JP2017138431A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小サイズ紙による非通紙部昇温と、続いて大サイズ紙の定着処理を行う場合のコールドオフセットとホットオフセットの発生を同時に防止した画像形成装置を提供する。【解決手段】制御手段２０３は第１サイズの記録材の定着処理を行う際は、前記第１サイズの記録材の通過領域を加熱可能であり、且つ、発熱領域が最小幅となる一つ若しくは複数の電極４０５ａ、４０５ｂ、４０５ｃ、４０５ｄ、４０５ｅ、４０５ｆに電圧を印加し、前記第１サイズの記録材の定着処理が終了した後に、前記第１サイズよりも大きいサイズである第２サイズの記録材の定着処理を行う場合、前記第１サイズの記録材の通過領域よりも外側、且つ、前記第２のサイズ記録材の通過領域を加熱する、一つ若しくは複数の電極に電圧を印加し、且つ、該電極の発熱領域の端部の温度を検知する端部温度検知手段１８の検知温度が第１の所定温度に達した後に定着処理を開始する。【選択図】図５

Description

本発明は、複合機、複写機、プリンタ、ファックス等の記録材上に画像形成可能な電子写真方式の定着装置に関する。

電子写真方式の複写機、レーザービームプリンタ等の画像形成装置に用いられる定着装置は、画像形成部で記録材上に形成させた未定着トナー画像を記録材上に定着させることを目的としている。定着装置としては加熱された定着ローラと加圧ローラとの間の定着ニップ部で記録材を挟持搬送し、加熱・加圧して未定着トナー画像を記録材上に定着させる熱ローラ方式が一般に用いられている。

近年では、省エネルギー化、又は電源オンから画像出力が完了するまでの時間（ウォームアップタイム）の短縮を実現するため、定着ベルト方式の定着装置が実用化されている。

特許文献１に記載の定着装置は加熱体である板状セラミックヒータと加圧ローラとの間に、定着ベルトを介して定着ニップ部を形成し、定着ベルトを加圧ローラと共に回転させる構成である。 定着ベルト方式の定着装置は熱ローラ方式の定着装置よりも、定着部材の熱容量が非常に小さいため、加熱体からの熱エネルギーを効率良く使用することができる。そのため、定着ベルト方式の定着装置はウォームアップタイムを大幅に短縮することができる。更に、ウォームアップタイムが短いため、待機中に定着部材を予熱する必要が無く、大幅なエネルギーの削減が可能である。

一方、定着ベルト方式の定着装置では非通紙部昇温と呼ばれる問題が顕著に発生する。これは、幅方向のサイズが小さい記録材（以後、小サイズ記録材と称す）を連続して定着処理すると、記録材が通過しない領域（以後、非通紙部と称す）の定着装置の各部材（加熱体、定着ベルト、加圧ローラなど）の温度が過度に上昇する現象である。

記録材の通過領域（以後、通紙部と称す）の各部材の温度は記録材に熱量が奪われながらも、加熱体から供給される熱エネルギーによって所定の温度となるように電力供給が制御される。一方、非通紙部の各部材は記録材にその熱量が奪われないため、過度に温度が上昇してしまう。

この非通紙部昇温により、各部材の温度が高温になると、定着ベルトの離型層の接着力の低下や定着ベルトおよび加圧ローラの弾性層の軟化等の熱劣化による各部材の破損が発生する。

このような問題を防止するため、特許文献２記載の定着装置では通電発熱層の長手に沿う途中部の複数の所定位置から分岐して選択的に通電制御される分岐電路を設け、記録材のサイズ情報に応じて通電すべき分岐電路を決定する加熱装置を提案している。このような加熱装置では非通紙部昇温を防止することができる。

特開平４−２０４９８０号公報 特開平５−５３４６１号公報

一方、特許文献２記載の画像形成装置では以下のような問題があった。第一のサイズの小サイズ記録材（以下第一小サイズ記録材）を連続して定着処理する際に、記録材のサイズ情報に応じて分岐電路を決定し通電を行うと、非通紙部では熱エネルギーが供給されない。そのため、ヒータおよび定着部材の温度が通紙部よりも低くなり、幅方向において温度差が生じた状態となる。この第一小サイズ記録材を連続して定着処理を行った後に、第一小サイズ記録材よりも幅方向のサイズが大きいサイズの記録材（以下第二サイズ記録材）の定着処理を行うためには、第一サイズ記録材の非通紙部をトナーを溶融加熱するために必要な温度まで加熱する必要がある。

然しながら、特許文献２の加熱装置は第一小サイズ記録材の通紙部にのみ温度検知手段を設ける構成のため、非通紙部の温度を安定的に制御することが出来ない。そのため、非通紙部の温度が低い場合には所謂コールドオフセットが発生してしまう。また、コールドオフセットを防止するため非通紙部の温度を必要以上に加熱すると、特許文献２の加熱装置の構成は通紙部も加熱してしまうので、通紙部の温度が高くなりホットオフセットが発生する。

上記課題を鑑みて、本発明の目的は、小サイズ紙を連続して定着処理を行う際の非通紙部昇温の発生と、続いて大サイズ紙の定着処理を行う場合においてもコールドオフセットとホットオフセットの発生を同時に防止することができる定着装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る定着装置は、
定着部材（２０）と、
抵抗発熱体（４０１、４０２、６２０）へ電圧を印加することで発熱し、前記定着部材を加熱する加熱体（１６）と、
前記定着部材と圧接して定着ニップ部（Ｎ）を形成する加圧部材（２２）と、
電源供給部から前記抵抗発熱体へ印加する電圧を制御する制御手段（２０３）を有し、
前記加熱体が前記電源供給部と電気的に接続される複数の電極（４０５、１６４１〜１６７１）および複数の電極と前記抵抗発熱体とを電気的に接続するための複数の導電路（４０６、１６６０〜１６７０）を有し、前記複数の導体路が前記抵抗発熱体と長手方向の異なる位置で電気的に接続される加熱体であって、
前記制御手段が前記記録材の幅方向のサイズ情報に応じて、複数の電極の何れかに選択的に電圧を印加することが可能であり、
前記制御手段は第１サイズの記録材の定着処理を行う際は、前記第１サイズの記録材の通過領域を加熱可能であり、且つ、発熱領域が最小幅となる一つ若しくは複数の電極に電圧を印加し、
前記第１サイズの記録材の定着処理が終了した後に、前記第１サイズよりも大きいサイズである第２サイズの記録材の定着処理を行う場合、前記第１サイズの記録材の通過領域よりも外側、且つ、前記第２のサイズ記録材の通過領域を加熱する、一つ若しくは複数の電極に電圧を印加し、且つ、該電極の発熱領域の端部の温度を検知する端部温度検知手段（１８）の検知温度が第１の所定温度に達した後に定着処理を開始することを特徴とする。

本発明に係る定着装置によれば、加熱体が長手方向において複数の発熱領域を有し、夫々の発熱領域に対して独立して電圧を印加するので、小サイズ記録材の定着処理を行う際には小サイズ記録材の通紙部のみを加熱するため、非通紙部昇温が発生することが無い。

更に、第一小サイズ記録材の定着処理を行った後に、幅方向のサイズが大きい第二サイズ記録材の定着処理を行う際には、第一小サイズ紙の非通紙部、且つ、第二サイズ記録材の通紙部に設けた温度検知手段の検知温度に基づいて、加熱体への印加電圧を制御するので、定着フィルム温度を安定的に制御可能である。従って、第一小サイズ記録材の非通紙部でコールドオフセットが発生することは無く、更に、通紙部の温度が過度に高くなることが無いのでホットオフセットが発生することも無い。

従って、小サイズ紙を連続して定着処理を行う際の非通紙部昇温の発生と、続いて大サイズ紙の定着処理を行う場合においてもコールドオフセットとホットオフセットの発生を同時に防止することができる定着装置を提供することができる。

本発明の第１の実施例のヒータを説明する図 本発明の定着装置を用いた画像形成装置を説明する図 本発明の定着装置を説明する断面図 本発明の定着装置を説明する斜視図 本発明の第１の実施例の加熱制御回路ブロック図 本発明の第１の実施例の定着装置の動作を説明する図 本発明の第１の実施例のサーミスタが検知する温度推移を説明する図 本発明の第２の実施例のヒータを説明する図 本発明の第１の実施例の記録材サイズと分岐導電路との関係を説明する図 本発明の第２の実施例の加熱制御回路ブロック図 本発明の第２の実施例の定着装置の動作を説明する図 本発明の第２の実施例の記録材サイズと対向給電線との関係を説明する図 本発明の第２の実施例のサーミスタが検知する温度推移を説明する図 本発明のヒータの層構成を説明する図

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

［実施例１］
図２は上記カラーレーザプリンタの画像形成部の一例の構成略図である。本例のカラーレーザプリンタは、電子写真プロセス利用、中間転写ドラムタイプのものである。

１０１は有機感光体やアモルファスシリコン感光体でできた感光ドラム（像担持体）であり、矢示の反時計方向に所定のプロセス速度（周速度）で回転駆動される。感光ドラム１０１はその回転過程で帯電ローラ等の帯電装置１０２で所定の極性・電位の一様な帯電処理を受ける。

次いでその帯電処理面にレーザ光学箱（レーザスキャナー）１１０から出力されるレーザ光１０３により、目的の画像情報の走査露光処理を受ける。レーザ光学箱１１０は不図示の画像読み取り装置等の画像信号発生装置からの目的画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調（オン／オフ）したレーザ光１０３を出力して感光ドラム１０１面を走査露光するもので、この走査露光により感光ドラム１０１面には走査露光した目的画像情報に対応した静電潜像が形成される。１０９はレーザ光学箱１１０からの出力レーザ光１０３を感光ドラム１０１の露光位置に偏向させるミラーである。

フルカラー画像形成の場合は、目的のフルカラー画像の第１の色分解成分画像、例えばイエロー成分画像についての走査露光・潜像形成がなされ、その潜像が４色カラー現像装置１０４のうちのイエロー現像器１０４Ｙの作動でイエロートナー画像として現像される。そのイエロートナー画像は感光ドラム１０１と中間転写ドラム１０５との接触部（或いは近接部）である１次転写部Ｔ１において中間転写ドラム１０５面に転写される。中間転写ドラム１０５面に対するトナー画像転写後の感光ドラム１０１面はクリーナ１０７により転写残トナー等の付着残留物の除去を受けて清掃される。

上記のような帯電・走査露光・現像・一次転写・清掃のプロセスサイクルが、目的のフルカラー画像の第２の色分解成分画像（例えはマゼンタ成分画像、マゼンタ現像器１０４Ｍが作動）、第３の色分解成分画像（例えばシアン成分画像、シアン現像器１０４Ｃが作動）、第４の色分解成分画像（例えば黒成分画像、黒現像器１０４ＢＫが作動）の各色分解成分画像について順次実行され、中間転写ドラム１０５面にイエロートナー画像・マゼンタトナー画像・シアントナー画像・黒トナー画像の４色のトナー画像が順次重ねて転写されて、目的のフルカラー画像に対応したカラートナー画像が形成される。

中間転写ドラム１０５は、金属ドラム上に中抵抗の弾性層と高抵抗の表層を設けたもので、感光ドラム１０１に接触して或いは近接して感光ドラム１０１とほぼ同じ周速度で矢示の時計方向に回転駆動され、中間転写ドラム１０５の金属ドラムにバイアス電位を与えて感光ドラム１０１との電位差で感光ドラム１０１側のトナー画像を前記中間転写ドラム１０５面側に転写させる。

上記の中間転写ドラム１０５面に形成されたカラートナー画像は、前記中間転写ドラム１０５と転写ローラ１０６との接触ニップ部である二次転写部Ｔ２において、前記二次転写部Ｔ２に給紙部（不図示）から搬送ローラ対、トップセンサ（レジストセンサ）等を含むシートパス（いずれも不図示）を通って所定のタイミングで送り込まれた記録材（転写材、用紙）Ｐの面に転写されていく。転写ローラ１０６は記録材Ｐの背面からトナーと逆極性の電荷を供給することで中間転写ドラム１０５面倒から記録材Ｐ側へ合成カラートナー画像を順次に一括転写する。

二次転写部Ｔ２を通過した記録材Ｐは中間転写ドラム１０５面から分離されて定着装置（像加熱装置）１００へ導入され、未定着トナー画像の加熱定着処理を受けて、機外の不図示の排紙トレーに排出される。

記録材Ｐに対するカラートナー画像転写後の中間転写ドラム１０５はクリーナ１０８により転写残トナー・紙粉等の付着残留物の除去を受けて清掃される。このクリーナ１０８は常時は中間転写ドラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写ドラム１０５から記録材Ｐに対するカラートナー画像の二次転写実行過程において中間転写ドラム１０５に接触状態に保持される。また転写ローラ１０６も常時中間転写ドラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写ドラム１０５から記録材Ｐに対するカラートナー画像の二次転写実行過捏において中間転写ドラム１０５に転写材Ｐを介して接触状態に保持される。

本例のプリンタは、白黒画像などモノカラー画像のプリントモードも実行できる。また両面画像プリントモードも実行できる。両面画像プリントモードの場合は、定着装置１００を出た１面目画像プリント済みの記録材Ｐは不図示の再循環搬送機構を介して表裏反転されて再び二次転写部Ｔ２へ送り込まれて２面に対するトナー画像転写を受け、再度、定着装置１００に導入されて２面に対するトナー画像の定著処理を受けることで両面画像プリントが出力される。

図３は本実施例における定着装置１００の概略構成図である。本実施例の定着装置１００は、定着ベルト方式の定着装置である。

２０は定着ベルトであり、ステンレスからなるベルト状の基層部材の周面上にシリコーンゴムからなる弾性層を設け、該弾性層周面上にＰＦＡからならチューブを被覆したエンドレスベルト状の定着部材である。２２は加圧ローラである。１７は加熱体保持部材としての、横断面略半円弧状樋型の耐熱性・剛性を有するヒータホルダ、１６は加熱体としての定着ヒータであり、ヒータホルダ１７の下面に該ヒータホルダの長手に沿って配設してある。定着ベルト２０はこのヒータホルダ１７にルーズに外嵌させてある。

ヒータホルダ１７は、耐熱性の高い液晶ポリマー樹脂で形成し、定着ヒータ１６を保持し、定着ベルト２０をガイドする役割を果たす。本実施例においては、液晶ポリマーとして、デュポン社のゼナイト７７５５（商品名）を使用した。

加圧ローラ２２は、ステンレス製の芯金に、射出成形により、厚み約３ｍｍのシリコーンゴム層を形成し、その上に厚み約４０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆してなる。この加圧ローラ２２は芯金の両端部を装置フレーム２４の不図示の奥側と手前側の側板間に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２２の上側に、前記の定着ヒータ１６・ヒータホルダ１７・定着ベルト２０等から成る定着ベルトユニットをヒータ１６側を下向きにして加圧ローラ２２に並行に配置し、ヒータホルダ１７の両端部を不図示の加圧機構により片側１５６．８Ｎ（１６ｋｇｆ）、総圧３１３．６Ｎ（３２ｋｇｆ）の力で加圧ローラ２２の軸線方向に附勢することで、定着ヒータ１６の下向き面を定着ベルト２０を介して加圧ローラ２２の弾性層に該弾性層の弾性に抗して所定の押圧力をもって圧接させ、加熱定着に必要な所定幅の定着ニップ部Ｎを形成する。

１９と１８はメインサーミスタとサブサーミスタである。図４は定着ベルト２０、メインサーミスタ１９、サブサーミスタ１８の位置関係を表す斜視図である。メインサーミスタ１９は長手方向の中央部において、サブサーミスタ１８は定着ヒータの抵抗発熱層の端部から１０ｍｍ内側の位置において、定着ベルト２０の内面に接触するよう配置されている。

メインサーミスタ１９は長手方向の中央部、つまり、最小の記録材が通過する位置に配置され、定着ベルト２０の温度を検知する。メインサーミスタ１９はその検知温度が予め定められる目標温度となるように定着ヒータ１６へ供給する電力を制御する役割を果たす。

サブサーミスタ１８は小サイズ記録材が通過しない位置、且つ、定着ヒータ１６の抵抗発熱層が発熱する領域に配置され、非通紙部の定着ベルト２０の温度を検知する。

加圧ローラ２２は駆動手段（図不示）により矢印の方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ローラ２２の回転駆動によって定着ベルト２０はその内面側が定着ヒータ１６に密着しながらヒータホルダ１７の回りを矢印の方向に従動回転する。定着ベルト２０内面にはグリスが塗布され、定着ヒータ１６と定着ベルト２０の摩擦力の低減を図っている。本実施例で用いるグリスはダウコーニング社製モリコートＨＰ３００である。

次に、本実施例の定着ヒータ１６について説明する。図１は定着ヒータ１６の抵抗発熱体、導体路および電極の模式図であり、図１４は定着ヒータ１６の層構成を示す断面図である。

定着ヒータ１６はアルミナの基板１６ａ上に、銀・パラジウム合金を含んだ導電ペーストをスクリーン印刷法によって均一な１０μm程度の厚さの膜状に塗布することで抵抗発熱体４０１、４０２を形成している。更に、その上に、耐圧ガラスによるガラスコートＧを施した、セラミックヒータである。定着ヒータ１６は抵抗発熱体が形成された面を上向きにしてヒータホルダ１７に固定して支持させる。更に、定着ベルト２０との接触面側の基板１６ａには摺動層として厚さ１０μｍ程度のポリイミド層４０５を設けている。ポリイミド層４０５は定着ベルト２０と定着ヒータ１６との摺擦抵抗を低減する役割を果たす。

図１に示すように定着ヒータ１６は抵抗発熱体を短手方向に２本並列して配置される。１本当りの抵抗値は２０．０Ωであり、ヒータとしての抵抗値は１０．０Ωである。また、抵抗発熱体４０１及び４０２の長手方向の長さは、Ａ４横サイズ（２９７ｍｍ）の全域を定着するため３０７ｍｍとしている。

４０５ａ〜ｆは銀等の良導電材質からなる通電用電極（入力端子）である。更に４０６ａ〜ｆは銀等の良導電材質からなる導電路であり、通電用電極４０５ａ〜ｆと抵抗発熱体４０１、４０２とを電気的に接続する役割を果たす。

抵抗発熱層全域を加熱する場合は通電用電極４０５ａ、ｂが記録材サイズがＢ４縦サイズ（２５７ｍｍ）の場合は通電用電極４０５ｃ、ｄが、記録材サイズがＡ４縦サイズ（２１０ｍｍ）の場合は通電用電極４０５ｅ、ｆが後述する制御手段により電源と電気的に接続される。尚、導電路４０６ａと４０６ｂ（以下第１分岐導電路と称す）とが抵抗発熱体と電気的接続される位置の距離は３０７ｍｍであり、同様に導電路４０６ｃと４０６ｄ（以下第２分岐導電路と称す）との距離は２６７ｍｍ、４０６ｅと４０６（以下第３分岐導電路と称す）ｆとの距離は２２０ｍｍである。

それぞれＡ４横サイズ、Ｂ４縦サイズおよびＡ４縦サイズの記録材全域を加熱するのに十分、且つ、非通紙部の温度が上昇しない程度の間隔で導電路４０６と抵抗発熱体４０１、４０２は接続される。

次に、定着ヒータ１６への電力供給制御方法について、図５を用いて説明する。図５は加熱制御回路ブロック図である。

画像形成装置に設けた操作パネルの記録材サイズ選択キーにより選択した記録材サイズ情報がＣＰＵ２０３に入力されると、ＣＰＵ２０３は定着ヒータ１６の最適な分岐導電路を決定する。そして、デコード信号をデコーダに送りそれに基づいて発熱体駆動回路Ａ・Ｂ・Ｃを選択的に駆動する。

メインサーミスタ１９により検知されたアナログ情報は、Ａ／Ｄ変換回路によりデジタル情報に変換され、ＣＰＵ２０３に入力される。ＣＰＵ２０３は入力された定着ベルト２０の温度情報と予め設定される目標温度とを比較する。そして、その差分から発熱体駆動回路を介して、電源から抵抗発熱体４０１、４０２への供給電力をＰＩＤ制御することで、定着ベルト２０の温度は定着可能な温度に維持される。

定着ヒータ１６への電力の供給量を調節する方法としては、所謂、位相制御方式または波数制御方式などを採用することができ、電源回路構成、印加電圧などからフリッカーの発生などを鑑みて適宜決定すればよい。本実施例では位相制御方式を採用している。
次に、本実施例の特徴的な部分である、小サイズ記録材を連続して定着処理を行った後に大サイズ記録材を定着処理する際の動作手順について説明する。

尚、本実施例の定着装置では記録材にトナーを定着するには定着ベルト２０の温度を１６０℃以上にする必要がある。一方、ホットオフセットを防止するためには定着ベルト２０の温度を１９０℃以下にする必要である。このホットオフセットは定着ベルト２０表面の温度が高すぎると、トナーが過度に溶け、粘弾性が著しく低下するために発生する現象である。

尚、これらの温度は定着装置の構成、トナーの構成によって適宜定められるものであり、上記の温度に限定されるものではない。

図６は本実施例の定着装置において、小サイズ紙の定着処理を行った後に、大サイズ紙の定着処理を行う手順を示すフローチャートである。

画像形成装置の操作部などの入力装置からプリント開始命令を受けるとプリント動作（ジョブ１）がスタートする(Ａ１)。この時、ＣＰＵ２０３は複写モードの設定サイズから記録材がＡ４縦サイズであることを判断し（Ａ３）、分岐導電路が記録材サイズ情報に応じて図９の表から決定される（Ａ４）。

本条件の場合、第３分岐導電路に決定され、加圧ローラ２２の回転駆動が開始されると、第３分岐導電路に電源から通電が行われる（Ａ５）。その後、メインサーミスタ１９の検知温度Ｔ１が１００℃に達すると、感光ドラム３上へのトナー像形成が開始され（Ａ７）、上記の手順に準じて未定着トナー像を担持した記録材Ｐが定着装置２０に搬送され、定着動作が開始する。１枚目の記録材Ｐが定着ニップに到達するタイミングにおける定着フィルムの温度は１６０℃である。定着処理中においては、メインサーミスタ１９の検知温度Ｔ１が１６０℃となるように、ヒータ１６に電力が供給される。

その後、最終紙の定着処理が終了すると（Ａ８）、ＣＰＵ２０３はジョブ２のプリント開始命令を受け、複写モードの設定サイズから記録材がＡ４横サイズであることを判断し（Ａ９）、図９の表から分岐導電路が第１分岐導電路に決定され、電源から通電が行われる（Ａ１０）。その後、サブサーミスタ１８の検知温度Ｔ２が１００℃に達すると（Ａ１１）、感光ドラム３上へのトナー像形成が開始され（Ａ１２）、上記の手順に準じて未定着トナー像を担持した記録材Ｐが定着装置２０に搬送され、定着動作が開始する。

１枚目の記録材Ｐが定着ニップに到達するタイミングにおける定着ベルト２０の温度はＡ４縦サイズの通紙領域で１８５℃、Ａ４縦サイズからＡ４横サイズの領域で１６０℃であるので、Ａ４横サイズ記録材の長手全域においてコールドオフセットとホットオフセットが発生することは無い。定着処理中はメインサーミスタ１９の検知温度Ｔ１が１６０℃となるように、ヒータ１６に電力が供給される。その後、最終紙の後端が定着ニップ部Ｎを通過すると（Ａ１３）、速やかに電源供給部から定着ヒータ１６への通電を停止し、定着装置の駆動が停止され、プリント動作が終了する。

次に、本実施例の定着装置に於けるメインサーミスタ１９、サブサーミスタ１８の温度推移を説明する。

図７は本実施例の定着装置において上述のジョブ１およびジョブ２の定着処理を行う際のメインサーミスタ１８（破線）とサブサーミスタ１９（実線）の温度推移を示す図である。

本実施例の定着装置は定着処理を行う記録材サイズに基づいて電源から通電を行う分岐導電路を選択するので、ジョブ１において非通紙部昇温が発生することは無い。つまり、非通紙部の温度が過度に上昇して定着ベルト２２０などが破損することは無く、更に、非通紙部へ電力を供給しないので、省電力を図ることができる。

更に、ジョブ２ではサブサーミスタ１８の検知温度に基づいて、画像形成を開始するタイミング、定着処理中における定着ヒータへの印加電圧を制御するので、ジョブ１において非通紙部であった定着ベルト２０の温度は目標温度である１６０℃に精度良く維持される。そのため、Ａ４横サイズの長手全域においてコールドオフセットとホットオフセットが発生することは無い。

以上より、本実施例の定着装置では小サイズ紙を連続して通紙する際に非通紙部昇温が発生することが無く、続いて大サイズ時の定着処理を行う場合にコールドオフセット
およびホットオフセットが発生することは無く、記録材Ｐ表面上にトナーによる定着画像を形成することができる。

尚、本実施例の定着装置の動作の説明ではジョブ１としてＡ４縦サイズ紙の定着処理としたが、これに限定されるものでは無く、例えば、Ｂ４縦サイズ紙でも同様の効果を得ることができることは言うまでも無い。その場合、図９に従いジョブ１においては第２分岐導電路に通電される。

また、本実施例の定着装置の動作の説明ではジョブ２としてＡ４横サイズ紙の定着処理としたが、これに限定されるものでは無く、例えば、Ｂ４縦サイズ紙でも同様の効果を得ることができることは言うまでも無い。その場合、第３分岐導電路の発熱領域より外側、且つ、第２分岐路導電路の発熱領域内に別途サーミスタを備え、ジョブ２は該サーミスタの検知温度に基づいて第２分岐導電路に通電を行うことで同様の効果を得ることができる。

また、更に多くの分岐導電路を定着ヒータ１６上に形成し、各発熱領域に温度検知手段を設けることで、より多くのサイズの記録材において同様の効果を得ることができる。
また、本実施例の定着装置はメインサーミスタおよびサブサーミスタを定着ベルトに接触して設け、定着ベルトの温度を検知する構成であるが、これに限定されるものでは無く、例えば、ヒータ１６の温度を検知する構成でも同様の効果を得ることができる。その際、ドラム上に画像形成を開始する温度、定着処理中の目標温度を適宜定める必要が有ることは言うまでも無い。

以上説明したように、本発明により、小サイズ紙を連続して定着処理を行う際の非通紙部昇温の発生と、続いて大サイズ紙の定着処理を行う場合においてもコールドオフセットとホットオフセットの発生を同時に防止することができる定着装置を提供することができる。

［実施例２］
本実施例は長手方向における発熱領域が分割される構成の定着ヒータを用いる定着装置において、小サイズ紙を連続して定着処理を行う際の非通紙部昇温と、続いて大サイズ紙の定着処理を行う際のコールドオフセットおよびホットオフセットの発生を防止する構成である。その他の構成、具体的には、定着フィルム、加圧ローラ、サーミスタの配置、画像形成部の構成、ホットオフセットが発生する定着ベルトの温度などは実施例１と同様である。

まず、本実施例の定着装置で用いる定着ヒータについて説明する。

図８は定着ヒータ１６の拡大平面図である。

定着ヒータ１６はアルミナ・窒化アルミ等の耐熱性・良熱伝導性・電気絶縁性などのセラミック材からなる横長の薄板部材である基板６１０の片面上に、厚膜印刷法（スクリーン印刷法）を用いて抵抗発熱体と導体のパターンが形成されている。またこれらの抵抗発熱体と導体のパターンは、不図示の耐熱性ガラス等からなる絶縁性コート層によって被覆されており、後述の給電部のみが露出されるように形成される。

抵抗発熱体６２０は銀―パラジウムからなる導電厚膜ペーストにより、厚み５〜２０μｍの厚みで印刷・焼成して形成されている。抵抗発熱体６２０は基板６１０の長手方向（図の横方向）に細長く、短手方向（図の幅方向）には略中心付近に配置されている。抵抗発熱体６２０の長手方向の長さは３２０ｍｍ程度であり、記録紙のＡ４サイズの紙幅２９７ｍｍを十分加熱可能な長さを有する。

抵抗発熱体６２０は１３本の共通給電分岐路１６４０ａ〜ｍによって区切られる１２の区間と、各々の区間の中央部に配置される１２本の対向給電分岐路によって２４の小区間に区切られる。各区間の長手方向における幅は１３．３ｍｍ程度であり、夫々の小区間は略等間隔で区切られているので、同じ抵抗値の抵抗体が並列接続された回路を形成している。

共通配線１６４０は短手方向に延びる共通給電分岐路１６４０ａ〜１６４０ｍを介して、抵抗発熱体６２０に電圧を印加する。共通配線１６４０の一方側は、共通給電電極部１６４１を有し、コネクタを介して電源と電気的に接続される。

抵抗発熱体６２０を挟んで、共通配線１６４０の対向側（図の下側）には第１対向給電線１６５０、第２対向給電線１６６０、第３対向給電線１６７０が配線されている。夫々の対向給電線は短手方向に延びる対向給電分岐路１６５０ａ〜ｂ、１６６０ａ〜ｂ、１６７０ａ〜ｈを介して、抵抗発熱体６２０に電圧を印加する。

第１対向給電線１６５０は抵抗発熱体６２０の両端側に給電を行うように対向給電分岐路１６５０ａ、１６５０ｂと接続され、一方側は第１対向給電電極部１６５１を有し、コネクタを介して電源と電気的に接続される。

第２対向給電線１６６０は抵抗発熱体６２０の更に内側に給電を行うように、対向給電分岐路１６６０ａ、１６６０ｂと接続され、一方側は第２対向給電電極部１６６１を有し、コネクタを介して電源と電気的に接続される。

第３対向給電線１６７０は抵抗発熱体６２０の中央部に給電を行うように、対向給電分岐路１６７０ａ〜１６７０ｈと接続され、一方側は第３対向給電電極部１６７１を有し、コネクタを介して電源と電気的に接続される。

共通配線分岐路および対向給電分岐路は１ｍｍ以下の配線パターンであり、この部分の抵抗発熱体６２０は発熱しないが、基板６１０の均熱作用により問題が無い程度である。共通給電電極部１６４１と第１対向給電電極部１６５１の間に電圧をかけると、対向給電分岐路１６５０ａと共通給電分岐路１６４０ａ、１６４０ｂの間に電圧が印加され、共通給電分岐路１６４０ａと１６４０ｂ間の領域が加熱される。また、第１対向給電電極部１６５１は対向給電分岐路１６５０ｂにも電圧がかかるので、共通給電分岐路１６４０ｌ、１６４０ｍの間に電圧が印加され、共通給電分岐路１６４０ｌ、１６４０ｍ間の領域が加熱される。

同じように共通給電電極部１６４１と対向給電電極部１６６１の間に電圧をかけると、共通給電分岐路１６４０ｂから１６４０ｃと１６４０ｋから１６４０ｌ間の領域が加熱される。

更に、共通給電電極部１６４１と第３対向給電電極部１６７１の間に電圧をかけると、共通給電分岐路１６４０ｃから１６４０ｋ間の領域が加熱される。

この様に共通給電電極部１６４１に対して電圧を印加する電極を選択することで、発熱領域を制御することが可能となる。

図１０は本実施例における加熱制御回路ブロック図である。

画像形成装置に設けた操作パネルの記録材サイズ選択キーにより選択した使用記録材サイズ情報がＣＰＵ２０３に入力すると、ＣＰＵ２０３はその情報により定着ヒータ１６の複数の対向給電分岐路のうちの最適の対向給電分岐路を決定する。そして、デコード信号をデコーダに送りそれに基づいて発熱体駆動回路Ａ・Ｂ・Ｃを選択的に駆動し、加熱領域を制御する。

具体的には、Ａ４横サイズの記録材の場合、発熱域Ｂを加熱する必要があるので、駆動制御回路Ａ，Ｂ，Ｃのすべてを駆動する。従って、抵抗発熱体６２０の全領域が均一に発熱するので、定着ニップ部ＮにおいてＡ４横サイズの記録材全域を加熱できる。

一方、Ａ４縦サイズ紙の場合、発熱域Ａを加熱するのみで良いので、駆動制御回路Ｃのみを駆動する。従って、抵抗発熱体６２０の発熱域Ａが均一に発熱するので、定着ニップ部ＮにおいてＡ４縦サイズの記録材全域を加熱できる。

同様に、Ｂ４縦サイズ紙の場合、発熱域Ｃを加熱する必要があるので、駆動制御回路ＢおよびＣを駆動する。従って、抵抗発熱体６２０の発熱域Ｃが均一に発熱するので、定着ニップ部ＮにおいてＢ４縦サイズの記録材全域を加熱できる。

次に、本実施例の特徴的な部分である、小サイズ紙を連続して定着処理を行った後に大サイズ紙を定着処理する際の、定着装置の動作について説明する。

図１１は本実施例の定着装置において、小サイズ紙の定着処理を行った後に、大サイズ紙の定着処理を行う手順を示すフローチャートである。

画像形成装置の操作部などの入力装置からプリント開始命令を受けるとプリント動作（ジョブ１）がスタートする(Ｂ１)。この時、ＣＰＵ２０３は複写モードの設定サイズから転写材がＡ４縦サイズであることを判断し（Ｂ３）、記録材のサイズに応じて駆動する駆動制御回路が図１２の表を元に決定される（Ｂ４）。本条件の場合、駆動制御回路Ｃのみの駆動に決定され、加圧ローラ２２の回転駆動が開始されると、第３対向給電線１６７０に電源から通電が行われる（Ｂ５）。その後、メインサーミスタ１９の検知温度Ｔ１が１００℃に達すると、感光ドラム３上へのトナー像形成が開始され（Ｂ７）、上記の手順に準じて未定着トナー像を担持した記録材Ｐが定着装置２０に搬送され、定着動作が開始する。

１枚目の記録材Ｐが定着ニップに到達するタイミングにおける定着フィルムの温度は１６０℃である。定着処理中においては、メインサーミスタ１９の検知温度Ｔ１が１６０℃となるように、ヒータ１６に電力が供給される。その後、最終紙の定着処理が終了すると（Ｂ８）、ＣＰＵ２０３はジョブ２のプリント開始命令を受け、複写モードの設定サイズから記録材がＡ４横サイズであることを判断し（Ｂ９）、図１２の表から駆動する駆動制御回路が決定する。

本条件の場合、駆動制御回路Ａ、Ｂ、Ｃ全てに決定され、ジョブ１で非通紙部であった領域を加熱する、第１、第２対向給電線１６５０、１６６０に電源から通電が行われる（Ｂ１０）。その後、サブサーミスタ１８の検知温度Ｔ２が１００℃に達すると（Ｂ１１）、感光ドラム３上へのトナー像形成が開始され（Ｂ１２）、上記の手順に準じて未定着トナー像を担持した記録材Ｐが定着装置２０に搬送され、定着動作が開始する。この時、駆動制御回路Ａの駆動が開始され、抵抗発熱体６２０の全領域が発熱する。

１枚目の記録材Ｐが定着ニップに到達するタイミングにおける定着ベルト２０の温度はＡ４横サイズの全領域で１６０℃であるので、Ａ４横サイズ記録材の長手全域においてコールドオフセットとホットオフセットが発生することは無い。定着処理中はメインサーミスタ１９の検知温度Ｔ１が１６０℃となるように、ヒータ１６に電力が供給される。その後、最終紙の後端が定着ニップ部Ｎを通過すると（Ｂ１３）、速やかに電源供給部から定着ヒータ１６への通電を停止した後、定着装置の駆動が停止され、プリント動作が終了する。

次に、本実施例の定着装置に於けるメインサーミスタ１９、サブサーミスタ１８の温度推移を説明する。図１３は本実施例の定着装置において、上述のジョブ１およびジョブ２の定着処理を行う際のメインサーミスタ１８（破線）とサブサーミスタ１９（実線）の温度推移を示す図である。図１３のように本実施例の定着装置は定着処理を行う記録材サイズに基づいて電源から通電を行う対向給電線を選択するので、ジョブ１において非通紙部昇温が発生することは無い。つまり、非通紙部の温度が過度に上昇して定着ベルト２２０などが破損することは無く、更に、非通紙部へ電力を供給しないので、省電力を図ることができる。

更に、ジョブ２ではサブサーミスタ１８の検知温度に基づいて、画像形成を開始するタイミング、定着処理中における定着ヒータへの印加電圧を制御するので、ジョブ１において非通紙部であった定着ベルト２０の温度は目標温度である１６０℃に精度良く維持される。そのため、Ａ４横サイズの長手全域においてコールドオフセットとホットオフセットが発生することは無い。

以上より、本実施例の定着装置では小サイズ紙を連続して通紙する際に非通紙部昇温が発生することが無く、続いて大サイズ時の定着処理を行う場合にコールドオフセット
およびホットオフセットが発生することは無く、記録材Ｐ表面上にトナーによる定着画像を形成することができる。

尚、本実施例の定着装置の動作の説明ではジョブ１としてＡ４縦サイズ紙の定着処理としたが、これに限定されるものでは無く、例えば、Ｂ４縦サイズ紙でも同様の効果を得ることができることは言うまでも無い。その場合、ジョブ１においては駆動制御回路ＢおよびＣが駆動され、第２、第３対向給電線１６６０、１６７０に電源供給部からの通電が行われる。

また、本実施例の定着装置の動作の説明ではジョブ２として、Ａ４横サイズ紙の定着処理としたが、これに限定されるものでは無く、例えば、Ｂ４縦サイズ紙でも同様の効果を得ることができることは言うまでも無い。その場合、第３対向給電線１６７０の発熱領域より外側、且つ、第２対向給電線１６６０の発熱領域内に別途サーミスタを備え、該サーミスタの検知温度に基づいて、ジョブ２においては第２対向給電線１６６０に通電を行い、上述の定着処理動作を行うことで同様の効果を得ることができる。

また、更に多くの対向給電線をヒータ１６上に形成することで、様々な記録材のサイズにおいて同様の効果を得ることができる。

また、本実施例の定着装置ではメインサーミスタおよびサブサーミスタを定着ベルトに接触して設け、定着ベルトの温度を検知する構成であるが、これに限定されるものでは無く、例えば、ヒータ１６の温度を検知する構成でも同様の効果を得ることができる。その際、ドラム上に画像形成を開始する温度、定着処理中の目標温度は適宜定める必要が有ることは言うまでも無い。

以上説明したように、小サイズ紙を連続して定着処理を行う際の非通紙部昇温の発生と、続いて大サイズ紙の定着処理を行う場合にホットオフセットの発生を同時に防止することができる定着装置を提供することができる。

１６ 定着ヒータ、１８ サブサーミスタ、１９ メインサーミスタ、
２０ 定着ベルト、２２ 加圧ローラ、１００ 定着装置、
２０３ ＣＰＵ（制御回路）

Claims (11)

1. 定着部材（２０）と、
   抵抗発熱体（４０１、４０２、６２０）へ電圧を印加することで発熱し、前記定着部材を加熱する加熱体（１６）と、
   前記定着部材と圧接して定着ニップ部（Ｎ）を形成する加圧部材（２２）と、
   電源供給部から前記抵抗発熱体へ印加する電圧を制御する制御手段（２０３）を有し、
   前記加熱体が前記電源供給部と電気的に接続される複数の電極（４０５、１６４１〜１６７１）および複数の電極と前記抵抗発熱体とを電気的に接続するための複数の導電路（４０６、１６６０〜１６７０）を有し、前記複数の導体路が前記抵抗発熱体と長手方向の異なる位置で電気的に接続される加熱体であって、
   前記制御手段が前記記録材の幅方向のサイズ情報に応じて、複数の電極の何れかに選択的に電圧を印加することが可能であり、
   前記制御手段は第１サイズの記録材の定着処理を行う際は、前記第１サイズの記録材の通過領域を加熱可能であり、且つ、発熱領域が最小幅となる一つ若しくは複数の電極に電圧を印加し、
   前記第１サイズの記録材の定着処理が終了した後に、前記第１サイズよりも大きいサイズである第２サイズの記録材の定着処理を行う場合、前記第１サイズの記録材の通過領域よりも外側、且つ、前記第２のサイズ記録材の通過領域を加熱する、一つ若しくは複数の電極に電圧を印加し、且つ、該電極の発熱領域の端部の温度を検知する端部温度検知手段（１８）の検知温度が第１の所定温度に達した後に定着処理を開始することを特徴とする定着装置。
2. 更に、最小幅の記録材の通過領域に定着装置の温度を検知する中央部温度検知手段（１９）を備え、
   前記第１サイズの記録材の定着処理中は、前記中央部温度検知手段の検知温度に基づいて前記抵抗発熱体へ印加する電圧制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 更に、前記複数の電極夫々への電圧の印加によって発熱する夫々の領域端部の温度を検知する複数の端部温度検知手段を有し、
   前記第２サイズの記録材の定着処理中は前記第１サイズ記録材の通過領域よりも外側、且つ、前記第２のサイズ記録材の通過領域に設けられる端部温度検知手段の検知温度に基づいて前記抵抗発熱体へ印加する電圧制御を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
4. 前記定着部材が発熱体を内包する無端状ベルトであることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の定着装置。
5. 前記記録材の幅サイズ情報に応じて定められる前記抵抗発熱体の発熱領域と前記記録材が通過する領域とがほぼ同じ領域であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の定着装置。
6. 前記加熱体が前記定着部材と接触して加熱することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の定着装置。
7. 前記加熱体がセラミック基板上に抵抗発熱体を形成してなるセラミックヒータであることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の定着装置。
8. 前記中央部温度検知手段および前記端部温度検知手段が定着部材表面の温度、定着部材内面の温度、若しくは、加熱体の何れかの温度を検知することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の定着装置。
9. 前記加熱体が絶縁性を有する基板と、
   前記基板上に形成される抵抗発熱体と、
   共通給電電極部を介して電源供給部と電気的に接続され、前記基板上に設けられる共通給電線と、
   前記共通給電線から分岐し、前記抵抗発熱体と電気的に接続される共通給電分岐路と、
   複数の対向給電電極部を介して電源供給部と電気的に接続され、前記基板上に設けられる複数の対向電極線と、
   前記対向給電線から分岐し、前記抵抗発熱体と電気的に接続される対向給電分岐路を有し、
   前記抵抗発熱体は前記基板の短手方向で前記共通給電路と前記対向給電路に挟まれて配置され、前記分岐共通給電路と前記分岐対向給電路が長手方向に交互に前記抵抗発熱体と電気的に接続され、
   前記制御手段は前記複数の対向給電電極部各々に印加する電圧を独立して駆動することで、前記複数の対向給電電極部と電気的に接続される前記抵抗発熱体の複数の領域の発熱量を独立して制御することを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の定着装置。
10. 前記制御手段は前記第１サイズの記録材の定着処理中において、第１サイズの記録材の非通過領域を加熱するための抵抗発熱体の領域には電圧を印加しないことを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の定着装置。
11. 請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載の定着装置と、記録材上に未定着トナー像を形成する画像形成部を備える画像形成装置であって、
    前記第１サイズの記録材の画像形成が終了した後に、該第１サイズの記録材よりも大きなサイズの第２サイズの記録材の画像形成を行う際は、前記端部温度検知手段の検知温度が前記第１の所定温度よりも低い第２の所定温度に達した後に、画像形成を開始することを特徴とする画像形成装置。