JP5959974B2

JP5959974B2 - 加熱装置及び画像形成装置

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Inventors: 峯　隆太; 峯　　隆太; 敏行阿部
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Description

本発明は、未定着画像が形成された記録材を加熱して定着画像を形成する加熱装置及び該加熱装置を備えた画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式の複写機やプリンタ等において、転写紙や感光紙等の記録材に形成された未定着トナー画像を定着画像として熱定着させる加熱装置の１つとしてオンデマンドのフィルム加熱方式の装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

フィルム加熱方式の加熱装置における加熱体としては、例えばセラミックヒータが採用されている。セラミックヒータは、電気抵抗性・耐熱性・良熱伝導性のセラミック材基板（例えばアルミナ、窒化アルミニウム）と、該基板に印刷・焼成等の手段でパターン整形され、電力供給を受けて発熱する発熱抵抗体（例えば、銀パラジウム）を含む１次の回路を有する。発熱抵抗体は、同じく印刷・焼成等の手段でパターン整形され、電力を供給する為に設けられたコネクタ接続用電極パターン（以下、「給電用電極」という。）及び該給電用電極と発熱抵抗体を接続する抵抗値の低い導体パターンを備えている。すなわち、セラミックヒータは、給電用電極及び導体パターンを介して発熱抵抗体に電力が供給されて発熱する構成を有するものであり、全体に低熱容量で温度上昇速度の速いものとなっている。

セラミックヒータを用いた加熱装置は熱容量が少ないため、加熱体の長手方向に対して小さいサイズの記録材を熱定着し続けた場合に、記録材が通過する部位に比べて記録材が通過しない部位の温度が上昇し易くなる。この場合、加熱体の長手方向における温度差に起因して定着画像に光沢度のムラが発生し易くなり、これを回避するためには、プリントスピードを遅くしたり、長手方向における温度差を低減する必要がある。

そこで、発熱抵抗体を複数設け、加熱体の長手方向における温度を複数の温度検出素子を用いて検出し、これに基づいて複数の発熱抵抗体への通電条件を制御して、長手方向における温度差に起因する定着画像の光沢度ムラの発生を防止する工夫がなされている。すなわち、全てのサイズの記録材が通過する部位において大きく発熱する発熱抵抗体と、大小の記録材のうち大きいサイズの記録材のみが通過する部位において大きく発熱する発熱抵抗体とで加熱体を形成したものがある（特許文献２参照）。この加熱体によれば、温度検出結果に基づいて複数の発熱抵抗体の通電条件を制御することにより、いかなるサイズの記録材を加熱する場合でも記録材が通過しない部位の温度上昇を低減し、且つ記録材が通過する部位を所定温度に制御できるということである。

特開２００２−２９６９５５号公報特開平１０−１７７３１９号広報

しかしながら、上記従来の加熱装置においては、導電パターン（以下、「導電部」という。）が発熱することに起因して発生する問題について、何ら対策がなされていなかった。

すなわち、従来の加熱装置では、例えば、セラミックヒータの基板や周囲の固定部材に熱膨張や部品公差があっても基板と給電用電極との接触の信頼性を向上させるために、給電用電極を配置するためのエリアは比較的広く設けられていた。また、近年では、装置全体を小型化するという要求から、基板自体は小型化されているが、給電用電極を配置するためのエリアは広く確保されている。従って、発熱抵抗体と給電用電極とを接続する導電部が占めるスペースは、自ずと制約を受けることになる。導電部は、低抵抗ではあるものの抵抗値を有し、該抵抗値は導電部の断面積に反比例するので、断面積が小さくなるほど導電部の抵抗値は増大する。そして、導電部には、発熱抵抗体に給電する通電時に、電流値と抵抗値の積として表される電力損失、すなわち熱が発生する。

一方、記録材のサイズに応じて、複数配列した発熱抵抗体への給電量を制御する構成の加熱装置においては、複数の発熱抵抗体の各々に給電用電極を設ける必要があるので、１つの導電部が占めるスペースはより制限される。また、この場合、発熱抵抗体から遠い位置に設けられた給電用電極に接続される導電部ほど顕著にスペースが限定されるので、導電部自体を細くする必要があり、この導電部では、より熱が発生し易くなる。

発熱抵抗体と給電用電極とを接続する導電部が発熱すると、その周辺部材としての給電用電極、該給電用電極に接続された電力給電用のコネクタ等の温度が上昇するために、新たな問題が生じる。すなわち、電力給電用コネクタは、温度が上昇することによってコネクタの金属部分、例えば、銅合金部分が熱応力特性により接点圧力を確保できなくなり、コネクタの信頼性を損なうという問題がある。一方、高温下でもコネクタの金属部分の熱応力特性を確保できる金属、例えばチタン銅等を適用した場合は、温度上昇に対する信頼性は確保できる反面、コストが増大するという別の問題が発生する。

本発明の目的は、給電用電極と発熱抵抗体とを電気的に接続する導電部における発熱を抑制することができる加熱装置及び該加熱装置を備えた画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の加熱装置は、基板と、該基板の長手方向に沿って設けられた複数の発熱抵抗体と、前記基板の長手方向の一端部に設けられ、前記複数の発熱抵抗体にそれぞれ給電する複数の給電用電極と、前記複数の発熱抵抗体と前記複数の給電用電極を接続する複数の導電部と、を備え、前記複数の導電部の給電方向に直交する断面積が、給電量が多い導電部ほど広くなるように形成されていることを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、請求項９記載の画像形成装置は、未定着画像が形成された記録材を加熱して定着画像を形成する加熱定着装置を有する画像形成装置であって、前記加熱定着装置は、請求項１乃至７の何れか１項に記載の加熱装置であることを特徴とする。

本発明によれば、複数の導電部の給電方向に直交する断面積が、給電量が多い導電部ほど広くなるように形成されているので、複数の導電部における電力損失が均等になって導電部における発熱を抑制することができる。これによって、導電部の近傍に配置された周辺部材の温度定格を下げることができ、もって、加熱装置電体の信頼性の向上及びコスト削減に寄与することができる。

本発明の実施の形態に係る加熱装置を備えた画像形成装置の概略構成を示す断面図である。本発明の実施の形態に係る加熱装置としての加熱定着装置の概略構成を示す模式的な断面図である。加熱定着装置の加熱体を説明するための図であって、図３（ａ）は、加圧ローラ側から見た模式的な図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。加熱体の発熱抵抗体における基板の長手方向に沿った抵抗値分布を説明するための図である。加熱体とその周囲の電気的な接続状態を示す模式的な配線図である。加熱定着装置におけるプリント動作要求時の通電制御処理のフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る加熱装置を備えた画像形成装置の概略構成を示す断面図である。この画像形成装置１００はデジタル複合機であり、加熱装置として、オンデマンドのフィルム加熱方式の加熱定着装置（１４１）を備える。なお、画像形成装置は、デジタル複合機の他、電子写真装置、静電記録装置等であってもよい。

図１において、このデジタル複合機１００は、画像形成部１３０と、該画像形成部１３０の上部に設けられた原稿読取部１０２とから主として構成されている。原稿読取部１０２は、操作部１０１を有し、ユーザが操作部１０１を操作することによって、原稿画像に基づいた画像情報を読み取って画像形成部１３０のコントロール部に信号を伝達する。

画像形成部１３０には、各色に対応したプロセスカートリッジ１３６、１３７、１３８及び１３９が設けられており、各プロセスカートリッジ１３６〜１３９は、それぞれカートリッジ化された感光体ドラム１３２、１３３、１３４及び１３５を備えている。感光体ドラム１３２〜１３５に対向し、且つ当接するように無端の転写ベルト１４０が設けられており、プロセスカートリッジ１３６〜１３９に対向するように光学ユニット１３１が配置されている。また、転写ベルト１４０の一部と当接するように複数の搬送ローラを備えた搬送手段１１９が設けられており、該搬送手段１１９の用紙搬送方向の後流側には加熱定着装置１４１が配置されている。加熱定着装置１４１は、加熱体１４２、定着フィルム１４３及び加圧ローラ１４４を備えている。加熱定着装置１４１の用紙搬送方向の後流側の画像形成部１３０の上部は、排紙トレイ１４５を構成している。

プロセスカートリッジ１３６〜１３９及び光学ユニット１３１の下方には、給紙ユニット１０７、１０８、１０９及び１１０が設けられており、給紙ユニット１０７〜１１０は、それぞれ対応する給紙カセット１１５、１１６、１１７及び１１８を内蔵している。給紙カセット１１５〜１１８には、それぞれピックアップローラ１１１、１１２、１１３及び１１４が設けられており、それぞれ収容された記録材である転写紙束１０３、１０４、１０５及び１０６の用紙サイズを検知する用紙サイズセンサ１２０が設けられている。

このような構成のデジタル複合機において、各給紙カセット１１５〜１１８からピックアップローラ１１１〜１１４及びこれらに圧接した不図示の分離パットで転写紙が一枚ずつ分離給送され、搬送ローラ、レジストローラ等からなる搬送手段１１９で搬送される。

一方、画像形成部１３０は、原稿読取部１０２から受信した画像信号によってポリゴンミラースキャナモータ、レーザ、レンズ群等（図示省略）からなる光学ユニット１３１を動作させる。そして、画像情報に基づいたレーザ光を、ドラム形状の電子写真感光体である各色に対応した感光ドラム１３２〜１３５に照射してその表面に静電潜像を形成する。その後、この静電潜像を現像剤（以下「トナー」という）で現像してトナー像を形成する。

このとき、トナー像の形成と同期して、給紙ユニット１０７〜１１０の１つ、例えば給紙ユニット１０７から搬送手段１１９を経て記録材としての転写紙が給送される。そして、感光ドラム１３２〜１３５に形成された各トナー像を、高圧電圧を印加することによって転写ベルト１４０に転写し、その後、転写ベルト１４０から、搬送手段１１９を搬送される転写紙に再転写する。再転写により画像が形成された転写紙２０１（図２参照）を、加熱定着装置１４１へ搬送し、該加熱定着装置１４１において、転写紙２０１に熱と圧力をかけてトナー像を定着させ、画像定着後の転写紙２０１を排紙トレイ１４５へ排紙する。

図２は、本発明の実施の形態に係る加熱装置としての加熱定着装置１４１の概略構成を示す模式的な断面図である。図２において、矢印Ａ方向が転写紙２０１の搬送方向である。従って、図２は、図１の手前側から見た図であって、転写紙２０１の搬送方向の紙面に垂直な方向から見た図である。

加熱定着装置１４１は、加熱体１４２と、それを内包する耐熱性の可撓性部材である定着フィルム１４３と、該定着フィルム１４３に対向するよう配置された加圧部材である加圧ローラ１４４とを備える。加熱定着装置１４１は、さらに剛体ステー２０２、サーミスタ２０５及び２０６等を備える。剛体ステー２０２は、転写紙２０１の搬送路を横断する方向（図２の手前及び奥方向）を長手方向とし、耐熱性・断熱性を有する横長の部材である。剛体ステー２０２は、加熱体１４２の固定と、定着フィルム１４３の内面摺動時のガイドの役割を果たす。

加熱体１４２は、剛体ステー２０２と同様、転写紙２０１の搬送路を横断する方向（図２の手前及び奥方向）を長手方向とする横長の部材である。剛体ステー２０２の転写紙２０１に対向する面には、転写紙２０１の搬送路を横断する方向（図２の手前及び奥方向）に沿って形成された溝部が設けられており、この溝部に加熱体１４２が嵌入されて、例えば耐熱接着剤で固定、支持されている。

定着フィルム１４３は、円筒状の耐熱性フィルム材であり、加熱体１４２を取り付けた剛体ステー２０２にルーズに外嵌されている。定着フィルム１４３は、例えば、厚さ４０〜１００μｍ程度の、耐熱性・離型性・強度・耐久性等を有するＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等の円筒状単層フィルムからなる。定着フィルム１４３は、またポリイミド、ポリアミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ等の円筒状フィルムの外周面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等をコーティングした複合層フィルムで構成することができる。

加圧ローラ１４４は、芯金２０３の外周部にシリコンゴム等の耐熱性弾性層２０４をローラ状に同心一体に設けた弾性ローラである。この加圧ローラ１４４と剛体ステー２０２側の加熱体１４２とにより定着フィルム１４３を挟むことによって、加圧ローラ１４４の弾性に抗して圧接される範囲である定着ニップ部Ｎが形成される。

加圧ローラ１４４は、矢印Ｂの方向に所定の周速度で回転駆動し、加圧ローラ１４４の回転駆動に伴う定着ニップ部Ｎにおける加圧ローラ１４４と定着フィルム１４３の外面との摩擦力によって、定着フィルム１４３に直接的に回転力が作用する。転写紙２０１が矢印Ａ方向に移動して定着ニップ部Ｎに導入されたときは、転写紙２０１を介して定着フィルム１４３に回転力が間接的に作用する。この作用により、定着フィルム１４３が加熱体１４２の内面に接触しつつ移動、すなわち圧接摺動して矢印Ｃの方向に回転駆動する。

剛体ステー２０２は、上述のようにフィルム内面ガイド部材としても機能し、剛体ステー２０２の周りにおける定着フィルム１４３の回転を容易にする。定着フィルム１４３の内面と加熱体１４２の加圧ローラ１４４に対向する面との摺動抵抗を低減するために、両者の間に耐熱性グリス等の潤滑剤を少量介在させることもできる。

加圧ローラ１４４の回転による定着フィルム１４３の回転が定常化し、加熱体１４２上で長手方向の複数位置に配置されたサーミスタ２０５及び２０６（後述の図５参照）によって温度を監視し、加熱体１４２の温度が所定通りに立ち上がった状態になるのを待つ。この状態で、定着ニップ部Ｎにおいて定着フィルム１４３と加圧ローラ１４４との間に画像を定着すべき転写紙２０１を導入し、定着ニップ部Ｎで定着フィルム１４３と一緒に転写紙２０１を挟持搬送しつつ転写紙２０１を加熱する。これにより、加熱体１４２の熱が定着フィルム１４３を介して転写紙２０１の未定着画像に効率よく伝達、付与され、転写紙２０１上の未定着画像が転写紙２０１に加熱定着される。その後、定着ニップ部Ｎを通った転写紙２０１は定着フィルム１４３の面から分離して矢印Ａ方向に搬送される。

図３は、加熱定着装置１４１の加熱体１４２を説明するための図であって、図３（ａ）は、加圧ローラ側から見た模式的な図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

図３（ａ）において、加熱体１４２は、加熱定着装置１４１に導入される転写紙２０１の紙面に平行となるように配置された板状の基板３０１及び該基板３０１の長手方向に沿って設けられた複数の発熱抵抗体３０２、３０３、３０４及び３０５を有する。基板３０１の長手方向のうち、一端部側であるＥ側が図２の紙面手前側、他端部側であるＦ側が図２の紙面奥側であるが、これの逆であってもよい。基板３０１の短手方向が、加熱定着時における転写紙２０１の搬送方向となる。

基板３０１は、アルミナ、窒化アルミニウム等のセラミック材により成形され、主な面である第１面３０１ａ及び第２面３０１ｂを有する（図３（ｂ）参照）。第１面３０１ａに、複数、例えば４本の発熱抵抗体３０２〜３０５及び複数、例えば３個の接点としての給電用電極３０６、３０７及び３０８が印刷・焼成されている。発熱抵抗体３０２〜３０５は、銀パラジウム等からなり、電力供給を受けて発熱する。給電用電極３０６〜３０８は、基板３０１の長手方向の一端部側であるＥ側端部に設けられ、それぞれコネクタ５０１の接点に対する電気的な接点となる。以下、発熱抵抗体３０２〜３０５の全てを総称して「発熱抵抗体群」といい、発熱抵抗体３０３と３０４の一対（第１の発熱抵抗体群）を「内側発熱抵抗体Ｒｉｎ」という。また、発熱抵抗体３０２と３０５の一対（第２の発熱抵抗体群）を「外側発熱抵抗体Ｒｏｕｔ」という。基板３０１の短手方向における所定の基準位置、例えば、短手方向の中間点をＣ_０とする。

内側発熱抵抗体Ｒｉｎにおいて、発熱抵抗体３０３及び３０４は、基板３０１の短手方向において基準位置Ｃ_０を基準として対称に配置されている。また、外側発熱抵抗体Ｒｏｕｔにおいて、発熱抵抗体３０２及び３０５は、基板３０１の短手方向において、内側発熱抵抗体Ｒｉｎよりも基準位置Ｃ_０から遠い側（外側）に、該基準位置Ｃ_０を基準として対称に配置されている。なお、本明細書において、「対称」とは、厳密な意味での対称ではなく、実用上、対称と見なすことができる略対称を含む概念である。

発熱抵抗体３０３及び３０４は同じ抵抗値、抵抗分布を有し、発熱抵抗体３０２及び３０５は同じ抵抗値、抵抗分布を有する。発熱抵抗体３０３及び３０４は、長手方向における中間部が両端部よりも幅狭となっており、発熱抵抗体３０２及び３０５は、長手方向における中間部が両端部よりも幅広となっている（図３（ａ））。

これにより、発熱抵抗体３０３及び３０４は、両端部よりも中間部における発熱量の方が大きく、一方、発熱抵抗体３０２及び３０５は、中間部よりも両端部における発熱量の方が大きい。ただし、上記の対称配置により、内側発熱抵抗体Ｒｉｎ及び外側発熱抵抗体Ｒｏｕｔは、それぞれ、基準位置Ｃ_０を基準とした略対称の位置における発熱量が同じになるように構成されている。また、発熱抵抗体３０３及び３０４と発熱抵抗体３０２及び３０５とは、抵抗分布及び抵抗値が異なっている。

発熱抵抗体３０３及び３０４の長手方向における物理的（位置的）な両端部のうちＦ側の端部同士は、導電部３１０により接続され電気的に導通状態とされている。一方、発熱抵抗体３０３及び３０４のＥ側の端部からはそれぞれ、導電部３１２及び３１３が引き出されている。従って、発熱抵抗体３０３及び３０４は電気的に直列接続されているので、２つの電気的端部を認識することができ、導電部３１２及び３１３の先端部がそれぞれ電気的端部Ｅａ、Ｅｂとなっている。

また、発熱抵抗体３０２及び３０５の長手方向における物理的な両端部のうちＦ側の端部同士は、導電部３０９により接続され電気的に導通状態とされている。一方、発熱抵抗体３０２及び３０５のＥ側の端部からはそれぞれ、導電部３１２及び３１４が引き出されている。従って、発熱抵抗体３０２及び３０５は電気的に直列接続されているので、２つの電気的端部を認識することができ、導電部３１２及び３１４の先端部がそれぞれ電気的端部Ｅａ及びＥｃとなっている。

なお、内側発熱抵抗体Ｒｉｎの基板３０１の長手方向の他端部（Ｆ）側の端部と、外側発熱抵抗体Ｒｏｕｔの基板３０１の長手方向の他端部（Ｆ）側の端部とは、電気的に非導通となっている。

次に、給電用電極３０６、３０７、３０８は、いずれも、基板３０１の長手方向の端部のうちＥ側端部に集中配置されている。導電部３１２の電気的端部Ｅａが給電用電極３０６に接続され、導電部３１３の電気的端部Ｅｂが給電用電極３０７に接続され、導電部３１４の電気的端部Ｅｃが給電用電極３０８に接続されている。すなわち、給電用電極３０８は、外側発熱抵抗体Ｒｏｕｔの給電用の電極であり、給電用電極３０７は、内側発熱抵抗体Ｒｉｎの給電用の電極である。そして給電用電極３０６は、電気回路上同電位となるため、内側発熱抵抗体Ｒｉｎの給電用と外側発熱抵抗体Ｒｏｕｔの給電用の共通電極となっている。また、コネクタ５０１は、図３（ａ）の矢印Ｇ方向とその逆方向に挿着又は脱離される。

図４は、加熱体１４２の発熱抵抗体における基板３０１の長手方向に沿った抵抗値分布を説明するための図である。

図４において、発熱抵抗体群の総抵抗値（実線）は、基板３０１の中央部が両端に比べて僅かに小さくなっており、発熱分布が基板３０１の長手方向で均一になるように調整されている。なお、均一とは、厳密な意味での均一ではなく、実用上、均一と見なすことができる程度のほぼ均一な状態を含む概念である（以下、本明細書における「均一」について同様）。内側発熱抵抗体Ｒｉｎの抵抗値（一点鎖線）は、基板３０１の中央部が両端部に比べて高くなるように設定されており、電気的端部Ｅａ−Ｅｂ間に通電されると、基板３０１の中央部がより発熱する構成となっている。また、外側発熱抵抗体Ｒｏｕｔの抵抗値（破線）は、基板３０１の中央部が低く、基板３０１の両端部が高くなるように設定されており、電気的端部Ｅａ−Ｅｃ間に通電されると、基板３０１の端部がより発熱する構成となっている。

加熱定着装置１４１を通過する転写紙２０１は基板３０１の中央部を通過する為、転写紙２０１の幅により、外側発熱抵抗体Ｒｏｕｔと内側発熱抵抗体Ｒｉｎの通電比率を制御することで、転写紙２０１の通過時における基板３０１の長手方向の熱分布を制御する。また、加熱転写時には、必ず転写紙２０１が通過する中央部は、より発熱量が必要となる為、発熱量が大きくなるよう内側発熱抵抗体Ｒｉｎの全抵抗値を外側発熱抵抗体Ｒｏｕｔの全抵抗値よりも小さくししている。これによって、内側発熱抵抗体Ｒｉｎに流れる電流が外側発熱抵抗体Ｒｏｕｔを流れる電流と比較し大きくなるように設定されている。

図５は、加熱体１４２とその周囲の電気的な接続状態を示す模式的な配線図である。

図５において、加熱体１４２における長手方向に沿った側面であって、発熱抵抗体群が配置された部分の中央部にサーミスタ２０５が配置され、端部にサーミスタ２０６が配置されている。サーミスタ２０５及び２０６はそれぞれＣＰＵ５０１に接続されている。給電用電極３０７及び３０８は、それぞれ遮断素子５０４及び５０３を介して商用電源５０２に接続されており、給電用電極３０６は、直接商用電源５０２に接続されている。また、遮断素子５０３及び５０４はそれぞれＣＰＵ５０１に接続されている。

サーミスタ２０５及び２０６は、温度測定センサとして機能し、ＣＰＵ５０１は、サーミスタ２０５及び２０６から出力される検出信号を受けて、加熱体１４２の長手方向における略中央部と端部の各温度を監視する。

ＣＰＵ５０１は、監視した温度を基に、遮断素子５０３の電気回路と遮断素子５０４の電気回路との通電比率を制御する。遮断素子５０３は、導電部３１４、３１２及び外側発熱抵抗体Ｒｏｕｔの発熱抵抗体３０２、３０５に対して商用電源５０２からの通電を制御する。一方、遮断素子５０４は、導電部３１３、３１２及び内側抵抗体Ｒｉｎの発熱抵抗体３０３、３０４に対して商用電源５０２からの通電を制御する。

導電部３１２、３１３及び３１４に各々流れる電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃは、これら導電部に比べてより抵抗値の大きい発熱抵抗体群の抵抗値で決定される。上述の通り、電気的端部Ｅａは、２つの電気回路の共通の端部であり、導電体３１２に流れる電流Ｉａは電流ＩｂとＩｃの和で表わされ一番大きくなる。次に電流値が大きいのが導体３１３に流れる電流Ｉｂで、導体３１４に流れる電流Ｉｃの順に小さくなる。大まかな電流比率は、電流Ｉａ：Ｉｂ：Ｉｃが５：３：２の比率となる。

抵抗体における電力損失は、該抵抗体を流れる電流の２乗と抵抗値の積で表わされ、限られたスペース（基板幅）内に設けられた複数の抵抗体における電力損失を最小とする為には、各々の抵抗体における電力損失を略均等にするのが望ましい。そして、電力損失を略均等にするための抵抗値比率は、電流の２乗の逆数を用いた比率（逆数に比例する比率）となる。従って、本実施の形態においては、上記電流比率を考慮して各導電部３１２、３１３及び３１４における抵抗値の比率が、１：２．７８：６．２５に近くなるように構成する。また、導電部３１２の抵抗値を極力小さくする為に、給電用電極３０６を発熱抵抗体群から一番近い位置に配置し、導体部の給電方向に直交する断面積（以下、「導体幅」という。）を最も広く（太く）し、且つ短くする。次いで、導電部３１３及び３１４の順に、給電用電極の導体部幅が太く、且つ短くなるように、発熱抵抗体群に近い順に給電用電極３０７及び３０８を配置する。これによって、給電量が多い導電部ほど短く、且つ導電幅が太くなる。

このとき、各導電部３１２〜３１４の抵抗値比率が、概略上述の抵抗値比率となるような導体幅で形成される。

なお、導電部相互間の距離や、給電用電極３０２〜３０５や基板３０１のサイズの制約を受け、上記抵抗比率で導電部をレイアウトすると、導体幅が必要以上に細くなってしまうことがある。この場合は、上記抵抗値比率で決定される導電幅に拘らず、太くできる限りの導体幅で導電部を構成しても良い。

次に、図２の加熱定着装置１４１を用いたプリント動作要求時の通電制御処理について説明する。

図６は、加熱定着装置におけるプリント動作要求時の通電制御処理のフローチャートである。

先ず、プリント動作の制御を行うＣＰＵ５０１（図５参照）にプリント動作要求が入力されると、ＣＰＵ５０１は、これから通紙される転写紙２０１のサイズを、用紙サイズセンサ１２０（図１参照）の出力から判別する（ステップＳ６０１）。このとき、例えば、加熱体１４２の長手方向における転写紙２０１の幅が２７０ｍｍ以上となるサイズを大サイズとし、２７０ｍｍを下回るようなサイズを小サイズとする。ＣＰＵ５０１は、転写紙２０１のサイズに応じて遮断素子５０３及び５０４を制御して温度制御を開始する。

すなわち、ステップＳ６０１における判別の結果、転写紙２０１のサイズが小サイズである場合は、ＣＰＵ５０１はステップＳ６０２に処理を進める。ここでは遮断素子５０３を制御することによって外側発熱抵抗体Ｒｏｕｔを通電比率１００％で通電すると共に、遮断素子５０４を制御することによって内側発熱抵抗体Ｒｉｎを通電比率５０％で通電するよう制御する。これにより、転写紙２０１の非通紙部（加熱体１４２の端部相当）の温度が上がり過ぎないような温度制御が可能となる。

一方、ステップＳ６０１における判別の結果、転写紙２０１のサイズが大サイズである場合は、加熱体１４２のほぼ全面を記録紙２０１が通過することになる。従って、この場合、ＣＰＵ５０１は、遮断素子５０３、５０４を制御することによって、外側発熱抵抗体Ｒｏｕｔ、内側発熱抵抗体Ｒｉｎを共に一律の通電比率７５％で通電するよう制御する（ステップＳ６０３）。これにより、加熱体１４２の面内の温度ムラがなくなるような温度制御が可能となる。

次に、ＣＰＵ５０１は、定着ニップ部Ｎに転写紙２０１を通紙して加熱定着するよう制御する（ステップＳ６０４）。このとき、ＣＰＵ５０１は、転写紙２０１が通過するごとにサーミスタ２０５及び２０６の出力を監視し、両者の出力を比較することで加熱体１４２の長手方向における中央部と端部との温度差を比較する（ステップＳ６０５）。

ステップＳ６０５における比較の結果、中央部の温度と端部との温度差が所定以内でありほぼ同じと判断できる場合、ＣＰＵ５０１は処理をステップＳ６０８に進める。この場合は、通電比率は変更されずそのままとなる。

一方、ステップＳ６０５における比較の結果、端部に比べ中央部の温度が高い場合、ＣＰＵ５０１は、内側発熱抵抗体Ｒｉｎの通電比率を少し、例えば５％程度下げるよう制御する（ステップＳ６０６）。これにより、端部の温度が中央部に対して相対的に上がる。一方、中央部に比べ端部の温度が高くなっていれば、ＣＰＵ５０１は、内側発熱抵抗体Ｒｉｎの通電比率を少し（例えば５％程度）上げるよう制御する（ステップＳ６０７）。これにより、中央部の温度が高くなり、端部の温度が中央部に対して相対的に下がる。

ＣＰＵ５０１は、この処理ルーチンをプリント動作が続く限り行い（ステップＳ６０８）、プリント動作要求が終了すれば、発熱抵抗体群への通電を全てオフにし、温度制御を終了する（ステップＳ６０９）。これによって、本プリント動作が終了する。

図６の通電制御処理によれば、加熱体１４２における内側発熱抵抗体Ｒｉｎ及び外側発熱抵抗体Ｒｏｕｔの基板の長手方向に沿った抵抗値分布の特性、ひいては発熱分布の特性を利用して発熱抵抗体を制御する。すなわち、加熱体１４２の長手方向における中央部の温度が端部の温度よりも高い場合は、内側発熱抵抗体Ｒｉｎへの通電比を下げ、端部の温度が中央部の温度よりも高い場合は、内側発熱抵抗体Ｒｉｎへの通電比を上げるように制御する。これによって、加熱体１４２における中央部と端部との温度差が小さくなり、給電用電極３０６〜３０８と発熱抵抗体３０２〜３０５とを電気的に接続する導電部３１２〜３１４における発熱を抑えて周辺機器への熱的影響を防止することができる。特に、電力給電用コネクタ５０１における温度上昇を抑制してコネクタ５０１の信頼性を確保することができる。また、電力給電用コネクタ５０１における金属部分の材質として高価な材料を適用する必要がないので、コストの増大を招くこともない。

１４１加熱定着装置
１４２加熱体
１４３定着フィルム
３０１基板
３０２〜３０５発熱抵抗体
３０６〜３０８給電用電極
３１２〜３１４導電部
Ｒｉｎ内側発熱抵抗体
Ｒｏｕｔ外側発熱抵抗体
Ｅａ〜Ｅｃ電気的端部

Claims

基板と、
該基板の長手方向に沿って設けられた複数の発熱抵抗体と、
前記基板の長手方向の一端部に設けられ、前記複数の発熱抵抗体にそれぞれ給電する複数の給電用電極と、
前記複数の発熱抵抗体と前記複数の給電用電極を接続する複数の導電部と、
を備え、
前記複数の導電部の給電方向に直交する断面積が、給電量が多い導電部ほど広くなるように形成されていることを特徴とする加熱装置。
前記複数の導電部の長さは、給電量が多い導電部ほど短く、
前記複数の給電用電極は、給電量が多い導電部に接続された給電用電極ほど前記発熱抵抗体の近くに配置されていることを特徴する請求項１記載の加熱装置。
前記複数の導電部の抵抗値は、各導電部における電力損失が均一になるように調整されていることを特徴とする請求項１又は２記載の加熱装置。
前記複数の導電部における抵抗値の比率は、前記複数の導電部をそれぞれ流れる電流値の２乗の逆数に比例する比率となるように調整されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の加熱装置。
前記複数の発熱抵抗体は、
前記基板の短手方向における所定の基準位置を基準として対称に配置され、前記基板の長手方向の他端部側の端部が導通状態に接続された一対の発熱抵抗体からなる第１の発熱抵抗体群と、
前記基板の短手方向において前記第１の発熱抵抗体群よりも前記基準位置から遠い側に配置され前記基準位置を基準として対称に配置され、且つ前記基板の長手方向の他端部側の端部が導通状態に接続された一対の発熱抵抗体からなる第２の発熱抵抗体群と
を有し、
前記第１及び第２の発熱抵抗体群は、それぞれ２つの電気的端部を有し、各電気的端部にそれぞれ前記複数の給電用電極のうち対応する給電用電極が接続され、
前記第１の発熱抵抗体群の前記基板の長手方向の他端部側の端部と、前記第２の発熱抵抗体群の前記基板の長手方向の他端部側の端部とは、電気的に非導通とされていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の加熱装置。
前記第１の発熱抵抗体群に接続された給電用電極のうち一方の給電用電極と前記第２の発熱抵抗体群に接続された給電用電極のうち一方の給電用電極は共通電極となっていることを特徴とする請求項５記載の加熱装置。
前記第１の発熱抵抗体群における一対の発熱抵抗体は、それぞれ前記基板の長さ方向の中央部の発熱量が両端部の発熱量よりも大きくなるように構成されており、前記第２の発熱抵抗体群における一対の発熱抵抗体は、それぞれ前記基板の長さ方向の中央部の発熱量が両端部の発熱量よりも小さくように構成されていることを特徴とする請求項５又は６記載の加熱装置。
前記第１の発熱抵抗体群における全抵抗値は、前記第２の発熱抵抗体群における全抵抗値に比べて小さいことを特徴とする請求項５乃至７の何れか１項に記載の加熱装置。
加熱定着装置を有する画像形成装置であって、前記加熱定着装置は、請求項１乃至８の何れか１項に記載の加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。