JP2022139994A - ヒータ及び像加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ヒータ基板が片面に発熱体用の電極、もう一方の面にサーミスタ用の電極を有する場合、複数の発熱体に給電するための電極と、サーミスタに給電するための電極および導電体との絶縁距離を確保しつつ、基板の短手方向の拡大を抑制する方法が望まれる。
【解決手段】 発熱体に給電するための第１の電極群および複数の温度検知手段を電気的に接続する第２の電極群は前記基板の長手方向の中央よりも片側の同一領域内でかつ第２の電極群は前記第１の電極群よりも前記長手方向の中央側に形成され、前記第１の電極群と前記第２の電極群とは所定の間隔を設けて配置されていることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に搭載される定着ユニットや、記録材に定着されたトナー画像を再度加熱してトナー画像の光沢度や表面性を変える表面処理装置等の像加熱装置、特に、筒状のフィルムを介してトナー画像を加熱する像加熱装置に関する。またこの像加熱装置に搭載されるヒータと配線構成に関するものである。

特許文献１には、筒状の定着フィルムの内部空間に、独立制御可能な複数の発熱体ブロックを有するヒータを配置した定着装置が開示されている。特許文献１では、ヒータ基板の一方の面に発熱体、他方の面に温度検出のためサーミスタが形成されているヒータ構成において、発熱体の電極とサーミスタの電極との間の絶縁性を確保できるヒータ及びこのヒータを搭載する定着装置が開示されている。

特開２０１９－２０７３７９号公報

発熱体用の電極とサーミスタ用の電極との間には、構成により基礎絶縁あるいは強化絶縁を満たす必要がある。特許文献１によれば、複数の発熱体に給電するための電極と、複数のサーミスタに給電するための電極とをヒータ基板の長手方向において必要な絶縁距離に相当する間隔をあけて配置する必要がある。

しかしながら、複数の発熱体に給電するための電極と、複数のサーミスタに給電するための電極に接続された導電体との絶縁距離も確保するためには、長手方向のみならず、短手方向にも絶縁距離が必要となる。また、複数の発熱体ブロックの温度をより精度良く検知するために、必要とするサーミスタの数を多くする場合、ヒータ基板上に設けられるサーミスタへの配線の本数も増える。この場合、複数の配線に対する絶縁距離を確保するため、ヒータ基板を短手方向に拡大させる必要が生じる。ヒータ基板の短手方向の拡大に伴い、定着装置のサイズアップや、ニップ幅が必要以上に拡大することによる画像不良、ヒータのコストアップ等の課題が生じる。このため、複数の発熱体に給電するための電極と、サーミスタに給電するための電極および導電体との絶縁距離を確保しつつ、ヒータ基板の短手方向の拡大を抑制する方法が望まれる。

上記課題を解決するための本出願に係る発明は、
基板と、
前記基板の第１の面に形成された発熱体と、
前記発熱体に給電するための複数の第１の給電端子が接触する前記第１の面に形成された第１の電極群と、
前記基板の前記第１の面とは異なる第２の面に形成された１つあるいは複数の温度検知手段と、
前記複数の温度検知手段を電気的に接続するため複数の第２の給電端子が接触する前記第２の面に形成された第２の電極群と、を有するヒータにおいて、
前記第１の電極群および第２の電極群は前記基板の長手方向の中央よりも片側の同一領域内でかつ前記第２の電極群は前記第１の電極群よりも前記長手方向の中央側に形成され、
前記第１の電極群と前記第２の電極群とは所定の間隔を設けて配置されていることを特徴とするヒータ。

以上説明したように、本発明によれば、複数の発熱体に給電するための電極と、サーミスタに給電するための電極および導電体との絶縁距離を確保しつつ、ヒータ基板の短手方向の拡大を抑制することができる。

画像形成装置の断面図 定着ユニットの断面図 実施例１のヒータの断面図 実施例１のヒータの比較例としての断面図 実施例１の定着装置を含めた駆動回路図 実施例１の定着装置の端部の上面図 実施例２の定着装置の端部の上面図 実施例３のヒータの断面図 実施例３の定着装置を含めた駆動回路図 実施例３の定着装置の端部の上面図 実施例３のＡＣコネクタとヒータの嵌合部の側面図 実施例３のＡＣ電極と間隔をあけたＦＰＣパターンの説明図

［実施例１］
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。なお、以下に示す実施例は一例であって、この発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、実施例で説明されている特徴の組合せのすべてが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。

（画像形成装置）
図１は、本実施例における画像形成装置１の概略構成図である。画像形成装置１は電子写真記録技術を用いたレーザプリンタである。画像形成装置１が外部装置からプリント信号を受信すると、受信した画像情報に応じたレーザ光をスキャナユニット６が照射し、画像形成プロセスユニット７に内包される感光体８を露光する。これにより感光体８にはレーザ光に基づく静電潜像が形成されるとともに、トナーが供給されると感光体８上に画像情報に応じたトナー画像が形成される。給紙カセット２は、普通紙等の記録材Ｐを積載する。給紙カセット２に積載された記録材Ｐはピックアップローラ３によって一枚ずつ給紙され、搬送ローラ４によってレジストローラ５に向けて搬送される。記録材Ｐは、感光体８上のトナー画像が感光体８と転写ローラ９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５から転写位置へ搬送される。記録材Ｐが転写位置を通過することにより、感光体８上のトナー画像は記録材Ｐに転写される。その後、記録材Ｐは定着ユニット２０によって加熱されることにより、記録材Ｐ上に転写されたトナー画像が記録材Ｐに定着される。トナー画像が定着された記録材Ｐは、搬送ローラ１０、排紙ローラ１１によって画像形成装置１上部の排紙トレイ１２に排出される。なお、１３は定着ユニット等を駆動するモータである。また、商用電源１５に接続された制御回路１４は、定着ユニット２０やその他の負荷に電力を供給している。上述した感光体８、スキャナユニット６、画像形成プロセスユニット７、転写ローラ９は、記録材Ｐに未定着トナー画像を形成する画像形成部を構成している。

（定着ユニット）
図２は定着ユニット２０の断面図である。

定着ユニット２０は、筒状のフィルム（定着フィルム）２１と、フィルム２１の内部空間に設けられたヒータ３０と、フィルム２１を介してヒータ３０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）２２と、を有する。フィルム２１は、記録材Ｐに形成された未定着トナー画像と接触する。加圧ローラ２２は、鉄やアルミニウム等の材質の芯金２３と、耐熱ゴム等の材質の弾性層２４を有する。ヒータ３０は耐熱樹脂製の保持部材であるヒータホルダ２５に保持されている。ヒータホルダ２５はフィルム２１の回転を案内するためのガイド機能も有している。ステー２６はヒータホルダ２５に不図示のバネの圧力を加えるための金属製のステーである。

ステー２６は、不図示のバネの圧力を受け、ヒータホルダ２５を介してヒータ３０を加圧ローラ２２に向けて付勢する。加圧ローラ２２の弾性層２４がヒータ３０からの付勢力を受けて弾性変形することにより、定着ニップ部Ｎが形成される。フィルム２１は、定着ニップ部Ｎにおいてヒータ３０と加圧ローラ２２で挟持された状態となる。モータ１３より駆動された不図示のギア列を介して加圧ローラ２２が矢印Ｒ１方向に回転すると、定着ニップ部Ｎにおいて挟持されたフィルム２１は矢印Ｒ２方向に従動回転する。矢印Ｆは記録材Ｐの搬送方向を示している。また、未定着トナー画像を担持する記録材Ｐは、定着ニップ部Ｎに突入し挟持搬送されつつ加熱されることにより定着される（ヒータの熱で未定着トナー画像が記録材に定着される）。

（ヒータ構成）
続いて、本実施例におけるヒータ３０の構成について説明する。図３（Ａ）はヒータ３０の長手方向の中央における断面図であり、図２におけるヒータ３０の拡大図に相当する。図３（Ｂ）はヒータ３０の長手方向ＬＤにおける構成を説明する平面図である。図３（Ｂ）の裏面層１及び裏面層２は基板３１のうち加圧ローラ２２と反対側の面であるヒータ裏面層３３の図であり、裏面層２は保護ガラス３７がある状態の図、裏面層１は保護ガラス３７を除いた図である。なお、ヒータ裏面層３３は第１の面とも称する。図３（Ｂ）の摺動面層１及び摺動面層２は基板３１のうち加圧ローラ２２側の面であるヒータ摺動面層３２の図であり、摺動面層２は保護ガラス３８がある状態の図、摺動面層１は保護ガラス３８を除いた図である。なお、ヒータ摺動面層３２は第２の面とも称する。また、矢印Ｆは記録材Ｐの搬送方向を示している。また、図中Ｘ０は記録材Ｐの搬送基準位置であり、記録材Ｐの幅方向中央に一致する。サイズの異なる記録材Ｐを通紙した場合にも、記録材Ｐの紙幅方向中央を基準Ｘ０に合わせて搬送する。

基板３１の摺動面層３２は、摺動面層１に示すように、発熱体３４ａ、３４ｂがヒータ３０の長手方向ＬＤに沿って延在して設けられている。記録材Ｐの搬送方向上流側に発熱体３４ａ、搬送方向下流側に発熱体３４ｂが配置されている。２本の発熱体の両端部には、導電体３９ａ～３９ｃが接続されている。導電体３９ａの一方の端は発熱体用の電極３５ｂに接続され、他方の端は発熱体３４ａに接続されている。導電体３９ｂの一方の端は発熱体３４ａに接続され、他方の端は発熱体３４ｂに接続されている。導電体３９ｃの一方の端は発熱体３４ｂに接続され、他方の端は発熱体３４ａに接続されている。したがって、発熱体用の電極３５ａ－３５ｂ間に給電することにより、発熱体３４ａ及び３４ｂが同時に発熱するヒータ回路構成となっている。２本の発熱体３４ａ、３４ｂの上部には、発熱体用の電極３５ａ、３５ｂ以外の部分を除いて発熱体３４ａ、３４ｂおよび導電体３９ａ～３９ｃを覆い絶縁するように絶縁性の保護ガラス３８が配置されている。すなわち、図３（Ｂ）の摺動面層２に示すように、発熱体用の電極３５ａ、３５ｂのみが露出した状態となっている。このように、発熱体３９ａ、３９ｂ、導電体３９ａ～３９ｃを絶縁性の保護ガラス３８で覆うことにより、他の部材に対して絶縁距離を取っている。この保護ガラス３８の表面をフィルム２１が摺動する。後述する電気接点部材であるＡＣコネクタ４１の給電端子４１ａ、４１ｂが発熱体用の電極３５ａ、３５ｂに接触することにより、商用電源１５から発熱体３４ａ、３４ｂへの給電回路が形成される。なお、給電端子４１ａ、４１ｂは第１の給電端子とも称し、電気接点部材であるＡＣコネクタ４１は第１のコネクタとも称し、発熱体用の電極３５ａ、３５ｂは、第１の電極群とも称する。

基板３１のヒータ裏面層３３には、裏面層１に示すように、サーミスタ（温度検知素子）Ｔ１が設置されている。サーミスタＴ１は搬送基準位置Ｘ０と略一致する位置に配置されている。また、サーミスタＴ１は導電体４０ａ、４０ｂを介してサーミスタ用の電極３６ａ、３６ｂにそれぞれ接続されている。このサーミスタＴ１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特性を有するため、ヒータ３０の温度を検知する機能を有する。サーミスタＴ１の上部には、サーミスタ用の電極３６ａ、３６ｂ以外の部分を除いてサーミスタＴ１、導電体４０ａ、４０ｂを覆い絶縁するように絶縁性の保護ガラス３７が配置されている。すなわち図３（ｂ）の裏面層２に示すように、サーミスタ用の電極３６ａ、３６ｂのみが露出した状態となっている。このように、サーミスタＴ１、導電体４０ａ、４０ｂを絶縁性の保護ガラス３７で覆うことにより、他の部材に対して絶縁距離を取っている。後述する電気接点部材であるＤＣコネクタ４１３は電極３６ａ、３６ｂに接触しており、ＤＣ束線４１４を介して制御回路１４に繋がっている。制御回路１４は、サーミスタＴ１が検出した温度を検知する。制御回路１４は、サーミスタＴ１の検知温度が、定着に適した目標温度を維持するように各発熱体へ供給する電力を制御する。なお、ＤＣコネクタ４１３はその端子を電極３６ａ、３６ｂへ直接接触させても構わないし、ＤＣコネクタ４１３の端子を高融点ハンダや溶接等を用いて直接端子を接合させても構わない。または、表面実装タイプの基板用コネクタを電極３６ａ、３６ｂへ高融点ハンダにより実装しＤＣ束線４１４の一端に設けられたコネクタと接続する構成としても構わない。なお、サーミスタＴ１は温度検知手段とも称し、ＤＣ束線４１４を第２の給電端子とも称し、電気接点部材であるＤＣコネクタ４１３は第２のコネクタとも称し、サーミスタ用の電極３６ａ、３６ｂは、第２の電極群とも称する。また、ＤＣ束線４１４は、単一の給電端子を有してもよいし複数の給電端子を有しても良い。

（定着ユニットの制御回路）
図５は本実施例における商用交流電源１５から定着ユニット２０へ電力を供給する制御回路１４を示している。制御回路１４は電力供給部４０１、ゼロクロス検知回路部４０９、電源電圧生成部４１２、リレー４０８、電力制御部４１０（以後エンジンコントローラ４１０と呼ぶ）により構成される。電力供給部４０１は商用交流電源１５の一方と接続されており、ＡＣコネクタ４１１内の接続端子４１１ｂを介して定着ユニット２０に接続される。エンジンコントローラ４１０から出力されるＯＮ１信号によって、トランジスタ４０７を介してフォトトライアックカプラ４０５に電流が流れる。その結果トライアック４０２のゲートに電流が流れトライアック４０２がＯＮ状態となり、トライアック４０２に電流が流れる。ゼロクロス検知回路部４０９、電源電圧生成部４１２はともに商用交流電源１５に接続されている。ゼロクロス検知回路部は商用交流波形のゼロクロスポイントを示すゼロクロス信号をエンジンコントローラ４１０に出力する。電源電圧生成部４１２は、商用交流波形からエンジンコントローラ４１０やそのほかの部分の動作に必要な電源電圧を生成する。エンジンコントローラ４１０は、定着ユニット２０内部の温度検出部Ｔ１からＤＣ束線４１４を経由して送られる温度情報をもとに、検知温度が所定の温度になるようにＯＮ１信号を出力し電力供給部４０１を制御する。

（発熱体用の電極３５ａ、３５ｂとサーミスタ用の電極３６ａ、３６ｂの配置）
次に、発熱体用の電極３５ａ、３５ｂとサーミスタ用の電極３６ａ、３６ｂの配置について図６を用いて説明する。本実施例において、発熱体用の電極３５ａ、３５ｂとサーミスタ用の電極３６ａ、３６ｂは、基板３１の長手方向中央よりも片側の同一領域内に設けられている。また、サーミスタ用の電極３６ａ、３６ｂは発熱体用の電極３５ａ、３５ｂよりも中央側（基準Ｘ０側）に設けられている。また、発熱体用の電極３５ａ、３５ｂのうち最もサーミスタ用の電極に近い電極３５ｂと、サーミスタ用の電極３６ａ、３６ｂと、がヒータ３０の長手方向において所定の間隔（間隔Ｄ）を設けて配置されている。間隔Ｄは発熱体用の電極３５ａ、３５ｂとサーミスタ用の電極３６ａ、３６ｂとの間に必要な絶縁距離を確保するために設けられる。このように配置することにより、基板３１をヒータの厚み方向に見た場合、基板３１の短手方向において、裏面層１における導電体４０ａ、４０ｂと摺動面層１における発熱体用の電極３５ａ、３５ｂの絶縁距離を考慮しなくてもよくなる。

図４は、本実施例の比較例であり、仮にサーミスタ用の電極３６ａ、３６ｂを、発熱体用の電極３５ａ、３５ｂよりもヒータ３０の基準Ｘ０から遠い位置に配置した場合（本実施例とは逆の位置関係とした場合）の図を示している。この場合、発熱体用の電極３５ａ、３５ｂは、裏面層のサーミスタＴ１に接続された導電体４０ａとの間に、ヒータ３０の厚み方向の距離と、ヒータ基板の短手方向の沿面距離Ｄ１、Ｄ２を合わせた絶縁距離を確保しなければならない。このため、前述のようなヒータ基板の厚み方向と、基板３１の短手方向の沿面距離Ｄ１、Ｄ２を介した絶縁距離を確保するために、基板３１の短手方向を拡大させる必要がある。また、裏面層３３においてはサーミスタ用の電極３６ａ、３６ｂ以外の部分が保護ガラス３７で覆われているものの、裏面の保護を目的としているため絶縁性能の低いガラスが用いられる。一方、摺動面３２において、保護ガラス３８はＡＣラインに重畳される雷サージ等の外来ノイズに耐え得るよう絶縁性の高いガラスが用いられている。上記のような基板３１の短手方向の拡大を抑制する方法としては、保護ガラス３７に用いるガラスを、保護ガラス３８で用いられる絶縁性の高いガラスに変更すれば良いが、コストアップしてしまう。このため、発熱体用の電極３５ａ、３５ｂとサーミスタ用の電極３６ａ、３６ｂを本実施例のように配置することにより、発熱体用の電極とサーミスタ用の電極および導電体が絶縁距離を確保しつつ基板の短手方向の拡大を抑制することができる。

［実施例２］
実施例１においては、ヒータ３０がサーミスタＴ１を１つ有する構成において、絶縁距離を確保しつつ短手方向の拡大を抑制するための構成について説明した。本実施例においても、ヒータ３０がサーミスタＴ１を１つ有する構成において、絶縁距離を確保しつつヒータ３０の短手方向のみならずヒータ３０の厚み方向の拡大を抑制するための構成について説明する。なお、実施例１と同一の構成および同一の機能を有する部品は同一の符号で示し、説明を省略する。本実施例におけるヒータ３０の構成は、実施例１と同様であり図３に示す通りである。すなわち、基板３１の摺動面層３２には発熱体３４ａ、３４ｂ及び発熱体用の電極３５ａ、３５ｂを備え、基板３１の裏面層３３にはサーミスタＴ１、導電体４０ａ、４０ｂ及びサーミスタ用の電極３６ａ、３６ｂが設けられている。

（電気接点部材及び導電部材の構成）
まず、実施例１の構成において、電気接点部材及び導電部材が発熱体用の電極及びサーミスタ用の電極に接続され、制御回路１４への通電を確保する構成について説明する。

図６は、図３に示したヒータと図５に示した制御回路１４を電気的に接続させた図である。ＡＣコネクタ４１１は、後述の図１１に示すようにコの字型の耐熱モールド内にバネ性のある端子４１１ａ、４１１ｂが設けられており、コの字の開口部においてヒータ３０を上下から挟み込むように組付ける。この構成により、端子４１１ａ、４１１ｂが発熱体用の電極３５ａ、３５ｂに嵌合され、電気的に接続される。

それぞれの端子４１１ａ、４１１ｂは、ＡＣ束線により制御回路１４に接続されている。ＡＣコネクタ４１１には制御回路１４から発熱体３４ａ、３４ｂを駆動するための電流が供給される。サーミスタ用の電極３６ａ、３６ｂはＤＣコネクタ４１３とＤＣ束線４１４によって制御回路１４に接続されている。ＤＣ束線４１４は、ＡＣコネクタ４１１と接触しないように必要な距離Ｗを確保するため、束線ガイド等で保持されている。ＤＣコネクタ４１３はフィルム２１の端部から耐熱距離を確保して設置されている。

続いて、実施例２における電気接点部材及び導電部材が、発熱体用の電極３５ａ、３５ｂ及びサーミスタ用の電極３６ａ、３６ｂに接続され、制御回路１４への通電を確保する構成について、図７を用いて説明する。

本実施例においては、制御回路１４とサーミスタ用の電極３６ａ、３６ｂとを接続するために、フレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）６０が用いられる。ＦＦＣ６０はフィルム状の絶縁体内層に複数の導電パターンが平行に等間隔（例えば１ｍｍ）で形成された厚さ０．３ｍｍ程のケーブルである。

ＡＣコネクタ４１１は、前述のようにコの字型の耐熱モールド内にバネ性のある端子４１１ａ、４１１ｂを設けた構成である。一方、サーミスタ用の電極３６ａ、３６ｂに接続したＦＦＣ６０は、ヒータ３０の長手端部方向へ沿わせるように配置されている。ＦＦＣ６０は高融点ハンダや溶接等を用いてサーミスタ用の電極３６ａ、３６ｂに電気的に接続されている。また、ＡＣコネクタ４１１のコの字の開口部により、ヒータ３０およびＦＦＣ６０を挟み込むように組み付けることで、端子４１１ａ、４１１ｂが発熱体用の電極３５ａ、３５ｂに接続されると共にＦＦＣ６０がＡＣコネクタ４１１により固定される。このように、ＦＦＣ６０の少なくとも一部が基板３１に保持されている。なお、ＦＦＣ６０とＡＣコネクタ４１１内の発熱体用の電極３５ａ、３５ｂとの間には絶縁距離が確保されているものとする。他の部材の構成は実施例１と同一の構成である。

上記のように、実施例１では、サーミスタ用の電極３６ａ、３６ｂから制御回路１４までを接続する束線としてＤＣ束線４１４を用いていた。ＤＣ束線４１４を用いる場合、図６に示すように、ＤＣ束線４１４がＡＣコネクタ４１１と接触しないようにＡＣコネクタ４１１の外側を通るため、ヒータ３０及び定着ユニット２０のヒータの厚み方向のサイズが距離Ｗで示す程度大きくなる。そこで実施例２では、図７に示すように、サーミスタ用電極３６ａ、３６ｂから制御回路１４までを接続する束線をＦＦＣ６０とした。実施例２では、ＡＣコネクタ４１１のコの字の開口部によりヒータ３０およびＦＦＣ６０を挟み込むように組み付けることにより、定着ユニット２０のヒータの厚み方向のサイズの拡大を考慮しなくても良くなる。以上説明したように、本実施例の構成により、発熱体用の電極とサーミスタ用の電極が絶縁距離を確保しつつヒータ３０の短手方向のみならずヒータ３０の厚み方向の拡大を抑制することが出来る。

［実施例３］
実施例１及び実施例２においては、ヒータ３０がサーミスタＴ１を１つ有する構成について説明した。本実施例においては、ヒータ３０がサーミスタを複数有する構成において、発熱体用の電極とサーミスタ用の電極が絶縁距離を確保しつつヒータの短手方向の幅の拡大を抑制するための構成について説明する。なお、実施例１及び実施例２と同一の構成および同一の機能を有する部品は同一符号で示し、説明を省略する。

（ヒータ構成）
まず、本実施例におけるヒータ７００の構成を、図８を用いて説明する。図８（Ａ）は、ヒータ７００の短手方向の図８（Ｂ）に示す搬送基準位置Ｘ０付近の断面図を示している。

ヒータ７００の裏面層１には、基板７０５上に導電体７０１と導電体７０３を有する。導電体７０１は、記録材Ｐの搬送方向の上流側に配置された導電体７０１ａと、下流側に配置された導電体７０１ｂに分離されている。更に、ヒータ７００は、導電体７０１と導電体７０３の間に設けられており、導電体７０１と導電体７０３を介して供給する電力により発熱する発熱体７０２を有する。この発熱体７０２は、記録材Ｐの搬送方向の上流側に配置された発熱体７０２ａと、下流側に配置された発熱体７０２ｂに分離されている。また、発熱体７０２ａおよび発熱体７０２ｂへ電力を供給するための電極Ｅ７－１～Ｅ７－７が設けられている。更に、裏面層２においては、絶縁性の保護ガラス７０８が、電極Ｅ７－１～Ｅ７－７以外を覆っている。

図８（Ｂ）は、ヒータ７００の平面図である。以下で各層について説明する。裏面層１には、導電体７０１と導電体７０３、発熱体７０２、電極Ｅ７－１～Ｅ７－７の組からなる７つの発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７が、ヒータ７００の長手方向に沿って設けられている。

裏面層２の表面保護層７０８は、電極Ｅ７－１～Ｅ７－７及びＥ８、Ｅ９の箇所を除いて形成されており、ヒータ７００の裏面側から、図示しない電気接点が電極Ｅ７－１～Ｅ７－７及びＥ８、Ｅ９に接続可能な構成となっている。この構成により、各発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７はそれぞれ独立に給電可能であり独立に給電制御を行うことができる。このように、発熱ブロックＨＢを７つ発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７に分けることで、図８（Ｂ）におけるＡＲＥＡ１～ＡＲＥＡ４のように、少なくとも４つの通紙領域に対応する発熱分布を形成することができる。本実施例では、ＡＲＥＡ１をＡ５紙用、ＡＲＥＡ２をＢ５紙用、ＡＲＥＡ３をＡ４紙用、ＡＲＥＡ４をＬｅｔｔｅｒ紙用と分類し、記録紙Ｐのサイズに合わせて、給電する発熱ブロックＨＢを選択する。なお、ＡＲＥＡの数や、発熱ブロックＨＢの数は、本実施例の数に限定されるものではない。また、各発熱ブロック内の発熱体７０２ａ－１～７０２ａ－７、７０２ｂ－１～７０２ｂ－７は、本実施例に記載するようなパターン全体が発熱体となっている構成に限定されるものではなく、間隙部を設けた短冊状のパターンでも良い。また、各発熱ブロックに供給する電力の比率を変えることによって、５つ以上の発熱分布も形成できる。

摺動面層１には、ヒータ７００の発熱ブロックＨＢごとの温度を検知するためのサーミスタＴ１－１～Ｔ１－７及び、サーミスタＴ２－２～Ｔ２－６が設置されている。サーミスタＴ１－１～Ｔ１－７は、主に各発熱ブロックの温度制御に使われるため、各発熱ブロックの中央に配置される。サーミスタＴ２－２～Ｔ２－６は、ＡＲＥＡ１～４の幅と一致しない幅を有する記録紙Ｐを通紙した際の、非通紙領域（端部）の温度を検知するための端部サーミスタである。このため、幅が狭い両端の発熱ブロックＨＢ１、ＨＢ７を除き、各発熱ブロックＨＢ２～ＨＢ６において、端部サーミスタは各発熱ブロックの搬送基準位置Ｘ０から離れた位置に配置される。サーミスタＴ１－１～Ｔ１－７は、サーミスタの抵抗値検出用の導電体ＥＴ１－１～ＥＴ１－７にそれぞれ接続されると共に、サーミスタＴ１－１～Ｔ１－７のすべてが共通の導電体ＥＧ９に接続される。サーミスタＴ２－２～Ｔ２－６は、導電体ＥＴ２－２～ＥＴ２－６にそれぞれ接続されると共に、サーミスタＴ２－２～Ｔ２－６のすべてが共通の導電体ＥＧ１０に接続される。このように、サーミスタの数と導電体の本数が増えるに応じて、ヒータ７００の幅Ｌは、大きくなる傾向にある。

摺動面層２には、摺動性のあるガラスによって構成される表面保護層７０９が設けられている。表面保護層７０９は、摺動面層１の各導電体の端部を電極とするため、ヒータ７００の両端部を除いて設けてある。

（定着ユニットの制御回路）
図９は本実施例におけるヒータ７００の制御回路８００である。交流電源１５は画像形成装置１に接続される商用の交流電源である。電源電圧Ｖｃｃ１とＶｃｃ２は、交流電源１５に接続された図示しないＡＣ／ＤＣコンバータによって生成されたＤＣ電源である。

交流電源１５は、リレー８３０、８４０とトライアック８４１～８４７を介してヒータ７００に接続される。トライアック８４１～８４７はＣＰＵ８２０からの制御信号ＦＵＳＥＲ１～ＦＵＳＥＲ７によって、オン／オフされる。トライアック８４１～８４７の駆動回路は省略している。

次に、サーミスタの温度検知回路を説明する。導電体ＥＧ９とＥＧ１０は、グランド電位に接続される。電圧Ｖｃｃ１は、図８で説明した各サーミスタＴ１－１～Ｔ１－７、Ｔ２－２～Ｔ２－６と抵抗８５１～８５７及び８６２～８６６によって分圧される。分圧された電圧は、Ｔｈ１－１～Ｔｈ１－７信号、Ｔｈ２－２～Ｔｈ２－６信号として、ＣＰＵ８２０で検出される。そして、予めＣＰＵ８２０の内部メモリ内に設定された情報によって、電圧を温度に換算することで、発熱体７０２の温度を検出している。

ＣＰＵ８２０の内部処理では、設定温度と、サーミスタＴ１－１～Ｔ１－７の検知温度に基づき、例えばＰＩ制御により、供給するべき電力を算出する。ゼロクロス回路８２１によって、交流電源１５のゼロクロスタイミングを元に、供給する電力に対応した位相角（位相制御）、波数（波数制御）の制御レベルに換算し、その制御条件に応じてトライアック８４１～８４７を制御している。

次にリレー８３０、８４０と保護回路について説明する。リレー８３０、８４０は、故障などによりヒータ７００が過昇温した場合、ヒータ７００への電力遮断手段として用いている。

リレー８３０の動作を説明する。ＣＰＵ８２０がＲＬＯＮ信号をＨｉｇｈ状態にすると、トランジスタ８３３がＯＮ状態になり、電源電圧Ｖｃｃ２からリレー８３０の２次側コイルに通電され、リレー８３０の１次側接点はＯＮ状態になる。ＣＰＵ８２０がＲＬＯＮ信号をＬｏｗ状態にすると、トランジスタ８３３がＯＦＦ状態になり、電源電圧Ｖｃｃ２からリレー８３０の２次側コイルに流れる電流が遮断され、リレー８３０の１次接点はＯＦＦ状態になる。リレー８４０についても動作は同様である。

次にリレー８３０及び、リレー８４０を用いた、安全回路の動作について説明する。サーミスタＴ１－１～Ｔ１－７のいずれかの検知温度が、設定された所定値を超えた場合、比較部８３１はラッチ部８３２を動作させ、ラッチ部８３２はＲＬＯＦＦ１信号をＬｏｗ状態にしてラッチする。ＲＬＯＦＦ１信号がＬｏｗ状態になると、ＣＰＵ８２０がＲＬＯＮ信号をＨｉｇｈ状態にしても、トランジスタ８３３がＯＦＦ状態で保たれるため、リレー８３０はＯＦＦ状態（安全な状態）で保つことができる。同様に、サーミスタＴ２－２～Ｔ２－６についても、設定された所定値を超えた場合には、比較部８３７はラッチ部８３６を動作させ、ＲＬＯＦＦ２信号をＬｏｗ状態にしてラッチする。このようにリレー８３０、８４０は、故障などによりヒータ７００が過昇温した場合、ヒータ７００への電力遮断手段としても用いている。

続いてトライアック８４１～８４７による駆動構成と、サーミスタの数の関係について説明する。発熱ブロックＨＢ１を駆動するトライアック８４１は、隣り合った発熱ブロックＨＢ２を駆動するトライアック８４２と直列に接続される。トライアック８４２のみを駆動した場合、発熱ブロックＨＢ２のみが発熱される。トライアック８４１、８４２の両方を駆動した場合、発熱ブロックＨＢ１、ＨＢ２が発熱する。この構成においては、制御上、発熱ブロックＨＢ１のみが発熱することはない。また、この構成においては、発熱ブロックＨＢ２が発熱する制御と、発熱ブロックＨＢ１、ＨＢ２が発熱する制御を選択できるため、紙サイズ毎に発熱領域を選択する制御ができる。

本実施例では、ＣＰＵ８２０の誤動作等により、ヒータ７００の制御に異常が生じた場合に、ヒータ７００が異常温度まで発熱しないように、サーミスタの温度検知による安全回路を有している。また本実施例の安全回路は、一つの構成要素が故障して機能しなくなった場合でも、ヒータ７００の異常を検知してリレー８３０、８４０をＯＦＦすることで保護できるような構成となっている。このため、例えば発熱ブロックＨＢ３においては、サーミスタＴ１－３とＴ２－３の２つのサーミスタ及び、それぞれに対応する比較部とラッチ部を有することにより、仮にどちらかのサーミスタが故障したとしても安全性を確保できる。発熱ブロックＨＢ２、４、５、６においても、それぞれ独立した駆動構成で制御されるため、同様に２つずつのサーミスタが構成されている。一方で、発熱ブロックＨＢ１については、図中のＰ点が断線するという故障が生じない限り、発熱ブロックＨＢ１のみが異常発熱することはないため、１つのサーミスタＴ１－１で保護することができる。発熱ブロックＨＢ７も同様であるため説明は省略する。なお、発熱ブロックＨＢ１、ＨＢ７は発熱領域が狭い為、非通紙領域（端部）の温度を検知するための端部サーミスタと温調用のサーミスタを兼用している。

このように発熱ブロックＨＢ２を駆動する半導体素子の後段の半導体素子によって駆動される発熱ブロックＨＢ１においては、発熱ブロックＨＢ２と比較してサーミスタの数が少ない構成であっても、１つの故障状態においてヒータ７００を保護できる構成である。

（電気接点部材及び導電部材の構成）
続いて、本実施例における電気接点部材及び導電部材が、発熱体用の電極及びサーミスタ用の電極に接続され、制御回路８００へ通電する構成を、図１０を用いて説明する。

本実施例では、実施例１と同様に、ヒータの短手方向の拡大を抑制するため、サーミスタ用の電極ＥＧ１０～ＥＧ９を、発熱体用の電極Ｅ７－１、Ｅ８よりもヒータ７００の中央に近い位置に配置している。また、実施例２と同様に、制御回路８００とサーミスタ用の電極ＥＧ９、ＥＴ１－１～ＥＴ１－４、ＥＴ２－３、ＥＴ２－２、ＥＧ１０とを、接続するために、フレキシブルフラット配線板（ＦＰＣ）９０を用いている。

ＦＰＣはフィルム状の絶縁体内層に複数の導電パターンが配線された厚さ０．３ｍｍ程のケーブルである。実施例２で説明したＦＦＣ６０では導電パターンが平行に等間隔（０．５ｍｍや１ｍｍ）に形成されているものの、ＦＰＣ９０では任意の間隔や形状で導電パターンを形成することができるため本実施例では導電パターンの間隔を０．３ｍｍまで狭めて配置している。ＦＰＣ９０を使用することにより、ヒータ基板上にパターンを形成する場合、もしくはＦＦＣ６０上にパターンを形成する場合より、隣り合うパターンの間隔を狭めることが出来る。

また、制御回路８００は、発熱体７０２ａ－１、７０２ｂ－１を駆動させるためＡＣコネクタ４１１と接続され、ＡＣコネクタ４１１内の端子４１１ａは発熱体用の電極Ｅ８と、ＡＣコネクタ４１１内の端子４１１ｂは発熱体用の電極Ｅ７－１とそれぞれ接続されている。

図１０で示したＡＣコネクタ４１１内のヒータ７００及びＦＰＣ９０を矢印Ｅの方向から見た図を図１１に示す。本実施例では実施例２と同様に、ＡＣコネクタ４１１は、そのコの字の開口部によりヒータ７００およびＦＰＣ９０を挟み込むように組み付ける。この構成により、端子４１１ａ、４１１ｂが発熱体用の電極３５ａ、３５ｂに電気的に接続されると共にＦＰＣ９０がＡＣコネクタ４１１により固定される。なお、図１１及び図１２に示すように、端子４１１ａ、４１１ｂとＦＰＣ９０内の導電パターンとの間には、ヒータ７００の厚み方向の距離と、基板７００の短手方向の沿面距離Ｄ４、Ｄ５と、を合わせた沿面距離Ｄ３が、絶縁距離として必要となる。

図１１で示した本実施例におけるＦＰＣ９０と端子４１１ａ、４１１ｂを矢印Ｇの方向から見た図を図１２に示す。図１２では説明のためＡＣコネクタ４１１のモールドを省略し端子４１１ａ、４１１ｂのみを示してある。サーミスタ用の電極ＥＧ９、ＥＴ１－１～ＥＴ１－４、ＥＴ２－３、ＥＴ２－２、ＥＧ１０と、制御回路８００と、ＦＰＣ９０内の導電パターンはそれぞれ高融点ハンダや溶接等を用いて接続されている。ＦＰＣ９０は上述のように任意の間隔や形状で導電パターンを形成することができるものの、サーミスタ用の電極との接続部分においては接続方法の制約上適切な銅箔間隔と形状を形成しておく必要がある。一方、ＦＰＣのもう一端は制御回路８００へ接続されるため、汎用のＦＦＣコネクタへ接続できるように、例えば０．５ｍｍピッチの等間隔の導電パターンとしておくのが好ましい。

続いて、ＡＣコネクタ内の端子４１１ａ、４１１ｂと、ＦＰＣ９０が交差する箇所について説明する。図１１で示したようにＡＣコネクタ４１１内の端子４１１ａ、４１１ｂと、ＦＰＣ９０内の各パターンの間には、距離Ｄ３＋距離Ｄ４（Ｄ５）を保つ必要がある。ＦＰＣ９０の短手方向の中央に近い位置に配線されている４つのパターン（ＦＰＣ＿ＥＴ１－２～ＦＰＣ＿ＥＴ１－４、ＦＰＣ＿ＥＴ２－３）と、端子４１１ａ、４１１ｂとの間には、十分な沿面距離を確保しやすい。一方、ＦＰＣ９０内の短手方向の端部に配置されたパターン（ＦＰＣ＿ＥＧ１０、ＦＰＣ＿ＥＴ２－２、ＦＰＣ＿ＥＴ１－１、ＦＰＣ＿ＥＧ９）と、端子４１１ａ、４１１ｂとの間には絶縁距離を保つほどの十分な距離を確保することが難しい。そこで、ＦＰＣ９０内の短手方向の端部に配置された導電パターンＦＰＣ＿ＥＧ１０、ＦＰＣ＿ＥＴ２－２、ＦＰＣ＿ＥＴ１－１、ＦＰＣ＿ＥＧ９は、ＦＰＣ９０の短手方向の中央側に寄せて（図１２に示すように領域ＢＡで曲げて）配置している。このため、導電パターンＦＰＣ＿ＥＧ１０、ＦＰＣ＿ＥＴ２－２、ＦＰＣ＿ＥＴ１－１、ＦＰＣ＿ＥＧ９は、端子４１１ａ、４１１ｂとの間に沿面距離Ｄ４、Ｄ５を設けることが出来る。なお、絶縁距離Ｄ４、Ｄ５を設けられるのであれば、両端の２本（ＦＰＣ＿ＥＧ１０、ＦＰＣ＿ＥＧ９）、或いは両端の２本（ＦＰＣ＿ＥＧ１０、ＦＰＣ＿ＥＧ９）のうちのいずれかがＦＰＣ９０の短手方向の中央寄りに曲がっている構成でも構わない。また、ＦＰＣ９０上のすべての導電パターンを短手方向において等間隔で配置しても良い。

実施例２において説明したＦＦＣ６０においては、導電パターンが短手方向において等間隔に配置されているため、電極３５ａ、３５ｂと絶縁距離Ｄ４、Ｄ５を確保するためにはＦＦＣ６０やヒータ基板の短手方向の幅を拡大させる必要があった。また、基板７０５上に直接導電パターンを形成する場合、ＦＰＣ９０上にパターンを形成する場合と比較すると、短手方向で隣り合うパターンの間隔を狭めることが困難である。そこで、本実施例では、上記のようにＦＰＣ９０を用いることにより、電極４１１ａ、４１１ｂから絶縁距離Ｄ４、Ｄ５を確保するように導電パターンの間隔を狭めることができる。このため、ＦＦＣ６０を使用する場合に比べて短手方向のヒータ幅を小さくすることができる。

以上説明したように、本実施例では、ヒータ３０がサーミスタを複数有する場合であっても、ＦＰＣ９０を用いることにより、電極４１１ａ、４１１ｂとの絶縁距離Ｄ４、Ｄ５を確保しつつヒータ７００の短手方向の拡大を抑制することが出来る。

２０ 定着ユニット
３０ ヒータ
Ｔ１ サーミスタ
３４ 発熱体
３０、４０ 導電体
３５ 発熱体用の電極
３６ サーミスタ用の電極
６０ フレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）
９０ フレキシブルフラット配線板（ＦＰＣ）
４１１ ＡＣコネクタ
４１３ ＤＣコネクタ

Claims (8)

1. 基板と、
   前記基板の第１の面に形成された発熱体と、
   前記発熱体に給電するための複数の第１の給電端子が接触する前記第１の面に形成された第１の電極群と、
   前記基板の前記第１の面とは異なる第２の面に形成された１つあるいは複数の温度検知手段と、
   前記複数の温度検知手段を電気的に接続するため複数の第２の給電端子が接触する前記第２の面に形成された第２の電極群と、を有するヒータにおいて、
   前記第１の電極群および第２の電極群は前記基板の長手方向の中央よりも片側の同一領域内でかつ前記第２の電極群は前記第１の電極群よりも前記長手方向の中央側に形成され、
   前記第１の電極群と前記第２の電極群とは所定の間隔を設けて配置されていることを特徴とするヒータ。
2. 筒状のフィルムと、前記フィルムの内部空間に設けられたヒータと、前記フィルムを介して前記ヒータと共にニップ部を形成するニップ部形成部材と、を有し、前記ニップ部で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ加熱する像加熱装置において、前記ヒータが請求項１に記載のヒータであることを特徴とする像加熱装置。
3. 前記第１の給電端子は、前記基板を挟み込むように構成された第１のコネクタに設けられていることを特徴とする請求項２に記載の像加熱装置。
4. 前記複数の第２の給電端子は、第２のコネクタに設けられ、前記第２の電極群に接続された単一あるいは複数の端子を有することを特徴とする請求項２に記載の像加熱装置。
5. 前記複数の第２の給電端子は、フィルム状の絶縁体内層に複数の導電パターンが形成されたフラットケーブルであり前記第２の電極群に電気的に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の像加熱装置。
6. 前記複数の第２の給電端子は、フィルム状の絶縁体内層に複数の導電パターンが形成されたフレキシブルフラットケーブルまたは絶縁体内層に複数の導電パターンが形成されたフレキシブルフラット配線板を用いたフラットケーブルであることを特徴とする請求項２に記載の像加熱装置。
7. 前記第１の給電端子は、前記基板および前記フラットケーブルを挟み込むように構成された第１のコネクタに設けられており、
   前記第１のコネクタは、前記基板上において前記フラットケーブルと前記第１の電極群とを嵌合させることにより電気的に接続させるとともに、前記フラットケーブルの少なくとも一部を前記基板に保持することを特徴とする請求項５または６に記載の像加熱装置。
8. 前記第１のコネクタにより前記基板と前記フラットケーブルとが保持される場合、前記複数の導電パターンのうち前記基板の短手方向における端に最も近い導電パターンが、前記短手方向の中央寄りに曲がっていることを特徴とする請求項７に記載の像加熱装置。

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