JP2016024321A

JP2016024321A - 定着装置

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Publication number: JP2016024321A
Application number: JP2014148109A
Authority: JP
Inventors: 高木　健二; Kenji Takagi; 健二高木; 雅人迫; Masato Sako
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2014-07-18
Filing date: 2014-07-18
Publication date: 2016-02-08
Also published as: EP2975466A2; US20160018764A1; CN105319920A; EP2975466A3; CN105319920B

Abstract

【課題】筒状のフィルムと、フィルムの内面に接触し、基板の両面に独立して電力供給可能な発熱抵抗体を有するヒータと、を備える定着装置において、ヒータの裏面に形成された発熱抵抗体を発熱させて定着装置のウォームアップを行うと、ウォームアップ時間が長くなる。【解決手段】ヒータへの電力供給を開始してから所定のタイミングまでの期間において、ヒータの表面に形成された第１の発熱抵抗体に供給する電力は、ヒータの裏面に形成された第２の発熱抵抗体に供給する電力よりも大きい、もしくは、第１の発熱抵抗体のみに電力を供給する。【選択図】図５

Description

本発明は、電子写真複写機や電子写真プリンタ等の画像形成装置に搭載する定着装置に関する。

複写機、レーザービームプリンタ等の画像形成装置に搭載される定着装置として、オンデマンド性に優れた筒状のフィルムを用いた定着装置が広く用いられている。

この定着装置は、筒状のフィルムと、フィルムの内面に接触する板状のヒータと、ヒータと共にフィルムを介してニップ部を形成するためのバックアップ部材と、を有するものが一般的である。ニップ部でトナー像が形成された記録材を搬送しながら加熱しトナー像を記録材に定着する。

この定着装置に用いられるヒータは、酸化アルミニウムや窒化アルミニウム等のセラミックス材料で形成された基板と、基板に形成される発熱抵抗体と、発熱抵抗体を覆うガラス等で形成された絶縁層と、を有する。

このようなヒータの中には、基板の両面にそれぞれ独立に電力を供給可能な発熱抵抗体が形成され、それらの発熱抵抗体を記録材のサイズ等に応じて選択的に使用するものが知られている（特許文献１）。

特開２００３−３３７４８４

基板の両面に発熱抵抗体が形成されたヒータは以下のような課題がある。基板のフィルムの内面に接触する側の面（以下、表面と記す）の発熱抵抗体を発熱させる場合は、ヒータと記録材との間にフィルムを介しているだけなのでヒータの熱が記録材に伝わるのが速い。しかしながら、基板の表面と反対側の面（以下、裏面と記す）の発熱抵抗体を発熱させる場合は、ヒータと記録材との間にフィルムだけでなく基板も介しているので、基板の表面の発熱抵抗体を発熱させる場合よりもヒータの熱が記録材に伝わるのが遅くなる。

ここで、基板の材料として用いられる窒化アルミニウムと酸化アルミニウムの伝熱時間を表１に記す。この伝熱時間は、熱物性から１ｍｍの距離を熱が伝わる時間として算出している。基板の裏面の発熱抵抗体を発熱させる場合は、表面の発熱抵抗体を発熱させるよりもヒータの熱が記録材に伝わるのが表１に示した時間遅くなる。

この伝熱時間は、特に定着装置のウォームアップ時間に影響する。基板の裏面の発熱抵抗体に電力を供給してウォームアップを開始した場合は、基板の表面の発熱抵抗体に電力を供給してウォームアップを開始した場合よりもウォームアップ時間が長くなる。従って、特許文献１のように記録材のサイズに応じて基板の表面と裏面の発熱抵抗体を選択的に使用する場合は、記録材のサイズによってウォームアップ時間が異なるという課題がある。

上記課題を解決するための本発明に係る好適な実施形態は、筒状のフィルムと、基板と、前記基板の第１の面に形成された第１の発熱抵抗体と、前記基板の前記第１の面と反対側の面である第２の面に形成された第２の発熱抵抗体と、を有し、前記第１の面が前記フィルムの内面に接触するヒータと、前記フィルムと接触して圧接部を形成するバックアップ部材と、前記第１の発熱抵抗体と、前記第２の発熱抵抗体と、に供給する電力を独立に制御することが可能な制御部と、を備え、前記フィルムの熱によりトナー像が形成された記録材を加熱して前記トナー像を記録材に定着する定着装置において、前記ヒータへの電力供給を開始してから所定のタイミングまでの期間において、前記第１の発熱抵抗体に供給する電力は前記第２の発熱抵抗体に供給する電力よりも大きい、もしくは、前記第１の発熱抵抗体のみに電力を供給することを特徴とするものである。

上記課題を解決するための本発明に係るその他の好適な実施形態は、筒状のフィルムと、基板と、前記基板の第１の面に形成された第１の発熱抵抗体及び第２の発熱抵抗体と、前記基板の前記第１の面と反対側の面である第２の面に形成された第３の発熱抵抗体と、を有し、前記第１の面が前記フィルムの内面に接触するヒータと、前記フィルムと接触して圧接部を形成するバックアップ部材と、前記第１の発熱抵抗体と、前記第２の発熱抵抗体と、前記第３の発熱抵抗体と、に供給する電力を独立に制御することが可能な制御部と、を備え、前記フィルムの熱によりトナー像が形成された記録材を加熱して前記トナー像を記録材に定着する定着装置において、前記ヒータへの電力供給を開始してから所定のタイミングまでの期間において、前記第１の発熱抵抗体及び前記第２の発熱抵抗体に供給する総電力は前記第３の発熱抵抗体に供給する電力よりも大きい、もしくは、前記第１の発熱抵抗体と前記第２の発熱抵抗体の少なくとも一方のみに電力を供給することを特徴とするものである。

本発明によれば、基板の両面に独立して電力供給を行うことが可能な発熱抵抗体を有するヒータを備える定着装置において、ヒータの裏面の発熱抵抗体を発熱させる場合であっても定着装置のウォームアップ時間を短くすることができる。

本実施例に係る画像形成装置の概略断面図実施例１に係る定着装置の横断面模式図実施例１に係るヒータの概略構成を示す図実施例１及び比較例の電力制御を示すフローチャート実施例１及び比較例の最大電力の時間推移を示す模式図実施例１及び比較例の温度推移を示す模式図変形例１及び２を用いた場合の電力の時間推移を示す模式図加圧ベルトユニットを用いた定着装置の横断面模式図外部加熱定着方式の定着装置の横断面模式図実施例２に係るヒータの概略構成を示す図実施例２に係る電力制御を示すフローチャート実施例２の最大電力の時間推移を示す模式図

（実施例１）
以下に図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。図１は本実施例における画像形成装置の一例であるレーザービームプリンタの概略構成図である。１は感光ドラムである。感光ドラム１は矢印の方向に回転駆動され、まず、その表面は帯電装置としての帯電ローラ２によって一様帯電される。次に、レーザースキャナ３によって画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザービームＬによる走査露光が施され、静電潜像が形成される。そして、現像装置４は、この静電潜像にトナーを付着させてトナー像を感光ドラム１上に現像する。その後、感光ドラム１上に形成されたトナー像は、転写ローラ５と感光ドラム１とで形成される転写ニップ部において、給紙カセット６から所定のタイミングで搬送された記録材である記録材Ｐに転写される。このとき、感光ドラム１上のトナー像の画像形成位置と記録材の先端の書き出し位置が合致するように、搬送ローラ９によって搬送される記録材の先端をトップセンサ８によって検知し、タイミングを合わせている。転写ニップ部に所定のタイミングで搬送された記録材Ｐは転写ニップ部で挟持搬送される。トナー像が転写された記録材Ｐは定着装置７へと搬送され、定着装置７においてトナー像は記録材に加熱定着される。その後、記録材Ｐは排紙トレイ上に排紙される。

次に、本実施例における定着装置７について説明する。図２は定着装置７の断面図である。定着装置は、筒状のフィルム１１と、フィルム１１の内面に接触するヒータ１２と、フィルム１２に接触して圧接部を形成するバックアップ部材としての加圧ローラ２０と、を有する。圧接部は、ヒータ１２がフィルム１１を介して加圧ローラ２０と共に形成する記録材を搬送するためのニップ部Ｎである。ニップ部Ｎでトナー像が形成された記録材Ｐを搬送しながら加熱しトナー像を記録材に定着する。

フィルム１１は、クイックスタートを可能にするために総厚８０μｍとする。フィルムは、基層と、基層の外側に離型層と、を有する。基層の材料としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂を使用することができ、本実施例では厚さ６５μｍのポリイミドを使用している。また、離型層の材料としては、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂やシリコーン樹脂等の離型性の良好な耐熱樹脂を混合あるいは単独で被覆することができ、本実施例では厚さ１５μｍのフッ素樹脂のＰＦＡを被覆している。

本実施例のフィルム１１のフィルム１１の母線方向の長さはレターサイズ（幅２１６ｍｍ）に対応するため２４０ｍｍとしており、外径は２４ｍｍである。

フィルムガイド１３はフィルム１１の内面に接触しフィルム１１の回転をガイドする部材である。フィルム１１は、フィルムガイド１３に対してルーズに外嵌され、矢印の方向に回転自在である。また、フィルムガイド１３は、ヒータ１２のフィルム１１と接触する面と反対側の面を支持する機能も有し、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の材料で形成されている。フィルム１１、ヒータ１２、フィルムガイド１３と、はアセンブリ化され、フィルムユニット１０を構成している。

加圧ローラ２０は、芯金２１と、芯金の外側に形成されたゴム層２２と、を有する。芯金２１は、ＳＵＳ、ＳＵＭ、Ａｌ等の金属で形成される。ゴム層２２は、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムあるいはシリコーンゴムを発泡させたゴムで形成される。また、ゴム層２２の外側にＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性層を形成しても良い。本実施例の加圧ローラ２０の外径は２５ｍｍであり、ゴム層として厚さ３．５ｍｍのシリコーンゴムを用いている。また、ゴム層の長手方向の長さは２３０ｍｍである。

フィルムユニット１０は、ヒータ１２が加圧ローラ２０に対向する向きで、加圧ローラ２０に対して押圧され、ニップ部Ｎが形成される。また、不図示の駆動源から加圧ローラ２０の芯金２１の長手方向の端部に設けられた不図示の駆動部材へ駆動が伝達されて、加圧ローラ２０は回転する。フィルム１１は、ニップ部Ｎにおいて回転する加圧ローラ２０から摩擦力を受けて加圧ローラ２０の回転に従動して回転する。

図３に示すように、ヒータ１２は、細長い基板３０１と、基板３０１の両側の面に形成された発熱抵抗体（３０５、３０９）と、発熱抵抗体（３０５、３０９）と、を被覆する保護層（３０２、３０８）と、を有する。発熱抵抗体３０９は基板３０１のフィルム１１の内面と接触する面である第１の面に形成され、発熱抵抗体３０５は基板３０１の第１の面と反対側の面である第２の面に形成される。図３（ｂ）は、本実施例のヒータ１２の第１の面の模式図である。図３（ａ）はヒータ１２の第２の面の模式図である。図３（ｄ）はヒータ１２の図３（ａ）、（ｂ）におけるｘ−ｘ’断面の模式図である。

ここで、図３（ｂ）を用いて、ヒータ１２の第１の面の構成について説明する。基板３０１は、Ａｌ_２Ｏ_３（酸化アルミニウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）等のセラミック材料で形成される。本実施例の基板３０１は、幅１０ｍｍ、長手方向の長さ２７０ｍｍ、厚さ１ｍｍのサイズのＡｌ_２Ｏ_３で形成されたものを使用している。基板３０１の第１の面には、第１の発熱抵抗体としての発熱抵抗体３０９が形成されている。発熱抵抗体３０９は、Ａｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）等の材料を基板３０１の第１の面に厚み１０μｍ程度でスクリーン印刷したものである。発熱抵抗体３０９は、長さ２２５ｍｍ、幅１．５ｍｍの発熱抵抗体を基板３０１の短手方向において３．０ｍｍの間隔を設けて２本並べて形成されている。発熱抵抗体３０９は、この２本の発熱抵抗体の一方の端部同士を、導体３０７により電気的に接続し、２本の発熱抵抗体を直列に接続したものである。本実施例では、発熱抵抗体３０９の抵抗値を１２Ωとした。尚、発熱抵抗体３０９の基板３０１の長手方向の長さを２２５ｍｍとしているのは、本実施例の装置で搬送可能な最大幅の記録材であるレターサイズ（２１６ｍｍ幅）やＡ４サイズ（２１０ｍｍ幅）の記録材に形成されたトナー像に対応させるためである。つまり、発熱抵抗体３０９は、大サイズ記録材に対応した発熱抵抗体である。また、３１０は発熱抵抗体３０９に電力を供給する導体であり、３２０は電流を供給するコネクタ接点となる給電接点部である。導体３０７、導体３１０、および給電接点部３２０は、発熱抵抗体３０９よりも抵抗値の低い材料で形成されている。本実施例では、導体３０７、導体３１０、および、給電接点部３２０は、Ａｇ（銀）、Ｐｔ（白金）の混合粉末を含むペーストをスクリーン印刷することで形成されている。発熱抵抗体３０９は保護層３０８により被覆されている。保護層３０８は、絶縁性とフィルムとの耐久摩耗性とを確保するために、厚さ６５μｍのガラスコーティング層からなる。

次に、図３（ａ）を用いて、ヒータ１２の第２の面の構成について説明する。基板３０１の第２の面には第２の発熱抵抗体としての発熱抵抗体３０５が形成されている。発熱抵抗体３０５は、発熱抵抗体３０９と同様に基板３０１の第２の面にスクリーン印刷することによって形成されている。発熱抵抗体パターン３０５は、長さ１１５ｍｍ、幅１．５ｍｍの発熱抵抗体２本を、基板３０１の短手方向で３．０ｍｍの間隔を空けて並べて形成されている。発熱抵抗体３０５は、この２本の発熱抵抗体の一方の端部同士を、導体３０４で電気的に接続し、２本の発熱抵抗体を直接に接続して形成されている。本実施例では、発熱抵抗体３０５の抵抗値を２５Ωとした。尚、発熱抵抗体３０５の基板３０１の長手方向の長さを１１５ｍｍとした理由は、官製はがき（１００ｍｍ幅）やＡ６サイズ紙（１０５ｍｍ幅）等の小サイズ記録材に形成されたトナー像に対応させるためである。つまり、発熱抵抗体３０５は、小サイズ記録材に対応した発熱抵抗体である。

３０６は、発熱抵抗体３０５に電力を供給する導体であり、３２１は電力を供給するためのコネクタの接点部を接触させる給電接点部である。本実施例では、導体３０４、導体３０６、および給電接点部３２１は、Ａｇ（銀）、Ｐｔ（白金）の混合粉末を含むペーストをスクリーン印刷することで形成されている。保護層３０２は、保護層３０８と同様に厚さ６５μｍのガラスコーティング層からなる保護層である。

図３（ｃ）に、ヒータ１２の第１の面の発熱抵抗体３０９と、及び第２の面の発熱抵抗体３０５と、の長手方向の発熱分布を示す。発熱抵抗体３０９の発熱分布７０１、及び発熱抵抗体３０５の発熱分布７００は、長手方向において発熱領域の長さは異なるものの発熱分布は均一である。

次に、ニップ部において記録材を搬送しながら加熱しトナー画像を記録材に定着させる定着処理の工程について説明する。加圧ローラ２０を回転駆動され且つヒータ１２の発熱抵抗体に電力が供給されヒータ１２が所定の温度に達した状態において、未定着トナー画像を担持した記録材Ｐがトナー画像を担持する面がフィルム１１に対向する向きでニップ部Ｎに導入される。この記録材Ｐはニップ部Ｎにおいてフィルム１１表面と加圧ローラ２０表面とで挟持搬送される。このニップ部Ｎでの搬送過程において、記録材Ｐのトナー画像はフィルム１１を介してヒータ１２の発熱抵抗体が発する熱によって加熱されて溶融するとともにニップ部Ｎの圧力で記録材Ｐ上に定着される。そしてトナー画像が加熱定着された記録材Ｐはニップ部Ｎから排出される。

次に、ヒータ１２の電力制御について説明する。ヒータ１２の制御はヒータ１２の長手方向の中央部に設けられた温度検知部材としてのメインサーミスタ１４ａの検知温度が目標温度になるようにヒータ１２への供給電力を制御することによって行われる。メインサーミスタ１４ａの出力信号はＣＰＵとＲＯＭやＲＡＭなどのメモリから構成される制御部としてのＣＰＵ５２に入力される。ＣＰＵ５２はこの入力信号に基づいてヒータ１２の検知温度が目標温度に維持されるようにトライアック５０及び５１を介してヒータ１２の発熱抵抗体３０５及び３０９への供給電力を制御する。発熱抵抗体３０５及び３０９への供給電力の制御はＡＣ電圧をトライアックによりＯＮ／ＯＦＦすることで行われる。ヒータ１２の第２の面に設けられたサブサーミスタ１４ｂは、ヒータ１２のＡ４サイズ記録材の非通紙部に設けられている。このサブサーミスタ１４ｂは、ヒータ１２の端部の温度を検知し、フィルム１１の温度がフィルム１１の上限温度より高くならないように監視する安全装置としての役割を有する。

次に本実施例の特徴である、ヒータ１２の発熱抵抗体（３０５、３０９）へ供給する電力制御について説明する。まず、幅が１１０ｍｍ以下の小サイズ記録材を定着処理する場合の電力制御について説明する。表１にヒータ１２に電力供給を開始してから所定のタイミング（Ｄ）までの期間である第１の期間と、第１の期間の後に開始される第２の期間と、における発熱抵抗体３０５及び３０９に供給可能な最大電力について示した。更に、第１の期間から第２の期間にかけて、発熱抵抗体３０５及び３０９に供給する最大電力をどのように推移させるかについて図５（ａ）に示した。尚、一般的に、画像形成装置が消費する電力を使用電源の定格値以下にする必要があるため、本実施例の画像形成装置においては、ヒータ１２に供給可能な最大電力を電圧１００Ｖで８５０Ｗと定めている。従って、発熱抵抗体３０５（１００Ｖ時において最大４００Ｗ相当）と３０９（１００Ｖ時において最大８３３Ｗ相当）の双方に対し同時に最大電力を供給すると定格電力をオーバーする。従って、本実施例では、第１の期間において、幅が１１０ｍｍ以下の小サイズ記録材を定着処理する場合であっても、フィルム１１の内面に近い第１の面に形成された発熱抵抗体３０９のみに電力を供給する制御である第１の電力制御を行う。これは、フィルム１１等の定着装置の部材が温まっていない状況が想定される第１の期間において、フィルム１１の内面に接触している発熱抵抗体３０９のみに集中して電力を供給する第１の電力制御を行うことで、フィルム１１を速く温めるためである。この第１の期間における第１の電力制御によって、定着装置のウォームアップ時間を短縮するという効果が得られる。そして、第１の期間の後に開始される第２の期間においては、ヒータ１２の第２の面に形成された発熱抵抗体３０５のみに電力を供給する制御である第２の電力制御を行う。これは、第１の期間でフィルム１１が温まった後は、小サイズ記録材のサイズに対応した発熱抵抗体３０５のみを発熱させてフィルム１１を加熱することで非通紙部昇温を抑制するためである。よって、図５（ａ）に示すように、幅が１１０ｍｍ以下の記録材を定着処理する場合は、第１の期間において発熱抵抗体３０５に供給可能な最大電力（ＷＢ１）はゼロであり、第２の期間において発熱抵抗体３０９に供給可能な最大電力（ＷＳ２）はゼロである。

一方、幅が１１０ｍｍを超える記録材の定着処理する場合は、ヒータ１２に電力供給を開始してから定着処理が終了するまで第１の電力制御を行う。

次に、本実施例の電力制御のフローチャートを図４（ａ）に示す。まず、プリントＪＯＢを開始（Ｓ１）し、記録材の記録材の搬送方向に直交する方向の幅が１１０ｍｍ以下の小サイズ記録材であるかどうかを判断（Ｓ２）する。Ｓ２において、記録材の幅が１１０ｍｍ以下であると判断された場合は、第１の期間で第１の電力制御を実行（Ｓ３）し、所定のタイミングＤに到達した（Ｓ５）後、第２の期間で第２の電力制御を実行（Ｓ６）した後に、プリントＪＯＢを終了する（Ｓ７）。一方、Ｓ２で記録材の幅が１１０ｍｍを超えると判断された場合は、第１の電力制御を実行（Ｓ４）した後、プリントＪＯＢを終了する（Ｓ７）。また、本実施例において、所定のタイミングＤはサブサーミスタ１４ｂが所定温度に達した時点としている。すなわち、記録材Ｐの連続プリントによって、非通紙部の温度が徐々に上昇し始め、ヒータ１２及び定着装置７が全体的に暖まってきた段階で第２の期間に移行する。

次に、本実施例の作用効果を本実施例と比較例とを比較して確認した結果を示す。比較例の定着装置の構成は、本実施例と同じであり、ヒータ１２の電力制御のみが異なる。図４（ｂ）に比較例の電力制御のフローチャートを示す。プリントＪＯＢを開始（Ｓ１００）し、記録材の記録材の搬送方向に直交する方向の幅が１１０ｍｍ以下であるかどうかを判断（Ｓ１０１）する。Ｓ１０１で記録材の幅が１１０ｍｍ以下であると判断された場合は発熱抵抗体３０５のみに電力供給を行う第２の電力制御を実行（Ｓ１０２）し、プリントＪＯＢを終了（Ｓ１０４）する。一方、Ｓ１０１で記録材の幅が１１０ｍｍを超えると判断された場合は、発熱抵抗体３０９のみに電力供給を行う第１の電力制御を実行（Ｓ１０３）し、プリントＪＯＢを終了（Ｓ１０４）する。また、図５（ｂ）に比較例において、発熱抵抗体３０９及び３０５それぞれに供給可能な最大電力の推移を示す。図５（ｂ）に示すように、比較例において定着処理する記録材の幅が１１０ｍｍ以下である場合は、ヒータ１２に電力供給を開始してから定着処理を終えるまでの期間における発熱抵抗体３０５および３０９に供給可能な最大電力は次のようになる。発熱抵抗体３０５に供給可能な最大電力はゼロでないＷＢであるものの、発熱抵抗体３０９に供給可能な最大電力であるＷＳはゼロである。

図６に、本実施例の画像形成装置で小サイズ記録材（Ａ６サイズ：幅１０５ｍｍ）をプリントした場合の次のものを示す。図６（ａ）は、定着装置のウォームアップ期間におけるフィルムの表面のうち通紙部の温度の時間推移であり、図６（ｂ）は、連続して定着処理を実行している時のフィルム表面のうち非通紙部の温度の時間推移である。また、図６（ｃ）は、小サイズ記録材（Ａ６サイズ）をプリントした場合のフィルムの表面の長手方向の温度分布である。図６（ａ）と、図６（ｂ）と、におけるフィルムの表面の温度の測定ポイントは、それぞれ、図６（ｃ）における位置Ｘ１、Ｘ２である。Ｘ１は通紙部の中央位置、Ｘ２はフィルム表面の温度がピークになる位置である。図６（ａ）（ｂ）において実線は図４（ａ）及び図５（ａ）で説明した本実施例の電力制御を行った場合、破線は図４（ｂ）及び図５（ｂ）で説明した比較例の電力制御を実施した場合を示す。図６（ａ）に示すように、本実施例は、比較例よりもフィルム１１の通紙部の温度を定着可能な目標温度Ｔ１まで到達させる時間（ウォームアップ時間）が短い。これは、比較例のようにヒータ１２への電力供給を開始してからヒータ１２の第２の面に形成された発熱抵抗体３０５のみに電力供給すると、ヒータ１２の熱がフィルム１１の表面まで伝わるのに時間を要することを示す。一方、本実施例では、ヒータ１２への電力供給を開始してから所定のタイミングまでの間、第１の面に形成された発熱抵抗体３０９のみに電力を供給しているため、フィルム１１の通紙部の温度が比較例よりも速く上昇している。一方、図６（ｂ）に示すように連続プリント時の非通紙部の温度は、比較例と本実施例とで殆ど変わらない。これは本実施例で非通紙部の温度に応じて第１の電力制御から第２の電力制御に切り替えているからである。

表３に、本実施例と比較例とで、Ａ６サイズ記録材を連続してプリントした時のＦＰＯＴとフィルム１１の非通紙部の最高温度について示す。尚、ＦＰＯＴ（ＦｉｒｓｔＰｒｉｎｔＯｕｔＴｉｍｅ）は、プリントＪＯＢを入力してから１枚目の記録材のプリントを完了するまでの時間であり、定着装置のウォームアップ時間はＦＰＯＴに影響しやすい。表３から、本実施例の電力制御によって、非通紙部昇温を悪化させることなくＦＰＯＴを短縮できていることがわかる。

以上述べたことから、本実施例によると、基板の両面に独立して電力供給が可能な発熱抵抗体を有するヒータを備える定着装置において、ヒータの裏面の発熱抵抗体を発熱させる場合であっても定着装置のウォームアップ時間を短くすることができる。

本実施例では第１の電力制御を行う第１の期間の終了タイミングである所定のタイミングＤを、サブサーミスタ１４ｂの検知温度に応じて決めるものとしたが、これに限定されない。所定のタイミングＤは、ヒータ１２が十分に暖まっている状態であれば良いので、ヒータ１２へ電力供給を開始してから所定時間経過後のタイミングであっても良い。

また、本実施例においては、幅が１１０ｍｍ以下の記録材を定着処理する場合、第１の期間で発熱抵抗体３０９のみに電力を供給する制御であったものの、これに限定されない。そこで、本実施例の変形例１は、幅が１１０ｍｍ以下の記録材を定着処理する場合に、第１の期間に発熱抵抗体３０９及び３０５の双方に電力を供給し、第２の期間に発熱抵抗体３０５にのみ電力を供給する。ただし、第１の期間においては、発熱抵抗体３０５に供給する電力は、発熱抵抗体３０９に供給する電力よりも小さい電力になるように設定する。

第１の期間における発熱抵抗体３０５と３０９とに供給する電力の比率によって、発熱抵抗体３０５と３０９とに供給可能な最大電力であるＷＳ１とＷＢ１との比率が決定される。また、図７（ａ）のように、第１の期間において発熱抵抗体３０５に供給可能な最大電力（ＷＢ１）は、第２の期間においては発熱抵抗体３０５に供給可能な最大電力（ＷＢ２）よりも小さくなるように設定する。

次に、本実施例の変形例２は、幅が１１０ｍｍ以下の記録材の場合に、第１の期間と第２の期間との両期間において、発熱抵抗体３０９及び３０５の双方に電力を供給する。ただし、第１の期間において発熱抵抗体３０５に供給する電力が発熱抵抗体３０９に供給する電力よりも小さい電力になるように、第２の期間において発熱抵抗体３０９に供給する電力が発熱抵抗体３０５に供給する電力よりも小さい電力になるように設定する。

この第１の期間における発熱抵抗体３０５と３０９とに供給する電力の比率によって、発熱抵抗体３０５と３０９とに供給可能な最大電力であるＷＢ１とＷＳ１との比率が決定される。同じく第２の期間における発熱抵抗体３０５と３０９とに供給する電力の比率によって、発熱抵抗体３０５と３０９とに供給可能な最大電力であるＷＢ２とＷＳ２との比率が決定される。また、発熱抵抗体３０９に供給可能な最大電力は、図７（ｂ）のように、第２の期間の最大電力（ＷＳ２）が第１の期間の最大電力（ＷＳ１）よりも小さくなるように設定する。これに加えて、発熱抵抗体３０５に供給可能な最大電力は、第１の期間の最大電力（ＷＢ１）が第２の期間の最大電力（ＷＢ２）よりも小さくなるように設定する。

また、変形例３として、第１の期間の電力制御は実施例１と同じで、第２の期間において発熱抵抗体３０９に供給可能な最大電力（ＷＳ２）が発熱抵抗体３０５に供給可能な最大電力（ＷＢ２）よりも大きい制御でも良い。

次に、本実施例においては長さが異なる発熱体を有するヒータ構成について説明したが、これに限らず、長手方向における発熱領域を複数に分割して発熱領域を切り替え調整する両面ヒータでもよい。また、発熱体長さが同じで抵抗値が異なる複数の発熱抵抗体を切り替える構成でもかまわない。

また、本実施例の技術思想は、図８のようにフィルムユニット１０の対向に、加圧ベルト６０６、加圧ベルト６０６の内面に接触する加圧パッド６０５、加圧ステー６０７を有する加圧ベルトユニットを設ける定着装置であっても適用可能である。

更に、本実施例は、フィルムユニット１０は、加圧ローラ２０との間に記録材を搬送するためのニップ部Ｎを形成する構成であった。しかしながら、図９のように、加熱フィルム１１と、加熱フィルム１１の内面に接触するヒータ１２と、定着ローラ２３と、定着ローラとニップ部Ｎ２を形成する加圧ローラ２０と、を有する構成であっても良い。この構成においては、ヒータ１２は加熱フィルム１１を介して定着ローラ２３と共に加熱圧接部Ｎ１を形成する。定着ローラ２３の表面は、加熱圧接部Ｎ１を介してヒータ１２の熱による加熱される。

（実施例２）
本発明に係る実施例２について説明する。本実施例は実施例１に対してヒータ１２の両側の面に形成される発熱抵抗体と、ヒータ１２の電力制御と、が異なるだけであり、その他は実施例１と同じである。本実施例にて特徴的な点についてのみ説明し、実施例１と重複する説明は省略する。

図１０（ｂ）は本実施例に係るヒータ１２のフィルムの内面に接触する側の面（第１の面）の模式図である。図１０（ａ）は本実施例に係るヒータ１２の第１の面と反対側の面（第２の面）の模式図である。図１０（ｄ）は、ヒータ１２の図１０（ａ）、（ｂ）におけるｘ−ｘ’断面の模式図である。

図１０（ｂ）に示すように、基板３０１の第１の面には、第１の発熱抵抗体としての発熱抵抗体３８１と、第２の発熱抵抗体としての発熱抵抗体３８２と、が形成されている。発熱抵抗体３８１及び３８２は、基板３０１の長手方向に沿って２２５ｍｍの長さで形成されている。発熱抵抗体３８１は、基板３０１の長手方向において、中央部から端部に向かって基板３０１の短手方向の幅が徐々に広くなるパターンを有する。発熱抵抗体３８２は、基板３０１の長手方向において、中央部から端部に向かって基板３０１の短手方向の幅が徐々に狭くなるパターンを有する。発熱抵抗体３８１と発熱抵抗体３８２は、基板３０１の長手方向における中央に対して対称となるパターンを有する。発熱抵抗体３８１の抵抗値は２０Ωであり、発熱抵抗体３８２の抵抗値は３３Ωである。

次に、図１０（ａ）に示すように基板３０１の第２の面には第３の発熱抵抗体としての発熱抵抗体３８０が形成されている。発熱抵抗体３８０は、基板３０１の長手方向に沿って１１５ｍｍの長さで形成されている。発熱抵抗体３８０は、基板３０１の長手方向における中央に対して対称となるパターンを有する。発熱抵抗体３８０は、基板３０１の長手方向において、中央部から端部に向かって、基板３０１の短手方向の幅が徐々に広くなるパターンを有する。発熱抵抗体３８０の抵抗値を２５Ωとした。

図１０（ｃ）に、発熱抵抗体３８１と、発熱抵抗体３８２と、発熱抵抗体３８０と、基板３０１の長手方向における発熱分布を示す。図１０（ｃ）に示すように、発熱抵抗体３８１の発熱分布は、長手方向の中央部から端部にかけて徐々に発熱量が小さくなる発熱分布７０３になる。発熱抵抗体３８２の発熱分布は長手方向の中央部から端部にかけて徐々に発熱量が大きくなる発熱分布７０４になる。発熱抵抗体３８０は長手方向の中央部から端部にかけて徐々に発熱量が小さくなる発熱分布７０２となる。

本実施例の定着装置は、発熱抵抗体３８１、３８２、３８０に対して、それぞれ独立して電力を供給する制御が可能な装置である。発熱抵抗体３８１と３８２は、これらに供給する電力の比率を変更することによって、発熱抵抗体３８０が対応できる幅（１１０ｍｍ）よりも広く、装置で搬送可能な記録材の最大幅（２１６ｍｍ）以下の幅の記録材に対応することができる。

更に、発熱抵抗体３８０と、発熱抵抗体３８２と、に対して独立に電力制御することによって、記録材の幅が発熱抵抗体３８０の幅（１１０ｍｍ）以下である記録材に対応することができる。つまり、発熱抵抗体３８１と、３８２と、３８０と、に対して独立して電力制御を行うことで、実施例１のヒータよりも多くのサイズの記録材に対応することができて、非通紙部昇温を抑制することができる。

本実施例の特徴であるヒータ１２の発熱抵抗体（３８１、３８２、３８０）への電力制御について説明する。まず、幅が１１０ｍｍ以下の小サイズ記録材を定着処理する場合の電力制御について説明する。表４に、ヒータ１２に電力供給を開始してから所定のタイミング（Ｄ）までの期間である第１の期間と、第１の期間の後に開始される第２の期間と、における発熱抵抗体（３８１、３８２、３８０）に供給可能な最大電力について示した。更に、第１の期間から第２の期間にかけて、発熱抵抗体（３８１、３８２、３８０）に供給可能な最大電力をどのように推移させるかについて図１２に示した。

本実施例では、第１の期間において、１１０ｍｍ以下の小サイズ記録材を定着処理する場合であっても、フィルム１１の内面に接触している第１の面に形成された発熱抵抗体３８１、３８２のみに電力を供給する制御である第３の電力制御を行う。これは、フィルム１１等の定着装置の部材が温まっていない状況が想定される第１の期間において、第１の面に形成された発熱抵抗体３８１及び３８２のみに集中して電力を供給する第３の電力制御を行うことで、フィルム１１を速く温めるためである。この第１の期間における第３の電力制御によって、定着装置のウォームアップ時間を短縮するという効果が得られる。そして、第１の期間の後に開始される第２の期間においては、ヒータ１２の第１の面に形成された発熱抵抗体３８２と第２の面に形成された発熱抵抗体３８０とのみに電力を供給する制御である第４の電力制御を行う。これは、第１の期間でフィルム１１が温まった後は、１１０ｍｍ以下の小サイズ記録材の幅に対応した発熱分布を形成してフィルム１１を加熱することで非通紙部昇温を抑制するためである。

一方、幅が１１０ｍｍを超える記録材を定着処理する場合は、ヒータ１２に電力供給を開始してから定着処理が終了するまで第３の制御を行う。

図１１に、本実施例の電力制御を示すフローチャート示し説明する。プリントＪＯＢが開始（Ｓ２００）された後、記録材の幅が１１０ｍｍ以下の小サイズ記録材であるかどうかを判断（Ｓ２０１）する。Ｓ２０１で記録材の幅が１１０ｍｍ以下であると判断された場合、第３の電力制御を行い（Ｓ２０２）、所定のタイミングＤに到達する（Ｓ２０４）と、第４の電力制御に移行（Ｓ２０５）した後にプリントＪＯＢを終える（Ｓ２０７）。一方、Ｓ２０１において、記録材の幅が１１０ｍｍを超えると判断された場合は、第３の電力制御に移行（Ｓ２０３）した後、プリントジョブを終える（Ｓ２０７）。

次に、図１２に本実施例において、幅が１１０ｍｍ以下の記録材を定着処理する場合における、発熱抵抗体３８１、３８２、３８０に供給可能な最大電力の推移について説明する。第１の期間において発熱抵抗体３８０には電力を供給しないので、供給可能な最大電力（ＷＢＭ１）はゼロである。同じく、第２の期間において発熱抵抗体３８１には電力を供給しないので、供給可能な最大電力（ＷＳＭ２）はゼロである。また、第１の期間における発熱抵抗体３８２に供給可能な最大電力（ＷＳＳ１）は、第２の期間における発熱抵抗体３８２に供給可能な最大電力（ＷＳＳ２）と同じになるように設定している。第１の期間における発熱抵抗体３８１と３８２とに供給可能な最大電力であるＷＳＭ１とＷＳＳ１との比率は、記録材のサイズ等に応じて決定される発熱抵抗体３８１と３８２とに供給する電力の比率によって決まる。同じく、第２の期間において、発熱抵抗体３８２と３８０とに供給可能な最大電力であるＷＳＳ２とＷＢＭ２との比率は、記録材のサイズ等に応じて決定される発熱抵抗体３８２と３８０とに供給する電力の比率によって決まる。

表５に、本実施例と、実施例１に記載した比較例と、で、Ａ６サイズ記録材を連続してプリントした時のＦＰＯＴとフィルム１１の非通紙部の最高温度について示す。表５から、本実施例の電力制御によって、非通紙部昇温を悪化させることなくＦＰＯＴを短縮できていることがわかる。

尚、本実施例では、フィルム１１の内面に接触している第１の面に形成された発熱抵抗体３８１、３８２のみに電力を供給する制御を実行したものの、第１の期間において補助的に発熱抵抗体３８０にも電力を供給しても良い。ただし、発熱抵抗体３８１及び３８２に供給する総電力は、発熱抵抗体３８０に供給する電力よりも大きくなるように設定する。

また、本実施例において第２の期間において、発熱抵抗体３８２と発熱抵抗体３８０との双方に電力を供給したものの、少なくとも発熱抵抗体３８２と発熱抵抗体３８０とのいずれか一方に供給する制御であっても良い。

７定着装置
１０ヒータ
１１フィルム
１２ヒータ
２０バックアップ部材
３０１基板
３０５第２の発熱抵抗体
３０９第１の発熱抵抗体
３８０第５の発熱抵抗体
３８１第３の発熱抵抗体
３８２第４の発熱抵抗体
Ｎ圧接部
Ｐ記録材

Claims

筒状のフィルムと、
基板と、前記基板の第１の面に形成された第１の発熱抵抗体と、前記基板の前記第１の面と反対側の面である第２の面に形成された第２の発熱抵抗体と、を有し、前記第１の面が前記フィルムの内面に接触するヒータと、
前記フィルムと接触して圧接部を形成するバックアップ部材と、
前記第１の発熱抵抗体と、前記第２の発熱抵抗体と、に供給する電力を独立に制御することが可能な制御部と、
を備え、前記フィルムの熱によりトナー像が形成された記録材を加熱して前記トナー像を記録材に定着する定着装置において、
前記ヒータへの電力供給を開始してから所定のタイミングまでの期間において、前記第１の発熱抵抗体に供給する電力は前記第２の発熱抵抗体に供給する電力よりも大きい、もしくは、前記第１の発熱抵抗体のみに電力を供給することを特徴とする定着装置。
前記ヒータへの電力供給を開始してから所定のタイミングまでの期間を第１の期間とすると、前記第１の発熱抵抗体に供給可能な最大電力は、前記第１の期間よりも前記第１の期間より後に開始される期間である第２の期間の方が小さく、前記第２の発熱抵抗体に供給可能な最大電力は、前記第１の期間よりも前記第２の期間の方が大きいことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
前記第２の期間において、前記第２の発熱抵抗体に供給する電力は前記第１の発熱抵抗体に供給する電力よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
前記所定のタイミングは、前記ヒータの前記母線方向の端部の温度に応じて決定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
前記フィルムの母線方向において、前記第１の発熱抵抗体の端部の発熱量は中央部の発熱量よりも大きく、前記第２の発熱抵抗体の端部の発熱量は中央部の発熱量よりも小さいこと特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置。
前記第１の発熱抵抗体の前記フィルムの母線方向の長さは、前記第２の発熱抵抗体の長さよりも長いことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着装置。
前記装置で搬送可能な最大幅の記録材よりも幅の狭い記録材を定着処理する場合に、前記ヒータへの電力供給を開始してから所定のタイミングまでの期間において、前記第１の発熱抵抗体に供給する電力は前記第２の発熱抵抗体に供給する電力よりも大きい、もしくは、前記第１の発熱抵抗体のみに電力を供給することを特徴とする請求項５又は６に記載の定着装置。
前記圧接部は記録材を搬送しながら加熱するためのニップ部であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の定着装置。
前記ヒータは、前記フィルムを介して前記バックアップ部材と共に前記ニップ部を形成することを特徴とする請求項８に記載の定着装置。
筒状のフィルムと、
基板と、前記基板の第１の面に形成された第１の発熱抵抗体及び第２の発熱抵抗体と、前記基板の前記第１の面と反対側の面である第２の面に形成された第３の発熱抵抗体と、を有し、前記第１の面が前記フィルムの内面に接触するヒータと、
前記フィルムと接触して圧接部を形成するバックアップ部材と、
前記第１の発熱抵抗体と、前記第２の発熱抵抗体と、前記第３の発熱抵抗体と、に供給する電力を独立に制御することが可能な制御部と、
を備え、前記フィルムの熱によりトナー像が形成された記録材を加熱して前記トナー像を記録材に定着する定着装置において、
前記ヒータへの電力供給を開始してから所定のタイミングまでの期間において、前記第１の発熱抵抗体及び前記第２の発熱抵抗体に供給する総電力は前記第３の発熱抵抗体に供給する電力よりも大きい、もしくは、前記第１の発熱抵抗体と前記第２の発熱抵抗体の少なくとも一方のみに電力を供給することを特徴とする定着装置。
前記第２の期間において、前記第１の発熱抵抗体と前記第３の発熱抵抗体とのみに電力を供給することを特徴とする請求項１０に記載の定着装置。
前記フィルムの母線方向において、前記第１の発熱抵抗体の端部の発熱量は、中央部の発熱量よりも大きく、前記第２の発熱抵抗体の端部の発熱量は、中央部の発熱量よりも小さく、前記第３の発熱抵抗体の端部の発熱量は、中央部の発熱量よりも小さいことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の定着装置。
前記装置で搬送可能な最大幅の記録材よりも幅の狭い記録材を定着処理する場合に、記ヒータへの電力供給を開始してから所定のタイミングまでの期間において、前記第１の発熱抵抗体及び前記第２の発熱抵抗体に供給する総電力は前記第３の発熱抵抗体に供給する電力よりも大きいことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の定着装置。