JP7481675B2 - ヒーター部材、加熱装置、定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明はヒーター部材、加熱装置、定着装置および画像形成装置に係り、特に通電によって発熱する抵抗パターンを有するヒーター部材と、当該ヒーター部材を使用した加熱装置、定着装置および画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置で使用される定着装置は種々の型式が知られている。その１つに、低熱容量の薄肉定着ベルトをヒーター部材で直接加熱する型式がある（特許文献１～３参照）。ヒーター部材は基材と抵抗パターン（面状ヒーター）で構成される。定着ベルトの外側には加圧部材としての加圧ローラが配設され、この加圧ローラが定着ベルトを挟んでヒーター部材に圧着することで定着ニップが形成される。

特許文献１～３の定着装置は、基材の長手方向に複数の抵抗パターンを配置している。そして長手方向中央の第１の抵抗パターンに通電して小サイズ用紙を加熱する。また、長手方向両端部には第２の抵抗パターンが配置され、第１と第２の抵抗パターンに同時通電して大サイズ用紙を加熱する。

これら抵抗パターンは、一般的に、スクリーン印刷により抵抗材料をセラミック基材などに一度に印刷して形成される。各抵抗パターンの面積と厚みは一定化し、抵抗値（発熱分布）が基材長手方向で均一化するようにしている。この均一化にあたり、中央の第１の抵抗パターンは両端の第２の抵抗パターンに比べて幅広で面積が大きいので、少なくとも第１の抵抗パターンを長手方向で複数パターンに分割し、これら複数パターンを並列接続するようにしている。

しかしながら、並列接続の抵抗パターンの数が増えると、定着ベルトの温度制御や断線故障時の安全性を確保するのが難しくなる。特許文献１（特許第６３３６０２６号公報）の定着装置は、中央の第１の抵抗パターンが並列で１５分割され、両端の第２の抵抗パターンが並列で３分割されている。そして、４つのサーミスタで定着ベルトの温度制御を行い、故障により第１又は第２の抵抗パターンの温度が高温閾値に達すると、両抵抗パターン間に配設した安全素子でヒーター部材の電流を遮断するようにしている（図３参照）。

このことから分かるように、並列接続の抵抗パターン数が多くなると、構造複雑化、小型化対応困難かつコスト高となる。そこで本発明の目的は、少数の温度検知部材でヒーター部材の安全性を確保することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明のヒーター部材は、基材の長手方向に形成され通電によって発熱する複数列の抵抗体を有し、当該複数列の抵抗体が前記基材の長手方向と直交する短手方向で相互に離間した状態で並列接続された抵抗パターンと、前記短手方向において前記抵抗体の少なくとも２列以上に跨って配設され、当該少なくとも２列以上の抵抗体の温度を検知する第１の温度検知部材と、前記短手方向において前記第１の温度検知部材が検知する前記抵抗体とは異なる抵抗体を含む少なくとも２列以上に跨って配設され、当該少なくとも２列以上の抵抗体の温度を検知する第２の温度検知部材と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、少数の温度検知部材でヒーター部材の安全性を確保することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の原理図である。 定着装置の概略構成図である。 本発明の基本実施形態に係るヒーター部材の平面図である。 本発明の別の基本実施形態に係るヒーター部材の平面図である。 サーミスタの位置を変えた比較例としてのヒーター部材の平面図である。 サーミスタの位置を変えた比較例としてのヒーター部材の平面図である。 抵抗パターンの位置を変えた２つの例（ａ）（ｂ）を示すヒーター部材の断面図である。 サーミスタの（ａ）平面図、（ｂ）側面図、（ｃ）断面図である。 本発明の応用実施形態に係るヒーター部材の平面図である。 本発明の別の応用実施形態に係るヒーター部材の平面図である。 サーミスタの位置を変えた比較例としてのヒーター部材の平面図である。 サーミスタの位置を変えた比較例としてのヒーター部材の平面図である。 従来のヒーター部材の平面図である。 図８Ａのヒーター部材の電気回路図である。 別の定着装置の構成を示す図である。 さらに他の定着装置の構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係るヒーター部材、定着装置及び画像形成装置（レーザプリンタ）について図面を参照して説明する。レーザプリンタは画像形成装置の一例であり、当該画像形成装置はレーザプリンタに限定されないことは勿論である。すなわち、画像形成装置は複写機、ファクシミリ、プリンタ、印刷機、及びインクジェット記録装置のいずれか一つ、またはこれらの少なくとも２つ以上を組み合わせた複合機として構成することも可能である。

なお、各図中の同一または相当する部分には同一の符号を付し、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。また各構成部品の説明にある寸法、材質、形状、その相対配置などは例示であって、特に特定的な記載がない限りこの発明の範囲をそれらに限定する趣旨ではない。

以下の実施形態ではシート材である「記録媒体」を「用紙」として説明するが、「記録媒体」は紙（用紙）に限定されない。「記録媒体」は紙（用紙）だけでなくＯＨＰシートや布帛、金属シート、プラスチックフィルム、或いは炭素繊維にあらかじめ樹脂を含浸させたプリプレグシートなども含む。

現像剤やインクを付着させることができる媒体、記録紙、記録シートと称されるものも、すべて「記録媒体」に含まれる。また「用紙」には、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ等も含まれる。

また、以下の説明で使用する「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与することも意味する。

（レーザプリンタの構成）
図１は、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略構成図である。なお、画像形成装置としては、プリンタのほか、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機などであってもよい。

図１に示す画像形成装置１００は、画像形成部である４つの作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋを備える。各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、画像形成装置本体１０３に対して着脱可能に構成され、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。

具体的には、各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、像担持体としてのドラム状の感光体２と、感光体２の表面を帯電する帯電装置３と、感光体２の表面に現像剤としてのトナーを供給してトナー画像を形成する現像装置４と、感光体２の表面をクリーニングするクリーニング装置５と、を備える。

また、画像形成装置１００は、各感光体２の表面を露光し静電潜像を形成する露光装置６と、記録媒体としての用紙Ｐを供給する給紙装置７と、各感光体２に形成されたトナー画像を用紙Ｐに転写する転写装置８と、用紙Ｐに転写されたトナー画像を定着する定着装置３００と、用紙Ｐを装置外に排出する排紙装置１０と、を備える。

転写装置８は、複数のローラによって張架された中間転写体としての無端状の中間転写ベルト１１と、各感光体２上のトナー画像を中間転写ベルト１１へ転写する一次転写部材としての４つの一次転写ローラ１２と、中間転写ベルト１１上に転写されたトナー画像を用紙Ｐへ転写する二次転写部材としての二次転写ローラ１３と、を有する。複数の一次転写ローラ１２は、それぞれ、中間転写ベルト１１を介して感光体２に接触している。

これにより、中間転写ベルト１１と各感光体２とが互いに接触し、これらの間に一次転写ニップが形成されている。一方、二次転写ローラ１３は、中間転写ベルト１１を介して中間転写ベルト１１を張架するローラの１つに接触している。これにより、二次転写ローラ１３と中間転写ベルト１１との間には二次転写ニップが形成されている。

また、画像形成装置１００内には、給紙装置７から送り出された用紙Ｐが搬送される用紙搬送路１４が形成されている。この用紙搬送路１４における給紙装置７から二次転写ニップ（二次転写ローラ１３）に至るまでの途中には、一対のタイミングローラ１５が設けられている。

次に、図１を参照して前記画像形成装置の印刷動作について説明する。

印刷動作開始の指示があると、各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋにおいては、感光体２が図１の時計回りに回転駆動され、帯電装置３によって感光体２の表面が均一な高電位に帯電される。次いで、原稿読取装置によって読み取られた原稿の画像情報、あるいは端末からプリント指示されたプリント情報に基づいて、露光装置６が各感光体２の表面を露光することで、露光された部分の電位が低下して静電潜像が形成される。そして、この静電潜像に対して現像装置４からトナーが供給され、各感光体２上にトナー画像が形成される。

各感光体２上に形成されたトナー画像は、各感光体２の回転に伴って一次転写ニップ（一次転写ローラ１２の位置）に達すると、図１の反時計回りに回転駆動する中間転写ベルト１１に順次重なり合うように転写される。そして、中間転写ベルト１１上に転写されたトナー画像は、中間転写ベルト１１の回転に伴って二次転写ニップ（二次転写ローラ１３の位置）へ搬送され、二次転写ニップにおいて搬送されてきた用紙Ｐに転写される。

この用紙Ｐは、給紙装置７から供給されたものである。給紙装置７から供給された用紙Ｐは、タイミングローラ１５によって一旦停止された後、中間転写ベルト１１上のトナー画像が二次転写ニップに至るタイミングに合わせて二次転写ニップへ搬送される。かくして、用紙Ｐ上にフルカラーのトナー画像が担持される。また、トナー画像が転写された後、各感光体２上に残留するトナーは各クリーニング装置５によって除去される。

トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置３００へと搬送され、定着装置３００によって用紙Ｐにトナー画像が定着される。その後、用紙Ｐは排紙装置１０によって装置外に排出されて、一連の印刷動作が完了する。

（レーザプリンタの原理）
図２Ａは、本発明の定着装置３００を備えた画像形成装置１００の一実施形態としてのレーザプリンタの原理図である。画像形成装置１００は像担持体２（例えば感光体ドラム）と、ドラムクリーニング装置５を有している。また像担持体の表面を一様帯電する帯電手段としての帯電装置３と、像担持体上に形成された静電潜像の可視像処理を行う現像手段としての現像装置４と、像担持体２の下方に配設された転写手段Ｔと、除電装置等を有する。

露光装置６は像担持体２の上方に配設されている。この露光装置６は、画像情報に応じた書き込み走査、すなわち、画像データに基づいてレーザダイオードからのレーザ光Ｌｂをミラー６ａで反射して像担持体２に照射する。

用紙Ｐを積載するトレイを有する用紙給送装置５０は、画像形成装置１００の下方に設置されている。この用紙給送装置５０は記録媒体としての多数枚の用紙Ｐを束状で収容可能であり、用紙Ｐの搬送手段としての給紙ローラ６０と共にユニット化される。

給紙ローラ６０の下流側に、分離搬送手段としてのレジストローラ対２５０が配設されている。用紙給送装置５０から給紙された用紙Ｐをレジストローラ対２５０で一旦停止させる。この一旦停止により用紙Ｐの先端側に弛みが形成されて用紙Ｐの斜行（スキュー）が修正される。

レジストローラ対２５０に突き当てられて先端部に弛みが形成された用紙Ｐは、像担持体２上のトナー像が好適に転写されるタイミングに合わせて転写手段Ｔの転写ニップＮに送り出される。そして、送り出された用紙Ｐは、転写ニップＮにおいて印加されたバイアスによって像担持体２上のトナー像が所望の転写位置に静電的に転写されるようになっている。

転写ニップＮの下流側に定着装置３００が配設されている。定着装置３００は後述する抵抗パターン３３２で加熱される定着部材としての定着ベルト３１０と、この定着ベルト３１０に対して所定の圧力で当接しながら回転する加圧部材としての加圧ローラ３２０を備えている。

（レーザプリンタの作動）
次に、本実施形態に係るレーザプリンタの基本的動作を説明する。画像形成装置１００の制御部からの給紙信号に対応して給紙ローラ６０が回転する。この給紙ローラ６０の回転により用紙給送装置５０に積載された束状用紙Ｐの最上位の用紙が分離されて給紙路に送り出される。

送り出された用紙Ｐは、その先端がレジストローラ対２５０のニップに到達すると、弛みを形成し、その状態で待機する。そして、像担持体２上のトナー画像をこの用紙Ｐに転写する最適なタイミング（同期）を図ると共に、用紙Ｐの先端スキューを補正する。

帯電装置３は、像担持体２の表面を高電位に均一に帯電する。そして、露光装置６は、画像データに基づいたレーザ光Ｌｂをミラー６ａで反射して像担持体２の表面に照射する。

レーザ光Ｌｂが照射された像担持体２の表面は、照射された部分の電位が低下して、静電潜像を形成する。現像装置４は、トナーを含む現像剤を担持する現像剤担持体４ａを有し、トナーボトルから供給された未使用のブラックトナーを、現像剤担持体４ａを介して、静電潜像が形成された像担持体２の表面部分に転移させる。

トナーが転移した像担持体２は、その表面にトナー画像を形成（現像）する。そして、像担持体２上に形成されたトナー画像を転写手段Ｔで用紙Ｐに転写する。

ドラムクリーニング装置５は、転写行程を経た後の像担持体２の表面に付着している残留トナーをクリーニングブレード５ａで除去する。除去された残留トナーは廃トナー収容部に回収される。

トナー画像が転写された用紙Ｐは定着装置３００へと搬送される。定着装置３００に搬送された用紙Ｐは、定着ベルト３１０と加圧ローラ３２０によって挟まれ、加熱・加圧することで未定着トナー画像が用紙Ｐに定着される。トナー画像が定着された用紙Ｐは定着装置３００から送り出される。

（定着装置）
続いて、定着装置３００の構成について説明する。図２Ｂに示すように、本実施形態に係る定着装置３００は、定着部材としての無端状のベルト部材から成る定着ベルト３１０と、定着ベルト３１０の外周面に接触してニップＮを形成する対向部材としての加圧ローラ３２０と、定着ベルト３１０を加熱するヒーター部材３３０を有する。ヒーター部材３３０はヒーターホルダ３４４で保持され、ヒーターホルダ３４４は補強部材としてのステー３５０で長手方向に渡って補強されている。

定着ベルト３１０は可撓性を有するスリーブ状の回転部材で構成され、例えば外径が２５ｍｍで厚みが４０～１２０μｍのポリイミド（ＰＩ）製の筒状基体を有している。定着ベルト３１０の最表層には、耐久性を高めて離型性を確保するために、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂による厚みが５～５０μｍの離型層が形成される。

基体と離型層の間に厚さ５０～５００μｍのゴム等からなる弾性層を設けてもよい。また、定着ベルト３１０の基体はポリイミドに限らず、ＰＥＥＫなどの耐熱性樹脂やニッケル（Ｎｉ）、ＳＵＳなどの金属基体であってもよい。定着ベルト３１０の内周面に摺動層としてポリイミドやＰＴＦＥなどをコートしてもよい。

加圧ローラ３２０は、例えば外径が２５ｍｍであり、中実の鉄製芯金３２１と、この芯金３２１の表面に形成された弾性層３２２と、弾性層３２２の外側に形成された離型層３２３とで構成されている。弾性層３２２はシリコーンゴムで形成されており、厚みは例えば３．５ｍｍである。弾性層３２２の表面は離型性を高めるために、厚みが例えば４０μｍ程度のフッ素樹脂層による離型層３２３を形成するのが望ましい。

ヒーター部材３３０は、定着ベルト３１０の幅方向に渡って長手状に設けられ、定着ベルト３１０の内周面に接触するように配置されている。ヒーター部材３３０は、定着ベルト３１０に対して非接触、あるいは低摩擦シートなどを介して間接的に接触する場合であってもよいが、ヒーター部材３３０を定着ベルト３１０に対して直接接触させる方が定着ベルト３１０への熱伝達効率がよくなる。

また、ヒーター部材３３０を定着ベルト３１０の外周面に接触させることもできるが、定着ベルト３１０の外周面がヒーター部材３３０との接触により傷付くと定着品質が低下する虞があるため、ヒーター部材３３０は定着ベルト３１０の内周面に接触している方がよい。

ヒーター部材３３０は、基材３３１と、基材３３１のニップＮ側に積層される抵抗パターン３３２および絶縁層３３３で構成されている。

前記基材３３１は、例えば、アルミナや窒化アルミなどのセラミックで構成することができる。セラミックは線膨張係数がガラスに近いため、絶縁層３３３にガラスを使う場合に熱膨張時の基材３３１と絶縁層３３３との間のズレによって抵抗パターン３３２に剪断力が加わり難いメリットがある。

また、セラミックの熱伝導率はステンレス等の金属よりも高いので基材３３１を介して定着ベルト３１０に熱伝導させるのに有利である。基材３３１の材料は、セラミックの他、ガラス、マイカなども耐熱性および絶縁性に優れ好ましい。本実施形態では、短手幅８ｍｍ、長手幅２７０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのアルミナ基材を使用する。

ヒーターホルダ３４４及びステー３５０は、定着ベルト３１０の内周側に配置されている。ステー３５０は、金属製のチャンネル材で構成され、その両端部分が定着装置３００の両側壁部に支持されている。

ステー３５０によってヒーターホルダ３４４のヒーター部材３３０側とは反対側の面が支持される。これにより、ヒーター部材３３０及びヒーターホルダ３４４は、加圧ローラ３２０からの加圧力に対して大きく撓むことなく支持される。そして定着ベルト３１０と加圧ローラ３２０との間に、ニップＮが安定的に形成される。

ヒーターホルダ３４４は、ヒーター部材３３０の熱によって高温になりやすいため、耐熱性の材料で形成されることが望ましい。例えば、ヒーターホルダ３４４をＬＣＰやＰＥＥＫなどの低熱伝導性の耐熱性樹脂で形成した場合は、ヒーター部材３３０からヒーターホルダ３４４への伝熱が抑制され効率的に定着ベルト３１０を加熱することが可能である。

加圧ローラ３２０と定着ベルト３１０は、付勢部材としてのバネによって互いに圧接されている。これにより、定着ベルト３１０と加圧ローラ３２０との間にニップＮが形成される。また、加圧ローラ３２０は、画像形成装置本体１０３に設けられた駆動手段から駆動力が伝達されて回転駆動する駆動ローラとして機能する。

一方、定着ベルト３１０は、加圧ローラ３２０の回転に伴って従動回転するように構成されている。回転時、定着ベルト３１０はヒーター部材３３０に対して摺動する。定着ベルト３１０の摺動性を高めるために、ヒーター部材３３０と定着ベルト３１０との間にオイルやグリースなどの潤滑剤を介在させてもよい。

印刷動作が開始されると、加圧ローラ３２０が回転駆動され、定着ベルト３１０が従動回転を開始する。また、ヒーター部材３３０に電力が供給されることで、定着ベルト３１０が加熱される。そして、定着ベルト３１０の温度が所定の目標温度（定着温度）に到達した状態で、図２Ｂに示すように、未定着トナー画像が担持された用紙Ｐが、定着ベルト３１０と加圧ローラ３２０との間（ニップＮ）に搬送されることで、未定着トナー画像が加熱及び加圧されて用紙Ｐに定着される。

（ヒーター部材の基本実施形態）
図３Ａと図３Ｂは、ヒーター部材３３０の基本実施形態を示したものである。図３Ａと図３Ｂに示すように、ヒーター部材３３０の本体部分は基材３３１で構成される。当該基材３３１の長手方向に、抵抗パターンの本体を構成し、通電によって発熱する３列状の抵抗パターン３３２が直線状かつ互いに平行・等間隔に形成されている。

この３列状の抵抗パターン３３２は、基材３３１の長手方向と直角な短手方向で相互に離間し、後述するように電極３３７ａ、３３７ｂと並列に接続されている。抵抗パターン３３２の長手方向中央部（最小紙幅）に、第１の温度検知部材としてのサーミスタＴＭ１が配設されている。

このサーミスタＴＭ１は、図３Ａでは３列状の抵抗パターン３３２のうち通紙方向上流側から１番目の抵抗体３３２－１と２番目の抵抗体３３２－２に跨って配設されている。ここで「跨って」とは、３列状の抵抗パターン３３２をその厚み方向から見た平面視において、サーミスタＴＭ１が抵抗パターン３３２の２列の抵抗体３３２－１、３３２－２の両方に重なっていることをいう。

サーミスタＴＭ１の取り付け位置を通紙方向上流側にすることで、最も冷えた定着ベルト３１０が入るニップ上流側の温度を精度よく検知・制御することができ、これにより良好な定着性を維持することができる。また、サーミスタＴＭ１を抵抗パターン３３２の長手方向中央部（最小紙幅）に配置することで、通紙時における非通紙部の温度上昇の影響を受けにくくすることができ、良好な定着性を維持することができる。

抵抗パターン３３２の長手方向中央部（最小紙幅）に、サーミスタＴＭ１に隣接してサーモスタットＴＨが配設されている。このサーモスタットＴＨは、３列状の抵抗パターン３３２のすべてに跨って配設されている。ここで「跨って」とは、３列状の抵抗パターン３３２をその厚み方向から見た平面視において、サーモスタットＴＨが抵抗パターン３３２の３列（３３２－１～３３２－３）のすべてに重なっていることをいう。

サーモスタットＴＨは後述する電極３３７ａ、３３７ｂのいずれか一方と電源Ｗとの間に接続され、抵抗体３３２－１～３３２－３のいずれかが高温閾値（例えば１８０℃超２００℃未満）に達すると、サーモスタットＴＨによって抵抗パターン３３２に対する給電を安全のため遮断するように構成されている。図３Ａ、図３ＢではサーモスタットＴＨの配線は簡略化のため省略している。

サーモスタットＴＨは皿状のバイメタルをハウジング内に収容したものが一般的であり、好ましくはサーモスタットＴＨのバイメタルが前記平面視において抵抗パターン３３２の３列（３３２－１～３３２－３）のすべてに重なっているように配設するのがよい。

また、抵抗パターン３３２の最小紙幅の外側の長手方向一端部（図３Ａでは右端部）に、第２の温度検知部材としての別のサーミスタＴＭ２が配設されている。このサーミスタＴＭ２の配設位置は、最大紙幅の通紙端部領域である。

サーミスタＴＭ２は、３列状の抵抗パターン３３２のうち通紙方向上流側から２番目の抵抗体３３２－２と３番目の抵抗体３３２－３に跨って配設されている。ここで「跨って」とは、３列状の抵抗パターン３３２をその厚み方向から見た平面視において、サーミスタＴＭ２が抵抗パターン３３２の２列（３３２－２と３３２－３）の両方に重なっていることをいう。

サーミスタＴＭ２を通紙方向下流側に配置することで、抵抗パターン３３２からの熱を長く受けて畜熱した定着ベルト３１０の温度を精度よく検知・制御することができ、これにより過昇温防止センサとしての機能を効果的に発揮させることができる。なお、サーミスタＴＭ２は図３Ａでは抵抗パターン３３２の右端に設けているが、反対の左端に設けてもよい。

一方、図３ＢのサーミスタＴＭ１は、３列状の抵抗パターン３３２のうち通紙方向上流側から２番目の抵抗体３３２－２と３番目の抵抗体３３２－３に跨って配設されている。また、別のサーミスタＴＭ２は、３列状の抵抗パターン３３２のうち通紙方向上流側から１番目の抵抗体３３２－１と２番目の抵抗体３３２－２に跨って配設されている。このように、サーミスタＴＭ１、ＴＭ２の位置を抵抗パターン３３２の短手方向（通紙方向）で入れ替えてもよい。

図３Ａ、図３Ｂの実施形態は、３列状の抵抗パターン３３２にもれなくサーミスタＴＭ１、ＴＭ２のいずれか一方（又は両方）が重なっている。したがって、３列状の抵抗パターン３３２のすべての温度をサーミスタＴＭ１、ＴＭ２で確実に検知することができる。

このため、抵抗体３３２－１～３３２－３のいずれかで設定温度を超えて温度上昇が生じると、サーミスタＴＭ１又はＴＭ２が当該温度上昇を検知し、当該検知結果に基づくトライアックによる電流制御で、抵抗パターン３３２の温度を所望の温度（例えば１７０℃）に維持・制御することができる。そして用紙サイズに関わらず、用紙に担持されたトナー画像が所望の定着温度（例えば１７０℃）で用紙に定着される。

サーモスタットＴＨとサーミスタＴＭ１、ＴＭ２を、あらゆる紙サイズの通紙内に配置することで、非通紙部の端部温度上昇の影響を受けないようにできる。このため、故障による異常発熱時にサーモスタットＴＨにより早期の通電遮断が可能となる。サーモスタットＴＨを非通紙部に配置すると、誤検知防止のためサーモスタットＴＨの作動温度を高く設定する必要があり、安全性が不利側となる。

サーミスタＴＭ１（ＴＭ２）は、後述する図４（ａ）（ｂ）のように、ヒーター部材３３０のニップ形成面（図４で下面）とは反対側の面（図４で上面）に配設される。

３列状の抵抗パターン３３２の寸法と抵抗値は、本実施形態では以下の通りである。
・抵抗パターン３３２の１列の抵抗体の短手方向幅：２．０ｍｍ
・３列の抵抗体の短手方向相互間隔：０．７ｍｍ
・抵抗パターン３３２の短手方向幅：７．４ｍｍ＝（２．０×３）＋（０．７×２）
・抵抗パターン３３２の抵抗値：１６Ω
・抵抗パターン３３２の長手方向幅：２１６～２２０ｍｍ

３列状の抵抗パターン３３２は、例えば、銀パラジウム（ＡｇＰｄ）やガラス粉末などを調合した抵抗材料ペーストをスクリーン印刷等により基材３３１に塗工し、その後、当該基材３３１を焼成することによって形成することができる。抵抗材料としては、これら以外に、銀合金（ＡｇＰｔ）や酸化ルテニウム（ＲｕＯ₂）の抵抗材料を用いてもよい。なお、抵抗材料として正の抵抗温度係数（ＰＴＣ）を有するものを使用する場合は、その温度抵抗係数が例えば３００ｐｐｍのものを使用することができる。

３列状の抵抗パターン３３２は、図３Ａ、図３Ｂのように必ずしも直線状である必要はない。直線状に代えて波形が連続する形状にしてもよい。これにより抵抗パターン３３２の長さを稼ぐことができ、抵抗材料ペーストの比抵抗を下げることができる。

基材３３１の長手方向両端に、交流電源が接続される２つの電極３３７ａ、３３７ｂが配設されている。一方の電極３３７ａと３列状の抵抗パターン３３２の一端部が、抵抗パターン３３２よりも抵抗値が小さい導体３３８ａによって接続されている。また、他方の電極３３７ｂと３列状の抵抗パターン３３２の他端部が、同じように抵抗パターン３３２よりも抵抗値が小さい導体３３８ｂによって接続されている。

定着装置３００の作動時に、これらサーミスタＴＭ１、ＴＭ２によって定着ベルト３１０の温度が所望の定着温度（例えば１７０℃）に維持・制御される。すなわち、サーミスタＴＭ１又はＴＭ２による抵抗パターン３３２の温度検知結果に基づいて、トライアックによる電流制御で抵抗パターン３３２の温度が所望の温度（例えば１７０℃）に維持・制御される。

サーモスタットＴＨとサーミスタＴＭ１、ＴＭ２は、弾性部材としての例えばバネによって基材３３１に向けて付勢されている。このバネによる付勢によって、基材３３１に対するサーモスタットＴＨとサーミスタＴＭの接触隙間が低減される。したがって、抵抗パターン３３２の正確な温度がサーモスタットＴＨとサーミスタＴＭ１、ＴＭ２に伝達され、サーミスタＴＭ１、ＴＭ２によって抵抗パターン３３２（３３２－２、３３２－３と３３２－１、３３２－２）の正確な温度を検出することができる。

（比較例）
図３Ｃと図３Ｄは、抵抗パターン３３２の短手方向における端部のサーミスタＴＭ２の位置を敢えて不利に変更した比較例を示す。これら比較例は、いずれのサーミスタＴＭ１、ＴＭ２とも重ならない抵抗体３３２－１ができるため、当該抵抗体３３２－１の温度をいずれのサーミスタＴＭ１、ＴＭ２でも検知することができない。

すなわち、図３Ｃでは端部のサーミスタＴＭ２が中央のサーミスタＴＭ１と同様に２番目と３番目の抵抗体３３２－２、３３２－３に重なっているが、１番目の抵抗体３３２－１にはいずれのサーミスタＴＭ１、ＴＭ２も重なっていない。また図３Ｄでは、サーミスタＴＭ２が２番目の抵抗体３３２－２に重なっているが、１番目の抵抗体３３２－１にはいずれのサーミスタＴＭ１、ＴＭ２も重なっていない。

したがって、抵抗体３３２－１で過昇温が発生しそうになっても抵抗体３３２－１の温度を所望の温度（例えば１７０℃）に維持・制御することができない。また抵抗体３３２－１で断線が発生しても、サーミスタＴＭ１、ＴＭ２の検知温度が変わらない（低下しない）ため、抵抗パターン３３２の発熱量が低下し、定着不良が発生する。本発明実施形態の図３Ａ、図３Ｂのように、抵抗パターン３３２（３３２－１～３３２－３）のすべてにサーミスタＴＭ１、ＴＭ２のいずれかを重ねるように配置することで、前述した不都合を回避することができる。

特に、基材３３１の材料として、熱伝導性が高いアルミナや窒化アルミ（ＡｌＮ）などのセラミックではなく（２８５Ｗ／ｍ・Ｋ）、ＳＵＳ３０４など熱伝導性が低いステンレスを使用した場合（１６．７Ｗ／ｍ・Ｋ）、一般的には抵抗パターン３３２の断線を検知しにくくなる。しかし、前述のように抵抗パターン３３２（３３２－１～３３２－３）のすべてにサーミスタＴＭ１、ＴＭ２のいずれかを重ねて配置することで断線検知をしやすくなるという利点がある。

（抵抗パターンとサーミスタの配置例）
図４（ａ）（ｂ）は、ヒーター部材３３０の長手方向断面から見た、サーミスタＴＭ１に対する抵抗パターン３３２の配置例を示すものである。図４（ａ）は、基材３３１の定着ベルト３１０側に抵抗パターン３３２を形成している。抵抗パターン３３２は２層の絶縁ガラス３３４の間に挟み込まれた状態で基材３３１の表面に固定されている。

前記絶縁ガラス３３４は、例えば厚さ７５μmの耐熱性ガラスで構成することができる。この絶縁ガラス３３４によって抵抗パターン３３２などの絶縁性を確保するとともに、定着ベルト３１０内面との摺動性を確保する。

一方、サーミスタＴＭ１は基材３３１の定着ベルト３１０側とは反対側の裏面に配設されている。サーミスタＴＭ１は後述する図５に示すように、ヒーター部材３３０の基材３３１の裏面に対してバネ５６０で付勢された状態で当接している。そして、基材３３１の表側の抵抗パターン３３２の熱が、基材３３１の厚み方向に熱伝達して裏側のサーミスタＴＭ１に伝わることで、抵抗パターン３３２の温度がサーミスタＴＭ１で検知されるようになっている。

これに対して図４（ｂ）では、抵抗パターン３３２がヒーター部材３３０の基材３３１の定着ベルト３１０とは反対側に形成されている。抵抗パターン３３２は２層の絶縁ガラス３３５の間に挟み込まれた状態で基材３３１の裏面に固定されている。

図４（ｂ）の抵抗パターン３３２は、絶縁ガラス３３５を挟んでサーミスタＴＭ１に近接しているので、図４（ａ）に比べてより正確な温度を検出することができる。また、図４（ｂ）では抵抗パターン３３２の熱が基材３３１によって長手方向と短手方向で均熱化する作用が得られるので、定着品質の向上が期待できる。

また、ヒーター部材３３０を定着ベルト３１０とは反対側に形成することで、定着ベルト３１０と摺動する基材３３１表面に設ける材料の選択の自由度や表面加工の自由度が高まる。定着ベルト３１０との摺動性を高めるため、例えば基材３３１の表面にポリイミドやＰＴＦＥ等の潤滑性を有する被膜３３６を設けることができる。ヒーター部材３３０を図４（ｂ）のように定着ベルト３１０とは反対側に形成する場合、基材３３１の材料として、熱伝導性が高いアルミナや窒化アルミ（ＡｌＮ）などのセラミックを好適に使用することができる。

（サーミスタの構造）
図５は、サーミスタＴＭ１（ＴＭ２）の構造とヒーター部材３３０への取付状態を示すものである。サーミスタＴＭ１（ＴＭ２）は本体５１０の下部に温度検出素子５２０を備え、当該温度検出素子５２０を含む本体５１０下部が耐熱性保護テープ５３０で覆われている。

サーミスタＴＭ１（ＴＭ２）は、ヒーターホルダ３４４に背面側が保持されたヒーター部材３３０の裏面に配置されている。温度検出素子５２０は、ヒーター部材３３０の長手方向において、本体５１０の中央に配置されている。

ヒーター部材３３０の長手方向で温度検出素子５２０を間に挟むようにして、本体５１０の上面にバネ５６０が左右一対で配設されている。当該バネ５６０の付勢力で、サーミスタＴＭ１（ＴＭ２）の温度検出素子５２０がヒーター部材３３０の裏面に圧接されている。

温度検出素子５２０の一対のリード部５２０ａは、溶接部５２０ｂ及び導通部材５２０ｃを介して２本のリード線５５０に接続されている。このリード線５５０は、ヒーター部材３３０の長手方向端部から引き出され、加熱制御手段（コントローラ）に接続され。加熱制御手段は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏインターフェース等を包含するマイクロコンピュータを意味する。

（ヒーター部材の応用実施形態）
図６Ａはヒーター部材３３０の応用実施形態を示すもので、このヒーター部材３３０では、基材３３１の長手方向に３つの抵抗パターン３３２ａ、３３２ｂ、３３２ｃが形成されている。すなわち、長手方向中央部に形成された第１の抵抗パターン３３２ａと、長手方向両端部に形成された第２の抵抗パターン３３２ｂ、３３２ｃである。

３つの抵抗パターン３３２ａ、３３２ｂ、３３２ｃは、例えば、銀パラジウム（ＡｇＰｄ）やガラス粉末などを調合した同じ比抵抗の抵抗材料ペーストをスクリーン印刷等により基材３３１に塗工し、その後、当該基材３３１を焼成することによって形成することができる。抵抗材料としては、これら以外に、銀合金（ＡｇＰｔ）や酸化ルテニウム（ＲｕＯ₂）の抵抗材料を用いてもよい。なお、抵抗材料として正の抵抗温度係数（ＰＴＣ）を有するものを使用する場合は、その温度抵抗係数が例えば３００ｐｐｍのものを使用することができる。

これら３つの抵抗パターン３３２ａ、３３２ｂ、３３２ｃを選択的に通電・加熱することで、各用紙サイズ（Ａ３～Ａ６）を効率的に加熱する。すなわち、Ａ３用紙とＢ４用紙のような大サイズ用紙を通紙・加熱するときは、全ての抵抗パターン３３２ａ、３３２ｂ、３３２ｃを通電・加熱する。これに対して、Ａ４、Ｂ５、Ａ５、Ｂ６、Ａ６のような小サイズ用紙を通紙・加熱するときは、中央の抵抗パターン３３２ａのみを通電・加熱する。

（第１の抵抗パターン）
基材３３１の長手方向中央の第１の抵抗パターン３３２ａは、基材３３１の長手方向に直線状に延びた第１の抵抗体としての４列の抵抗体３３２ａ１～３３２ａ４を有する。これら４列の抵抗体３３２ａ１～３３２ａ４を平面視で完全に包含するように電流遮断部材としてのサーモスタットＴＨ１が配設されている。このサーモスタットＴＨ１は図４のサーミスタＴＭ１と同様に、ヒーター部材３３０のニップ形成面とは反対側の面に配設される。

サーモスタットＴＨ１の近傍に第１の温度検知部材としてのサーミスタＴＭ１が配設されている。このサーミスタＴＭ１は、短手方向である通紙方向上流側２列の抵抗体３３２ａ１、３３２ａ２に跨って配設されている。

またサーモスタットＴＨ１とサーミスタＴＭ１は、基材３３１の長手方向で、通紙時の非通紙部の温度上昇の影響を受けにくいほぼ中央に配置され、最小紙幅（例えばＡ６用紙幅）の範囲内に配設されている。これにより、良好な定着性を維持することができる。

ここで前記「跨って」とは、４列の抵抗体３３２ａ１～３３２ａ４をその厚み方向から見た平面視において、サーミスタＴＭ１が２列の抵抗体３３２ａ１、３３２ａ２の両方に重なっていることをいう。サーミスタＴＭ１の取り付け位置を通紙方向上流側にすることで、最も冷えた定着ベルト３１０が入るニップ上流側の温度を精度よく検知・制御することができ、これにより良好な定着性を維持することができる。

第１の抵抗パターン３３２ａの長手方向端部には、第２の温度検知部材としての別のサーミスタＴＭ２が配設されている。このサーミスタＴＭ２は、通紙方向下流側２列の抵抗体３３２ａ３、３３２ａ４に跨って配設されている。ここで「跨って」とは、４列の抵抗体３３２ａ１～３３２ａ４をその厚み方向から見た平面視において、サーミスタＴＭ２が抵抗体の２列（３３２ａ３と３３２ａ４）の両方に重なっていることをいう。

サーミスタＴＭ２を通紙方向下流側に配置することで、第１の抵抗パターン３３２ａからの熱を長く受けて畜熱した定着ベルト３１０の温度を精度よく検知・制御することができ、これにより過昇温防止センサとしての機能を効果的に発揮させることができる。なお、サーミスタＴＭ２は図６Ａでは第１の抵抗パターン３３２ａの右端に設けているが、反対の左端に設けてもよい。

４列の抵抗体３３２ａ１～３３２ａ４は同じ長さ、幅、厚さで互いに等間隔・平行に配設されている。４列にすることで１列当たりの発熱量を抑えることができる（抵抗値が小さくなり過ぎないようにする）。

基材３３１の長手方向中央の第１の抵抗パターン３３２ａは、長手方向両端の第２の抵抗パターン３３２ｂ、３３２ｃに比べて発熱領域が大きい。したがって中央の第１の抵抗パターン３３２ａは大きな電力を必要とし、逆に抵抗値は小さくする必要がある。

４列の抵抗体３３２ａ１～３３２ａ４を直線状（最短長さ）にすることで、抵抗値を小さくすることができる。これにより、後述するように、長手方向中央の第１の抵抗パターン３３２ａと長手方向両端の第２の抵抗パターン３３２ｂ、３３２ｃを同じ比抵抗の材料ペーストで形成することができる。

４列の抵抗体３３２ａ１～３３２ａ４の長手方向両端部が、導体３３８ｃ、３３８ｆ２、３３８ｆ３を介して電極３３７ｃ、３３７ｆに並列接続されている。右側の電極３３７ｆが１００Ｖ交流電源ＰＷの一極に接続され、他の電極３３７ｃ、３３７ｄ、３３７ｅがスイッチＳＷ１、ＳＷ２を介して１００Ｖ交流電源ＰＷの他極に接続される。

したがって、前記スイッチＳＷ１、ＳＷ２を操作することで、中央の抵抗パターン３３２ａと両端の抵抗パターン３３２ｂ、３３２ｃを独立して通電／遮断することができる。これにより、様々な紙サイズに定着装置３００を対応させるとともに、不要な部分の電力をＯＦＦにすることで定着装置３００の省エネ性を向上できる。また、スイッチＳＷ２の操作で両端の第２の抵抗パターン３３２ｂ、３３２ｃのみを断続的に通電・加熱することで、定着ベルト３１０の通紙部両端部における温度だれ傾向を抑制することができる。

なお、スイッチＳＷ１、ＳＷ２の配置は、図６Ａの鎖線矩形枠で示すように、スイッチＳＷ１とＳＷ２が直列接続となるように変更することもできる。すなわち、図６Ａの下側の鎖線矩形枠ではスイッチＳＷ１と電極３３７ｃとの間でスイッチＳＷ２に分岐している。スイッチＳＷ１の位置を変更することで、中央の抵抗パターン３３２ａのＯＮ-ＯＦＦ制御と、全幅の抵抗パターン３３２ａ～３３２ｃのＯＮ-ＯＦＦ制御を切り替えることができる。

前述した４列の抵抗体３３２ａ１～３３２ａ４は、図６Ａのように必ずしも直線状である必要はない。直線状に代えて波形が連続する形状にしてもよい。これにより抵抗体３３２ａ１～３３２ａ４の長さをかせぐことができ、抵抗材料ペーストの比抵抗を下げることができる。

（第２の抵抗パターン）
長手方向両端の第２の抵抗パターン３３２ｂ、３３２ｃは、基材３３１の短手方向でつづら折りで連続した第２の抵抗体で構成されている。両端の第２の抵抗パターン３３２ｂ、３３２ｃの短手方向幅は、中央の第１の抵抗パターン３３２ａの短手方向幅と同じである。また、第２の抵抗パターン３３２ｂ、３３２ｃの長手方向幅は、中央の第１の抵抗パターン３３２ａの長手方向幅の数分の１である。

第２の抵抗パターン３３２ｂ、３３２ｃのつづら折りは、基材３３１の短手方向で４段で構成されている。当該抵抗パターン３３２ｂ、３３２ｃの線幅と厚さは、基材３３１長手方向で抵抗値（発熱分布）が第１の抵抗パターン３３２ａを含めて均一化するように設定されている。

つづら折りで第２の抵抗パターン３３２ｂ、３３２ｃの長さをかせぐことで、抵抗材料ペーストの比抵抗を下げられるとともに、短手方向における温度分布のムラを抑制することができる。第２の抵抗パターン３３２ｂ、３３２ｃをつづら折りにせず短手方向の１本パターンにすると、局所的な高温部ができてしまうので好ましくない。

一方（左側）の抵抗パターン３３２ｂの通紙方向上流側から２段目と３段目に跨って、第３の温度検知部材としてのサーミスタＴＭ３が配設されている。このサーミスタＴＭ２の配設位置は、最大紙幅の通紙端部領域である。「跨って」とは、抵抗パターン３３２ｂをその厚み方向から見た平面視において、サーミスタＴＭ３が２段目と３段目の両方に重なっていることをいう。

サーミスタＴＭ３の長手方向位置は、抵抗パターン３３２ｂの長手方向のほぼ中央である。このように、サーミスタＴＭ３を抵抗パターン３３２ｂの中央位置に配置することで、第２の抵抗パターン３３２ｂの正確な温度を検出することができる。第２の抵抗パターン３３２ｂはつづら折りの１本で連続しているため、通紙方向のどの段で断線が発生しても第２の抵抗パターン３３２ｂへの通電が遮断される。このため、通紙方向（短手方向）の幅に対して全てを含むようにサーミスタＴＭ３を配置する必要はない。

他方（右側）の抵抗パターン３３２ｃでは、通紙方向全４段に跨って第２の電流遮断部材としてのサーモスタットＴＨ２が配設されている。当該サーモスタットＴＨ２の長手方向位置は、必ずしも抵抗パターン３３２ｃの長手方向中央である必要はない。「通紙方向全４段に跨って」とは、抵抗パターン３３２ｃをその厚み方向から見た平面視において、サーモスタットＴＨ２が通紙方向全４段に重なっていることをいう。

前述したように、第２の抵抗パターン３３２ｂ、３３２ｃにはいずれか一方にサーミスタＴＭ３を配設し、他方にサーモスタットＴＨ２を配設する。これは、第２の抵抗パターン３３２ｂ、３３２ｃが並列接続のため、第２の抵抗パターン３３２ｂ、３３２ｃの温度制御と過昇温発生時の電流遮断は当該構成で十分だからである。

前述したサーミスタＴＭ１、ＴＭ３で検知した検知温度に応じて、加熱制御手段（コントローラ）によってヒーター部材３３０に供給する電力を制御することで、定着ベルト３１０の温度を所望の温度に制御する。但し、通紙時などでは前記検知温度とは別に、通紙による抜熱分を考慮して、追加電力を適切に投入することで定着ベルト３１０の温度を所望の温度に制御する。なお、加熱制御手段は、前述したように、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏインターフェース等を包含するマイクロコンピュータを意味する。

（発熱密度の均一化）
ここで、前述した第１の抵抗パターン３３２ａと第２の抵抗パターン３３２ｂ、３３２ｃの発熱密度の均一化について説明する。第１の抵抗パターン３３２ａ全体の必要発熱量を９００Ｗとすると、１列当たりの発熱量は四等分で２２５Ｗとなる。第１の抵抗パターン３３２ａの長手方向長さを２１６ｍｍとすると、発熱密度［Ｗ／ｍｍ］は１．０４［Ｗ／ｍｍ］となる。

一方、後述する長手方向両端の第２の抵抗パターン３３２ｂ、３３２ｃは、基材３３１の短手方向でつづら折りで連続することで、その総長さを長くしている（抵抗値を稼いでいる）。ここで第２の抵抗パターン３３２ｂ、３３２ｃの長手方向長さを４３ｍｍとした場合、当該抵抗パターン３３２ｂ、３３２ｃによって、中央の第１の抵抗パターン３３２ａと長手方向で同じ発熱密度［Ｗ／ｍｍ］を出すためには、以下の計算により第２の抵抗パターン３３２ｂ、３３２ｃで１７９Ｗずつの発熱量が必要となる。
中央の第１の抵抗パターン３３２ａ ：９００Ｗ／２１６ｍｍ＝４．１７Ｗ／ｍｍ
両端の第２の抵抗パターン３３２ｂ、ｃ：１７９Ｗ／４３ｍｍ＝４．１６Ｗ／ｍｍ

第２の抵抗パターン３３２ｂ、３３２ｃの長手方向長さが４３ｍｍでつづら折りを３回（４段）で形成した場合、当該抵抗パターン３３２ｂ、３３２ｃの総長さは１７２ｍｍとなる。発熱密度［Ｗ／ｍｍ］は、１７９Ｗ／１７２ｍｍ＝１．０４［Ｗ／ｍｍ］となり、これは前述した第１の抵抗パターン３３２ａの発熱密度と同じであるから、３つの抵抗パターン３３２ａ～３３２ｃを同じ比抵抗の抵抗材料で形成可能であることがわかる。これにより、３つの抵抗パターン３３２ａ～３３２ｃを同時にスクリーン印刷することができ、低コスト化に寄与する。

（ヒーター部材の他の実施形態）
図６Ｂはヒーター部材３３０の他の実施形態を示すものである。この実施形態は、サーミスタＴＭ１、ＴＭ２の短手方向位置を図６Ａと反対にしたものである。すなわち、図６ＢのサーミスタＴＭ１は、通紙方向下流側の３段目の抵抗体３３２ａ３と４段目の抵抗体３３２ａ４に跨って配設され、別のサーミスタＴＭ２は、通紙方向上流側の１段目の抵抗体３３２ａ１と２段目の抵抗体３３２ａ２に跨って配設されている。

このようにサーミスタＴＭ１、ＴＭ２の短手方向位置を図６Ａと反対にしても、４列の抵抗体３３２ａ１～３３２ａ４のすべてにサーミスタＴＭ１又はＴＭ２が重なっている。このため、４列の抵抗体３３２ａ１～３３２ａ４のすべての温度をいずれかのサーミスタＴＭ１又はＴＭ２で検知することができ、抵抗体の過昇温を防止することができる。

（ヒーター部材の比較例）
図６Ｃと図６Ｄは、ヒーター部材３３０のサーミスタＴＭ１、ＴＭ２の位置を敢えて不利に変更した比較例を示す。すなわち、図６ＣのサーミスタＴＭ１、ＴＭ２は、いずれも、４列の抵抗体３３２ａ１～３３２ａ４のうちの短手方向中央の２列、すなわち２列目の抵抗体３３２ａ２と３列目の抵抗体３３２ａ３に跨って配設されている。

したがって、１列目の抵抗体３３２ａ１と４列目の抵抗体３３２ａ４の温度は、サーミスタＴＭ１、ＴＭ２で検知することができない。このため、１列目の抵抗体３３２ａ１又は４列目の抵抗体３３２ａ４で過昇温が発生しても、当該温度上昇をサーミスタＴＭ１、ＴＭ２で検知することができず、抵抗体の過昇温を防止することができない。

図６Ｄは図６ＣのサーミスタＴＭ２の短手方向位置を上流側にずらしたもので、サーミスタＴＭ２は４列の抵抗体３３２ａ１～３３２ａ４の１列目の抵抗体３３２ａ１と２列目の抵抗体３３２ａ２に跨って配設されている。この場合は、１列目から３列目の抵抗体３３２ａ１～３３２ａ３の温度はサーミスタＴＭ１又はＴＭ２で検知することができるが、４列目の抵抗体３３２ａ４の温度はサーミスタＴＭ１、ＴＭ２で検知することができない。

このため、４列目の抵抗体３３２ａ４で過昇温が発生しても当該抵抗体の過昇温を防止することができない。したがって、本発明実施形態の図６Ａ、図６ＢのようにサーミスタＴＭ１、ＴＭ２を配設する必要がある。

（導体抵抗値の大きさを考慮した発熱量のばらつき抑制）
次に、各抵抗パターンに接続する導体の抵抗値の大きさを考慮した発熱量のばらつき抑制について説明する。図７Ａは、従来のヒーター部材３３０'に対するサーミスタＴＭ１、ＴＭ２、サーモスタットＴＨ１～ＴＨ５の配置状態を示したものである。

また、図７Ａの構成を電気回路図にしたものが図７Ｂである。この図７Ｂにおいて、抵抗値Ｒ１～Ｒ７は各抵抗体３３２ａ－１～３３２ａ－５、３３２ｂ、３３２ｃの抵抗を示し、抵抗値ｒ１～ｒ１４は導体３３８ｃ２（ｒ１４）、３３８ｃ１（ｒ１０―ｒ１３）、３３８ｄ（ｒ１）、３３８ｆ１（ｒ２－ｒ８）、３３８ｅ（ｒ９）の抵抗値を示している。

ここで、抵抗体３３２ａ－１～３３２ａ－５、３３２ｂ、３３２ｃを簡便のために発熱体１～７と表記して、電極３３７ｃ～３３７ｆからスタートして各発熱体１～７を経由する電気抵抗値を表すと以下のようになる。
発熱体１：ｒ１＋Ｒ１＋ｒ２＋ｒ３＋ｒ４＋ｒ５＋ｒ６＋ｒ７＋ｒ８
発熱体２：ｒ１４＋Ｒ２＋ｒ３＋ｒ４＋ｒ５＋ｒ６＋ｒ７＋ｒ８
発熱体３：ｒ１４＋ｒ１３＋Ｒ３＋ｒ４＋ｒ５＋ｒ６＋ｒ７＋ｒ８
発熱体４：ｒ１４＋ｒ１３＋ｒ１２＋Ｒ４＋ｒ５＋ｒ６＋ｒ７＋ｒ８
発熱体５：ｒ１４＋ｒ１３＋ｒ１２＋ｒ１１＋Ｒ５＋ｒ６＋ｒ７＋ｒ８
発熱体６：ｒ１４＋ｒ１３＋ｒ１２＋ｒ１１＋ｒ１０＋Ｒ６＋ｒ７＋ｒ８
発熱体７：ｒ８＋Ｒ７＋ｒ９

ここで導体３３８ｃ２、３３８ｃ１、３３８ｄ、３３８ｅおよび共通導体３３８ｆの抵抗率が同じとすると、左端の抵抗パターン３３２ｂの導体は、右端の抵抗パターン３３２ｃの導体より長いため、抵抗値が（ｒ２＋ｒ３＋ｒ４＋ｒ５＋ｒ６＋ｒ７）だけ大きくなってしまう。このため、スイッチＳＷ２をＯＮした状態で左端の抵抗パターン３３２ｂの方が右端の抵抗パターン３３２ｃより相対的に発熱量が小さくなり、両端の発熱量のばらつきが発生する。

また、同様に、中央の５つの抵抗体３３２ａ－１～３３２ａ－５は、右端の抵抗パターン３３２ｃに比べると導体が長いため、抵抗値が大きくなってしまう。このため、スイッチＳＷ１、ＳＷ２をＯＮした状態では各抵抗体３３２ａ－１～３３２ａ－５は右端の抵抗パターン３３２ｃに比べて発熱量が小さくなり、長手方向で発熱量のばらつきが発生する。

そこで、図７Ａに示すように、共通の導体３３８ｃと導体３３８ｆにおいて、抵抗体３３２ａ－１～３３２ａ－５、３３２ｂ、３３２ｃに接続する導体３３８ｃ１、３３８ｆ１は、他の導体より抵抗を小さくする。具体的には、図７Ａに示すように、導体３３８ｃ１、３３８ｆ１の幅を広くする。

導体３３８ｃ１、３３８ｆ１を幅広化する代わりに、或いは幅広化と併せて、導体の高さ（厚さ）を高く（厚く）したり、導体３３８ｃ１、３３８ｆ１に抵抗率の小さい材料を用いたりすることができる。これにより、抵抗体３３２ａ－１～３３２ａ－５、３３２ｂ、３３２ｃの発熱ばらつきを防ぐことができる。

この考え方を、前述の図６Ａと図６Ｂのヒーター部材３３０にも適用して、共通の導体３３８ｆの本体部３３８ｆ１を右端部３３８ｆ２よりも幅広に形成することで、長手方向の発熱量のばらつきを抑制することができる。なお、分岐部３３８ｆ３は短いため、その抵抗値を無視しても発熱ばらつきに対する影響は少ない。

前述したように、図７Ａの従来のヒーター部材３３０'では、合計７個の抵抗体３３２ａ－１～３３２ａ－５、３３２ｂ、３３２ｃのうち、サーミスタＴＭ１、ＴＭ２を配置した抵抗パターン以外のすべての抵抗パターンに、それぞれサーモスタットＴＨ１～ＴＨ５を配置するのが基本である。すなわち、ヒーター部材３３０'は、中央の抵抗パターン３３２ａに対応する領域に、並列接続の５つの抵抗体３３２ａ－１～３３２ａ－５を長手方向に配置している。したかって、基本的に合計７個の抵抗パターン数に対応して温度検知部材や安全素子を配設しなければならない。

このため、温度検知部材や安全素子の数が多い分だけヒーター部材３３０'がコストアップするのは勿論のこと、複数の温度検知部材の検出温度に基づいた温度制御が複雑化する。これに対して図６Ａと図６Ｂの本実施形態では、第１、第２の抵抗パターン３３２ａ～３３２ｃでヒーター部材３３０の発熱部を構成しているので、安全素子の数は最低２つ、温度検知部材の数は最低３つでよく、図７Ａと比べて安全素子とサーミスタの合計を２個削減することができる。

すなわち、第１の抵抗パターン３３２ａの領域内の例えば中央（最小紙幅内）にサーモスタットＴＨ１とサーミスタＴＭ１を１個ずつ設け、第１の抵抗パターン３３２ａの領域内の一端部（最小紙幅外）に別のサーミスタＴＭ２を設ける。また、左右いずれか一方の抵抗パターン（抵抗パターン３３２ｃ）の領域内の任意箇所に１個のサーモスタットＴＨ２、反対側の抵抗パターン（抵抗パターン３３２ｂ）の領域内の任意箇所に１個のサーミスタＴＭ３を設けるだけでよい。したがって、ヒーター部材３３０を省スペース、軽量、低コストにすることができる。

（他型式の定着装置）

本発明は、上述の定着装置３００のほか、図８、図９に示すような定着装置３００にも適用可能である。図８に示す定着装置３００は、定着ベルト３１０に対して加圧ローラ３２０側とは反対側に、押圧ローラ３７０が配置されており、この押圧ローラ３７０とヒーター部材３３０とによって定着ベルト３１０を挟んで加熱するように構成されている。

一方、加圧ローラ３２０側では、定着ベルト３１０の内周にニップ形成部材３８０が配置されている。ニップ形成部材３８０は、ステー３５０によって支持されており、ニップ形成部材３８０と加圧ローラ３２０とによって定着ベルト３１０を挟んでニップＮを形成している。

図９に示す定着装置３００では、定着ベルト３１０のほかに加圧ベルト３９０が設けられ、加熱ニップ（第１ニップ）Ｎ１と定着ニップ（第２ニップ）Ｎ２とを分けて構成している。すなわち、加圧ローラ３２０に対して定着ベルト３１０側とは反対側に、ニップ形成部材３８０とステー３８１とを配置し、これらニップ形成部材３８０とステー３８１を内包するように加圧ベルト３９０を回転可能に配置している。

そして、加圧ベルト３９０と加圧ローラ３２０との間の定着ニップＮ２に用紙Ｐを通紙して加熱及び加圧して画像を定着する。その他は、図２Ｂに示す定着装置３００と同じ構成である。

以上、種々のヒーター部材３３０と定着装置３００について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば前記実施形態の温度検知部材はサーミスタ等の温度変化によって抵抗値が変わる半導体を用いたものの他、ダイオード、トランジスタ等の温度特性による特性値変化を用いたものを使用してもよい。

また電流遮断部材はサーモスタットに限定されず、これに代えて温度ヒューズやサーマルプロテクタ等を使用することも可能である。また前記実施形態の第１の抵抗パターン３３２ａは、基材３３１の長手方向に延びる５列以上の抵抗体で形成することも可能である。

また本発明に係るヒーター部材は、薄肉定着ベルトを直接加熱する型式の定着装置の他、ヒーター部材を内周に配設したヒートローラ型式の定着装置にも適用可能である。また本発明に係るヒーター部材は、定着装置にのみ適用されるものではない。例えば、本発明に係るヒーター部材は、用紙に塗布されたインクを乾燥させるために、インクジェット方式の画像形成装置に搭載される乾燥装置や、インクジェットプリントヘッドのヒーターにも適用可能である。

さらに、本発明に係るヒーター部材は、ベルト部材によって用紙などのシート材を搬送しながら、そのシート材の表面に被覆部材としてのフィルムを熱圧着する被覆装置（ラミネータ）にも適用可能である。また、本発明に係るヒーター部材は、ベルト部材を加熱するベルト加熱装置に限らず、ベルト部材を備えていない加熱装置にも適用可能である。

また第１の抵抗パターン３３２ａの第１の抵抗体３３２ａ１～３３２ａ４の本数は必要に応じて増減変更可能である。さらに第１の抵抗パターン３３２ａは、基材３３１の長手方向中央部に１つだけ配置するほか、長手方向に複数パターンでも配設可能であって、例えば従来の抵抗パターン数以下で配設することができる。

1Y,1M,1C,1Bk：作像ユニット ２：感光体（像担持体）
３：帯電装置 ４：現像装置
４ａ：現像剤担持体 ５：ドラムクリーニング装置
５ａ：クリーニングブレード ６：露光装置
６ａ：ミラー ７：給紙装置
８：転写装置 １０：排紙装置
１１：中間転写ベルト １２：一次転写ローラ
１３：二次転写ローラ １４：用紙搬送路
１５：タイミングローラ ５０：用紙給送装置
６０：給紙ローラ １００：画像形成装置
１０３：画像形成装置本体 ２５０：レジストローラ対
３００：定着装置 ３１０：定着ベルト
３２０：加圧ローラ ３２１：鉄製芯金
３２１：芯金 ３２２：弾性層
３２３：離型層 ３３０、３３０'：ヒーター部材
３３１：基材 ３３２：抵抗パターン
３３２ａ：第１の抵抗パターン ３３２ａ１～３３２ａ４：第１の抵抗体
３３２ｂ、３３２ｃ：第２の抵抗パターン ３３６：被膜
３４４：ヒーターホルダ ３５０：ステー
３６０：ヒーター基材 ３７０：押圧ローラ
３８０：ニップ形成部材 ３８１：ステー
３９０：加圧ベルト ３３２：抵抗パターン
３３２ａ：第１の抵抗パターン ３３２ａ１～３３２ａ４：第１の抵抗体
３３３：絶縁層 ３３４、３３５：絶縁ガラス
３３７ａ～３３７ｆ：電極 ３３８ａ～３３８ｆ：導体
Ｌｂ：レーザ光 Ｎ：ニップ
Ｐ：用紙 ＰＷ：電源
SW1、SW2：スイッチ TM1～TM3：サーミスタ（温度検知部材）
TH1～TH5：サーモスタット（電流遮断部材） Ｔ：転写手段

特許第６３３６０２６号公報 特開２０１６－６４９９号公報 特許第６２２８４５８号公報

Claims (17)

1. 基材の長手方向に形成され通電によって発熱する複数列の抵抗体を有し、当該複数列の抵抗体が前記基材の長手方向と直交する短手方向で相互に離間した状態で並列接続された抵抗パターンと、
   前記短手方向において前記抵抗体の少なくとも２列以上に跨って配設され、当該少なくとも２列以上の抵抗体の温度を検知する第１の温度検知部材と、
   前記短手方向において前記第１の温度検知部材が検知する前記抵抗体とは異なる抵抗体を含む少なくとも２列以上に跨って配設され、当該少なくとも２列以上の抵抗体の温度を検知する第２の温度検知部材と、
   前記複数列の抵抗体の全列に跨って配設され、前記複数列の抵抗体のいずれかの温度が高温閾値に達したときに前記抵抗パターンに対する給電を遮断する電流遮断部材と、
   長手方向を有すると共に互いに圧接してニップを形成する加熱部材および加圧部材と、を有し、
   前記加熱部材が前記抵抗体に接触して加熱され、前記ニップにシート材を通すことで当該シート材に前記加熱部材から熱伝達する加熱装置であって、
   前記第１の温度検知部材が前記シート材の最小幅サイズの範囲内であって前記シート材の通紙方向上流側に配設されると共に、前記第２の温度検知部材が前記シート材の最小幅サイズの範囲外であって前記第１の温度検知部材よりも前記シート材の通紙方向下流側に配設されていることを特徴とする加熱装置。
2. 基材の長手方向に形成され通電によって発熱する複数列の抵抗体を有し、当該複数列の抵抗体が前記基材の長手方向と直交する短手方向で相互に離間した状態で並列接続された抵抗パターンと、
   前記短手方向において前記抵抗体の少なくとも２列以上に跨って配設され、当該少なくとも２列以上の抵抗体の温度を検知する第１の温度検知部材と、
   前記短手方向において前記第１の温度検知部材が検知する前記抵抗体とは異なる抵抗体を含む少なくとも２列以上に跨って配設され、当該少なくとも２列以上の抵抗体の温度を検知する第２の温度検知部材と、
   前記複数列の抵抗体の全列に跨って配設され、前記複数列の抵抗体のいずれかの温度が高温閾値に達したときに前記抵抗パターンに対する給電を遮断する電流遮断部材と、
   長手方向を有すると共に互いに圧接してニップを形成する加熱部材および加圧部材と、を有し、
   前記加熱部材が前記抵抗体に接触して加熱され、前記ニップにシート材を通すことで当該シート材に前記加熱部材から熱伝達する加熱装置であって、
   前記第１の温度検知部材が前記シート材の最小幅サイズの範囲内であって前記シート材の通紙方向上流側に配設されると共に、前記第２の温度検知部材が前記シート材の最小幅サイズの範囲外であって前記第１の温度検知部材よりも前記シート材の通紙方向下流側に配設され、
   前記電流遮断部材と前記温度検知部材が、前記基材の前記加熱部材に接触する側とは反対側に配設されていることを特徴とする加熱装置。
3. 前記抵抗体が前記基材の長手方向に直線状に連続形成されていることを特徴とする請求項１又は２の加熱装置。
4. 前記温度検知部材が弾性部材によって前記基材に向けて付勢されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項の加熱装置。
5. 前記加熱部材が可撓性を有するスリーブ状の回転部材であり、
   前記回転部材の内周に前記抵抗体が摺接し、
   前記加圧部材が前記回転部材を挟んで前記抵抗体と圧接して前記回転部材との間に前記ニップを形成し、
   前記ニップで前記シート材を挟持搬送する際に、前記抵抗体の熱を前記回転部材を介して前記シート材に熱伝達することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項の加熱装置。
6. 請求項５の加熱装置を備え、前記シート材に担持したトナー画像を前記ニップに通して加熱定着することを特徴とする定着装置。
7. 給紙装置、画像形成部、転写装置および請求項６の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
8. 通電によって発熱する抵抗体を有する抵抗パターンが基材の長手方向に３つ以上形成されたヒーター部材であって、
   前記基材の長手方向中央に形成された第１の抵抗パターンが、前記基材の長手方向に形成された複数列の第１の抵抗体を有し、当該複数列の第１の抵抗体が前記基材の長手方向と直交する短手方向で相互に離間した状態で並列接続され、
   前記短手方向において前記第１の抵抗体の少なくとも２列以上に跨って配設され、当該２列以上の第１の抵抗体の温度を検知する第１の温度検知部材と、
   前記短手方向において前記第１の温度検知部材が検知する前記第１の抵抗体とは異なる第１の抵抗体を含む少なくとも２列以上に跨って配設され、当該２列以上の第１の抵抗体の温度を検知する第２の温度検知部材が配設されていることを特徴とするヒーター部材。
9. 前記第１の抵抗体が前記基材の長手方向に直線状に連続形成されていることを特徴とする請求項８のヒーター部材。
10. 前記複数列の第１の抵抗体のいずれかの温度が高温閾値に達したときに前記抵抗パターンに対する給電を遮断する電流遮断部材が前記第１の抵抗体の全列に跨って配設されていることを特徴とする請求項８又は９のヒーター部材。
11. 前記基材の長手方向両端に形成された第２の抵抗パターンが、前記基材の短手方向でつづら折りで連続した第２の抵抗体を有し、互いに並列接続されていることを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項のヒーター部材。
12. 前記第２の抵抗パターンの少なくとも一方に第３の温度検知部材が配設され、前記第１と第２の抵抗パターンを、前記第１から第３の温度検知部材の検知結果に基づいて、独立して通電・遮断するようにしたことを特徴とする請求項１１のヒーター部材。
13. 前記第２の抵抗パターンの少なくとも一方に第３の温度検知部材が配設され、前記第１と第２の抵抗パターンを、独立して通電・遮断する第１の制御と、同時に通電・遮断する第２の制御を、切り替え可能にしたことを特徴とする請求項１１のヒーター部材。
14. 一方の前記第２の抵抗パターンに第３の温度検知部材が配設され、他方の前記第２の抵抗パターンに、当該第２の抵抗パターンの温度が高温閾値に達したときに、両方の前記第２の抵抗パターンに対する給電を遮断する第２の電流遮断部材が配設されていることを特徴とする請求項１１のヒーター部材。
15. 可撓性を有するスリーブ状の回転部材と、
    前記回転部材の内周に摺接する請求項１１から１４のいずれか１項記載のヒーター部材と、
    前記回転部材を挟んで前記ヒーター部材と圧接して前記回転部材との間にニップを形成する加圧部材とを有し、
    前記ニップで、前記第１の抵抗パターンの長手方向幅に対応したシート幅を有する小サイズシート材を挟持搬送する際は、前記第１の抵抗パターンの熱を前記回転部材を介して前記小サイズシート材に熱伝達し、前記第１の抵抗パターンの長手方向幅と両方の前記第２の抵抗パターンの長手方向幅の合計に対応したシート幅を有する大サイズシート材を挟持搬送する際は、前記第１と第２の抵抗パターンの熱を前記回転部材を介して前記大サイズシート材に熱伝達することを特徴とする加熱装置。
16. 請求項１５の加熱装置を備え、前記小サイズシート材又は前記大サイズシート材に担持したトナー画像を、前記ニップに通して加熱定着することを特徴とする定着装置。
17. 給紙装置、画像形成部、転写装置および請求項１６の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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