JP2008123709A - 加熱体、定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録材が加熱体の長手方向に片側に寄って搬送された場合においても、非通紙部領域の温度上昇を低減する。
【解決手段】加熱体１００に設けられた抵抗発熱体１０２，１０３は加熱体長手方向において互いに異なる発熱分布を有すると共に、個々の抵抗発熱体は加熱体長手方向両端部の領域における単位面積あたりの発熱量が異なる。さらに、記録材検知手段の検知状態により各々の抵抗発熱体への通電比率を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、記録材上に画像を形成する機能を備えた、例えば、複写機、プリンタなどの画像形成装置に関し、特に、抵抗発熱体を備えた加熱体、及びこの加熱体を備えた定着装置に関するものである。

従来、画像の加熱定着等のための記録材の加熱定着装置には、所定の温度に維持された加熱ローラと、前記加熱ローラに圧接する加圧ローラとによって被加熱材としての記録材を挟持搬送しつつ加熱する熱ローラ方式が多用されている。また、このほかにもフラッシュ加熱方式、オープン加熱方式、熱板加熱方式等種々の方式、構成のものが知られており、実用されている。

最近では、このような方式に代わって、次に示すような画像加熱定着方式（フィルム加熱方式の加熱装置）が考案されている（例えば、特許文献１参照）。

これは、加熱体（ヒータ）と、加熱体の支持体（ステー）と、加熱体に対向圧接しつつ搬送される耐熱性フィルム（定着フィルム）と、定着フィルムを介して被加熱材としての記録材を加熱体に密着させる加圧体（加圧ローラ）とを有している。そして、加熱体の熱を定着フィルムを介して記録材へ付与することで記録材面に形成担持されている未定着画像を記録材面に加熱定着させる方式、構成である。

この加熱定着装置の加熱体としては、セラミックス基板上に抵抗発熱体を形成し、給電により抵抗発熱体を発熱させ、記録材を加熱する構成が一般的である。加熱体の温度は加熱体に当接あるいは接着されたサーミスタ等の検温素子で検知され、その検知温度を基に所定の温度になるように制御手段であるＣＰＵで温度制御している。

このようなフィルム加熱方式の加熱定着装置ないしは画像加熱装置においては加熱体として低熱容量の加熱体を用いることができる。このため、従来の接触加熱方式である熱ローラ方式、ベルト加熱方式等の装置に比べ省電力及びウェイトタイムの短縮化（クイックスタート）が可能になる。
特開平４−４４０７５号公報 特開平４−４４０７６号公報 特開平４−４４０７７号公報 特開平４−４４０７８号公報 特開平４−４４０７９号公報 特開平４−４４０８０号公報 特開平４−４４０８１号公報 特開平４−４４０８２号公報 特開平４−４４０８３号公報 特開平４−２０４９８０号公報 特開平４−２０４９８１号公報 特開平４−２０４９８２号公報 特開平４−２０４９８３号公報 特開平４−２０４９８４号公報

しかしながら、近年の加熱定着装置は処理能力の高速化が進むことで、加熱定着装置は一定時間に多くの記録材を加熱する必要がある。それに伴い加熱体において発生させる熱量は増大している。

このように加熱体において発生させる熱量を増大させることにより、記録材の通紙部領域と非通紙部領域の温度差が大きくなり、非通紙部領域の温度が上昇する課題がより顕著になってきている。

すなわち、通紙部領域においては加熱体から発生した熱は記録材によって消費されるが、非通紙部領域においては記録材による消費がないために熱が徐々に蓄積することで温度上昇が発生する。高速化により一定時間における記録材へ供給が増大することから非通紙部の温度上昇は大きくなる。

このような非通紙部領域の温度上昇は、その領域で使用される部材の耐熱性を向上させる必要を生じることや高温状態における部材の性能の安定性を向上させる必要があるといった課題があるため、対策が望まれている。

以上のような非紙部領域の温度上昇は非通紙部領域の幅が広くなる条件において増大する。

非通紙部領域の幅が広くなる状態としては以下の２つの状態がある。
（条件１）通紙可能な最大幅の記録材より幅の狭い記録材を通紙した状態。
（条件２）記録材の通紙基準が中央である構成において、通紙位置が中央に対して長手方向両端のいずれかに寄って搬送された状態。

条件１と条件２の条件が重なるときに非通紙領域の幅が大きくなり、非通紙部領域の温度が増大する。

従来の加熱定着装置においては、条件１で示した幅の狭い記録材を通紙する場合は、記録材と記録材の間隔を広げる事により一定時間に通紙される記録材を減らすことを行っている。

一定時間に通紙される記録材を減らすことにより、非通紙領域に蓄積される熱量を低減させると共に、長手方向の温度を均一化させる時間を確保することで温度の低減を図っている。

条件２で示した記録材の長手方向の寄りに関しては、記録材の長手方向の寄せた方向と反対側の非通紙領域の幅が広くなり、片側の非通紙領域において記録材に消費されない熱量が増大し温度が更に増大する状態である。この記録材の長手方向の寄りに関しては、使用者が記録材をセットするときに基準位置に対して片側に寄せてセットした状態の最悪を考慮した場合に非常に大きな寄り量となり、非常に温度上昇が増大する。

よって、前述した記録材と記録材の間隔を広げる事により一定時間に通紙される記録材を減らす構成を用いた場合に、記録材の通紙枚数を大幅に減らす必要があり対策が望まれている。

本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、記録材が加熱体の長手方向に片側に寄って搬送された場合においても、非通紙部領域の温度上昇を低減することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明にあっては、
基板の長手方向に沿って設けられるとともに前記基板の短手方向に複数設けられる抵抗発熱体を備えた加熱体において、
前記複数の抵抗発熱体のうち少なくとも２つの抵抗発熱体は、前記長手方向において互いに異なる発熱分布を有するとともに、前記長手方向両端領域における単位面積あたりの発熱量が異なることを特徴とする。

また、基板の長手方向に沿って設けられるとともに前記基板の短手方向に複数設けられる抵抗発熱体を備えた加熱体において、
前記複数の抵抗発熱体のうち少なくとも２つの抵抗発熱体は、少なくとも前記長手方向両端領域における前記短手方向の幅が、前記長手方向の同一位置において互いに異なるように設けられていることを特徴とする。

また、基板の長手方向に沿って設けられるとともに前記基板の短手方向に複数設けられる抵抗発熱体を備えた加熱体において、
前記複数の抵抗発熱体のうち少なくとも２つの抵抗発熱体は、少なくとも前記長手方向両端領域における単位面積あたりの抵抗値が、前記長手方向の同一位置において互いに異なるように設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、記録材が加熱体の長手方向に片側に寄って搬送された場合においても、非通紙部領域の温度上昇を低減することが可能となる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を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り、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。

以下、図面を参照し本発明の第１の実施例を説明する。

図２は本発明に適用できる画像形成装置例の概略構成図である。本実施例の画像形成装置は電子写真プロセス利用のレーザービームプリンタである。

１は像担持体としての電子写真感光体ドラム（以下、感光体ドラムという）であり、矢示の時計方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動される。

２は接触帯電ローラ等の帯電手段であり、この帯電手段により感光体ドラム１の面が所定の極性・電位に一様に帯電処理（一次帯電）される。

３は画像露光手段としてのレーザービームスキャナであり、外部機器から入力する目的の画像情報の電気デジタル画素信号に対応してオン／オフ変調したレーザー光Ｌを出力して、感光体ドラム１の帯電処理面を走査露光（照射）する。この走査露光により感光体ドラム１面の露光明部の電荷が除電されて感光体ドラム１面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。

４は現像装置であり、現像スリーブ４ａから感光体ドラム１面に現像剤（トナー）が供給されて感光体ドラム１面の静電潜像が可転写像であるトナー像として順次に現像される
。

５は給送カセットであり、記録材Ｐを積載収納させてある。

給送ローラ６が駆動されて給送カセット５内の記録材Ｐが一枚ずつ分離給送され、レジストローラ７、シートパス８ａを通って、感光体ドラム１と転写部材としての転写ローラ９との当接ニップ部である転写部位Ｔに所定のタイミングで導入される。すなわち、感光体ドラム１上のトナー像の先端部が転写部位Ｔに到達したとき、記録材Ｐの先端部もちょうど転写部位Ｔに到達するタイミングとなるようにレジストローラ７で記録材Ｐの搬送が制御される。

転写部位Ｔに導入された記録材Ｐはこの転写部位Ｔを挟持搬送され、その間、転写ローラ９には不図示の転写バイアス印加電源から所定に制御された転写電圧（転写バイアス）が印加される。転写ローラ９にはトナーと逆極性の転写バイアスが印加されることで転写部位Ｔにおいて感光体ドラム１面側のトナー像が記録材Ｐの表面に静電的に転写される。

転写部位Ｔにおいてトナー像の転写を受けた記録材Ｐは感光体ドラム１面から分離されてシートパス８ｂを通って加熱定着装置（定着装置）１１へ搬送導入され、トナー像の加熱・加圧定着処理を受ける。これにより、未定着画像が記録材Ｐに定着される。

一方、記録材分離後（記録材Ｐに対するトナー像転写後）の感光体ドラム１面はクリーニング装置１０で転写残トナーや紙粉等の除去を受けて清浄面化され、繰り返して作像に供される。

加熱定着装置１１を通った記録材Ｐは、シートパス８ｃ側に進路案内されて排出口１３から排出トレイ１４上に排出される。

次に、本発明における加熱定着装置１１について説明する。

図３は本発明に適用できるフィルム加熱方式の加熱定着装置の概略構成図である。この装置は特許文献１〜１４等に開示のテンションレスタイプの装置である。

このテンションレスタイプのフィルム加熱方式の加熱定着装置は、次のような装置である。すなわち、耐熱性フィルム状部材としてエンドレスベルト状もしくは円筒状のものを用い、該フィルムの周長の少なくとも一部は常にテンションフリー（テンションが加わらない状態）とし、フィルムは加圧体の回転駆動力で回転駆動するようにした装置である。

２１はステーであり、加熱体を固定支持する支持体（保持部材）兼フィルムガイド部材としての耐熱性・剛性部材である。１００は加熱体としてのセラミックヒータであり、上記のステー２１の下面にステー長手に沿って配設して保持させてある。

２２はエンドレス（円筒状）の耐熱性フィルムであり、加熱体１００を含むフィルムガイド部材であるステー２１に外嵌させてある。このエンドレスの耐熱性フィルム２２の内周長と加熱体１００を含むステー２１の外周長はフィルム２２の方を例えば３ｍｍ程度大きくしてあり、従ってフィルム２２は周長に余裕を持って外嵌している。

ステー２１はポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、液晶ポリマー等の高耐熱性樹脂や、これらの樹脂とセラミックス、金属、ガラス等との複合材料等で構成できる。本実施例では液晶ポリマーを用いた。

フィルム２２には、熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、フィルム膜厚が１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下２０μｍ以上の耐熱性のあるＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等の単層フィルムを使用する。或いはポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、ＳＵＳ等のフィルムの外周表面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等をコーティングした複合層フィルムを使用する。本実施例では膜厚約５０μｍのポリイミドフィルムの外周表面にＰＴＦＥをコーティングしたものを用いた。フィルム２２の外径は１８ｍｍとした。

２４は加熱体１００との間にフィルム２２を挟んでニップ部Ｎを形成し、かつフィルム２２を回転駆動させる加圧部材（フィルム外面接触駆動手段）としての加圧ローラである。この加圧ローラ２４は芯金と弾性体層と最外層の離形層からなり、不図示の軸受け手段・付勢手段により所定の押圧力をもってフィルム２２を挟ませて加熱体２３の表面に圧接させて配設してある。本実施例では、芯金はアルミニウムを、弾性体層はシリコーンゴムを、離形層は厚さ約３０μｍのＰＦＡのチューブを用いた。加圧ローラ２４の外径は２０ｍｍ、弾性体層の厚さは３ｍｍとした。

この加圧ローラ２４は不図示の駆動系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２４の回転駆動により、ニップ部Ｎにおける該加圧ローラとフィルム外面との摩擦力でフィルム２２に回転力が作用する。これにより、フィルム２２はその内面側がニップ部Ｎにおいて加熱体２３の表面に密着して摺動しながらステー２１の外回りを矢印の方向に加圧ローラ２４の回転周速度とほぼ同じ周速度で従動回転状態になる。

図１は本実施例における加熱体１００の構成及び通電制御を行う回路を表す図である。

加熱体１００は、基板（加熱体基板）１０１、２本の抵抗発熱体１０２と抵抗発熱体１０３、この抵抗発熱体を形成した加熱体表面を保護させた耐熱性オーバーコート層（不図示）、給電用電極１０４，１０５，１０６からなる全体に低熱容量の加熱体である。ここで、基板１０１は、被加熱材としての記録材Ｐの搬送方向に対して略直角方向を長手方向とする細長の耐熱性・絶縁性・良熱伝導性の基板である。また、抵抗発熱体１０２と抵抗発熱体１０３は、基板１０１の表面（フィルム摺動面）側に基板長手方向に沿ってそれぞれ形成具備されており、抵抗発熱体１０２と抵抗発熱体１０３は、記録材Ｐの搬送方向（基板短手方向）に並んで設けられている。また、給電用電極１０４，１０５，１０６は、抵抗発熱体１０２、抵抗発熱体１０３の長手方向の端部に配置されている。

本実施例の抵抗発熱体１０２，１０３は、銀・パラジウム・ガラス粉末（無機結着剤）・有機結着剤を混練して調合したペーストをスクリーン印刷により、基板１０１上に線帯状に形成して得たものである。抵抗発熱体の材料としては、銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）以外にＲｕＯ_２、Ｔａ_２Ｎ等の電気抵抗材料を用いても良い。抵抗発熱体の抵抗値はそれぞれ常温で４０Ωとした。

１０１は耐熱性・絶縁性を有する基板であり、例えば、アルミナや窒化アルミニウム等のセラミックス材料が用いられる。本実施例では幅７ｍｍ・長さ３７０ｍｍ・厚さ１ｍｍのアルミナ基板を使用している。給電用電極１０４，１０５，１０６は銀パラジウムのスクリーン印刷パターンを用いた。不図示のオーバーコート層は、抵抗発熱体１０２，１０３と加熱体１００表面との電気的な絶縁性とフィルム２２の摺動性とを確保することが主な目的である。本実施例では、厚さ約５０μｍの耐熱性ガラス層を用いた。

図１には加熱体１００の裏面側１００ｂ（非フィルム摺動面）も示している。

３１は加熱体の温度を検知するために設けられた検温素子であり、本実施例では、検温
素子として加熱体１００から分離した外部当接型のサーミスタを用いている。

この外部当接型サーミスタ３１は、例えば支持体上に断熱層を設け、その上にチップサーミスタの素子を固定し、素子を下側（加熱体裏面側）に向けて所定の加圧力により加熱体裏面に当接するような構成となっている。本実施例では、支持体として高耐熱性の液晶ポリマーを、断熱層としてセラミックスペーパーを積層したものを用いた。外部当接型サーミスタ３１は最小通紙域内に設けられており、装置の制御を行うＣＰＵ３２に接続されている。

この加熱体１００を抵抗発熱体１０２，１０３を形成具備させた表面側を下向きに露呈させてステー２１の下面側に保持させて固定配設してある。

以上のような構成により、加熱体全体を熱ローラ方式に比べて低熱容量にすることができ、クイックスタートが可能になる。

加熱体１００は、抵抗発熱体の長手端部の給電用電極１０４，１０５，１０６に対する給電により抵抗発熱体１０２，１０３が発熱することで昇温する。その昇温が外部当接型サーミスタ３１で検知され、外部当接型サーミスタ３１の出力がＡ／Ｄ変換されＣＰＵ３２に取り込まれる。ＣＰＵ３２が、その情報に基づいて抵抗発熱体１０２用のトライアック３３と抵抗発熱体１０３用のトライアック３４により抵抗発熱体１０２，１０３に通電する電力を位相制御又は波数制御等により制御して、加熱体１００の温度制御がなされる。

すなわち、外部当接型サーミスタ３１の検知温度が所定の設定温度より低いと加熱体１００が昇温するように、設定温度より高いと降温するように通電を制御することで、加熱体１００は定着時一定温度に保たれる。本実施例においては、抵抗発熱体１０２と抵抗発熱体１０３は独立の通電制御可能であり、通電制御手段（制御装置）としてのＣＰＵ３２により抵抗発熱体１０２と抵抗発熱体１０３の通電比率が制御される。

加熱体１００の温度が所定に立ち上がり、かつ加圧ローラ２４の回転によるフィルム２２の回転周速度が定常化した状態において、フィルム２２を挟んで加熱体１００と加圧ローラ２４とで形成されるニップ部Ｎに、画像定着すべき記録材Ｐが転写部より導入される。そして、記録材Ｐがフィルム２２と一緒に圧接ニップ部Ｎで挟持搬送されることにより加熱体１００の熱がフィルム２２を介して記録材Ｐに付与され記録材Ｐ上の未定着顕画像（トナー画像）が記録材Ｐ面に加熱定着される。ニップ部Ｎを通った記録材Ｐはフィルム２２の面から分離されて搬送される。

次に、本実施例で用いられる加熱体１００の構成について図１を用いてさらに詳しく説明する。

図１において、１００ａは加熱体の発熱体形成面、１００ｂは加熱体の加熱体形成面とは反対の面を示している。

上述したように、加熱体１００上の１０２，１０３は各々独立に通電可能な抵抗発熱体であり基板上に形成されている。

抵抗発熱体１０２，１０３は長手方向において、中央部領域Ａ（中央基準線Ｘから左右１０５ｍｍである幅２１０ｍｍの領域）と端部領域Ｂ（幅４５ｍｍ）と端部領域Ｃ（幅４５ｍｍ）の部分で構成されている。抵抗発熱体１０２，１０３はそれぞれ、端部領域Ｂと端部領域Ｃにおいて抵抗発熱体の幅（基板短手方向（記録材搬送方向）の寸法）が異なる
形状で構成されている。

抵抗発熱体１０２は端部領域Ｂにおける抵抗発熱体幅は中央部領域Ａの抵抗発熱体幅に比べ端部に行くにしたがって広くなり、端部領域Ｃにおける抵抗発熱体幅は中央部領域Ａの抵抗発熱体幅に比べ端部に行くにしたがって幅が細くなる形状である。よって、端部領域Ｃの抵抗発熱体幅は端部領域Ｂの抵抗発熱体幅より細い形状である。

それに対して抵抗発熱体１０３は端部領域Ｂにおける抵抗発熱体幅は中央部領域Ａの抵抗発熱体幅に比べ端部に行くにしたがって細くなり、端部領域Ｃにおける抵抗発熱体幅は中央部領域Ａの抵抗発熱体幅に比べ端部に行くにしたがって幅が太くなる形状である。よって、端部領域Ｃの抵抗発熱体幅は端部領域Ｂの抵抗発熱体幅より太い形状である。

以上の構成の加熱体１００における長手方向の発熱量の分布を図４、図５に示す。

図４は抵抗発熱体１０２の長手方向における発熱量の分布、図５は抵抗発熱体１０３の長手方向における発熱量の分布を示す。発熱量は中央部領域Ａにおける単位面積あたりの発熱量を１００％としたときの割合で示している。

抵抗発熱体の発熱量は抵抗発熱体の幅が広い方が少なく、幅が狭くなると多くなる。よって、図４に示した抵抗発熱体１０２の端部領域Ｂにおいては端部に行くにしたがって発熱量が減少し、逆に端部領域Ｃにおいては端部に行くにしたがって発熱量が増大する構成である。

また、図５に示した抵抗発熱体１０３の端部領域Ｂにおいては端部に行くにしたがって発熱量が増大し、逆に端部領域Ｃにおいては端部に行くにしたがって発熱量が減少する構成である。

また、２本の抵抗発熱体１０２，１０３の合計した発熱量は加熱体の長手方向の各部分で同じになるように構成している。

次に、本実施例における加熱体の通電制御について説明する。

図６は記録材の搬送状態を表わす図である。

図中の破線は加熱定着装置の中央基準線Ｘであり、記録材の幅方向中央が中央基準線Ｘに沿うように搬送される。また、加熱体１００における抵抗発熱体１０２，１０３は中央基準線Ｘに対して各々左右均等に配置されている。

３５，３６は記録材の搬送路に設けられた記録材検知手段としての記録材検知素子であり、記録材検知素子の位置における記録材の搬送の有無を検知し、加熱定着装置１１の制御を行うＣＰＵ３２に信号を送る。記録材検知素子３５，３６は、中央基準線Ｘから左右（基板長手方向）１１０ｍｍの位置に配置されている。記録材検知素子３５，３６は、加熱体１００に設けられるものであってもよい。

図中Ｐは記録材であり、以下に示す４つの記録材搬送状態を示している。
（搬送状態１）Ａ３サイズ（幅２９７ｍｍ）が中央基準線Ｘを中心に搬送された状態。
（搬送状態２）Ａ４サイズ縦（幅２１０ｍｍ）が中央基準線Ｘを中心に搬送された状態。（搬送状態３）Ａ４サイズ縦（幅２１０ｍｍ）が記録材検知素子３５側に寄って搬送された状態。
（搬送状態４）Ａ４サイズ縦（幅２１０ｍｍ）が記録材検知素子３６側に寄って搬送され
た状態。

以上の状態は表１に示すように、記録材検知素子３５と記録材検知素子３６の組み合わせで判別する事ができる。

表１は記録材検知素子３５，３６の出力に対する抵抗発熱体１０２と抵抗発熱体１０３の通電割合を示す表である。図７、図８、図９は搬送状態１〜４の各記録材搬送状態における加熱体の長手方向における単位面積あたりの発熱量を表わす図である。発熱量は抵抗発熱体１０２，１０３の発熱量の合計であり、中央部領域Ａの発熱量を１００％として表わしている。

各記録材搬送状態の加熱体の制御動作を以下に示す。

制御装置であるＣＰＵ３２は記録材検知素子３５，３６からの出力信号により、抵抗発熱体１０２，１０３に通電する割合を制御する。

搬送状態１と搬送状態２においては、記録材は中央基準線Ｘに対して左右均等に記録材が搬送されているため、抵抗発熱体１０２と抵抗発熱体１０３は同一の割合（１：１）で通電制御される。加熱体長手方向の発熱量の分布は図７に示すように均一である。

表１に示すように、搬送状態３は、記録材検知素子３５が記録材を検知し、記録材検知素子３６が記録材を検知していない状態である。この搬送状態３においては、記録材Ｐは中央基準線Ｘに対して記録材検知素子３５側に寄った状態で搬送されている状態であり、端部領域Ｃ側（図中右側）の非通紙領域の幅が広くなる。

この状態においては抵抗発熱体１０３の通電割合を抵抗発熱体１０２の通電割合よりも多くする。その状態における抵抗発熱体１０２と抵抗発熱体１０３を合わせた加熱体１００の長手方向全域全体の発熱割合は図８のようになる。図８に示すように、端部領域Ｃ（図中右側、記録材を検知していない記録材検知素子３６が設けられている領域）の非通紙域が広くなる側の発熱量が減少される。端部領域Ｃにおける発熱量の合計は搬送状態１の場合に比べ１２．５％減少される。

また、表１に示すように、搬送状態４は、記録材検知素子３６が記録材を検知し、記録材検知素子３５が記録材を検知していない状態である。この搬送状態４においては、記録材Ｐは中央基準線Ｘに対して記録材検知素子３６側に寄った状態で搬送されている状態で
あり、端部領域Ｂ側（図中左側）の非通紙領域の幅が広くなる。

この状態においては抵抗発熱体１０２の通電割合を抵抗発熱体１０３の通電割合よりも多くする。その状態における抵抗発熱体１０２と抵抗発熱体１０３を合わせた加熱体１００の長手全域全体の発熱割合は図９のようになる。図９に示すように、端部領域Ｂ（図中左側、記録材を検知していない記録材検知素子３５が設けられている領域）の非通紙域が広くなる側の発熱量が減少される。端部領域Ｂにおける発熱量の合計は搬送状態１の場合に比べ１２．５％減少される。

次に、搬送状態３において記録材Ｐが図中左側（検知素子３５側）に１０ｍｍずれた場合の、両端部の非通紙領域において発生する熱量について説明する。

図中右側の非通紙領域の幅は、通常の４５ｍｍに対して１０ｍｍ増えて５５ｍｍとなるため２２％増加する。しかし、上述したように端部領域Ｃにおける発熱量が１２．５％減少されるために、合計６．９％の増加に低減する事ができる。

一方、図中左側の非通紙領域の幅は、通常の４５ｍｍに対して１０ｍｍ減り３５ｍｍとなるため２２％減少する。上述した制御においては、端部領域Ｂにおける発熱量が１２．５％増加されるが、合計の熱量の増加はない。

以上のように、記録材Ｐが中央基準線Ｘに対して左右に寄って搬送された場合に、非通紙部領域が広くなった側の加熱体１００の発熱量を減少させることにより、非通紙部領域における発熱量を減少させることで温度の上昇を少なくする事ができる。

また、非通紙部領域が狭くなった側の加熱体の発熱量を増加させるが、非通紙部領域における発熱量は幅が減少した分だけ減少するため、非通紙部の温度を上昇させることがない。よって、温度上昇による記録材Ｐの画像不良や部材の性能に対する問題はない。

図２０に、比較として従来例の加熱体６００の構成を示す。

従来例の加熱体６００における抵抗発熱体６０２，６０３は長手方向において同一の幅で構成され、加熱体の長手方向における単位面積あたりの発熱量も長手方向で均一である。

加熱体６００への通電制御は、記録材の搬送状態に関わらず抵抗発熱体６０２と抵抗発熱体６０３は同一の割合（１：１）で通電制御する。

以上のような従来例である加熱体６００を用いた形態と本発明の実施例１の形態において、図６に示した記録材搬送状態３のように記録材Ｐを端部領域Ｂ側に１０ｍｍ寄せた状態で１０枚通紙した場合の端部領域Ｃにおける加熱体の温度を測定した。加熱体の温度は中央部の温度検知素子３１が１９０℃になるように制御し、記録材Ｐは８０ｇ紙を用いた。

従来例の構成においては、加熱体の最高温度は２３０℃であるのに対し、本実施例の形態においては最高温度が２１０℃となり、非通紙部領域の加熱体の最高温度を２０℃低減させることができた。

また、本実施例においては抵抗発熱体の幅は中央部領域Ａから長手の両端部に向けて徐々に変えている。

これにより、長手方向で徐々に発熱量を変化させる事ができるため、部分的に急激な発熱量の変化がない。

よって、加熱体長手方向の部分的な温度差による熱ストレスを少なくすることができると共に、加圧体等の部材においても長手方向の急激な温度差の発生はなく、それにより発生する画像不良や搬送不良に対して十分マージンを持つことができる。

次に、本発明の実施例２について図１０と図１１を用いて説明する。なお、実施例１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

本実施例で用いられる加熱体の構成について図１０を用いて詳しく説明する。

図中の破線は加熱定着装置の中央基準線Ｘであり、記録材は幅方向中央が中央基準線Ｘに沿うように搬送される。加熱体１００は実施例１で説明したものと同じ構成であり、加熱体１００の抵抗発熱体１０２，１０３も中央基準線Ｘに対して左右均等に配置されている。

３７と３８は加熱体の温度を検知するために設けられた加熱体温度検知手段としての温度検知素子である外部当接型サーミスタである。温度検知素子３７，３８は、中央基準線Ｘから左右（基板長手）１２７．５ｍｍの位置に配置され、加熱体上の温度を検知し、加熱定着装置１１の制御を行うＣＰＵ３２に信号を送る。

図１１中Ｐは記録材であり、以下に示す４つの記録材搬送状態を示している。
（搬送状態１）Ａ３サイズ（幅２９７ｍｍ）が中央基準線Ｘを中心に搬送された状態。
（搬送状態２）Ａ４サイズ縦（幅２１０ｍｍ）が中央基準線Ｘを中心に搬送された状態。（搬送状態３）Ａ４サイズ縦（幅２１０ｍｍ）が温度検知素子３７側に寄って搬送された状態。
（搬送状態４）Ａ４サイズ縦（幅２１０ｍｍ）が温度検知素子３８側に寄って搬送された状態。

本実施例における、抵抗発熱体１０２と抵抗発熱体１０３に対する通電制御について説明する。

表２は温度検知素子３７，３８の検知温度差による抵抗発熱体１０２と抵抗発熱体１０３の通電割合を示す表である。図１２、図１３、図１４は搬送状態１〜４の各記録材搬送状態における加熱体の長手方向における単位面積あたりの発熱量を表わす図である。発熱量は抵抗発熱体１０２と抵抗発熱体１０３の発熱量の合計であり、中央部領域Ａの発熱量を１００％として表わしている。

各記録材搬送状態の加熱体の制御動作を以下に示す。

制御装置であるＣＰＵ３２は温度検知素子３７，３８からの出力信号により、抵抗発熱体１０２と抵抗発熱体１０３に通電する割合を制御する。

搬送状態１と搬送状態２においては、記録材は中央基準線Ｘに対して左右均等に記録材が搬送されている。このため、温度検知素子３７と温度検知素子３８の温度差Ｔは、１０℃≧Ｔ≧−１０℃の範囲となるため、抵抗発熱体１０２と抵抗発熱体１０３は同一の割合（１：１）で通電制御される。加熱体長手方向の発熱量の分布は図１２に示すように均一である。

搬送状態３においては、記録材は中央基準線Ｘに対して温度検知素子３７側に寄った状態で搬送されている状態であり、端部領域Ｃ側（図中右側）の非通紙領域の幅が広くなるため発熱量が増大する。この状態においては温度検知素子３８の検知温度が温度検知素子３７より高くなり、その温度差のレベルに応じて抵抗発熱体１０３の通電割合を抵抗発熱体１０２の通電割合よりも多くする。その状態における抵抗発熱体１０２と抵抗発熱体１０３を合わせた加熱体の長手全域全体の発熱割合は図１３のようになる。

搬送状態４においては、記録材は中央基準線Ｘに対して温度検知素子３８側に寄った状態で搬送されている状態であり、端部領域Ｂ側（図中左側）の非通紙領域の幅が広くなるため発熱量が増大する。この状態においては温度検知素子３７の検知温度が温度検知素子３８より高くなり、その温度差のレベルに応じて抵抗発熱体１０２の通電割合を抵抗発熱体１０３の通電割合よりも多くする。その状態における抵抗発熱体１０２と抵抗発熱体１０３を合わせた加熱体の長手全域全体の発熱割合は図１４のようになる。

このように、本実施例では、温度検知素子３７，３８のうち一方の温度検知素子の検知温度の方が、他方の温度検知素子の検知温度よりも所定値以上高い場合、一方の温度検知素子が配置された領域の発熱量が減少するように、通電比率が制御される。そして、前記所定値は、表２のように複数設定され（１０℃、２０℃、３０℃）、その値が大きくなる程、対応する通電比率が大きくなるように設定されている。なお、前記所定値とは、適宜設定されればよく、また、表２において範囲を示す不等号や、等号付き不等号も適宜設定
されるとよい。

以上のように記録材が中央基準線Ｘに対して左右に寄って搬送された場合に、温度検知素子３７，３８により検知された温度差のレベルに応じて非通紙部領域が広くなった側の加熱体の発熱量を減少させることができ、非通紙部の温度の上昇を少なくする事ができる。

次に、本発明の実施例３について図１５を用いて説明する。なお、実施例１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

本実施例で用いられる加熱体の構成について図１５を用いて詳しく説明する。

加熱体３００は、抵抗発熱体３０２の発熱体幅は図中左側に行くにしたがって広くなり、抵抗発熱体３０２の発熱体幅は図中右側に行くにしたがって広くなる形状である。

抵抗発熱体３０２は長手方向の図中右側端部に向かって徐々に発熱量が増大する。

抵抗発熱体３０３は長手方向の図中左側端部に向かって徐々に発熱量が増大する。

また、抵抗発熱体３０２と抵抗発熱体３０３の発熱量の合計は長手方向の位置において全て同じになるように構成されている。

以上の構成の加熱体を用いて実施例１及び実施例２における制御を用いて非通紙部領域が広くなった側の加熱体の発熱量を減少させることができ、非通紙部の温度の上昇を少なくする事ができる。

また、本実施例においては抵抗発熱体の幅は長手方向端部からもう一方の端部に向けて徐々に変えている。

これにより、長手方向で徐々に発熱量を変化させる事ができるために部分的に急激な発熱量の変化がない。よって、加熱体長手方向の部分的な温度差による熱ストレスが少ないと共に、加圧体等の部材においても長手方向の急激な温度差の発生はなく、それにより発生する画像不良や搬送不良に対して十分マージンを持つことができる。

次に、本発明の実施例４について図１６を用いて説明する。なお、実施例１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

本実施例で用いられる加熱体の構成について図１６を用いて詳しく説明する。

加熱体４００は、加熱体の長手方向において、抵抗発熱体の厚み（抵抗発熱体が設けられる基板表面に対して略直角方向の寸法）を変えることで単位面積あたりの抵抗値が異なる構成としている。抵抗発熱体４０２は、図中右側に行くにしたがって、抵抗発熱体の厚みが薄くなり、単位面積あたりの抵抗値が大きくなることで、発熱量が増大する。抵抗発熱体４０３は、図中左側に行くにしたがって、抵抗発熱体の厚みが薄くなり、単位面積あたりの抵抗値が大きくなることで、発熱量が増大する。

以上の構成の加熱体における長手方向の発熱量の分布を図１７、図１８に示す。

図１７は抵抗発熱体４０２の長手方向における発熱量の分布、図１８は抵抗発熱体４０３の長手方向における発熱量の分布を示す。発熱量は中央における単位面積あたりの発熱量を１００％としたときの割合で示している。

抵抗発熱体４０２は長手方向の図中右側端部に向かって徐々に発熱量が増大する。

抵抗発熱体４０３は長手方向の図中左側端部に向かって徐々に発熱量が増大する。

また、抵抗発熱体４０２と抵抗発熱体４０３の発熱量の合計は長手方向の位置において全て同じになるように構成されている。

以上の構成の加熱体を用いて実施例１及び実施例２における制御を用いて非通紙部領域が広くなった側の加熱体の発熱量を減少させることができ、非通紙部の温度の上昇を少なくする事ができる。

本実施例においては、抵抗発熱体の厚さにより抵抗値を変えたが材料等の変更により抵抗値を変えても同様の効果を得ることができる。

また、本実施例においては抵抗発熱体の単位面積あたりの抵抗値は長手方向の端部からもう一方の端部に向けて徐々に変えている。

これにより、長手方向で徐々に発熱量を変化させる事ができるために部分的に急激な発熱量の変化がない。よって、加熱体長手方向の部分的な温度差による熱ストレスが少ないと共に、加圧体等の部材においても長手方向の急激な温度差の発生はなく、それにより発生する画像不良や搬送不良に対して十分マージンを持つことができる。

次に、本発明の実施例５について図１９を用いて説明する。なお、なお、実施例１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

本実施例で用いられる加熱体の構成について図１９を用いて詳しく説明する。

加熱体５００は、抵抗発熱体５０２の発熱体長さが抵抗発熱体５０３に比べて図中左側において５ｍｍ長く、逆に図中右側においては抵抗発熱体５０３の発熱体長さは抵抗発熱体５０２に比べて５ｍｍ長い形状である。

また、抵抗発熱体５０２と抵抗発熱体５０３の発熱量の合計は長手方向の位置において全て同じになるように構成されている。

以上の構成の加熱体を用いて実施例１及び実施例２における制御を用いて非通紙部領域が広くなった側の加熱体の発熱量を減少させることができ、非通紙部の温度の上昇を少なくする事ができる。

本発明の実施例１に係る加熱体及び通電制御を行う回路を表す図。 本発明に係る画像形成装置の要部を示す概略構成図。 本発明に係る定着装置の概略構成図。 本発明の実施例１に係る抵抗発熱体の長手方向の発熱量を表わす図。 本発明の実施例１に係る抵抗発熱体の長手方向の発熱量を表わす図。 本発明の実施例１に係る記録材の搬送状態を表わす図。 本発明の実施例１に係る加熱体の長手方向の発熱量を表わす図。 本発明の実施例１に係る加熱体の長手方向の発熱量を表わす図。 本発明の実施例１に係る加熱体の長手方向の発熱量を表わす図。 本発明の実施例２に係る加熱体及び通電制御を行う回路を表す図。 本発明の実施例２に係る記録材の搬送状態を表わす図。 本発明の実施例２に係る加熱体の長手方向の発熱量を表わす図。 本発明の実施例２に係る加熱体の長手方向の発熱量を表わす図。 本発明の実施例２に係る加熱体の長手方向の発熱量を表わす図。 本発明の実施例３に係る加熱体及び通電制御を行う回路を表す図。 本発明の実施例４に係る加熱体及び通電制御を行う回路を表す図。 本発明の実施例４に係る抵抗発熱体の長手方向の発熱量を表わす図。 本発明の実施例４に係る抵抗発熱体の長手方向の発熱量を表わす図。 本発明の実施例５に係る加熱体及び通電制御を行う回路を表す図。 従来例に係る加熱体及び通電制御を行う回路を表す図。

符号の説明

１１ 加熱定着装置
３１，３７，３８ 温度検知素子
３２ 制御装置（ＣＰＵ）
３５，３６ 記録材検知素子
１００ 加熱体
１０２，１０３ 抵抗発熱体
Ｐ 記録材
Ｘ 中央基準線

Claims (15)

1. 基板の長手方向に沿って設けられるとともに前記基板の短手方向に複数設けられる抵抗発熱体を備えた加熱体において、
   前記複数の抵抗発熱体のうち少なくとも２つの抵抗発熱体は、前記長手方向において互いに異なる発熱分布を有するとともに、前記長手方向両端領域における単位面積あたりの発熱量が異なることを特徴とする加熱体。
2. 前記抵抗発熱体は、前記長手方向において、発熱量が連続的に変化するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の加熱体。
3. 基板の長手方向に沿って設けられるとともに前記基板の短手方向に複数設けられる抵抗発熱体を備えた加熱体において、
   前記複数の抵抗発熱体のうち少なくとも２つの抵抗発熱体は、少なくとも前記長手方向両端領域における前記短手方向の幅が、前記長手方向の同一位置において互いに異なるように設けられていることを特徴とする加熱体。
4. 前記抵抗発熱体は、前記長手方向において、前記幅が連続的に変化するように設けられていることを特徴とする請求項３に記載の加熱体。
5. 基板の長手方向に沿って設けられるとともに前記基板の短手方向に複数設けられる抵抗発熱体を備えた加熱体において、
   前記複数の抵抗発熱体のうち少なくとも２つの抵抗発熱体は、少なくとも前記長手方向両端領域における単位面積あたりの抵抗値が、前記長手方向の同一位置において互いに異なるように設けられていることを特徴とする加熱体。
6. 前記抵抗発熱体は、前記長手方向において、単位面積あたりの抵抗値が連続的に変化するように設けられていることを特徴とする請求項５に記載の加熱体。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の加熱体を備え、記録材上の未定着画像を前記加熱体により加熱して定着させる定着装置において、
   前記少なくとも２つの抵抗発熱体に対する通電をそれぞれ独立して制御する通電制御手段を備えることを特徴とする定着装置。
8. 記録材を検知する記録材検知手段を備え、
   前記通電制御手段は、前記記録材検知手段の検知結果に基づいて、前記２つの抵抗発熱体への通電比率を制御する事を特徴とする請求項７に記載の定着装置。
9. 前記記録材検知手段は、少なくとも２つ設けられ、
   前記２つの記録材検知手段は、前記加熱体の長手方向両端領域にそれぞれ配置され、
   前記通電制御手段は、前記２つの記録材検知手段のうちいずれか一方が記録材を検知した場合、記録材を検知した記録材検知手段が設けられている領域に対して、記録材を検知していない記録材検知手段が設けられている領域の発熱量が減少するように、前記２つの抵抗発熱体への通電比率を制御する事を特徴とする請求項８に記載の定着装置。
10. 前記加熱体の温度を検知する加熱体温度検知手段を備え、
    前記通電制御手段は、前記加熱体温度検知手段の検知結果に基づいて、前記２つの抵抗発熱体への通電比率を制御する事を特徴とする請求項７に記載の定着装置。
11. 前記加熱体温度検知手段は、少なくとも２つ設けられ、
    前記２つの加熱体温度検知手段は、前記加熱体の長手方向両端領域にそれぞれ配置され、
    前記通電制御手段は、前記２つの加熱体温度検知手段の検知結果に基づいて、前記抵抗発熱体への通電比率を制御することを特徴とする請求項１０に記載の定着装置
12. 前記２つの加熱体温度検知手段のうち一方の加熱体温度検知手段による検知温度の方が、他方の加熱体温度検知手段による検知温度よりも所定値以上高い場合、前記通電制御手段は、前記一方の加熱体温度検知手段が配置された領域の発熱量が減少するように、前記２つの抵抗発熱体への通電比率を制御する事を特徴とする請求項１１に記載の定着装置。
13. 前記所定値は複数設定され、前記２つの加熱体温度検知手段によりそれぞれ検知された温度の差に基づいて、前記２つの抵抗発熱体への通電比率が制御され、
    前記所定値が大きくなる程、前記所定値に対応する通電比率が大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１２に記載の定着装置。
14. 支持体により固定支持された前記加熱体に対向圧接しつつ搬送される耐熱性フィルム状部材と、
    前記耐熱性フィルム状部材を介して記録材を前記加熱体に密着させる加圧部材と、
    を備え、
    前記加熱体の熱を前記耐熱性フィルム状部材を介して記録材へ付与することで未定着画像を記録材に定着させることを特徴とする請求項７乃至１３のいずれか１項に記載の定着装置。
15. 請求項７乃至１４のいずれか１項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
    

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