JP2020098297A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の加熱領域を選択的に加熱するヒータにおいて、個々の加熱領域の幅の大きさの違いによらず、昇温時におけるヒータの破損を抑制することができる技術を提供する。【解決手段】記録材に画像を形成する画像形成部と、基板と、基板に設けられた複数の発熱抵抗体と、を有するヒータを有し、ヒータの熱によって記録材に形成された画像を加熱する像加熱部と、複数の発熱抵抗体に供給する電力を個々に制御することで、複数の発熱抵抗体により加熱される複数の加熱領域の温度を個々に制御する制御部と、を備える画像形成装置において、複数の発熱抵抗体は、第一の抵抗温度係数を有する第一の発熱抵抗体と、第一の抵抗温度係数よりも小さい第二の抵抗温度係数を有し、複数の加熱領域のうち第一の発熱抵抗体が加熱する第一の加熱領域よりも基板の長手方向における幅が狭い第二の加熱領域を加熱する第二の発熱抵抗体と、を含む。【選択図】図５

Description

本発明は、被加熱材の像加熱装置を画像定着手段として具備した画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式、静電記録方式等を用いる画像形成装置に具備される像加熱装置として、定着フィルムと、定着フィルムの内面に接触する平板状のヒータと、定着フィルムを介してヒータと共にニップ部を形成するローラと、を有する装置がある。特許文献１に記載される平板状のヒータは、長手方向に分割された発熱ブロック群を有し、ヒータの長手方向に複数並んで形成される発熱領域を選択的に加熱できるように構成されている。また、その発熱ブロックを構成する発熱体（発熱抵抗体）は、特許文献１や特許文献２のように抵抗値の温度依存特性を有し、発熱体の温度によって、抵抗値が変化する特徴も備えている。そして、各発熱ブロックに対して個別の電力供給回路を備え、それぞれ独立に温度制御が可能である。

特開２０１５−１９４７１３号公報 特開平０６−０１９３４７号公報

しかしながら、特許文献１のように分割された複数の発熱ブロックは、それぞれに電力供給回路を備えるため、そのうちの１つの電力供給回路が故障したときに、発熱ブロック群のうちの１つの発熱ブロックだけが加熱され続けてしまうことが想定される。この想定時に、長手方向の幅の狭い発熱ブロックは、幅の広い発熱ブロックより熱応力が高くなる課題があった。

本発明の目的は、複数の加熱領域を選択的に加熱するヒータにおいて、個々の加熱領域の幅の大きさの違いによらず、昇温時におけるヒータの破損を抑制することができる技術を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
記録材に画像を形成する画像形成部と、
基板と、前記基板に設けられた複数の発熱抵抗体と、を有するヒータを有し、前記ヒータの熱によって前記記録材に形成された前記画像を加熱する像加熱部と、
前記複数の発熱抵抗体に供給する電力を個々に制御することで、前記複数の発熱抵抗体により加熱される複数の加熱領域の温度を個々に制御する制御部と、
を備える画像形成装置において、
前記複数の発熱抵抗体は、第一の抵抗温度係数を有する第一の発熱抵抗体と、前記第一の抵抗温度係数よりも小さい第二の抵抗温度係数を有し、前記複数の加熱領域のうち前記第一の発熱抵抗体が加熱する第一の加熱領域よりも前記基板の長手方向における幅が狭い第二の加熱領域を加熱する第二の発熱抵抗体と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、複数の加熱領域を選択的に加熱するヒータにおいて、個々の加熱領域
の幅の大きさの違いによらず、昇温時におけるヒータの破損を抑制することができる。

画像形成装置の断面図 像加熱装置の断面図 実施例１におけるヒータ構成図 実施例１における回路接続概略図 実施例１に発熱体の温度特性と抵抗温度係数の分布の説明図 実施例１における本発明を実施しなかった場合の説明図 実施例１における本発明の効果の説明図 実施例２におけるヒータ構成図 実施例２における回路接続概略図 実施例２に発熱体の温度特性と抵抗温度係数の分布の説明図 実施例２における本発明を実施しなかった場合の説明図 実施例２における本発明の効果の説明図

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

［実施例１］
図１は、本発明の実施例の画像形成装置の概略断面図である。本実施例の画像形成装置１００は、電子写真方式を利用して記録材上に画像を形成するレーザプリンタである。なお、本発明が適用可能な画像形成装置としては、電子写真方式や静電記録方式を利用した複写機、プリンタなどが挙げられ、ここではレーザプリンタに適用した場合について説明する。また、本発明が適用可能な像加熱装置は、上述した画像形成装置に搭載する定着器、あるいは、記録材に定着されたトナー画像を再度加熱することによりトナー画像の光沢度を向上させる光沢付与装置等が挙げられる。
なお、特に断りのない限り、以下の説明における「長手方向」は、ヒータ（基板）の長手方向及び記録材の搬送方向と直交する方向（斜行していない記録材の幅方向、縦搬送された斜行していない記録材の短辺方向）と同じ方向である。また、「短手方向」とは、上記「長手方向」と直交する方向であり、記録材の搬送方向に沿った方向（斜行していない記録材の長さ方向、縦搬送された斜行していない記録材の長辺方向）と同じ方向である。

プリント信号が発生すると、画像情報に応じて変調されたレーザ光をスキャナユニット２１が出射し、帯電ローラ１６によって所定の極性に帯電された電子写真感光体（以下、感光体）１９を走査する。これにより像担持体としての感光体１９には静電潜像が形成される。この静電潜像に対して現像ローラ１７からトナーが供給され、感光体１９上に画像情報に応じたトナー画像（現像剤像）が形成される。一方、給紙カセット１１に積載された記録紙（記録材）Ｐはピックアップローラ１２によって一枚ずつ給紙され、搬送ローラ対１３によってレジストローラ対１４に向けて搬送される。さらに、記録紙Ｐは、感光体１９上のトナー画像が感光体１９と転写部材としての転写ローラ２０で形成される転写位置に到達するタイミングに合わせて、レジストローラ対１４から転写位置へ搬送される。記録紙Ｐが転写位置を通過する過程で感光体１９上のトナー画像は記録紙Ｐに転写される。その後、記録紙Ｐは定着部（像加熱部）としての定着装置（像加熱装置）２００で加熱されてトナー画像が記録紙Ｐに加熱定着される。定着済みのトナー画像を担持する記録紙Ｐは、搬送ローラ対２６、２７によって画像形成装置１００上部の排紙トレイに排出され
る。なお、感光体１９は、クリーナ１８によって清掃される。また、本実施例に係る画像形成装置１００は、記録紙Ｐのサイズに応じて幅調整可能な一対の記録紙規制板を有する給紙トレイ（手差しトレイ）２８を備える。給紙トレイ２８は、定型サイズ以外のサイズの記録紙Ｐにも対応するために設けられており、ピックアップローラ対２９により給紙される。モータ３０は、定着装置２００等を駆動するための動力源である。定着装置２００に対して、商用の交流電源４０１に接続された制御回路（制御部）４００から電力供給される。

上述した、感光体１９、帯電ローラ１６、スキャナユニット２１、現像ローラ１７、転写ローラ２０が、記録紙Ｐに未定着画像を形成する画像形成部を構成している。また、本実施例では、感光体１９、帯電ローラ１６、現像ローラ１７、クリーナ１８などが、プロセスカートリッジ１５として、画像形成装置１００の装置本体に対して一体的に着脱可能に構成されている。

図２は、本実施例における定着装置２００の断面図である。定着装置２００は、定着フィルム（以下、フィルム）２０２と、フィルム２０２の内面に接触するヒータ３００と、フィルム２０２を介してヒータ３００と共に定着ニップ部Ｎを形成する加圧ローラ（ニップ部形成部材）２０８と、を有する。フィルム２０２は、エンドレスベルトやエンドレスフィルムとも称される筒状に形成された耐熱フィルムであり、ベース層の材質は、ポリイミド等の耐熱樹脂、またはステンレス等の金属である。また、フィルム２０２の表層には耐熱ゴム等の弾性層を設けても良い。加圧ローラ２０８は、鉄やアルミニウム等の材質の芯金２０９と、シリコーンゴム等の材質の弾性層２１０を有する。ヒータ３００は、耐熱樹脂製の保持部材２０１に保持されている。保持部材２０１は、フィルム２０２の回転を案内するガイド機能も有している。金属製のステー２０４は、保持部材２０１に不図示のバネの圧力を加える。加圧ローラ２０８は、モータ３０（図１）から動力を受けて矢印方向に回転する。加圧ローラ２０８が回転することによって、フィルム２０２が従動して回転する。未定着トナー画像を担持する記録紙Ｐは、定着ニップ部Ｎで挟持搬送されつつ加熱されて定着処理される。

ヒータ３００は、後述する発熱抵抗体を有する熱源であり、給電のための電極Ｅ３−４を有している。保持部材２０１は、電極Ｅ３−４の箇所に孔が設けられており、孔を介して、電気接点Ｅ３−４へ給電経路が接続する構成となっている。

図３を用いて、本実施例におけるヒータ３００及び保持部材２０１の構成を説明する。図３（Ａ）は、ヒータ３００の短手方向（長手方向と直交する方向）の断面図であって、図３（Ｂ）に示す搬送基準位置Ｘ０付近の断面図である。図３（Ｂ）は、ヒータ３００の各層毎の構成を示す平面図である。本実施例の画像形成装置１００における記録材Ｐの搬送基準位置は中央基準となっており、記録材Ｐはその搬送方向に直交する方向（即ち幅方向）における中心線が搬送基準位置Ｘ０を沿うように搬送される。

図３（Ａ）に示すように、ヒータ３００は、裏面層１において、基板３０５上に導電体３０１ａ、３０１ｂと導電体３０３−４を有する。導電体３０１ａは、記録材Ｐの搬送方向の上流側に配置され、導電体３０１ｂは下流側に配置されている。さらに、ヒータ３００は、供給される電力により発熱する発熱抵抗体である発熱体３０２（３０２ａ−１〜３０２ａ−７、３０２ｂ−１〜３０２ｂ−７）が、基板上において導電体３０１ａ、３０１ｂと導電体３０３−４の間に設けられている。この発熱体３０２は、記録材Ｐの搬送方向の上流側に配置された発熱体３０２ａ−４（３０２ａ−１〜３０２ａ−７）と、下流側に配置された発熱体３０２ｂ−４（３０２ｂ−１〜３０２ｂ−７）に分離されている。また、給電用に電極Ｅ３−４（Ｅ３−１〜Ｅ３−７、Ｅ３−８、Ｅ３−９）が設けられている。そして、裏面層２には、絶縁性の保護ガラス３０８が、裏面層１における電極Ｅ３−４
（Ｅ３−１〜Ｅ３−７、Ｅ３−８、Ｅ３−９）を除いた領域を覆っている。

また、ヒータ３００の摺動面（定着フィルムと接触する側の面）側の摺動面層１には、温度検知手段として、基板３０５上に印刷されたサーミスタＴ３−４（Ｔ３−１〜Ｔ３−７）が存在する。このサーミスタは負の抵抗温度特性を持ち、温度に依存して抵抗値が変化する。その上に摺動面層２として、ガラス３０９が覆われている。

図３（Ｂ）に示すように、ヒータ３００裏面層１には、導電体３０１と導電体３０３と発熱体３０２、電極Ｅ３の組からなる発熱ブロック（発熱領域）が、ヒータ３００（基板３０５）の長手方向に沿って７つ設けられている（ＨＢ１〜ＨＢ７）。以降の説明では、この７つの発熱ブロックＨＢ１〜ＨＢ７との対応関係を表すため、各発熱ブロックを対応する部材には、例えば、発熱体３０２ａ−１〜３０２ａ−７のように、各符号の末尾に対応する発熱ブロックの番号を付して説明する。発熱体３０２ｂ、導電体３０１ａ、３０１ｂ、導電体３０３、電極Ｅ３についても同様である。

各発熱ブロック内の発熱体３０２は、所定の温度（例えば、常温）における長手方向における単位長さ当たりの抵抗率は同じであり、単位長さ当たりの発熱量が同じである。７つの発熱ブロックＨＢ１〜ＨＢ７により長手方向に並んだ７つの加熱領域が個々に加熱される。発熱ブロックＨＢ１〜ＨＢ７は、図示のとおり、ＨＢ４が最も長手方向に長い領域を持っており（長手方向の幅が最も広い加熱領域を加熱し）、ＨＢ１とＨＢ７が最も短い領域となっている（長手方向の幅が最も狭い加熱領域を加熱する）。電極Ｅ３−８、Ｅ３−９は、ヒータ電極Ｅ３−１〜Ｅ３−７に対する電気的な異極が接続される電極であり、ヒータ３００の両端に分けて２つの電極を設けている。

ヒータ３００の裏面層２の表面保護層３０８は、ヒータ電極Ｅ３−１〜Ｅ３−９を露出させるように形成されている。

一方、基板３０５における裏面層１、２とは反対側の面である摺動面層１には、ヒータ３００の発熱ブロック毎の温度を検知するための温度検知素子としてサーミスタＴ３−１〜Ｔ３−７が設置されており、各発熱ブロックの温調制御に使われる。サーミスタＴ３−１〜Ｔ３−７の一端は、サーミスタの抵抗値検出用の導電体ＥＴ３−１〜ＥＴ３−７にそれぞれ接続されると共に、他端は導電体ＥＧ９に共通接続される。

ヒータ３００の摺動面層２には、摺動性のあるガラスのコーティングによる表面保護層３０９を有し、摺動面層１の各導電体に電気接点を設けるため、ヒータ３００の両端部を除いて設けられている。

図４は、本実施例における制御回路４００及び、電気的接続を説明するブロック図である。画像形成装置１００には商用の交流電源４０１が接続される。交流電源４０１に接続された図示しないＡＣ／ＤＣコンバータによって、Ｖｃｃが生成され、サーミスタＴ３−１〜Ｔ３−７の検知等に用いられる。ゼロクロス回路４０５は、交流電源の中間電位のタイミングをとるＺＥＲＯＸ信号を生成してＣＰＵ４０３に入力される。また、サーミスタＴ３−１〜Ｔ３−７と、抵抗４２１〜４２７とそれぞれ分圧されて作られたサーミスタ信号Ｔｈ３−１〜Ｔｈ３−７もＣＰＵ４０３に入力される。そのサーミスタ信号Ｔｈ３−１〜Ｔｈ３−７とＺＥＲＯＸ信号に基づいて、ＣＰＵ４０３は駆動信号Ｄｒｉｖｅ１〜７を生成し、駆動部４１１〜４１７の制御を行う。この駆動部４１１〜４１７は、発熱ブロックＨＢ１〜ＨＢ７に対して、それぞれ独立に駆動するために、個別に駆動回路が接続される。また、駆動部は、例えばトライアックなどの素子を用いて、電流経路のオンオフを行い、ヒータ３００の発熱ブロック毎の発熱体３０２ａ、３０２ｂの温度を制御する。保護装置４３１〜４３７は、保護手段として、サーミスタ信号Ｔｈ３−１〜Ｔｈ３−７を基に
、異常な温度になっていないかを監視する。もし異常温度になった場合には、ＳＡＦＥ信号が動作し、継電器４０４を強制的に非導通状態にし、ヒータ３００への給電を絶つ（発熱抵抗体への電力供給を停止状態する）仕組みになっている。

尚、本実施例では、発熱ブロックＨＢ１〜ＨＢ７に対して、個別に駆動部が存在したが、１つの駆動部に対して、複数の発熱ブロックに接続して駆動する構成でも良い。例えば、搬送基準位置Ｘ０を堺に線対称に配置される発熱ブロックＨＢ２と発熱ブロックＨＢ６は、１つの駆動部に接続しても良い。

図５は、本実施例におけるヒータ３００の発熱体（発熱抵抗体）３０２ａ、３０２ｂの抵抗温度特性を説明する図である。図５（Ａ）は、温度と発熱体の長さ方向の単位長あたりの抵抗値を示した図であり、図５（Ｂ）に、本実施例のヒータ３００の抵抗温度特性の分布を示している。本実施例における発熱体３０２ａ、３０２ｂは、正の抵抗温度特性を有するため、温度の上昇（常温ＴｊからＴｍ）に対して、発熱体の３０２ａ、３０２ｂの抵抗値は上昇する。この上昇（温度変化に対する抵抗値の変化の割合）を示す係数は、抵抗温度係数αであり、発熱体の材料特性で、その係数が決まっている。発熱体の材料としては、例えば、銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）や酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２）等が代表的なものとして挙げられ、これらの配合を調整する等することにより、抵抗温度係数を制御することができる。

本実施例では、発熱ブロックＨＢ１〜ＨＢ７の抵抗温度係数を、α１〜α７と定義したときに、発熱ブロックＨＢ１及びＨＢ７の抵抗温度係数α１、α７を、発熱ブロックＨＢ２〜ＨＢ６の抵抗温度係数α２〜α６より高くなるように設定している。つまり、常温Ｔｊでは、発熱ブロックＨＢ２〜ＨＢ６と発熱ブロックＨＢ１及びＨＢ７の単位長当たりの抵抗値はＲｊ同じであるのに対して、温度がＴｍに上昇した場合は、発熱ブロックごとに抵抗値が異なる値を示す。本実施例では、発熱ブロックＨＢ２〜ＨＢ６の単位長当たりの抵抗値がＲ４ｍまで上昇し、発熱ブロックＨＢ１及びＨＢ７は抵抗値Ｒ１ｍ（＞Ｒ４ｍ）まで上昇する。

このように、長手方向幅（加熱領域幅）が短い発熱ブロックの発熱抵抗体の抵抗温度係数を、長手方向幅が長い発熱ブロックの発熱抵抗体の抵抗温度係数よりも大きくする設定を、少なくとも１か所設ける。ここで、発熱ブロックＨＢ１と発熱ブロックＨＢ７は、同じ長さであるので、α１＝α７に設定している。また、抵抗温度係数にはばらつきがあるため、本実施例では、ばらつきの上下限を考慮しても、必ずα４＜α１、α７になるようにしている。

尚、本実施例では、発熱ブロックＨＢ１と発熱ブロックＨＢ７のみ抵抗温度係数を大きくしたが、発熱ブロックＨＢ２、ＨＢ３、ＨＢ５、ＨＢ６についても、発熱ブロックＨＢ４より短いため、長さに準じて抵抗温度係数を大きくしてもよい。

図６は、図５で説明した実施例の構成を採用しなかった場合、つまりは抵抗温度係数を発熱ブロックＨＢ１〜ＨＢ７で同じ値に設定した場合の異常時の熱応力について説明する図である。図６（Ａ）は、発熱ブロックＨＢ４のみが、過昇温したときの熱応力分布を示し、図６（Ｂ）は、発熱ブロックＨＢ７のみが過昇温したときの熱応力分布を示した図である。どちらも、ＣＰＵ４０３や駆動部４１４、４１７の故障などで温度制御が行えなくなったことを想定し、同じ電圧を各発熱ブロックに印加し、所定時間後ｔ１の熱応力分布である。また、図３におけるＹ１線に沿った熱応力分布である。尚、発熱ブロックＨＢ１についての同様の説明は、発熱ブロックＨＢ７と同じであるため省略する。

熱応力は、温度差が大きくなる部分で歪が生じるため、発熱ブロックの長手方向両端部
で応力が高くなる。この応力が、ヒータ３００を構成する材料の破断限界を超えると、割れなどの破損に至る。したがって、図４の保護装置４２１〜４２７は、この破断限界を超えるよりも前に、温度を監視しながら、ヒータ３００への通電をオフして保護をする。

発熱ブロックＨＢ４のように、長手方向に長い発熱ブロックは、両端に生じる応力は離れている。一方、発熱ブロックＨＢ７のように、狭い発熱ブロックは、両端に生じる応力が近くて重なるため、高い応力値を示す。要するに、図６（Ｃ）の時間−応力関係図に示すように、電力を投入してからある時刻ｔ１で比較した時に、熱応力は、ＨＢ７の方が高いことを表している（応力Ｆ７＞応力Ｆ４）。更には、応力Ｆｂまで至ると、セラミックで構成されるヒータ３００が破損するに至る。つまり、ＨＢ７は、ＨＢ４よりも、早く破損に至る（ｔ２＜ｔ３）。図６（Ｄ）は、時間−発熱ブロック温度の関係図であり、破損する時刻ｔ２、ｔ３の時の、発熱ブロックの温度が、Ｔａ、Ｔｂであることを示している。Ｔ０は、画像形成装置１００の正常動作時の温調温度であり、Ｔｈは、画像形成装置１００が異常動作時になった時に保護するための保護装置４２１〜４２７の監視温度のしきい値である。すなわち、監視温度しきい値Ｔｈは、ヒータ３００の破損を防ぐべく、ヒータ３００が熱応力によって破損する温度Ｔａ、Ｔｂよりも低く設定される。

図７は、本発明を適用した本実施例の構成を採用した場合、つまりは抵抗温度係数α７をα４より高く設定した場合の異常時の熱応力について説明する図である。発熱ブロックＨＢ７の抵抗温度係数α７を高くしたことにより、図７（Ｄ）に示す温度上昇傾向が、発熱ブロックＨＢ４より下がり、図７（Ｃ）のように、熱応力の上昇を下げることができる。本実施例において、図７（Ｂ）に示す発熱ブロックＨＢ７の応力分布は、図７（Ａ）の発熱ブロックＨＢ４と同等にした。このようにすることで、発熱ブロックＨＢ７におけるヒータ破損に至る応力Ｆｂに到達する温度は、本実施例の構成を採用しない場合と比較して、高くすることができる（Ｔａ’＞Ｔａ）。したがって、破損に至るまでの時間ｔ２’、ｔ３に対して、保護回路４２１〜４２７の動作時間ｔ０を充分に小さくできる。

尚、図５（Ｂ）において、発熱ブロックＨＢ２、ＨＢ３、ＨＢ５、ＨＢ６の抵抗温度係数α２、α３、α５、α６を、α４と同じ設定にしたのは、応力分布図が発熱ブロックＨＢ４と同じように両端の熱応力が重ならないためである。すなわち、本実施例では、最も短い発熱ブロックのみ抵抗温度係数を大きくする設定を行った。

また、本実施例は、発熱体３０２ａ、３０２ｂのようにヒータ３００の短手方向に２本の発熱体で構成される例を説明したが、それに限定されることはなく、１本、または３本以上でも良い。

ところで、本実施例の効果と同等の効果を得るためには、抵抗温度係数を発熱ブロックの長さに応じて異ならせる方法以外にも、発熱ブロックの単位長さ当たりの抵抗値を異ならせる方法も考えられる。具体的には、発熱体の抵抗率を異ならせるか、図３（Ｂ）に示す長さＬ１、Ｌ２の発熱体長を変えるなどが考えられる。
しかしながら、この方法をとると、抵抗値が高くなるため、ヒータに投入可能な電力が下がってしまうことや、発熱体の面積を広くするなどの面積の制約を生んでしまう。そのため、本実施例は、抵抗温度係数を異ならせる方法をとっている。

以上のように、本実施例では、発熱ブロックごとの発熱抵抗体の抵抗温度係数を、長手方向に長い発熱ブロックの発熱抵抗体の抵抗温度係数より、狭い発熱ブロックの発熱抵抗体の方が大きくなるように構成した。こうすることで、異常時における過昇温時に発生する破断応力に至るまでの到達時間を、従来構成（本発明を適用しない構成）よりも遅くすることができ、保護回路の動作時間に対して充分に大きくすることができる。

［実施例２］
次に、実施例１に対して発熱体が負の抵抗温度係数を持つヒータの構成について説明する。実施例１と同様の構成については、同一の記号を用いて説明を省略する。実施例２においてここで特に説明しない事項は、実施例１と同様である。

図８は、本実施例におけるヒータ８００の構成を説明する。図８（Ａ）は、ヒータ３００の断面図、図８（Ｂ）は平面図である。図８（Ａ）の断面図は、搬送基準位置Ｘ０におけるヒータ８００の断面図を示している。

図８（Ａ）に示すように、摺動面層１に、基板８０５上に導電体８０１ｄと発熱体（発熱抵抗体）８０２ａを有する。そして、摺動面層２には、摺動面層１を電極Ｅ１〜Ｅ３を除いて覆う絶縁性の保護ガラス８０８が設けられている。また、裏面層１には、サーミスタ部材ＴＨ１が当接している。

図８（Ｂ）に示すように、ヒータ８００摺動面層１には、発熱体８０２ａ、８０２ｂ、８０２ｃから成る発熱ブロックが、ヒータ８００の長手方向に３つ設けられている（ＨＢ８〜ＨＢ１０）。発熱体８０２ｂと発熱体８０２ｃは、発熱体８０２ａより長手方向において短く構成されている。発熱体８０２ａの導電経路を構成するのは、電極Ｅ１、Ｅ３、導電体８０１ａ、８０１ｂである。発熱体８０２ｂと発熱体８０２ｃの導電経路を構成するのは、電極Ｅ２、Ｅ３、導電体８０１ｃ〜８０１ｅである。ヒータ８００の摺動面層２の保護ガラス８０８は、ヒータ電極Ｅ１〜Ｅ３を露出させるように形成されている。裏面層にはサーミスタ部材ＴＨ１〜ＴＨ３が、図示する位置に当接する。ＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３は、それぞれ発熱ブロックＨＢ９、ＨＢ８、ＨＢ１０の温度を検出する位置に分けて設けてある。

図９は、本実施例における制御回路９００及び、電気的接続を説明するブロック図である。サーミスタＴＨ１〜ＴＨ３と抵抗９２１〜９２３と、それぞれ分圧されて作られたサーミスタ信号Ｔｈ９−１〜Ｔｈ９−３に基づき、ＣＰＵ４０３が駆動信号Ｄｒｉｖｅ９、１０を生成し、駆動部９１１、９１２の制御を行う。保護装置９３１〜９３３は、サーミスタ信号Ｔｈ９−１〜Ｔｈ９−３を基に、異常な温度になっていないかを監視する。もし異常な温度に到達した場合には、ＳＡＦＥ信号が動作し、継電器４０４を強制的に非導通状態にし、ヒータ８００への給電を絶つ仕組みになっている。

図１０は、本実施例におけるヒータ８００の発熱体８０２ａ〜８０２ｃの抵抗温度特性を説明する図である。図１０（Ａ）は、温度と発熱体の長さ方向の単位長あたりの抵抗値を示した図であり、図１０（Ｂ）に、本実施例のヒータ８００の抵抗温度特性の分布を示している。本実施例における発熱体８０２ａ〜８０２ｃは、実施例１と異なり負の抵抗温度特性を有するため、温度の上昇（常温ＴｊからＴｍ）に対して、抵抗値が下降する。この傾きを示す抵抗温度係数αも、実施例１と同様、発熱体の材料特性で、その係数が決まっている。このような負の抵抗温度係数をもつヒータは、発熱領域が記録紙Ｐの幅よりも長く、所謂非通紙部の熱が記録紙Ｐに伝わらず、発熱体が局所的に温度上昇した（非通紙部昇温）ときに、温度上昇を抑制する効果を持っている。温度上昇した発熱体の部分的に抵抗値が下がるために、通紙部と非通紙部で発熱量の差が生まれ、非通紙部昇温が抑えられる。本実施例では、発熱ブロックＨＢ８〜ＨＢ１０の抵抗温度係数を、α８〜α１０と定義したときに、幅の短い発熱ブロックＨＢ８、ＨＢ１０の抵抗温度係数α８、α１０を、幅の広い発熱ブロックＨＢ９の抵抗温度係数α９より高くなるように設定している。つまり、負の抵抗温度係数であるため、絶対値は小さい。常温Ｔｊでは、発熱ブロックＨＢ８，１０と発熱ブロックＨＢ９の単位長当たりの抵抗値はＲｊで同じである。これに対して、温度がＴｍに上昇した場合は、発熱ブロックＨ９の単位長当たりの抵抗値がＲ９ｍまで下降し、発熱ブロックＨＢ８及びＨＢ１０は抵抗値Ｒ１０ｍ（＞Ｒ９ｍ）までしか下降
しない。

このように、長手方向幅（加熱領域幅）が短い発熱ブロックの発熱抵抗体の抵抗温度係数を、長手方向幅が長い発熱ブロックの発熱抵抗体の抵抗温度係数よりも大きくする。

図１１は、本発明の実施例の構成を採用しなかった場合、つまりは抵抗温度係数をＨＢ８〜ＨＢ１０で同じ値に設定した場合の異常時の熱応力について説明する図である。図１１（Ａ）は、発熱ブロックＨＢ９のみが、過昇温したときの熱応力分布を示し、図１１（Ｂ）は駆動部９１２に関わる制御系統が故障し発熱ブロックＨＢ８、ＨＢ１０が同時に過昇温したときの熱応力分布を示した図である。どちらも、同じ電圧を各発熱ブロックに印加し、所定時間後ｔ４の熱応力分布である。また、図１１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、図８におけるＹ２、Ｙ３線に沿った熱応力分布である。

実施例１と同様、熱応力は、温度差の生じる発熱ブロックの両端部で応力が高くなり、発熱ブロックＨＢ９は、図１１（Ａ）のような分布になる。一方、発熱ブロックＨＢ８、ＨＢ１０は、お互いの発熱領域が離れているため、それぞれに熱応力が発生すると共に、発熱ブロックが短いために、応力が重なり、高い応力値を示す。

要するに、図１１（Ｃ）の時間−応力関係図に示すように、電力を投入してからある時刻ｔ４で比較した時に、熱応力は、発熱ブロックＨＢ８、ＨＢ１０の方が高いことを表している（応力Ｆ９＜応力Ｆ８、Ｆ１０）。更には、応力Ｆｂまで至ると、セラミックで構成されるヒータ８００が破損するに至る。つまり、発熱ブロックＨＢ８、ＨＢ１０は、発熱ブロックＨＢ９よりも、早く破損に至る（ｔ５＜ｔ６）。図１１（Ｄ）は、時間−発熱ブロック温度の関係図からも、発熱ブロックＨＢ８、ＨＢ１０が先に温度Ｔｃで破損し、温度Ｔｃは発熱ブロックＨＢ９の温度Ｔｄよりも低い温度である。したがって、温度Ｔｃが保護装置９３１〜９３３の監視温度しきい値Ｔｈに対してより高くなるようにし、破損するまでの時間ｔ５をより長くすることが望ましい。

図１２は、本発明を適用した本実施例の構成を採用した場合、つまりは抵抗温度係数α８、α１０をα９より高く設定した場合の異常時の熱応力について説明する図である。図１２（Ｄ）に示す温度上昇傾向が、発熱ブロックＨＢ９より発熱ブロックＨＢ８、ＨＢ１０が下がり、図１２（Ｃ）のように、同時刻で比較した時の熱応力の上昇を下げることができる。このようにすることで、発熱ブロックＨＢ８、ＨＢ１０におけるヒータ破損に至る応力Ｆｂに到達する温度は、本実施例の構成を採用しない場合と比較して、高くすることができる（Ｔｃ’＞Ｔｃ）。したがって、破損に至るまでの時間ｔ５’、ｔ６に対して、保護回路９３１〜９３３の動作時間ｔ０を充分に小さくできる。

以上のように本実施例では、負の抵抗温度係数を持つ発熱抵抗体においても、長手方向に長い発熱ブロックの発熱抵抗体の抵抗温度係数より、狭い発熱ブロックの発熱抵抗体の抵抗温度係数の方が大きくなるように構成した。こうすることで、異常時における過昇温時に発生する破断応力に至るまでの到達時間を、従来構成（本発明を適用しない構成）よりも遅くすることができ、保護回路の動作時間に対して充分に大きくすることができる。

２００…像加熱装置、３００、８００…ヒータ、３０２、８０２…発熱体（発熱抵抗体）、α１〜α７、α８〜α１０…発熱体の抵抗温度係数、３０２ａ、３０２ｂ…発熱体、Ｅ３−１〜Ｅ３−９、Ｅ１〜Ｅ３…ヒータ電極、Ｔｓ３−１〜Ｔｓ３−７、ＴＨ１〜ＴＨ３…サーミスタ、４００、９００…制御回路、４１１〜４１７、９０１…駆動部、ＨＢ１〜ＨＢ７、ＨＢ８〜ＨＢ１０…発熱ブロック、４３１〜４３７、９３１〜９３３…安全装置保護装置

Claims (7)

1. 記録材に画像を形成する画像形成部と、
   基板と、前記基板に設けられた複数の発熱抵抗体と、を有するヒータを有し、前記ヒータの熱によって前記記録材に形成された前記画像を加熱する像加熱部と、
   前記複数の発熱抵抗体に供給する電力を個々に制御することで、前記複数の発熱抵抗体により加熱される複数の加熱領域の温度を個々に制御する制御部と、
   を備える画像形成装置において、
   前記複数の発熱抵抗体は、第一の抵抗温度係数を有する第一の発熱抵抗体と、前記第一の抵抗温度係数よりも小さい第二の抵抗温度係数を有し、前記複数の加熱領域のうち前記第一の発熱抵抗体が加熱する第一の加熱領域よりも前記基板の長手方向における幅が狭い第二の加熱領域を加熱する第二の発熱抵抗体と、を含むことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記複数の発熱抵抗体において、その発熱抵抗体が加熱する加熱領域の前記長手方向における幅が狭いほど、その発熱抵抗体の抵抗温度係数は大きいことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 複数の発熱抵抗体は、前記長手方向に沿って前記基板に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記ヒータの温度を検知する温度検知手段と、
   前記温度検知手段が検知した温度が異常温度を示す場合に、前記発熱抵抗体への電力供給を停止させる保護手段と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記温度検知手段は、前記ヒータの温度を前記複数の加熱領域ごとに検知し、
   前記制御部は、前記温度検知手段が検知する温度に基づいて、前記複数の発熱抵抗体に供給する電力を前記複数の加熱領域ごとに制御することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記第一の発熱抵抗体と前記第二の発熱抵抗体は、所定の温度において、前記長手方向における単位長さ当たりの抵抗率が同じとなるように構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記像加熱部は、前記ヒータが内面に接触する筒状のフィルムをさらに有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。

Images