抵抗３１８を介してＣＰＵ３２２から出力されるヒータ駆動信号（ヒータ駆動２）に従って動作（オン）する。

サーミスタ２１３によって検出される温度は、抵抗３２１と、サーミスタ２１３との分圧としてアナログ信号で検出され、そのアナログ信号がＡ／Ｄ変換回路（不図示）でデジタル信号に変換されてＣＰＵ３２２にＴＨ信号（サーミスタ温度）として入力される。

ＣＰＵ３２２は、サーミスタ２１３の検出温度と、ヒータ２０３の設定温度（定着フィルムを介して記録材上に未定着トナー画像を加熱定着するために設定された目標温度（加熱温度））に基づき、例えばＰＩ制御により、供給するべき電力比を算出する。更に供給する電力比に対応した位相角（位相制御）、波数（波数制御）の制御レベルに換算し、その制御条件によりＣＰＵ３２２がトランジスタ３０７及び３１７にヒータ駆動信号を出力する。本実施例ではヒータ２０３の設定温度を２００℃に設定している。

上述のように、発熱パターン２０４及び２０７への電力供給（通電）はそれぞれ独立して制御することが可能であり、それぞれの発熱パターン２０４及び２０７の発熱比率はプリントする記録材サイズによって決定される。この制御の詳細については後述する。

保護装置２１４は交流電源３０１とヒータ２０３の導電パターン３２５及び３２６との間に配設されている。ヒータ２０３が熱暴走に至り保護装置２１４が所定の温度（ヒータ２０３がヒータ割れを起こす温度）に達すると、保護装置２１４がオープンになり、ヒータ２０３への通電が断たれる。

図５にヒータ２０３の表面側と裏面側のそれぞれの発熱パターン２０７及び２０４の長手方向の発熱分布を示す。図５において斜線部分が発熱パターン２０７及び２０４を示している。ヒータ２０３表面側（フィルム摺動面側）の発熱パターン２０７は大サイズ紙通紙域（定着ニップ部を通過する大サイズの記録材の通過領域）に対応している。ヒータ２０３裏面側（非フィルム摺動面側）の発熱パターン２０４は小サイズ紙通紙域（定着ニップ部を通過する小サイズの記録材の通過領域）に対応している。ここで、小サイズ紙通紙域は、定着ニップ部Ｎに通紙可能（導入可能）な記録材のうち最も小さいサイズの記録材の幅に対応している。

本実施例においては、幅１１４ｍｍの小サイズの記録材（洋型封筒２号）に対応させるため、ヒータ２０３裏面側の発熱パターン２０４の長さを１１５ｍｍとした。また、幅２１６ｍｍの大サイズの記録材（ＵＳ−ＬＥＴＴＥＲ紙）に対応させるため、ヒータ２０３表面側の発熱パターン２０７の長さを２２２ｍｍとした。ここで、通紙域よりも発熱パターンを長くしたのは、記録材の幅方向端部までトナー画像の定着性を確保するためである。以下、ヒータ２０３裏面側の発熱パターン２０４を小サイズ紙用発熱パターン２０４と記し、ヒータ２０３表面側の発熱パターン２０７を大サイズ紙用発熱パターン２０７と記す。

ヒータ２０３の表面側と裏面側のガラスコート層２０８及び２０５は、発熱パターン２０４及び２０７の酸化による抵抗変動の防止と、発熱パターン２０７と定着フィルム２０２内面との絶縁を確保するために設けたものである。

図５に示すように、小サイズ紙用発熱パターン２０４における単位長さ当たりの発熱量は大サイズ紙用発熱パターン２０７における単位長さ当たりの発熱量と同等となるようにしてある。小サイズ紙用発熱パターン２０４の抵抗値は２０Ω、ＴＣＲ（抵抗温度特性）は正特性で約６００ｐｐｍ／℃とした。一方、大サイズ紙用発熱パターン２０７の抵抗値は１０Ω、ＴＣＲ（抵抗温度特性）は約０ｐｐｍ／℃とした。

ここで、同図に示す小サイズ紙用発熱パターン２０４の発熱分布から分かるように、小サイズ紙用発熱パターン２０４の長さは通紙する小サイズ紙の幅に対応している。そのため、小サイズ紙用発熱パターン２０４のみの熱暴走が発生した際、ヒータ基板２０６の大サイズ紙用発熱パターン２０７の長手方向両端部と小サイズ紙用発熱パターン２０４を有する長手方向中央部との温度差が激しく、ヒータ割れに対し不利である。

そこで、本発明では、ヒータ割れに対して不利な小サイズ紙用発熱パターン２０４のＴＣＲを正特性にすることで、後述する理由により、ヒータ割れの発生前にサーモスイッチ等の比較的簡易な保護装置２１４を動作させることが可能となる。

図６に、ＴＣＲが０ｐｐｍ／℃または正特性であるときの小サイズ用発熱パターン２０４に１００Ｖを印加した際の発熱量の推移を示す。同図に示すように、熱暴走により小サイズ用発熱パターン２０４に電力が投入され続けた場合、ＴＣＲが０ｐｐｍ／℃では、急激に温度が上昇する。そのため、ヒータ割れ発生温度に到達する時間（ｔ０）がサーモスイッチ等の比較的簡易な保護装置２１４の動作タイミング（ｔ１）に間に合わない。

それに対し、ＴＣＲを正特性にすることにより、同図に示すように小サイズ用発熱パターン２０４の温度が上昇するにつれ、抵抗値が高くなりヒータ割れ発生温度に達する時間（ｔ２）が０ｐｐｍ／℃の場合に比べ長くヒータ割れに対して有利である。これによりヒータ割れの発生を抑制することができる。

図７に、１００ＶをＴＣＲが０ｐｐｍ／℃の小サイズ紙用発熱パターン２０４のみに印加した場合のヒータ基板２０６の温度推移を示す。また、同図に、１００Ｖを正特性である小サイズ用発熱パターンのみに印加した場合のヒータ基板２０６の温度推移を示す。更に、同図に、１００ＶをＴＣＲが０ｐｐｍ／℃である大サイズ紙用発熱パターン２０７と正特性である小サイズ紙用発熱パターン２０４の両方に印加した場合のヒータ基板２０６の温度推移を示す。同図に示すように、ＴＣＲが０ｐｐｍ／℃の場合にプリント可能温度に到達する時間（ｔ３）に比べ、ＴＣＲが正特性である場合のプリント可能温度到達時間（ｔ４）が増加してしまう。

そこで、小サイズの記録材をプリントする場合の立ち上げ時に小サイズ紙用発熱パターン２０４と大サイズ紙用発熱パターン２０７を同時に通電することでプリント到達時間（ｔ５）を短縮することが可能となる。これにより小サイズの記録材をプリントする際の単位時間当たりの処理枚数即ち小サイズの記録材の生産性を向上できる。

図４を参照して、画像形成装置で小サイズ紙（例えば封筒紙）と、大サイズ紙（例えばＡ４紙）をプリントする場合の定着装置１１５におけるヒータ２０３の小サイズ用発熱パターン２０４と大サイズ紙用発熱パターン２０７への通電制御を説明する。

ＣＰＵ３２２はプリント指令に基づいて記録材Ｐが小サイズ紙か大サイズ紙かを判断する。ＣＰＵ３２２は、記録材を小サイズ紙であると判断すると小サイズ紙モードを実行し、記録材を大サイズ紙であると判断すると大サイズ紙モードを実行する。

小サイズ紙モードの場合、ヒータ２０３立ち上げ時には、プリント指令に基づきＣＰＵ３２２がトライアック３０２及び３１２をオンし、大サイズ紙用発熱パターン２０７と小サイズ紙用発熱パターン２０４に商用電源３０１から電力を投入する。この際、サーミスタ２１３で検出した温度が約２００℃（ヒータ２０３の設定温度）になるまで大サイズ紙用発熱パターン２０７と小サイズ紙用発熱パターン２０４の両方に電力を投入する。

プリント時（定着ニップ部Ｎに小サイズ紙を導入してから排出するまでの期間）には、ＣＰＵ３２２はトライアック３１２をオフし、小サイズ紙用発熱パターン２０４のみに電力を投入する。ただし、封筒紙などの非常に厚みのある記録用紙を連続でプリントするような場合、急激に熱を記録用紙に奪われるため、補助的に大サイズ紙用発熱パターン２０７にも通電を行うようにトライアック３１２をオンするように構成してもよい。

大サイズ紙モードの場合、ヒータ２０３立ち上げ時には、プリント指令に基づきＣＰＵ３２２がトライアック３０２及び３１２をオンし、大サイズ紙用発熱パターン２０７と小サイズ紙用発熱パターン２０４に商用電源３０１から電力を投入する。この際、サーミスタ２１３で検出した温度が約２００℃になるまで大サイズ紙用発熱パターン２０７と小サイズ紙用発熱パターン２０４の両方に電力を投入する。

プリント時（定着ニップ部Ｎに大サイズ紙を導入してから排出するまでの期間）には、ＣＰＵ３２２はトライアック３０７をオフし、大サイズ紙用発熱パターン２０７のみに電力を投入する。

（４）定着装置の加熱定着動作
制御部１００はプリント指令に応じてモータＭ（図１参照）を回転駆動する。モータＭの出力軸の回転はギア列（不図示）を介して加圧ローラ２１０の芯金２１１の長手方向端部に設けられている駆動ギア（不図示）に伝達される。これにより加圧ローラ２１０は所定の周速度（プロセススピード）で矢印方向へ回転する。加圧ローラ２１０の回転は定着ニップ部Ｎにおいて加圧ローラ２１０表面と定着フィルム２０２表面との摩擦力によって定着フィルム２０２表面に伝わる。これにより定着フィルム２０２は定着フィルム２０２の内周面（内面）がヒータ２０３の保護層２０８と接触しつつ加圧ローラ２１０の回転に追従して矢印方向へ回転（移動）する。

小サイズ紙モードの場合、ＣＰＵ３２２はトランジスタ３０７及び３１７にヒータ駆動信号を出力し、フォトトライアックカプラ３０５及び３１５をオンしてトライアック３０２及び３１２をオンさせる。これにより商用電源３０１より導電パターン３２４，３２５を介して小サイズ紙用発熱パターン２０４に通電され、商用電源３０１より導電パターン３２３，３２６を介して大サイズ紙用発熱パターン２０７に通電される。これにより小サイズ紙用発熱パターン２０４と大サイズ紙用発熱パターン２０７が発熱してヒータ２０３は急速に昇温する。

また、ＣＰＵ３２２はサーミスタ２１３からのＴＨ信号に基づきヒータ２０３の温度が設定温度に達したか否かを判断する。ヒータ２０３の温度が設定温度に達すると、ＣＰＵ３２２はトランジスタ３１７にヒータ駆動停止信号を出力し、フォトトライアックカプラ３１５をオフしてトライアック３１２をオフさせる。これによりヒータ２０３の大サイズ紙用発熱パターン２０７への電力供給は停止されるが、小サイズ紙用発熱パターン２０４への電力供給は継続される。そしてＣＰＵ３２２はサーミスタ２１３からのＴＨ信号に基づきヒータ２０３の温度を設定温度に維持するようにトランジスタ３０７をオン／オフする。

モータＭを回転駆動し、かつ小サイズ紙用発熱パターン２０４が通電された状態において、未定着トナー画像ｔを担持した小サイズ紙Ｐがトナー画像担持面を上向きにして定着ニップ部Ｎに導入される。この小サイズ紙Ｐは定着ニップ部Ｎにおいて定着フィルム２０２表面と加圧ローラ２１０表面とで挟持されその状態に搬送（挟持搬送）される。この搬送過程において小サイズ紙Ｐ上のトナー画像ｔは定着フィルム２０２を介してヒータ２０３により加熱されて溶融するとともに定着ニップ部Ｎの圧力で小サイズ紙Ｐ上（記録材上）に加熱定着される。そしてトナー画像ｔが加熱定着された小サイズ紙Ｐは定着ニップ部Ｎから排出され中間排紙ローラ１１６に向けて搬送される。

大サイズ紙モードの場合、ＣＰＵ３２２はトランジスタ３０７及び３１７にヒータ駆動信号を出力し、フォトトライアックカプラ３０５及び３１５をオンしてトライアック３０２及び３１２をオンさせる。これにより商用電源３０１より導電パターン３２４，３２５を介して小サイズ紙用発熱パターン２０４に通電され、商用電源３０１より導電パターン３２３，３２６を介して大サイズ紙用発熱パターン２０７に通電される。これにより小サイズ紙用発熱パターン２０４と大サイズ紙用発熱パターン２０７が発熱してヒータ２０３は急速に昇温する。

また、ＣＰＵ３２２はサーミスタ２１３からのＴＨ信号に基づきヒータ２０３の温度が設定温度に達したか否かを判断する。ヒータ２０３の温度が設定温度に達すると、ＣＰＵ３２２はトランジスタ３０７にヒータ駆動停止信号を出力し、フォトトライアックカプラ３０５をオフしてトライアック３０２をオフさせる。これによりヒータ２０３の小サイズ紙用発熱パターン２０４への電力供給は停止されるが、大サイズ紙用発熱パターン２０７への電力供給は継続される。そしてＣＰＵ３２２はサーミスタ２１３からのＴＨ信号に基づきヒータ２０３の温度を設定温度に維持するようにトランジスタ３１５をオン／オフする。

モータＭを回転駆動し、かつ大サイズ紙用発熱パターン２０４が通電された状態において、未定着トナー画像ｔを担持した大サイズ紙Ｐがトナー画像担持面を上向きにして定着ニップ部Ｎに導入される。この大サイズ紙Ｐは定着ニップ部Ｎにおいて定着フィルム２０２表面と加圧ローラ２１０表面とで挟持されその状態に搬送（挟持搬送）される。この搬送過程において大サイズ紙Ｐ上のトナー画像ｔは定着フィルム２０２を介してヒータ２０３により加熱されて溶融するとともに定着ニップ部Ｎの圧力で大サイズ紙Ｐ上（記録材上）に加熱定着される。そしてトナー画像ｔが加熱定着された大サイズ紙Ｐは定着ニップ部Ｎから排出され中間排紙ローラ１１６に向けて搬送される。

以上のように、本実施例の定着装置１１５は、熱暴走によるヒータ割れの抑制と、ヒータの立ち上げ時間の短縮を両立でき、小サイズ紙の生産性を向上できる。

［実施例２］
定着装置の他の例を説明する。本実施例の定着装置はヒータの構成が異なる点を除いて、実施例１の定着装置と同じ構成としてある。

本実施例の定着装置に用いられるヒータは、ヒータ基板の裏面に一本の発熱パターンを有し、ヒータ基板の表面には少なくとも一本以上の発熱パターンを有している。そして一方の発熱パターンを他方の発熱パターンより短くし、それぞれの発熱パターンは並列に接続され独立に駆動されるようになっている。また、短い発熱パターンのＴＣＲを正特性に、長い発熱パターンのＴＣＲをゼロまたは負特性にしている。本実施例では、ヒータ基板の表面に三本の発熱パターンを設けている。

本実施例に示すヒータは、小サイズ紙用発熱パターンの長手方向の形状、大サイズ紙用発熱パターンの数と長手方向の形状、大サイズ紙用発熱パターンへの給電用電極の数、及びサーミスタの数が異なる点を除いて、実施例１のヒータと同じ構成としてある。本実施例では、実施例１のヒータと共通する部材、及び部分に同じ符号を付してその部材、及び部分の再度の説明を省略する。

図８は本実施例のヒータ２０３の短手方向中央の縦断面図と、同ヒータ２０３の表面と裏面の構成模式図である。

ヒータ基板２０６の表面には、大サイズ紙用発熱パターン７０９がヒータ基板２０６の長手方向に沿って形成してある。この大サイズ紙用発熱パターン７０９は、ヒータ基板２０６の長手方向中央（長手方向中心線ＣＬが通る領域）から長手方向端部に向けてヒータ基板２０６の短手方向の幅が変化している二種類の異なる形状の発熱パターンにより構成されている。

一つは、ヒータ基板２０６の長手方向中央から長手方向端部に向け、発熱パターンの短手方向の幅が広く設計された二本の発熱パターン（以下、メイン発熱パターンと記す）７００である。他の一つは、ヒータ基板２０６の長手方向中央から長手方向端部に向け、発熱パターンの短手方向の幅が狭く設計された発熱パターン（以下、サブ発熱パターンと記す）７０１である。このサブ発熱パターン７０１は二本のメイン発熱パターン７００の間に配設されている。二本のメイン発熱パターン７００と一本のサブ発熱パターン７０１からなる大サイズ紙用発熱パターン７０９は、ヒータ基板２０６の長手方向中央に対して線対称となるように配設してある。

また、ヒータ基板２０６の表面には、同じくスクリーン印刷等により塗工してメイン発熱パターン７００とサブ発熱パターン７０１の共通導電パターン（給電用電極）７０５がヒータ基板２０６の長手方向一端部に形成してある。また、同じくスクリーン印刷等により塗工してメイン発熱パターン７００の共通導電パターン（給電用電極）７０３と、サブ発熱パターン７０１の導電パターン（給電用電極）７０４がヒータ基板２０６の長手方向他端部に形成してある。

ヒータ基板２０６の裏面には、小サイズ紙用発熱パターン７０２がヒータ基板２０６の長手方向に沿って形成してある。この小サイズ紙用発熱パターン７０２は、ヒータ基板２０６の長手方向中央に対して線対称となるように配設してある。そしてこの小サイズ紙用発熱パターン７０２は、ヒータ基板２０６の長手方向中央から長手方向端部に向けてヒータ基板２０６の短手方向の幅が変化している。つまり、ヒータ基板２０６の長手方向中央から長手方向端部に向け、発熱パターンの短手方向の幅が段階的に広く設計された発熱パターンである。

また、ヒータ基板２０６の裏面には、同じくスクリーン印刷等により塗工して小サイズ紙用発熱パターン７０２の導電パターン（給電用電極）７０５及び７０６がヒータ基板２０６の長手方向一端部に形成してある。この導電パターン７０５はヒータ基板２０６表面の導電パターン７０５とヒータ基板２０６に設けられたスルーホール内の導電パターン（不図示）を介して電気的に接続してある。

ヒータ２０３の裏面側においてガラスコート層２０５上には、ヒータ基板２０６の厚み方向において発熱パターン２０４の長手方向中央近傍と対向するように温度検出部材（以下、中央サーミスタと記す）２１３ａが配設されている。また、ガラスコート層２０５上には、ヒータ基板２０６の厚み方向において大サイズ紙用発熱パターン７０９の長手方向端部と対向するように温度検出部材（以下、端部サーミスタと記す）２１３ｂが配設されている。更に、ガラスコート層２０５上には、ヒータ基板２０６の厚み方向において発熱パターン２０４の長手方向中央近傍と対向するように保護装置２１４が配設されている。

図９に、大サイズ紙用発熱パターン７０９と小サイズ紙用発熱パターン７０２における長手方向の発熱分布を示す。同図に示すように、小サイズ紙用発熱パターン７０２は長手方向中央の抵抗値を長手方向端部に対して段階的に小さくする設計であるため、長手方向両端部の発熱量が長手方向中央よりも小さくなる。そのため、小サイズ紙用発熱パターン７０２にのみ熱暴走が発生した際、ヒータ基板２０６における小サイズ紙用発熱パターン７０２の長手方向両端部と長手方向中央部との温度差が緩和され、ヒータ割れに対し有利である。これによりヒータ割れの発生を抑制することができる。

また、大サイズ紙用発熱パターン７０９の二本のメイン発熱パターン７００は長手方向中央の抵抗値の抵抗値を長手方向端部に対して段階的に小さくする設計であるため、長手方向両端部の発熱量が長手方向中央よりも小さくなる。二本のメイン発熱パターン７００とは逆に、サブ発熱パターン７０１は長手方向中央の抵抗値の抵抗値を長手方向端部に対して段階的に大きくする設計であるため、長手方向両端部の発熱量が長手方向中央よりも大きくなる。そのため、二本のメイン発熱パターン７００と、サブ発熱パターン７０１を、それぞれ、独立に制御することによって、大サイズ紙用発熱パターン７０７の温度制御性の自由度を向上できる。それにより、記録用紙の幅が小サイズ紙用発熱パターン２０４以上で大サイズ紙通紙域（図５参照）以下である記録用紙に対する非通紙部昇温を抑制することが可能となる。

図１０に、本実施例のヒータ２０３の駆動制御回路の構成を示す。ここで、実施例１のヒータ２０３の駆動制御回路と同様の回路構成については同一符号を付してその説明を省略する。

本実施例では、二極型の切り換えリレー７０７を用いることにより、大サイズ紙用発熱パターン７０７の二本のメイン発熱パターン７００と、サブ発熱パターン７０１との切り換えを行っている。大サイズ紙をプリントする際は、メイン発熱パターン７００に切り換え、メイン発熱パターン７００とサブ発熱パターン７０１の組み合わせでプリント動作を行う。小サイズ紙をプリントする際は、小サイズ紙用発熱パターン７０２に切り換え、小サイズ紙用発熱パターン７０２とサブ発熱パターン７０１の組み合わせでプリント動作を行う。保護装置２１４は交流電源３０１とヒータ２０３の導電パターン７０５との間に配設されている。

図１０を参照して、画像形成装置で小サイズ紙（例えば封筒紙）と、大サイズ紙（例えばＡ４紙）をプリントする場合の定着装置１１５におけるヒータ２０３の小サイズ用発熱パターン７０２と大サイズ紙用発熱パターン７０９への通電制御を説明する。

小サイズ紙モードの場合、プリント指令に基づきＣＰＵ３２２がリレー駆動信号を出力してトランジスタ７０８をオンすることにより、切り換えリレー７０７をオンして接点７０７ａと７０７ｂを接続することで小サイズ紙用発熱パターン７０２に切り換える。ヒータ２０３立ち上げ時には、ＣＰＵ３２２がヒータ駆動信号を出力してトライアック３０２及び３１２をオンし、小サイズ紙用発熱パターン７０２とサブ発熱パターン７０１に商用電源３０１から電力を投入する。この際、ＣＰＵ３２２は中央サーミスタ２１３ａで検出した温度を取り込み、その温度が約２００℃になるまでサブ発熱パターン７０１と小サイズ紙用発熱パターン７０２の両方に電力を投入する。

このように小サイズの記録材をプリントする場合の立ち上げ時に小サイズ紙用発熱パターン７０２とサブ発熱パターン７０１を同時に通電することでプリント到達時間を短縮することが可能となる。これにより小サイズの記録材をプリントする際の単位時間当たりの処理枚数即ち小サイズの記録材の生産性を向上できる。

プリント時には、ＣＰＵ３２２がトライアック３１２をオフし、小サイズ紙用発熱パターン７０２のみに電力を投入する。ただし、封筒紙などの厚みのある記録用紙を連続でプリントするような場合、急激に熱を記録用紙に奪われるため、補助的にサブ発熱パターン７０１にも通電を行うようにトライアック３１２をオンするように構成してもよい。

大サイズ紙モードの場合、プリント指令に基づきＣＰＵ３２２がリレー駆動停止信号を出力してトランジスタ７０８をオフすることにより、切り換えリレー７０７をオフして接点７０７ａと７０７ｃを接続することでメイン発熱パターン７００に切り換える。ヒータ２０３立ち上げ時には、ＣＰＵ３２２がヒータ駆動信号を出力してトライアック３０２及び３１２をオンし、サブ発熱パターン７０１とメイン発熱パターン７００に電力を投入する。この際、ＣＰＵ３２２は中央サーミスタ２１３ａで検出した温度、及び端部サーミスタ２１３ｂで検出した温度を取り込み、その温度が約２００℃になるまでサブ発熱パターン７０１とメイン発熱パターン７００の両方に電力を投入する。

プリント時には、ＣＰＵ３２２は中央サーミスタ２１３ａと端部サーミスタ２１３ｂの温度を基に、常に所定の設定温度を保つよう、サブ発熱パターン７０１とメイン発熱パターン７００への通電比率を制御する。

本実施例では、切り換えリレー７０７を用い、小サイズ紙用発熱パターン７０２とメイン発熱パターン７００を切り換える構成としている。これは、小サイズ紙用発熱パターン７０２とメイン発熱パターン７００が共に長手方向中央部の発熱量が長手方向両端部よりも多い発熱パターンであるためである。

小サイズ紙用発熱パターン７０２とメイン発熱パターン７００の両方に電力を投入し続けるような熱暴走が発生した場合、小サイズ紙用発熱パターン７０２とサブ発熱パターン７０１に通電する組み合わせに比べ、ヒータ割れに対して不利である。ただし、本実施例では、小サイズ紙用発熱パターン７０２のＴＣＲを正特性にすることで熱暴走によるヒータ割れに対し有利な構成にしているため、小サイズ紙用発熱パターン７０２とサブ発熱パターン７０１を切り換える構成でもよい。

更に、切り換えリレー７０７を用いず、２本のメイン発熱パターン７００と、１本のサブ発熱パターン７０１のそれぞれにトライアックを接続し、各発熱パターンを制御するような構成を採ってもよい。

以上のように、本実施例の定着装置１１５も、熱暴走によるヒータ割れの抑制と、ヒータの立ち上げ時間の短縮を両立でき、小サイズ紙の生産性を向上できる。

［実施例３］
定着装置の他の例を説明する。本実施例の定着装置はヒータの構成が異なる点を除いて、実施例１の定着装置と同じ構成としてある。

本実施例の定着装置に用いられるヒータは、ヒータ基板の表面と裏面にそれぞれ少なくとも一本以上の発熱パターンを有し、一方の発熱パターンを他方の発熱パターンより短くし、それぞれの発熱パターンは並列に接続され独立に駆動されるようになっている。また、短い発熱パターンのＴＣＲを正特性に、長い発熱パターンのＴＣＲをゼロまたは負特性にしている。本実施例では、ヒータ基板の表面と裏面にそれぞれ三本の発熱パターンを設けている。

本実施例に示すヒータは、小サイズ紙用発熱パターンの数と長手方向の形状、及びサーミスタの数が実施例２のヒータと異なる点を除いて、実施例２のヒータと同じ構成としてある。本実施例では、実施例２のヒータと共通する部材、及び部分に同じ符号を付してその部材、及び部分の再度の説明を省略する。

図１１は本実施例のヒータ２０３の短手方向中央の縦断面図と、同ヒータ２０３の表面と裏面の構成模式図である。

ヒータ基板２０６の裏面には、小サイズ紙用発熱パターン１００５がヒータ基板２０６の長手方向に沿って形成してある。この小サイズ紙用発熱パターン１００５は、ヒータ基板２０６の長手方向中央（長手方向中心線ＣＬが通る領域）から長手方向端部に向けてヒータ基板２０６の短手方向の幅が変化している二種類の異なる形状の発熱パターンにより構成されている。

一つは、ヒータ基板２０６の長手方向中央から長手方向端部に向け、発熱パターンの短手方向の幅が広く設計された二本の発熱パターン（以下、小サイズメイン発熱パターンと記す）１０００である。他の一つは、ヒータ基板２０６の長手方向中央から長手方向端部に向け、発熱パターンの短手方向の幅が狭く設計された発熱パターン（以下、小サイズサブ発熱パターンと記す）１００１である。この小サイズサブ発熱パターン１００１は二本の小サイズメイン発熱パターン１０００の間に配設されている。二本の小サイズメイン発熱パターン１０００と一本のサブ発熱パターン１００１からなる小サイズ紙用発熱パターン１００５は、ヒータ基板２０６の長手方向中央に対して線対称となるように配設してある。

ヒータ基板２０６の裏面には、小サイズ紙用発熱パターン７０２がヒータ基板２０６の長手方向に沿って形成してある。この小サイズ紙用発熱パターン７０２は、ヒータ基板２０６の長手方向中央に対して線対称となるように配設してある。そしてこの小サイズ紙用発熱パターン７０２は、ヒータ基板２０６の長手方向中央から長手方向端部に向けてヒータ基板２０６の短手方向の幅が変化している。つまり、ヒータ基板２０６の長手方向中央から長手方向端部に向け、発熱パターンの短手方向の幅が段階的に広く設計された発熱パターンである。

ヒータ２０３の裏面側には、ガラスコート層２０５の表面において小サイズ紙用発熱パターン７０２と対向する位置にサーミスタ（以下、中央サーミスタと記す）２１３ａが配設されている。また、ガラスコート層２０５の表面において大サイズ紙用発熱パターン７０９と対向する位置にサーミスタ（以下、端部サーミスタと記す）２１３ｂが配設されている。

また、ヒータ基板２０６の裏面には、同じくスクリーン印刷等により塗工して小サイズメイン発熱パターン１０００と小サイズサブ発熱パターン１００１の共通導電パターン（給電用電極）１００２がヒータ基板２０６の長手方向他端部に形成してある。また、同じくスクリーン印刷等により塗工して小サイズメイン発熱パターン１０００の共通導電パターン（給電用電極）１００４と、小サイズサブ発熱パターン１００１の導電パターン（給電用電極）１００３がヒータ基板２０６の長手方向一端部に形成してある。

ヒータ２０３の裏面側においてガラスコート層２０５上には、ヒータ基板２０６の厚み方向において小サイズ紙用発熱パターン１００５の長手方向中央近傍と対向するように温度検出部材（以下、小サイズ中央サーミスタと記す）２１３ａが配設されている。また、ガラスコート層２０５上には、ヒータ基板２０６の厚み方向において大サイズ発熱パターン７０９の長手方向端部と対向するように温度検出部材（以下、大サイズ端部サーミスタと記す）２１３ｂが配設されている。また、ガラスコート層２０５上には、ヒータ基板２０６の厚み方向において小サイズ紙用発熱パターン１００５の長手方向端部と対向するように温度検出部材（以下、小サイズ端部サーミスタと記す）２１３ｃが配設されている。

更に、ガラスコート層２０５上には、ヒータ基板２０６の厚み方向において小サイズ紙用発熱パターン１００５の長手方向中央近傍と対向するように保護装置２１４が配設されている。

図１２に、大サイズ紙用発熱パターン７０９と小サイズ紙用発熱パターン１００５における長手方向の発熱分布を示す。同図に示すように、小サイズ紙用発熱パターン１００５の二本の小サイズメイン発熱パターン１０００は長手方向中央の抵抗値の抵抗値を長手方向端部に対して段階的に小さくする設計であるため、長手方向両端部の発熱量が長手方向中央よりも小さくなる。二本の小サイズメイン発熱パターン１０００とは逆に、小サイズサブ発熱パターン１００１は長手方向中央の抵抗値の抵抗値を長手方向端部に対して段階的に大きくする設計であるため、長手方向両端部の発熱量が長手方向中央よりも大きくなる。そのため、二本の小サイズメイン発熱パターン１０００と、小サイズサブ発熱パターン１００１を、それぞれ、独立に制御することによって、小サイズ紙用発熱パターン１００５の温度制御性の自由度を向上できる。それにより、記録用紙の幅が小サイズ紙用発熱パターン２０４の小サイズ紙通紙域（図５参照）以下である記録用紙に対する非通紙部昇温を抑制することが可能となる。

図１３に、本実施例のヒータ２０３の駆動制御回路の構成を示す。ここで、実施例１、２のヒータ２０３の駆動制御回路と同様の回路構成については同一符号を付してその説明を省略する。

本実施例では、二極型の切り換えリレー７０７を用いることにより、小サイズ紙用発熱パターン１００５と、大サイズ紙用発熱パターン７０９との切り換えを行っている。大サイズ紙をプリントする際は、大サイズ紙用発熱パターン７０９に切り換え、メイン発熱パターン７００とサブ発熱パターン７０１の組み合わせでプリント動作を行う。小サイズ紙をプリントする際は、小サイズ紙用発熱パターン１００５に切り換え、小サイズメイン発熱パターン１０００と小サイズサブ発熱パターン１００１の組み合わせでプリント動作を行う。

図１３を参照して、画像形成装置で小サイズ紙（例えば封筒紙）と、大サイズ紙（例えばＡ４紙）をプリントする場合の定着装置１１５におけるヒータ２０３の小サイズ用発熱パターン７０２と大サイズ紙用発熱パターン７０９への通電制御を説明する。

小サイズ紙モードの場合、プリント指令に基づきＣＰＵ３２２がリレー駆動信号を出力してトランジスタ７０８をオンすることにより、切り換えリレー７０７をオンして接点７０７ａと７０７ｂを接続することで小サイズ紙用発熱パターン１００５に切り換える。ヒータ２０３立ち上げ時には、ＣＰＵ３２２がヒータ駆動信号を出力してトライアック１２００，１２０７及び３１２をオンし、小サイズメイン発熱パターン１０００と小サイズサブ発熱パターン１００１とサブ発熱パターン７０１に商用電源から電力を投入する。この際、ＣＰＵ３２２は小サイズ中央サーミスタ２１３ａで検出した温度を取り込み、その温度が約２００℃になるまで小サイズメイン発熱パターン１０００と小サイズサブ発熱パターン１００１とサブ発熱パターン７０１に電力を投入する。

このように小サイズの記録材をプリントする場合の立ち上げ時に小サイズメイン発熱パターン１０００と小サイズサブ発熱パターン１００１とサブ発熱パターン７０１を同時に通電することでプリント到達時間を短縮することが可能となる。これにより小サイズの記録材をプリントする際の単位時間当たりの処理枚数即ち小サイズの記録材の生産性を向上できる。

プリント時には、ＣＰＵ３２２は小サイズ中央サーミスタ２１３ａで検出した温度と、小サイズ端部サーミスタ２１３ｃで検出した温度を取り込む。そしてその温度を基に、常に所定の設定温度を保つよう、小サイズメイン発熱パターン１０００と小サイズサブ発熱パターン１００１への通電比率を制御する。ただし、封筒紙などの厚みのある記録用紙を連続でプリントするような場合、急激に熱を記録用紙に奪われるため、補助的にサブ発熱パターン７０１にも通電を行う。

大サイズ紙モードの場合、プリント指令に基づきＣＰＵ３２２がリレー駆動停止信号を出力してトランジスタ７０８をオフすることにより、切り換えリレー７０７をオフして接点７０７ａと７０７ｃを接続することでメイン発熱パターン７００に切り換える。ヒータ２０３立ち上げ時には、ＣＰＵ３２２がヒータ駆動信号を出力してトライアック３１２及び１２４１をオンし、サブ発熱パターン７０１とメイン発熱パターン７００に電力を投入する。この際、ＣＰＵ３２２は小サイズ中央サーミスタ２１３ａで検出した温度、及び大サイズ端部サーミスタ２１３ｂで検出した温度を取り込み、その温度が約２００℃になるまでサブ発熱パターン７０１とメイン発熱パターン７００の両方に電力を投入する。

プリント時には、ＣＰＵ３２２は小サイズ中央サーミスタ２１３ａと大サイズ端部サーミスタ２１３ｂの温度を基に、常に所定の設定温度を保つよう、サブ発熱パターン７０１とメイン発熱パターン７００への通電比率を制御する。

以上のように、本実施例の定着装置１１５も、熱暴走によるヒータ割れの抑制と、ヒータの立ち上げ時間の短縮を両立でき、実施例１、２の定着装置１１５に比べ、小サイズ紙通紙域より小さい幅の記録用紙に対し、更に小サイズ紙の生産性を向上できる。

［他の実施例］
実施例１乃至実施例３では、ヒータの表面側に長い方の発熱パターンを配設し、表面側に短い方の発熱パターンを配設した例を説明したが、ヒータの表面側に短い方の発熱パターンを配設し、表面側に長い方の発熱パターンを配設しても同様の作用効果を得られる。

実施例１乃至実施例３では、ヒータの小サイズ紙用発熱パターンと大サイズ紙用発熱パターンの単位長さ当たりの発熱量を同等にしたが、小サイズ紙用発熱パターンと大サイズ紙用発熱パターンの発熱量は必ずしも同等にする必要はない。

実施例１乃至実施例３の定着装置１１５は記録材Ｐが担持する未定着トナー画像ｔを記録材に加熱定着する装置としての使用に限られない。例えば未定着トナー画像を加熱して記録材に仮定着する像加熱装置、或いは記録材上に加熱定着されたトナー画像を加熱してトナー画像表面に光沢を付与する像加熱装置としても使用できる。

１１５：定着装置、２０３：セラミックヒータ、２０２：定着フィルム、２１０：加圧ローラ、Ｎ：定着ニップ部、Ｐ：記録材、２０４，７０２，１００５：小サイズ紙用発熱パターン、２０７，７０９：大サイズ紙用発熱パターン

上記の目的を達成するために、本発明に係る像加熱装置は、
筒状のフィルムと、
基板と、前記基板の一方の面に形成された第１の発熱抵抗体と、前記基板の他方の面に形成されており前記第１の発熱抵抗体よりも前記基板の長手方向における長さが短く前記第１の発熱抵抗体とは独立して制御可能な第２の発熱抵抗体と、を有し、前記フィルムの内面に接触するヒータと、
前記ヒータが異常昇温するとその熱により作動し、前記第１及び第２の発熱抵抗体への通電を遮断する過昇温防止手段と、
を有し、前記フィルムを介した前記ヒータの熱により記録材に形成された画像を加熱する像加熱装置において、
前記過昇温防止手段は、前記基板の前記第２の発熱抵抗体が設けられた前記他方の面側に設けられていることを特徴とする。

図９に、大サイズ紙用発熱パターン７０９と小サイズ紙用発熱パターン７０２における長手方向の発熱分布を示す。同図に示すように、小サイズ紙用発熱パターン７０２は長手方向中央の抵抗値を長手方向端部に対して段階的に大きくする設計であるため、長手方向両端部の発熱量が長手方向中央よりも小さくなる。そのため、小サイズ紙用発熱パターン７０２にのみ熱暴走が発生した際、ヒータ基板２０６における小サイズ紙用発熱パターン７０２の長手方向両端部と長手方向中央部との温度差が緩和され、ヒータ割れに対し有利である。これによりヒータ割れの発生を抑制することができる。

また、大サイズ紙用発熱パターン７０９の二本のメイン発熱パターン７００は長手方向中央の抵抗値を長手方向端部に対して段階的に大きくする設計であるため、長手方向両端部の発熱量が長手方向中央よりも小さくなる。二本のメイン発熱パターン７００とは逆に、サブ発熱パターン７０１は長手方向中央の抵抗値を長手方向端部に対して段階的に小さくする設計であるため、長手方向両端部の発熱量が長手方向中央よりも大きくなる。そのため、二本のメイン発熱パターン７００と、サブ発熱パターン７０１を、それぞれ、独立に制御することによって、大サイズ紙用発熱パターン７０７の温度制御性の自由度を向上できる。それにより、記録用紙の幅が小サイズ紙用発熱パターン２０４以上で大サイズ紙通紙域（図５参照）以下である記録用紙に対する非通紙部昇温を抑制することが可能となる。

Claims (1)

1. 基板と前記基板の一方の面と前記一方の面とは反対側の他方の面で前記基板の長手方向に沿って設けられた通電発熱抵抗体とを有する加熱体と、前記加熱体と接触しつつ移動する可撓性部材と、前記可撓性部材を介して前記加熱体とニップ部を形成するバックアップ部材と、を有し、前記ニップで記録材を挟持搬送しつつ記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、
   前記基板の前記一方の面と前記他方の面に設けられた通電発熱抵抗体のうち一方の前記発熱抵抗体は他方の前記発熱抵抗体より短くなっており、短い方の前記発熱抵抗体は抵抗温度特性が正であり、長い方の前記発熱抵抗体は抵抗温度特性が零又は負であり、短い方の前記発熱抵抗体と長い方の前記発熱抵抗体は並列に接続され、短い方の前記発熱抵抗体を用いて記録材上の画像を加熱する場合、所定の加熱温度に達するまで短い方の前記発熱抵抗体と長い方の前記発熱抵抗体への通電を行うことを特徴とする像加熱装置。