(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材に未定着画像を形成する画像形成部と、
エンドレスベルトと、前記エンドレスベルトの内面に接触するヒータと、前記エンドレスベルト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、前記ニップ部で未定着画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ未定着画像を記録材に加熱定着する定着部であって、前記ヒータが、基板と、前記基板上に基板長手方向に沿って設けられている第１導電体と、前記基板上に前記第１導電体とは基板短手方向で異なる位置に前記長手方向に沿って設けられている第２導電体と、正の抵抗温度特性を有しており前記第１導電体と前記第２導電体間に電気的に並列接続されている複数本の発熱抵抗体と、を有し、前記発熱抵抗体が設けられている領域のうち前記基板の長手方向において記録材搬送基準から最も離れた最端部分が前記並列接続されている複数本の発熱抵抗体を有する発熱ブロックの構造となっている定着部と、
を有する画像形成装置において、
前記複数の発熱抵抗体が、前記長手方向で隣り合う発熱抵抗体に対して前記長手方向においてオーバーラップする位置関係となるように、前記複数の発熱抵抗体は前記長手方向及び記録材搬送方向に対して斜めに傾けて配置されており、且つ
前記装置が対応している定型の記録材サイズのうち最も大きなサイズよりも小さなサイズのうちの少なくとも一つの特定サイズの記録材が前記ニップ部を通過する時、その記録材の前記長手方向における端部の辺が、前記最端部分に配置されている前記発熱ブロックの中の両端の前記発熱抵抗体が配置されている領域の間を通過するように、前記複数の発熱抵抗体が配置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記ヒータは、前記記録材搬送基準から最も離れた部分以外の部分にも前記発熱ブロックの構造を有し、各発熱ブロックは電気的に直列接続されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記ヒータは、前記発熱抵抗体が設けられている領域を前記記録材搬送方向に複数列有す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。
【請求項４】
前記装置は更に、記録材のサイズに応じて前記長手方向に移動可能な一対の記録材規制板を有する給紙トレイを有し、前記規制板を最も広げた状態で前記特定サイズの記録材の前記長手方向端部の一辺を前記規制板の一つに接触させて給紙した場合、この記録材の前記規制板に接触する辺とは反対側の辺が前記最端部分に配置されている前記発熱ブロックの中の両端の前記発熱抵抗体が配置されている領域の間を通過するように、前記複数の発熱抵抗体が配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタなどの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタに搭載する定着装置として、エンドレスベルトと、エンドレスベルトの内面に接触するセラミックヒータと、エンドレスベルトを介してセラミックヒータと定着ニップ部を形成する加圧ローラと、を有する装置がある。この定着装置を搭載する画像形成装置で小サイズ紙を連続プリントすると、定着ニップ部長手方向において紙が通過しない領域の温度が徐々に上昇するという現象（非通紙部昇温）が発生する。非通紙部の温度が高くなり過ぎると、装置内の各パーツへダメージを与えたり、非通紙部昇温が生じている状態で大サイズ紙にプリントすると、小サイズ紙の非通紙部に相当する領域でトナーが高温オフセットすることもある。
【０００３】
この非通紙部昇温を抑制する手法の一つとして、セラミック基板上の発熱抵抗体を正の抵抗温度特性を有する材質で形成し、発熱抵抗体に対してヒータの短手方向（記録紙の搬送方向）に電流が流れるように二本の導電体を基板の短手方向の両端に配置することが考えられている。非通紙部が昇温すると非通紙部の発熱抵抗体の抵抗値が昇温し、非通紙部の発熱抵抗体に流れる電流が抑制されることにより非通紙部の発熱を抑制するという発想である。正の抵抗温度特性は、温度が上がると抵抗が上がる特性であり、以後ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）と称する。
【０００４】
しかしながら、ＰＴＣの材質は体積抵抗が非常に低く、一本のヒータの発熱抵抗体の総抵抗を、商用電源で使用できる範囲内に設定するのは非常に難しい。そこで、セラミック基板上に形成するＰＴＣの発熱抵抗体をヒータの長手方向で複数の発熱ブロックに分割し、各発熱ブロックではヒータの短手方向（記録紙の搬送方向）に電流が流れるように二本の導電体を基板の短手方向の両端に配置する。更に複数の発熱ブロックを電気的に直列に繋ぐ構成が特許文献１に開示されている。また、この文献には、複数本の発熱抵抗体を二本の導電体の間に電気的に並列に接続して発熱ブロックを構成することも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２０９４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されている発熱ブロックの形状では、上述した非通紙部昇温が生じないような大サイズ紙を通紙する場合においても、ヒータの長手方向において発熱する領域と発熱しない領域が発生することが判明した。発熱する領域と発熱しない領域が存在すると画像の定着ムラが生じてしまう。
【０００７】
また、一つの発熱ブロックを、複数本の発熱抵抗体を二本の導電体の間に電気的に並列に接続する構造とした場合、発熱ブロック中の発熱抵抗体の位置と非通紙部昇温を抑制したい記録材の端部の位置関係を正確に規定しないと非通紙部昇温を抑える効果が低減してしまうことが判明した。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するための本発明は、記録材に未定着画像を形成する画像形成部と、エンドレスベルトと、前記エンドレスベルトの内面に接触するヒータと、前記エンドレスベルト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、前記ニップ部で未定着画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ未定着画像を記録材に加熱定着する定着部であって、前記ヒータが、基板と、前記基板上に基板長手方向に沿って設けられている第１導電体と、前記基板上に前記第１導電体とは基板短手方向で異なる位置に前記長手方向に沿って設けられている第２導電体と、正の抵抗温度特性を有しており前記第１導電体と前記第２導電体間に電気的に並列接続されている複数本の発熱抵抗体と、を有し、前記発熱抵抗体が設けられている領域のうち前記基板の長手方向において記録材搬送基準から最も離れた最端部分が前記並列接続されている複数本の発熱抵抗体を有する発熱ブロックの構造となっている定着部と、を有する画像形成装置において、前記複数の発熱抵抗体が、前記長手方向で隣り合う発熱抵抗体に対して前記長手方向においてオーバーラップする位置関係となるように、前記複数の発熱抵抗体は前記長手方向及び記録材搬送方向に対して斜めに傾けて配置されており、且つ前記装置が対応している定型の記録材サイズのうち最も大きなサイズよりも小さなサイズのうちの少なくとも一つの特定サイズの記録材が前記ニップ部を通過する時、その記録材の前記長手方向における端部の辺が、前記最端部分に配置されている前記発熱ブロックの中の両端の前記発熱抵抗体が配置されている領域の間を通過するように、前記複数の発熱抵抗体が配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、発熱ムラを抑えつつ特定サイズの記録材を通紙した際の非通紙部昇温を抑えることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の画像形成装置に搭載される定着装置の断面図
【図２】実施例１のヒータ構成図
【図３】実施例１のヒータの用紙サイズとの関係を示した図
【図４】実施例１のヒータの非通紙部昇温抑制効果説明図
【図５】実施例１のヒータ制御フローチャート図
【図６】本発明の画像形成装置の断面図
【図７】実施例２のヒータ構成図
【図８】実施例３のヒータ構成図
【図９】実施例４のヒータ構成図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図６は電子写真記録技術を用いたレーザプリンタ（画像形成装置）の断面図である。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感光体１９を走査する。これにより感光体１９には静電潜像が形成される。
【００１２】
この静電潜像に対して現像器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が形成される。
【００１３】
一方、給紙カセット１１に積載された記録材（記録紙）Ｐはピックアップローラ１２によって一枚ずつ給紙され、ローラ１３によってレジストローラ１４に向けて搬送される。さらに記録材は、感光体１９上のトナー画像が感光体ドラム１９と転写ローラ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１４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過程で感光体１９上のトナー画像は記録材Ｐに転写される。
【００１４】
その後、記録材Ｐは定着部１００で加熱されてトナー画像が記録材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材Ｐは、ローラ２６、２７によってプリンタ上部のトレイに排出される。なお、１８は感光体１９を清掃するクリーナ、２８は記録材のサイズに応じて幅調整可能な一対の記録材規制板を有する給紙トレイ（手差しトレイ）である。
【００１５】
給紙トレイ２８は定型サイズ以外のサイズの記録材にも対応するために設けられている。２９は給紙トレイ２８から記録材を給紙するピックアップローラ、３０は定着部１００等を駆動するモータである。上述した、感光体１９、帯電ローラ１６、スキャナユニット２１、現像器１７、転写ローラ２０が、記録材に未定着画像を形成する画像形成部を構成している。
【００１６】
本例のプリンタは、ＬＥＴＴＥＲサイズ（約２１６ｍｍ×２７９ｍｍ）に対応するＡ４サイズ（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）対応プリンタである。つまり、基本的にＡ４サイズ紙を縦送りする（長辺が搬送方向と平行になるように搬送する）プリンタであるが、Ａ４サイズよりも若干幅が大きなＬＥＴＴＥＲサイズ紙も縦送りできるように設計してある。
【００１７】
したがって、装置が対応している定型の記録材サイズ（カタログ上の対応用紙サイズ）のうち最も大きな（幅が大きな）サイズはＬＥＴＴＥＲサイズである。
【００１８】
図１は定着装置（定着部）１００の断面図である。定着装置１００は、筒状のフィルム（エンドレスベルト）１０２と、フィルム１０２の内面に接触するヒータ２００と、フィルム１０２を介してヒータ２００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）１０８と、を有する。フィルムのベース層の材質は、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。加圧ローラ１０８は、鉄やアルミニウム等の材質の芯金１０９と、シリコーンゴム等の材質の弾性層１１０を有する。
【００１９】
ヒータ２００は耐熱樹脂製の保持部材１０１に保持されている。保持部材１０１はフィルム１０２の回転を案内するガイド機能も有している。加圧ローラ１０８はモータ３０から動力を受けて矢印方向に回転する。加圧ローラ１０８が回転することによってフィルム１０２が従動して回転する。
【００２０】
ヒータ２００は、セラミック製のヒータ基板１０５と、基板１０５上に発熱抵抗体を用いて形成された発熱ラインＡ（第１列）及び発熱ラインＢ（第２列）と、発熱ラインＡ及びＢを覆う絶縁性（本実施例ではガラス）の表面保護層１０７を有する。ヒータ基板１０５の裏面側であって、プリンタで設定されている利用可能な最小サイズ紙（本例では封筒ＤＬ：１１０ｍｍ幅）の通紙領域にはサーミスタ等の温度検知素子１１１が当接している。
【００２１】
温度検知素子１１１の検知温度に応じて商用交流電源から発熱ラインへ供給する電力が制御される。未定着トナー画像を担持する記録材（用紙）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。
【００２２】
ヒータ基板１０５の裏面側には、ヒータが異常昇温した時に作動して発熱ラインへの給電ラインを遮断するサーモスイッチ等の安全素子１１２も当接している。安全素子１１２も温度検知素子１１１と同様に最小サイズ紙の通紙領域に当接している。番号１０４は保持部材１０１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。
【実施例１】
【００２３】
図２はヒータの構造を説明するための図面である。図２（ａ）がヒータの平面図、図２（ｂ）がヒータ断面図、図２（ｃ）が発熱ラインＡ中の１つの発熱ブロックＡ１を示した拡大図である。なお、発熱ラインＡ中の発熱抵抗体、及び発熱ラインＢ中の発熱抵抗体は、いずれもＰＴＣである。
【００２４】
発熱ラインＡ（第１列）は、２０個の発熱ブロックＡ１〜Ａ２０を有し、発熱ブロックＡ１〜Ａ２０は直列に接続されている。発熱ラインＢ（第２列）も、２０個の発熱ブロックＢ１〜Ｂ２０を有し、発熱ブロックＢ１〜Ｂ２０も直列に接続されている。
【００２５】
また、発熱ラインＡと発熱ラインＢも電気的に直列に接続されている。発熱ラインＡ及びＢには、給電用コネクタを繋ぐ電極ＡＥ及びＢＥから電力が供給される。発熱ラインＡは、基板長手方向に沿って設けられている導電パターンＡａ（発熱ラインＡの第１導電体）と、導電パターンＡａとは基板の短手方向で異なる位置に基板長手方向に沿って設けられている導電パターンＡｂ（発熱ラインＡの第２導電体）を有する。導電パターンＡａは基板長手方向で１１本（Ａａ−１〜Ａａ−１１）に分割されている。
【００２６】
導電パターンＡｂは基板長手方向で１０本（Ａｂ−１〜Ａｂ−１０）に分割されている。発熱ラインＢの構成は発熱ラインＡと同様のため説明は省略する。
【００２７】
図２（ｂ）はヒータ２００の断面図を示している。ヒータ２００を製造する場合、まず、ヒータ基板１０５上に発熱抵抗体Ａ及びＢを形成し、その後に導電パターンＡａ、Ａｂ、Ｂａ、Ｂｂを形成し、最後に表面保護層１０７を形成している。
【００２８】
このような形成順序であるため、図２（ｂ）に示すようにヒータの断面を見ると、導電パターンが発熱抵抗体上に被さる構成になっている（図２（ｂ）は図１のヒータの向きと合わせて図示してあるため、後から形成される層を下に示している）。
【００２９】
ヒータ基板１０５に発熱抵抗体よりも先に導電パターンを形成すると、発熱抵抗体の一部が導電パターン上に被さることになり、発熱抵抗体の断面形状が変形する。発熱抵抗体の抵抗値は長さに比例し幅に反比例するが、断面形状が変形すると発熱抵抗体中の電流の流れる領域が変化してしまい、発熱抵抗体のサイズ（図２（ｂ）の矢印Ｌ方向から見た面積）どおりの抵抗値を示さないことがある。したがって、発熱抵抗体の抵抗値を設計値どおりに設定しにくくなる。
【００３０】
しかしながら、本例のように導電パターンよりも先に発熱抵抗体を形成すれば、発熱抵抗体の断面形状が変化しないので、発熱抵抗体の抵抗値を設計値どおりに設定しやすくなるというメリットがある。
【００３１】
図２（ｃ）は発熱ブロックＡ１の詳細図を示している。図２（ｃ）に示すように、導電パターンＡａの一部である導電パターンＡａ−１と、導電パターンＡｂの一部である導電パターンＡｂ−１の間には複数本（本例では８本）の発熱抵抗体（Ａ１−１〜Ａ１−８）が電気的に並列に接続されており、発熱ブロックＡ１を形成している。発熱ブロックＡ１中の各発熱抵抗体のサイズ（線長（ａ−ｎ）×線幅（ｂ−ｎ））、レイアウト（間隔（ｃ−ｎ））、及び抵抗値は、図２（ｃ）のとおりである。
【００３２】
図２に示すように、各発熱抵抗体は基板の長手方向及び記録材搬送方向に対して斜めに傾けて（角度θ）配置されている。なお、発熱ブロック長さｃを、図２（ｃ）で示すように、左端にある発熱抵抗体の短辺の中心から、右端にある発熱抵抗体の短辺の中心までのヒータ長手方向の長さとして定義する。
【００３３】
ヒータ２００では、発熱ブロックＡ１だけでなくその他の発熱ブロックにおいても発熱抵抗体間隔ｃ−１〜ｃ−８は等間隔であり、各間隔は全てｃ／８とする。発熱ブロックＡ１は発熱ブロックのヒータ長手方向の発熱分布を均一にするため、発熱抵抗体の線幅を変えることで、発熱抵抗体Ａ１−１〜Ａ１−８の発熱量の均一性を改善している。
【００３４】
発熱ブロックＡ１は中央部にある発熱抵抗体（Ａ１−４，Ａ１−５）ほど抵抗値が低く、端部にある発熱抵抗体（Ａ１−１，Ａ１−８）ほど抵抗値が高くなるように、それぞれの発熱抵抗体の線幅ｂ−ｎを設定している。図２（ｃ）に示す表には、発熱ブロックＡ１中の８本の発熱抵抗体のサイズ及び抵抗値を示している。
【００３５】
ここでは発熱抵抗体の長さ（ａ―ｎ：ａ−１〜ａ−８）、間隔（ｃ−ｎ：ｃ−１〜ｃ−８）は一定とし、線幅（ｂ−ｎ：ｂ−１〜ｂ−８）を変更することで発熱ブロックＡ１の発熱分布が均一になるようにしている。発熱抵抗体の抵抗値は、長さ／線幅に比例するため、線幅と同様に発熱抵抗体長さを変更して発熱抵抗体の抵抗値を調整してもよい。また図２（ｃ）に示すように発熱抵抗体形状を長方形にすることで、発熱抵抗体に流れる電流分布をより均一にすることができる。
【００３６】
例えば発熱抵抗体を平行四辺形にした場合、電流は抵抗体の最短経路に多くの電流が流れるため、発熱抵抗体に流れる電流分布に偏りが生じる場合があるが、長方形にすれば一つの発熱抵抗体全体を電流が均一に流れやすくなる。
【００３７】
ただし、非通紙部昇温を抑制する効果は、平行四辺形の発熱抵抗体を用いた場合でも得ることができ、発熱抵抗体の形状を長方形に限るものではない。また、図２（ｃ）のように、一つの発熱ブロック中では、複数の発熱抵抗体夫々の最短電流経路が、基板長手方向で隣り合う発熱抵抗体の最端電流経路に対して長手方向においてオーバーラップする位置関係となるように、複数の発熱抵抗体は長手方向及び記録材搬送方向に対して斜めに傾けて配置されている。
【００３８】
この位置関係は、一つの発熱ブロック中の最端の発熱抵抗体（例えば発熱ブロックＡ１中の最も右側にある発熱抵抗体Ａ１−８）と、隣の発熱ブロックの最端の発熱抵抗体（例えば発熱ブロックＡ２中の最も左側にある発熱抵抗体Ａ２−１）との間においても同様である。本例の発熱抵抗体は形状が長方形であるため、一本の発熱抵抗体全域が最端電流経路となっている。
【００３９】
本例では、図２（ｃ）に示すように、一本の発熱抵抗体の長方形の短辺の中心部が、隣の発熱抵抗体の長方形の短辺の中心部と基板長手方向で重なりあうように、夫々の発熱抵抗体が並べてある。
【００４０】
図３はヒータ２００の非通紙部昇温を説明するための図である。このヒータは、基板長手方向において発熱抵抗体が設けられている領域（発熱ライン長）の中央部がプリンタの記録材搬送基準Ｘと合うように配置されている。本例では、Ａ４サイズ（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）紙を縦送りする場合（２９７ｍｍの辺が搬送方向と平行になるように搬送する場合）を例として示しており、Ａ４サイズ紙の２１０ｍｍの辺の中央が基準Ｘと合うように給紙カセット１１や給紙トレイ２８、各種搬送ローラ、定着部等が配置されている。
【００４１】
図２及び図３に示すように、発熱抵抗体が設けられている領域（＝発熱ライン長）のうち基板の長手方向において記録材搬送基準Ｘから最も離れた部分が、並列接続されている複数本の発熱抵抗体を有する発熱ブロックの構造（Ａ１（Ｂ１）及びＡ２０（Ｂ２０））となっている。ＬＥＴＴＥＲサイズ紙（約２１６ｍｍ×２７９ｍｍ）も縦送りしてプリントできるようにするため、ヒータの発熱ライン長は、２１６ｍｍとしてある。
【００４２】
ところで、上述したように本例のプリンタは、ＬＥＴＴＥＲサイズに対応しているが、基本的にＡ４サイズ紙対応のプリンタである。したがって、Ａ４サイズ紙を利用する頻度が最も多いユーザー向けのプリンタである。しかしながら、ＬＥＴＴＥＲサイズにも対応しているため、Ａ４サイズ紙をプリントする場合、発熱ラインの両端部に３ｍｍずつ非通紙領域が生じる。定着処理中、記録材搬送基準Ｘ付近のヒータ温度を検知する温度検知素子１１１の検知温度が制御目標温度を維持するようにヒータへの供給電力が制御されている。したがって非通紙部では紙に熱を奪われないため、非通紙部の温度が通紙部に比べて上昇する。なお、本例ではＬＥＴＴＥＲサイズを最大サイズ、Ａ４サイズを特定サイズとしている。
【００４３】
図４は、ヒータ基板上に形成された発熱抵抗体と記録材端部通過位置との関係（図４（ａ））、非通紙部昇温のシミュレーションに用いたヒータの回路図（図４（ｂ））、及び記録材の通過位置とヒータの発熱分布とのシミュレーション結果を示した図（図４（ｃ））である。
【００４４】
図４（ａ）は発熱ブロックＡ１及びＢ１と、記録材の端部との位置関係を示している。記録材の端部の位置は発熱ラインＡ、Ｂの左端からそれぞれＤ１（０ｍｍ）、Ｄ２（１．０ｍｍ）、Ｄ３（２．０ｍｍ）、Ｄ４（９．５ｍｍ）、Ｄ５（１０．４ｍｍ）、Ｄ６（１１．４ｍｍ）とする。
【００４５】
本例の場合、位置Ｄ１が、ＬＥＴＴＥＲサイズ紙を基準Ｘに合わせて搬送した時の紙端部が通過する位置である。また、位置Ｄ２及び位置Ｄ５は、記録材の端部が発熱ブロックＡ１及びＢ１の最も両端の発熱抵抗体（Ａ１−１、Ａ１−８、Ｂ１−１、Ｂ１−８）中を通過する場合を想定している。位置Ｄ３及び位置Ｄ４は、記録材の端部が発熱ブロックＡ１及びＢ１の最も両端の発熱抵抗体（Ａ１−１、Ａ１−８、Ｂ１−１、Ｂ１−８）中を通過しない場合を想定している。
【００４６】
図４（ｃ）のシミュレーション結果は、ヒータを制御目標温度２００℃で制御し、且つ非通紙領域が３００℃まで昇温した状態を想定している。つまり、非通紙領域が３００℃の時に各発熱抵抗体へ供給される電力を計算し発熱量に換算している。なお、本例の発熱抵抗体の抵抗温度係数は１０００ｐｐｍであり、３００℃に昇温した発熱抵抗体の抵抗値は２００℃の発熱抵抗体に対して１０％上昇している。
【００４７】
図４（ｂ）は、条件を簡単化したシミュレーション回路図である。導電パターンのシート抵抗値は０．００５Ω／□、発熱体ペーストのシート抵抗値は０．７５Ω／□（２００℃の場合）で計算している。発熱ブロックＡ１に含まれる発熱パターンＡ１−１、Ａ１−８の抵抗値は２．２３Ω、発熱パターンＡ１−２、Ａ１−７の抵抗値は２．０６Ω、発熱パターンＡ１−３、Ａ１−６の抵抗値は１．９５Ω、発熱パターンＡ１−４、Ａ１−５の抵抗値は１．８９Ωとする。
【００４８】
発熱ブロック中の隣り合う発熱パターンの両端部が、線長１．３５ｍｍ、線幅１ｍｍの導電パターンで接続されていると条件を簡単化すると、発熱パターンを接続する導電パターンの抵抗値ｒは０．００７Ωとなる。発熱ブロックＢ１の説明は、発熱ブロックＡ１と一致するため、省略する。図４（ｂ）では説明に必要なＡ１、Ｂ１以外の発熱ブロックを、合成抵抗値Ｒとして簡略化して示してある。
【００４９】
非通紙部の発熱パターン温度が３００℃以上に達すると、加圧ローラ１０８の耐熱ゴム弾性体のローラ部１１０、フィルム１０２、フィルムガイド１０１などの耐熱温度の限界になり定着器がダメージを受ける可能性があるため、非通紙部昇温の温度を３００℃に設定している。上記の設定温度は、材料や構成によって変わるため、特にこれにこだわらない。また、実際には非通紙領域や通紙領域端部において連続的な温度分布が存在するが、簡単化のため、非通紙領域と通紙領域の境界である図４（ａ）のＤ１〜Ｄ６を境に、非通紙領域では温度が３００℃まで上昇し、通紙領域の温度は２００℃としてシミュレーションを行った。導電パターンは抵抗値が低く、温度上昇による抵抗変化の影響が少ないため、本シミュレーションでは温度による導電パターンの抵抗変化について考慮していない。
【００５０】
図４（ｃ）は上記の条件における、ヒータ２００の発熱分布を示すシミュレーション結果である。シミュレーション結果から、記録材の端部位置がＤ３及びＤ４の場合、通紙領域に比べて、非通紙領域の発熱量が抑制されていることが分かる。記録材の端部位置がＤ６の場合、通紙領域と非通紙領域の発熱量の差が無くなり、非通紙部の発熱量を低減する効果が得られなくなることがわかる。記録材の端部位置が発熱ブロックの間隙部の位置Ｄ６にある場合、複数の発熱ブロックは電気的に直列接続されているため、非通紙部昇温により発熱ブロックＡ１及び、Ｂ１の全体の抵抗値が上昇してしまうからである。
【００５１】
記録材の端部が位置Ｄ１にある場合は、発熱ラインの端部と用紙端部が一致する場合であり、非通紙領域がなくなる状態である。記録材の端部位置がＤ２及びＤ５の場合、端部位置Ｄ３及びＤ４の場合に比べて、非通紙部昇温を抑制する効果が減少していることがわかる。
【００５２】
したがって、発熱ブロックの両端の発熱パターンより内側（図４（ａ）のＤ３及びＤ４の間）を、小サイズ紙（Ａ４紙）の端部が通過するように、発熱パターン及び発熱ブロックを形成することによって、ヒータ２００の非通紙部昇温を抑制する効果を効果的に得ることができる。
【００５３】
上記のシミュレーションでは非通紙部領域の温度が３００℃になった場合の発熱量を説明しているが、特定サイズ紙の端部が図４（ａ）のＤ３及びＤ４の間を通過するように設計すれば、実際には非通紙部領域の温度上昇を抑えることができる。ヒータ２００では非通紙領域で温度が上昇すると、図４で示したように非通紙領域の発熱量を抑制し、非通紙部の温度上昇を抑制できる。
【００５４】
図４で説明したように、発熱ブロックの両端の発熱パターンより内側を、小サイズ紙の端部が通過するように、発熱ラインＡ、発熱ラインＢの両方の発熱ブロックを形成することが望ましいが、発熱ラインＡとＢの基板長手方向の長さが異なる場合、長いほうの発熱ラインの最端部の発熱ブロックの形状を特定サイズ紙を考慮して設計すれば上記の効果を得ることができる。
【００５５】
ところで、特に、給紙トレイ２８から給紙する場合、ユーザーが誤って、記録紙位置規制板をＬＥＴＴＥＲサイズの間隔に広げた状態で、Ａ４サイズ紙の長辺の一方を記録紙規制板に沿わせて給紙することも考えられる。つまり、Ａ４サイズ紙を記録材搬送基準Ｘに合わせずに給紙するケース、所謂片寄せ通紙のケースである。この場合、発熱ラインの片側に６ｍｍの非通紙領域が生じる。この片寄せ通紙は、給紙カセット１１から給紙する場合にも生じ得る。例えば、給紙カセット１１内に用紙をセットした後、給紙カセット内の用紙位置規制板で用紙の位置を規制しない状態で給紙カセットを画像形成装置本体内に戻してしまうようなケースで生じ得る。
【００５６】
このようなイレギュラーなケースも想定して発熱抵抗体の形状を設計するのが好ましい。上述した２１６ｍｍの発熱ライン長を有するヒータにおいて、Ａ４サイズ紙の縦方向給紙（小サイズ紙２１０ｍｍ）が中央部を基準に通紙される場合の非通紙領域幅３ｍｍと、発熱ラインの片側に片寄せされた状態で通紙される場合の非通紙領域幅６ｍｍは、それぞれ、用紙端部がヒータ２００のＤ３〜Ｄ４間を通するため、ヒータ２００ではＡ４サイズ紙が中央部を基準に通紙される場合と、片寄せされた場合にそれぞれ、非通紙部昇温を抑制する効果を得ることができる。
【００５７】
なお、本実施例は、ＬＥＴＴＥＲサイズ（約２１６ｍｍ×２７９ｍｍ）に対応するＡ４サイズ（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）対応プリンタで説明したが、例えば、ＳＲＡ３サイズ（Ａ３伸びサイズ）縦送り（幅３２０ｍｍ）対応のＡ３サイズ縦送り（幅３００ｍｍ）プリンタや、ＬＥＴＴＥＲサイズ横送り（２７９ｍｍ）対応のＡ３縦送り（３００ｍｍ）プリンタにも適用可能である。
【００５８】
図５は、不図示の制御部（ＣＰＵ）による、定着器１００の制御シーケンスを説明するフローチャートである。実施例１ではＬｅｔｔｅｒ，  Ａ４の２つの用紙サイズを定型紙とし、手差し給紙トレイ２８から給紙される不定型紙を印刷可能な画像形成装置について説明を行っている。
【００５９】
このプリンタの最大処理速度は４２ｐｐｍである。Ｓ５０１で、プリント開始の要求が発生するかを判断し、要求が発生するとＳ５０２に進む。Ｓ５０２では、給紙カセット１１から給紙される定型紙印刷か、手差し給紙トレイ２８から給紙される不定型紙印刷かを判断する。定型紙印刷の場合はＳ５０３に進み、給紙カセット１１にセットされている記録材のサイズを検出する。Ｓ５０４では、記録材のサイズがＬＥＴＴＥＲサイズかを判断する。記録材のサイズがＬＥＴＴＥＲサイズの場合はＳ５０６に進みカウンタをＮ＝９９９９にセットする。
【００６０】
このカウンタは、最大処理速度で連続プリントを許可する枚数を示しており、ＬＥＴＴＥＲサイズの場合、非通紙部が発生しないのでＮ＝９９９９（＝無限）に設定する。つまり、４２ｐｐｍの速度で無限に出力できる。Ｓ５０５では、記録材のサイズがＡ４サイズかを判断する。記録材のサイズがＡ４サイズの場合はＳ５０７に進みカウンタをＮ＝５００にセットする。
【００６１】
Ａ４サイズの場合、最大処理速度（４２ｐｐｍ）で連続プリントを許可する枚数が５００枚ということである。上述したようなＡ４サイズ紙を考慮した発熱抵抗体の形状になっていないと、Ａ４サイズ紙の場合のカウンタ値を小さく設定しなければならない。給紙カセット１１にセットされている紙がＡ４サイズ未満の場合や、手差し給紙トレイ２８から給紙される不定型紙を印刷する場合には、Ｓ５０８に進み、カウンタをＮ＝１０にセットする。Ｓ５０９では”Ｎ＝Ｎ−１”の減算処理を行う。Ｓ５１０ではカウンタＮが０以下であるかどうかを判断する。カウンタＮが０以下でない（即ち１以上である）場合は、Ｓ５１１に進み、通常の画像形成ステップを行う。
【００６２】
Ｓ５１１では、ヒータ２００の制御目標温度（定着目標温度）を２００℃とし、且つプロセススピードを全速（４２ｐｐｍの速度で処理）としてプリント処理する。Ｓ５１０でカウンタＮが０以下の場合は、Ｓ５１２に進み、ヒータ２００の制御目標温度（定着目標温度）を１７０℃に下げて、且つ画像形成装置のスループットを下げ、プロセススピードを半速（２１ｐｐｍの速度で処理）としてプリント処理する。プロセススピードを半速にすると定着ニップ部における紙の移動速度が半分になるので、全速に比べて低いヒータ温度でも定着性を確保できる。また、定着目標温度を下げるので、非通紙部の温度も抑制できる。
【００６３】
以上の処理を、Ｓ５１３で、プリントの残りＪＯＢが無くなるまで繰り返し行い、画像形成装置のスループット、画像形成プロセス速度、定着目標温度を設定している。用紙サイズがＬＥＴＴＥＲサイズの場合は、ヒータ２００の発熱ライン長さがＬＥＴＴＥＲサイズに最適化されて設計してあるため、画像形成装置の最大連続プリント数を連続通紙しても、非通紙部昇温はほとんど生じない。
【００６４】
そのため、カウンタの値をＮ＝９９９９とし、連続プリント数に制限を掛けない設定にする。用紙サイズがＡ４の場合は、非通紙部昇温が生じるが、図４で説明した非通紙部昇温を抑制する効果を得ることができるため、プロセススピード全速、定着目標温度２００℃で５００枚連続プリントしても、定着器にダメージを与えない。用紙サイズが未定型紙の場合は、図４で説明したように非通紙部昇温を抑制する効果が低減する場合がある。  したがって、全速（４２ｐｐｍ）で連続プリント可能な枚数を１０枚に制限している。なお、通常のプリンタは、ＬＥＴＴＥＲ、Ａ４以外の用紙サイズも定型紙として設定されている。ＬＥＴＴＥＲサイズ、Ａ４サイズ以外の定型サイズもサイズごとに非通紙部昇温を防止できるように、個別にカウンタ値、画像形成装置のスループット、画像形成装置のプロセス速度、定着目標温度などを設定すれば良い。
【００６５】
また、ヒータ２００の発熱ライン両端部付近に、第二の温度検知素子としてのサーミスタを持つ画像形成装置においては、端部サーミスタの検出温度が所定の閾値に達した場合に、画像形成装置のスループットを下げ、画像形成プロセス半速とし、定着目標温度１７０℃に下げる制御を行っても良い。
【００６６】
また、スループットを下げる所定の閾値を定型紙よりも未定型紙の場合を低く設定しても良い。図５に示した、フローチャートに示す制御を行うことにより、より適切な非通紙部昇温抑制効果を得ることができる。
【００６７】
以上のように、１．発熱抵抗体が設けられている領域のうち、基板の長手方向において記録材搬送基準から最も離れた最端部分が、並列接続されている複数本の発熱抵抗体を有する発熱ブロックの構造となっている。２．複数の発熱抵抗体が、長手方向で隣り合う発熱抵抗体に対して長手方向においてオーバーラップする位置関係となるように、複数の発熱抵抗体は長手方向及び記録材搬送方向に対して斜めに傾けて配置されている。３．装置が対応している定型の記録材サイズのうち最も大きなサイズよりも小さなサイズのうちの少なくとも一つの特定サイズの記録材がニップ部を通過する時、その記録材の長手方向における端部の辺が、最端部分に配置されている発熱ブロックの中の両端の発熱抵抗体が配置されている領域の間を通過するように、複数の発熱抵抗体が配置されている、という構成のヒータを用いることにより、発熱ムラを抑えつつ特定サイズの記録材を通紙した際の非通紙部昇温を抑えることが出来る画像形成装置を提供できる。
【実施例２】
【００６８】
次に画像形成装置の定着部に搭載するヒータを変更した実施例２を説明する。実施例１と同様の構成については説明を省略する。
【００６９】
図７は実施例２のヒータ７００の構成を示す図である。このヒータ７００は、二つのヒータ駆動回路により発熱ラインＡ（第１列）と発熱ラインＢ（第２列）を独立駆動できる構成であり、そのために実施例１のヒータ２００に対して電極ＣＥを発熱ラインＡとＢの間に追加している。発熱ラインＡは電極ＡＥと電極ＣＥを介して電力を供給され、発熱ラインＢは電極ＢＥと電極ＣＥを介して電力を供給される。電極ＣＥを追加した以外の構成はヒータ２００と同じである。このように、発熱ラインＡとＢを独立して制御できる構成のヒータにも本発明を適用できる。
【実施例３】
【００７０】
次に画像形成装置の定着部に搭載するヒータを変更した実施例３を説明する。実施例１と同様の構成については説明を省略する。
【００７１】
図８は本実施例に用いるヒータ８００を説明するための概略図面である。図８（ａ）はヒータ８００の発熱パターン及び、導電パターンを示している。ヒータ８００は発熱ラインＡを有している。発熱ラインＡは、２０の発熱ブロックに分割され、各発熱ブロックは直列に接続されている。ヒータ８００は、電極ＡＥ１及びＡＥ２から、発熱ラインＡに電力を供給している。図８（ｂ）は発熱ブロックＡ１の詳細図を示している。
【００７２】
発熱ブロックＡ１は線長ａ−１、線幅ｂ−１、傾きθ−１の発熱パターンＡ１−１から、線長ａ−８、線幅ｂ−８、傾きθ−８の発熱パターンＡ１−８まで、間隔ｃ−１〜ｃ−８で８本並べ、導電パターンを介して並列接続している。発熱ブロックＡは発熱ブロックのヒータ長手方向の発熱分布を均一にするため、発熱パターン間隔、傾きを変えることで、発熱パターン１〜８の密度を発熱ブロック中央部ほど高くすることを特徴としている。図８に示した、複数の発熱ラインを持たない（発熱ラインが１つしかない）ヒータを用いた場合においても本発明を適用できる。
【実施例４】
【００７３】
図９は実施例４のヒータ９００の構成を示す図である。図９（ａ）に示すように、ヒータ９００の長手方向両端部には実施例１のヒータ２００と同様の発熱ブロックＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２が設けられている。発熱ラインＡの発熱ブロックＡ１と発熱ブロックＡ２の間には、一本の発熱抵抗体からなる発熱パターンＡＰが発熱ブロックＡ１とＡ２に直列に繋がれている。発熱ラインＢも発熱ラインＡと同様な構成である。このように、ヒータ９００の各列の発熱ブロックは基板長手方向において端部に設けられており、この発熱ブロックよりも通紙基準側（本例では基板長手方向の中央側）には一本の発熱抵抗体からなる発熱パターンが接続されている。
【００７４】
図９（ｂ）は、４つの発熱ブロックを代表して発熱ブロックＡ１、及び発熱ブロックＡ１に繋がっている発熱パターンＡＰの一部の拡大図を示している。発熱ブロックＡ１は線長ａ、線幅ｂの長方形の発熱パターンを８本並べ、導電パターンＡａ−１及びＡｂ−１を介して並列接続している。発熱ブロックＡ２、Ｂ１、Ｂ２も同様の構成を有している。発熱パターンＡＰのパターン幅はｋとする。
【００７５】
図９のヒータでは、発熱ブロックＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２に用いる発熱ペーストと、発熱パターンＡＰに用いる発熱ペーストは異なるシート抵抗値を有している。発熱ブロックＡ１と発熱パターンＡＰの基板長手方向における単位長さ辺りの発熱量を調整するため、発熱パターンＡＰには、発熱ブロックＡ１よりも低いシート抵抗値の発熱体ペーストを用いている。このように、発熱ラインの両端部のみに、実施例１で説明した発熱ブロックを有する構成のヒータにおいても本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００７６】
１００  定着器
２００  ラインＡ（第一列）
Ｂ  発熱ラインＢ（第二列）
Ａ１〜Ａ２０  発熱ラインＡの発熱ブロック
Ｂ１〜Ｂ２０  発熱ラインＢの発熱ブロック
Ａａ、Ａｂ  発熱ラインＡの導電パターン
Ｂａ，Ｂｂ  発熱ラインＢの導電パターン
Ａ１−１〜Ａ２０−８、Ｂ１−１〜Ｂ２０−８  発熱抵抗体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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