(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回動可能な無端ベルトと、前記無端ベルトを内外両側から挟んで回動させ、トナー画像が転写されたシートを前記無端ベルトと共に挟んで搬送する第１および第２のローラと、（１）前記無端ベルトの回動方向と直行する幅方向にのびる基板、（２）その基板の表面に幅方向に並ぶ五つ以上の奇数個の抵抗発熱層、（３）隣りあう抵抗発熱層に挟まれてそれら抵抗発熱層に共通の電極をなす中間電極層、（４）一端および他端の抵抗発熱層において中間電極層と反対側に設けられる端部電極層および（５）前記中間電極層に接続される配線層を含み前記無端ベルトに熱を供給する発熱体とを備え、前記配線層が回動方向において前記抵抗発熱層の一方の側に形成される第１の配線層および他方の側に形成される第２の配線層を有し、第１の配線層が中央の抵抗発熱層の一端側にある中間電極層を含んで一つおきに並ぶ中間電極層に接続され、第２の配線層が中央の抵抗発熱層の他端側にある中間電極層を含んで一つおきに並ぶ中間電極層に接続されてなる定着装置と、
第１の配線層および前記一端側の端部電極層を電源の第１端子に接続しかつ第２の配線層および前記他端側の端部電極層を電源の第２端子に接続する第１の接続パターンと、第１の配線層および前記他端側の端部電極層を電源の第１端子に接続しかつ第２の配線層および前記一端側の端部電極層を電源の第２端子に接続する第２の接続パターンに切り換え可能な電力供給回路と、
前記シートの幅方向のサイズを検出し、大サイズが検出されたときは第１接続パターンに切り換え、小サイズが検出されたときは第２接続パターンに切り換える切換制御部とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
回動可能な無端ベルトと、前記無端ベルトを内外両側から挟んで回動させ、トナー画像が転写されたシートを前記無端ベルトと共に挟んで搬送する第１および第２のローラと、（１）前記無端ベルトの回動方向と直行する幅方向にのびる基板、（２）その基板の表面に幅方向に並ぶ五つ以上の奇数個の抵抗発熱層、（３）隣りあう抵抗発熱層に挟まれてそれら抵抗発熱層に共通の電極をなす中間電極層、（４）一端および他端の抵抗発熱層において中間電極層と反対側に設けられる端部電極層および（５）前記中間電極層および前記端部電極層に接続される配線層を含み前記無端ベルトに熱を供給する発熱体とを備え、前記中間電極層および端部電極層の総数が２×Ｍ個（Ｍは３以上の整数）であり、前記配線層が回動方向において前記抵抗発熱層の一方の側に形成される第１の配線層、他方の側に形成される第２の配線層、第１の配線層と同じ側に形成される第３の配線層および第２の配線層と同じ側に形成される第４の配線層を有し、第１の配線層が中央の抵抗発熱層の一端側にある中間電極層を含んで一つおきに並ぶ中間電極層または端部電極層の合計Ｍ個うち前記一端または他端側からＮ個（ＮはＭの半分より大きくかつＭより小さい整数）に接続され、第３の配線層が残るＭ−Ｎ個の中間電極層または端部電極層に接続され、第２の配線層が中央の抵抗発熱層の他端側にある中間電極層を含んで一つおきに並ぶ中間電極層または端部電極層の合計Ｍ個のうち前記他端または一端側からＮ個に接続され、第４の配線層が残るＭ−Ｎ個の中間電極層または端部電極層に接続されてなる定着装置と、
第１および第３の配線層を電源の第１端子に接続しかつ第２および第４の配線層を電源の第２端子に接続する第１の接続パターンと、第１および第４の配線層を電源の第１端子に接続しかつ第２および第３の配線層を電源の第２端子に接続する第２の接続パターンに切り換え可能な電力供給回路と、
前記シートの幅方向のサイズを検出し、大サイズが検出されたときは第１接続パターンに切り換え、小サイズが検出されたときは第２接続パターンに切り換える切換制御部とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置、およびそれを用いた電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置は、一般的に、互いに圧接されたローラ対から構成される熱ローラ定着方式のものが多用されている。前記ローラ対は、定着ローラ及び加圧ローラからなる。このローラ対の両方或いはいずれか一方の内部に、ハロゲンヒータ等からなる加熱手段が配置され、ローラ対を定着に好適な所定の温度（定着温度）に加熱する。ローラ対が定着温度に加熱された状態で、未定着トナー画像が形成された記録紙を圧接部（定着ニップ部）に通過させて、熱と圧力によりトナー画像の定着を行う。
【０００３】
カラー用の定着装置においては、定着ローラ表層にシリコンゴム等からなる弾性層を設けた弾性ローラを用いることが一般的である。定着ローラを弾性ローラとすることで、定着ローラ表面が、未定着トナー画像の凹凸に対応して弾性変形し、トナー画像面を覆い包むように接触する。そのため、モノクロに比べてトナー量の多いカラーの未定着トナー画像に対して良好に加熱定着を行うことが可能となる。また、カラートナーは、モノクロに比べてオフセットしやすい傾向にあるが、定着ニップ部での弾性層の歪み解放効果によってトナーに対する離型性を向上することができる。さらに、定着ニップ部のニップ形状がトナー画像面の側に凸（所謂、逆ニップ形状）となることから、シートの剥離性能が向上する。よって、剥離爪等の剥離手段を用いずともシートの剥離が可能な、いわゆるセルフストリップの構成が実現できる。その結果、剥離手段に起因する画像欠陥を解消することができる。
【０００４】
一方、定着ローラに代えて熱容量の小さい定着ベルトを用いる構成が様々な形で提案されている。ウォームアップ時間を短縮するためである。その構成に属するものとして、固定された抵抗発熱体をベルトに当接させてベルトを素早く昇温させるものが提案されている。また、小サイズ紙を通紙したときローラ回転軸に沿う幅方向において生じる非通紙部の温度上昇を防ぐために、シートサイズに応じて発熱すべき抵抗発熱層を選択する方法が開示されている（例えば、特許文献１、２参照）。特に特許文献１には、ローラ対の幅方向一杯のサイズ（全幅サイズ）のシートとそれよりも幅の狭い小サイズシートに対応して異なる長さの抵抗発熱層を幅方向に細長の基板上に備えるものが開示されている。また、特許文献２には、シートの搬送方向に沿った基板長手方向に平行してのびる二つの電極間に電圧を印加して抵抗体を発熱させる発熱体において、基板長手方向においてシートサイズに対応した電極長さとすることで、全幅サイズと小サイズのシートに対応した発熱領域を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００-７７１７０号公報
【特許文献２】特開２００８-２９９２０５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１，２のように全幅サイズと小サイズに対応して異なる長さの抵抗発熱層を基板上に備えて非通紙部の温度上昇を防ぐ方法では、抵抗発熱層が基板上に２本必要になる。抵抗発熱層に用いる発熱材料は一般的に高価であり、シートサイズに応じて異なる抵抗発熱層を形成するとコストアップにつながるという課題があった。また小サイズ用の短い抵抗発熱層は、全幅サイズ用の抵抗発熱層に比べると必要な電力が少ない。そのため、抵抗値を大きくしなければならない。しかし、基板長手方向に沿って電流が流れる構成の抵抗発熱層において、抵抗率を維持して基板長手方向の長さを短くしていくと抵抗発熱層の抵抗値は小さくなっていき、一定の電圧を印加する場合に発熱量が過剰になってしまう。これを防ぐためには、小サイズ用の抵抗発熱層の抵抗率を全幅サイズ用の抵抗発熱層の抵抗率と異ならせて後者の抵抗率をより高くすることが必要になる。あるいは、小サイズ用の抵抗発熱層の幅を全幅サイズ用の抵抗発熱層の幅と異ならせて後者の幅をより狭くすることが必要になる。
【０００７】
ところが、抵抗発熱層を形成するのに好適な材質が限られており調整可能な抵抗率の範囲はそれほど広くない。抵抗発熱層の幅を狭くしていくと、断面積あたりの電流が増え、抵抗発熱層の信頼性が低下していく。また、抵抗発熱層を形成するときの発熱幅のバラツキの影響が大きくなっていき、基板長手方向の温度分布が不均一になりやすいという課題があった。なお、抵抗発熱層の厚みを厚くする方法も考えられるが、印刷の手法を用いて抵抗発熱層を形成するこれまでの手法でこれを実現することは信頼性やコストの面で実用的とはいえなかった。さらにまた、調整可能な範囲内で異なる抵抗率の複数種類の抵抗発熱体を形成すると、同一抵抗率の複数の抵抗発熱体を形成する場合に比べて製造工数が増えコスト面の負担が大きくなってしまう。
【０００８】
一方、基板長手方向に平行してのびる二つの電極間に電圧を印加して抵抗体を発熱させる構成も考えられなくはない。しかし、この構成は基板長手方向の端部に電極を配置する構成に比べて電極の間隔が狭く、よって抵抗率の高い発熱体が必要になる。しかし、前述のように好適な材質が限られており、その材質を用いると抵抗発熱層の長さが長くなり、それに伴って基板幅が広くなってしまうため、あまり実用的とはいえない。また、シートサイズに応じて配置される複数の電極間でリークを防ぐためには、ある程度の間隔を持って電極を配置する必要があり、抵抗発熱層も電極幅に応じて分離する必要がある。そのためにシートサイズ内に非発熱領域ができてしまい、その部分の温度低下が問題となる。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、抵抗発熱層に用いる材料に応じて設定範囲が決まる抵抗率と必要な発熱量に応じた略同一形状の複数の抵抗発熱層を形成することによって信頼性が高く、低コストで、温度ムラの少ない発熱体を得、前記発熱体を備えた定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１にこの発明は、回動可能な無端ベルトと、前記無端ベルトを内外両側から挟んで回動させ、トナー画像が転写されたシートを前記無端ベルト表面と共に挟んで搬送する第１および第２のローラと、（１）前記無端ベルトの回動方向と直行する幅方向にのびる基板、（２）その基板の表面に幅方向に並ぶ五つ以上の奇数個の抵抗発熱層、（３）隣りあう抵抗発熱層に挟まれてそれら抵抗発熱層に共通の電極をなす中間電極層、（４）一端および他端の抵抗発熱層において中間電極層と反対側に設けられる端部電極層および（５）前記中間電極層に接続される配線層を含んでなり、前記無端ベルトに熱を供給する発熱体とを備え、前記配線層は、回動方向において前記抵抗発熱層の一方の側に形成される第１の配線層および他方の側に形成される第２の配線層を有し、第１の配線層は中央の抵抗発熱層の一端側にある中間電極層を含んで一つおきに並ぶ中間電極層に接続され、第２の配線層は中央の抵抗発熱層の他端側にある中間電極層を含んで一つおきに並ぶ中間電極層に接続されることを特徴とする定着装置を提供する。
【００１１】
また第２に、この発明は、前記第１の発明の定着装置と、第１の配線層および前記一端側の端部電極層を電源の第１端子に接続しかつ第２の配線層および前記他端側の端部電極層を電源の第２端子に接続する第１の接続パターンと、第１の配線層および前記他端側の端部電極層を電源の第１端子に接続しかつ第２の配線層および前記一端側の端部電極層を電源の第２端子に接続する第２の接続パターンに切り換え可能な電力供給回路と、前記シートの幅方向のサイズを検出し、大サイズが検出されたときは第１接続パターンに切り換え、小サイズが検出されたときは第２接続パターンに切り換える切換制御部とを備えることを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００１２】
第３に、この発明は、回動可能な無端ベルトと、前記無端ベルトを内外両側から挟んで回動させ、トナー画像が転写されたシートを前記無端ベルトと共に挟んで搬送する第１および第２のローラと、（１）前記無端ベルトの回動方向と直行する幅方向にのびる基板、（２）その基板の表面に幅方向に並ぶ五つ以上の奇数個の抵抗発熱層、（３）隣りあう抵抗発熱層に挟まれてそれら抵抗発熱層に共通の電極をなす中間電極層、（４）一端および他端の抵抗発熱層において中間電極層と反対側に設けられる端部電極層および（５）前記中間電極層および前記端部電極層に接続される配線層を含んでなり、前記無端ベルトに熱を供給する発熱体とを備え、前記中間電極層および端部電極層の総数が２×Ｍ個（Ｍは３以上の整数）であり、前記配線層は、回動方向において前記抵抗発熱層の一方の側に形成される第１の配線層、他方の側に形成される第２の配線層、第１の配線層と同じ側に形成される第３の配線層および第２の配線層と同じ側に形成される第４の配線層を有し、第１の配線層は中央の抵抗発熱層の一端側にある中間電極層を含んで一つおきに並ぶ中間電極層または端部電極層の合計Ｍ個うち前記一端または他端側からＮ個（ＮはＭの半分より大きくかつＭより小さい整数）に接続され、第３の配線層は残るＭ−Ｎ個の中間電極層または端部電極層に接続され、第２の配線層は中央の抵抗発熱層の他端側にある中間電極層を含んで一つおきに並ぶ中間電極層または端部電極層の合計Ｍ個のうち前記他端または一端側からＮ個に接続され、第４の配線層は残るＭ−Ｎ個の中間電極層または端部電極層に接続されることを特徴とする定着装置を提供する。
【００１３】
また第４に、この発明は、前記第３の発明の定着装置と、第１および第３の配線層を電源の第１端子に接続しかつ第２および第４の配線層を電源の第２端子に接続する第１の接続パターンと、第１および第４の配線層を電源の第１端子に接続しかつ第２および第３の配線層を電源の第２端子に接続する第２の接続パターンに切り換え可能な電力供給回路と、前記シートの幅方向のサイズを検出し、大サイズが検出されたときは第１接続パターンに切り換え、小サイズが検出されたときは第２接続パターンに切り換える切換制御部とを備えることを特徴とする画像形成装置を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
前記第１の発明によれば、発熱体は幅方向に並ぶ五つ以上の奇数個の抵抗発熱層と、中間電極層と、端部電極層と、前記中間電極層に接続される配線層とを含み、第１の配線層は中央の抵抗発熱層の一端側にある中間電極層を含んで一つおきに並ぶ中間電極層に接続され、第２の配線層は中央の抵抗発熱層の他端側にある中間電極層を含んで一つおきに並ぶ中間電極層に接続されるので、抵抗発熱層に用いる材料に応じて設定範囲が決まる抵抗率と必要な発熱量に応じて略同一形状の複数の抵抗発熱層を形成し前記端部電極層および前記配線層に給電することによって信頼性が高く、低コストで、温度ムラの少ない発熱体を得ることができる。前記発熱体を用いて、昇温速度が速く、シートサイズに対応した領域の発熱が可能でありながら、発熱のバラツキが少ない定着装置を実現することができる。
【００１５】
また、前記第２の発明によれば、前記第１と第２の接続パターンに切り換え可能な電力供給回路と、大サイズが検出されたときは第１接続パターンに切り換え、小サイズが検出されたときは第２接続パターンに切り換える切換制御部とを備えるので、小サイズシートを定着する場合に非通紙部の温度上昇を防ぐことができ、かつ、略同一形状の複数の抵抗発熱層を形成し大サイズと小サイズを発熱させる抵抗発熱層の数を異ならせて切換えることができる。さらに、電源端子と端部電極層および配線層との接続を電力供給回路により切換える簡単な構成で大サイズと小サイズの切換えを実現することができる。
【００１６】
前記第３の発明によれば、発熱体は幅方向に並ぶ五つ以上の奇数個の抵抗発熱層と、中間電極層と、端部電極層と、前記中間電極層および前記端部電極層に接続される配線層とを含み、第１の配線層は中央の抵抗発熱層の一端側にある中間電極層を含んで一つおきに並ぶ中間電極層または端部電極層の合計Ｍ個うち前記一端または他端側からＮ個（ＮはＭの半分より大きくかつＭより小さい整数）に接続され、第３の配線層は残るＭ−Ｎ個の中間電極層または端部電極層に接続され、第２の配線層は中央の抵抗発熱層の他端側にある中間電極層を含んで一つおきに並ぶ中間電極層または端部電極層の合計Ｍ個のうち前記他端または一端側からＮ個に接続され、第４の配線層は残るＭ−Ｎ個の中間電極層または端部電極層に接続されるので、抵抗発熱層に用いる材料に応じて設定範囲が決まる抵抗率と必要な発熱量に応じて略同一形状の複数の抵抗発熱層を形成し各配線層に給電することによって信頼性が高く、低コストで、温度ムラの少ない発熱体を得ることができる。前記発熱体を用いて、昇温速度が速く、シートサイズに対応した領域の発熱が可能でありながら、発熱のバラツキが少ない定着装置を実現することができる。
【００１７】
また、前記第２の発明によれば、前記第１と第２の接続パターンに切り換え可能な電力供給回路と、大サイズが検出されたときは第１接続パターンに切り換え、小サイズが検出されたときは第２接続パターンに切り換える切換制御部とを備えるので、小サイズシートを定着する場合に非通紙部の温度上昇を防ぐことができ、かつ、略同一形状の複数の抵抗発熱層を形成し大サイズと小サイズを発熱させる抵抗発熱層の数を異ならせて切換えることができる。さらに、電源端子と各配線層との接続を電力供給回路により切換える簡単な構成で大サイズと小サイズの切換えを実現することができる。
【００１８】
この発明において、無端ベルトは、発熱体によって加熱され、トナー画像が転写されたシートと共に第１および第２ローラに挟まれることにより、トナー画像をシート上に定着させるためのものである。その具体的な態様としては、基材としてのポリイミト樹脂などの上にシリコンゴムなどからなる弾性層が積層され、その表面にＰＦＡやＰＴＦＥなどのフッ素樹脂が理系層として形成されたものである。後述する実施形態において、無端ベルトは定着ベルト５に相当する。
【００１９】
第１および第２ローラは、無端ベルトを内外から挟んで回動させる。無端ベルトは、それを内側から挟む第１ローラと発熱体とに掛けられた状態で回動する。あるいは、第１ローラとテンションローラとに掛けられてもよい。その場合、発熱体は第１ローラとテンションローラの間にあって無端ベルトに接する。
【００２０】
発熱体は、無端ベルトが回動する方向と直行する幅方向に細長く伸びて無端ベルトに接し、無端ベルトに熱を供給する。
前記発熱体は、細長い基板の表面に直列に並べて形成された複数個の抵抗発熱層を含む。抵抗発熱層の数は５以上の奇数である。全幅サイズと小サイズのシートは幅方向の中央が一致する位置で搬送される。基板上の抵抗発熱層、電極および配線層は、その接続関係が幅方向の中央を基準にして点対称となるように形成される。中央を基準に搬送される全幅サイズと小サイズのシートに発熱領域を対応させ、かつ、配線パターンが基板上で交差しないためである。
【００２１】
本願の特徴的な側面の一つは、小サイズの抵抗発熱層および／またはその一端側と他端側にそれぞれ設けられる全幅サイズ専用の抵抗発熱層を複数個で構成する点にあることから、抵抗発熱層の総数は５個以上である。３個の構成では、中央の一つの抵抗発熱層が小サイズ用、両端のそれぞれ一つの抵抗発熱層が全幅サイズ専用の抵抗発熱層となってしまい、少なくともいずれか一方を複数とするこの発明の構成に含まれないためである。
この発明の発熱体は、印刷の手法を用いて基板上に抵抗発熱層を形成することを考慮している。さらに、電極および配線層も印刷の手法を用いて形成することを考慮している。
【００２２】
電力供給回路は、電源端子と発熱体とを接続するものである。その具体的な態様は、ワイヤーハス即ち電線およびコネクタ等とスイッチを用いたものである。スイッチは、リレー等の機械的なスイッチであってもよいし、ソリッドステートリレーなどの半導体素子であってもよい。オンおよびオフはマイクロコンピュータあるいはコンピュータ等の指令によって制御可能なものでなければならない。
【００２３】
切換え制御部は、シートのサイズに応じてスイッチを制御し、電力供給回路の接続パターンを切換える。切換え制御部はマイクロコンピュータあるいはコンピュータ等が制御プログラムを実行することによって実現される。この切換え制御部の機能は、画像形成装置の全体の動作を制御するコンピュータの一部として実現されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の定着装置を備えてなる画像形成装置の全体構成を示す説明図である。
【図２】この発明の定着装置の構成の例を示す説明図である。
【図３】この発明に係る発熱体の第１の構成例を示す説明図である。
【図４】この発明に係る電力供給回路の第１の構成例を示す説明図である。
【図５】この発明に係る発熱体の第２の構成例を示す説明図である。
【図６】この発明に係る電力供給回路の第２の構成例を示す説明図である。
【図７】この発明に係る発熱体の第３の構成例を示す説明図である。
【図８】この発明に係る電力供給回路の第３の構成例を示す第１の説明図である。
【図９】この発明に係る電力供給回路の第３の構成例を示す第２の説明図である。
【図１０】この発明に係る発熱体および電力供給回路の第４の構成例を示す説明図である。
【図１１】この発明の定着装置の図２と異なる構成例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を用いてこの発明をさらに詳述する。なお、以下の説明は、すべての点で例示であって、この発明を限定するものと解されるべきではない。
この実施の形態における定着装置は、未定着のトナー画像が表面に形成されたシートに対してそのトナー画像を熱および圧力により記録紙上に定着させるものである。未定着のトナー画像は、非磁性一成分現像剤（非磁性トナー）、非磁性二成分現像剤（非磁性トナーおよびキャリア）、磁性現像剤（磁性トナー）等の現像剤（以下、トナーとも称する）を用いて形成される。
【００２６】
≪画像形成装置の構成≫
図１は、この発明の定着装置を備えてなる画像形成装置の全体構成を示す説明図である。
図１で、画像形成装置１はカラー複合機であり、第１〜第４可視像形成ユニット５１，５２，５３，５４、中間転写ベルト５５、２次転写ユニット５６、定着ユニット２、内部給送ユニット５７および手差し給送ユニット５８を備える。そして、それらの第１〜第４可視像形成ユニット５１，５２，５３，５４、中間転写ベルト５５および２次転写ユニット５６を用いてトナー像を形成する。
【００２７】
第１可視像形成ユニット５１は、感光体５９と、帯電ユニット６０と、図示しない光学系ユニットと、現像ユニット６１と、１次転写ユニット６２とを有する。像担持体となる感光体５９の周囲に、帯電ユニット６０、現像ユニット６１およびクリーニングユニット６３が配置されている。これらのユニットにより、感光体５９にトナー像が形成され、トナー像が中間転写ベルト５５に転写される。光学系ユニットでは、４つのレーザー光源６４からのビームが４組の感光体５９，６５，６６，６７に届くように配置される。１次転写ユニット６２は、中間転写ベルト５５を介して第１可視像形成ユニット５１に圧接して配置される。
【００２８】
他の第２〜第４可視像形成ユニット５２，５３，５４は、第１可視像形成ユニット５１と同様の構成である。各ユニット５１，５２，５３，５４の現像ユニット６１には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各色のトナーが収容される。
【００２９】
中間転写ベルト５５は、各色のトナー像が転写され、表面に各色のカラートナー像が重畳される。中間転写ベルト５５は、テンションローラ６８，６９によって駆動され回動する。中間転写ベルト５５のテンションローラ６８側に当接して２次転写ユニット５６が配置される。２次転写ユニット５６は、中間転写ベルト５５上に形成されたカラートナー像を記録紙に転写する。また、中間転写ベルト５５に当接してテンションローラ６９側に配置される廃トナーボックス７０には、２次転写後、中間転写ベルト５５の表面に残ったトナーが回収される。
【００３０】
定着ユニット２は、本発明の定着装置である。定着ユニット２は、２次転写ユニット５６の下流側に配置される。定着ユニット２は、定着部７１および加圧部７２から構成される。加圧部７２は、図示しない加圧機構により定着部７１に所定の圧力で圧接される。
続いて、上記の画像形成装置１における画像形成の工程を説明する。
感光体５９表面は、帯電ユニット６０により一様に帯電される。帯電ユニット６０としては、感光体５９表面を一様に、またオゾンを極力発生させることなく帯電するために、帯電ローラ方式が採用されている。
【００３１】
光学系ユニットは、帯電された感光体５９の表面をレーザー光源６４からのビームで露光する。レーザー光源６４は画像情報により制御される。これによって、感光体５９表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。
現像ユニット６１は、感光体５９上の静電潜像を現像し、トナー像を形成する。１次転写ユニット６２は、トナーと逆極性のバイアス電圧が印加されており形成されたトナー像を中間転写ベルト５５上に転写する。
他の３組の第２〜第４可視像形成ユニット５２，５３，５４も同様に動作し順次、中間転写ベルト５５上にトナー像を転写する。
【００３２】
中間転写ベルト５５上のトナー像は２次転写ユニット５６まで搬送される。内部給送ユニット５７の給送ローラ７３または手差し給送ユニット５８の給送ローラ７４から供給された記録紙に、トナーとは逆極性のバイアス電圧が印加され、トナー像が記録紙に転写される。トナー像を担持した記録紙は、定着ユニット２に搬送され、定着部７１および加圧部７２によって充分に加熱されて、トナー像が記録紙に融着し、外部へ排出される。記録紙のサイズは最大A３サイズまで対応し、定着ユニットによる加熱幅はA4横サイズに対応している。
【００３３】
≪定着装置の構成≫
次に、上記画像形成装置１における定着装置の構成を説明する。図２は、この発明の定着装置の構成例を示す説明図である。定着ユニット２は、定着ローラ３と、加圧ローラ４と、無端状の定着ベルト５と、定着ベルト５を加熱するための発熱体６とを備えている。定着ベルト５は、定着ローラ３と発熱体６とに掛け巻きされる。発熱体は固定され、定着ベルトの内面と摺動する。トナー画像１４が転写されたシート１３は、定着ローラ３に掛けられた定着ベルト５と加圧ローラ４との間の定着ニップ部１２を通る。定着ベルト５は、発熱体６により熱せられている。シート１３が定着ニップ部１２を通過するとトナー画像１４は定着ベルト５からの熱で溶融し、定着ニップ部通過後に冷却されてシート１３上に定着する。
【００３４】
発熱体６は抵抗発熱層を備え、加圧ローラ４はヒータランプを内装している。定着ベルト５および加圧ローラ４の温度を検出する温度センサとして、それぞれ第１サーミスタ１０、第２サーミスタ１１が設けられる。
【００３５】
定着ローラ３は、略円筒形の形状を有しており、略円筒形の中心から外周に向かって芯金および弾性層が形成される２層構造である。芯金には、鉄、ステンレス鋼、アルミニウムまたは銅などの金属、あるいはそれらの合金などが用いられる。弾性層には、シリコンゴムまたはフッ素ゴムなどの耐熱性を有するゴム材料が適している。本実施形態において、定着ローラ３の直径は３０ｍｍである。芯金には、直径２０ｍｍのステンレス鋼が用いられ、弾性層には、厚さ５ｍｍのシリコンスポンジゴムが用いられる。
【００３６】
加圧ローラ４は、略円筒形の形状を有しており、略円筒形の中心から外周に向かって芯金、弾性層および離型層が形成される３層構造である。芯金には、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム銅などの金属、あるいはそれらの合金などが用いられる。弾性層には、シリコンゴムまたはフッ素ゴムなどの耐熱性を有するゴム材料が適している。離型層には、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）またはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂が適している。本実施形態において、加圧ローラ４の直径は３０ｍｍである。芯金には、直径２６ｍｍ、肉厚１ｍｍの鉄（ＳＴＫＭ）が用いられる。弾性層には、厚さ１ｍｍのシリコンソリッドゴムが用いられる。離型層には、厚さ５０μｍのＰＦＡチューブが用いられる。
【００３７】
加圧ローラ４は、定着ベルト５を挟んで定着ローラ３に対向して配置される。定着ベルト５と加圧ローラ４との間において、定着ローラ３と加圧ローラ４とが定着ベルト５を介して互いに当接する部分が、定着ニップ部１２である。
発熱体６は、抵抗発熱層が形成された基板２１および金属からできた熱伝導部材２３を備える。基板２１上に抵抗発熱層が形成された面と反対側の面が熱伝導部材２３に密着している。熱伝導部材２３の表面のうち基板２１が熱伝導部材２３に密着した面と反対側の面は、定着ベルト５に当接している。
【００３８】
基板２１は、セラミック、ガラス、そしてポリイミド、PEEK、PPS等の耐熱樹脂等の絶縁基板、あるいはSUS、アルミニウムなどの金属基板にガラスやセラミック、ポリイミドなどの絶縁層を形成したものが用いられる。
基板２１上の抵抗発熱層は、カーボンや半導体酸化物、銀（Ａｇ）とパラジウム（Ｐｄ）を含有したガラスペースト等が使用できる。
熱伝導部材２３はアルミニウムなどの金属の他に窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の高熱伝導セラミックが使用できる。なお、熱伝導部材なしに基板２１をベルトに直接当接させるようにしてもよい。
【００３９】
熱伝導部材２３または基板２１のベルトと当接する部分には、非晶質ガラスや、フッ素樹脂をコーティングし、ベルトとの摺動性を向上させてもよい。本実施形態では、銀パラジウム合金からなる抵抗発熱層を形成したガラス基板をアルミニウム製の熱伝導部材２３に密着させたものを発熱体として使用する。
【００４０】
加圧ローラ４の内部には、ヒータランプ７ａが配置され、ヒータランプ７ａは加圧ローラ４を加熱する。図示しない制御部が電力供給回路を制御して、電力供給回路からヒータランプに電力を供給（通電）する。通電に伴ってヒータランプ７ａが発光し、ヒータランプ７ａの輻射によって加圧ローラ４全体が加熱される。本実施形態では、定格電力３００Ｗのヒータランプ７ａが使用される。この実施形態において前記制御部は、主としてマイクロコンピュータがあらかじめ用意された制御プログラムを実行することにより制御を行うことによりその機能が実現される。なお、電力供給回路に対する操作やシートのサイズを検出するための入出力回路が制御部に含まれる。
【００４１】
また発熱体については、制御部が電力供給回路を制御し、基板２１上の抵抗発熱層に電力を供給（通電）する。通電に伴って抵抗発熱層がジュール熱によって発熱し、その熱が基板２１に伝わり、さらに熱伝導部材２３を経て定着ベルト５に伝わる。本実施形態においては、全幅サイズの最大発熱量につき定格電力１２００Ｗの抵抗発熱体が使用される。
【００４２】
定着ベルト５は、定着ユニット２に装着しない状態で直径が５０ｍｍである。定着ベルト５は、基材、弾性層および離型層の３層構成である。基材は、ポリイミドなどの耐熱樹脂、または、ステンレスおよびニッケルなどの金属材料により、中空円筒状に形成される。基材の表面には、耐熱性および弾性に優れた、たとえばシリコンゴムなどのエラストマー材料からなる弾性層が形成される。弾性層の表面には、耐熱性および離型性に優れた、たとえばＰＦＡまたはＰＴＦＥなどのフッ素樹脂である合成樹脂材料からなる離型層が形成される。本実施形態においては、基材として、厚さ５０μｍのポリイミドが用いられ、弾性層として、厚さ１５０μｍのシリコンゴムが用いられ、離型層として、厚さ３０μｍのＰＦＡチューブが用いられる。
【００４３】
≪発熱体と電力供給回路の第１実施形態≫
図３は、発熱体６の第１の詳細な構成例を示す図である。図３に示す発熱体６は、細長いアルミナセラミック製の基板２１の表面に銀パラジウム合金からなる５つの抵抗発熱層２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅを有している。それらの抵抗発熱層は基板２１の長手方向に直列に並んでいる。
基板一端側の抵抗発熱層２５ａの一端側には、端部電極層としての電極２７ａが設けられている。抵抗発熱層２５ａに隣り合う抵抗発熱層２５ｂとの間には、中間電極層としての電極２７ｂが設けられている。電極２７ａと２７ｂとの間に電源電圧が印加されることにより抵抗発熱層２５ａが発熱する。
【００４４】
さらに、隣り合う抵抗発熱層２５ｂと２５ｃの間、２５ｃと２５ｄの間、２５ｄと２５ｅの間にそれぞれ中間電極としての電極２７ｃ、２７ｄ、２７ｅが形成されている。抵抗発熱層２５の基板他端側に端部電極としての電極２７ｆが形成されている。
中央の抵抗発熱層２５ｃの一端側の電極２７ｃと電極２７ｄを隔てた電極２７ｅとは、配線層２９ａで接続されている。また、抵抗発熱層２５ｃの他端側の電極２７ｄと電極２７ｃを隔てた電極２７ｂとは、配線層２９ｂで接続されている。
【００４５】
端部電極層としての電極２７ａおよび２７ｆを除き、中間電極層としての電極２７ｂ〜２７ｅのうち一つおきに並ぶ半数は配線層２９ａに接続され、残りの半数は配線層２９ｂに接続されている。電極２７ａ〜２７ｆおよび配線層２９ａ、２９ｂは、低抵抗の銀（Ａｇ）ペーストで形成され発熱がほとんどない材料で基板２１上に形成される。中間電極層としての電極２７ｂ〜２７ｅの部分は非発熱領域となるが、基板長手方向の幅を１ｍｍ程度と小さくすることにより、抵抗発熱層と比べた温度の局部的な落ち込みを防ぐことができる。
【００４６】
配線層２９ａと２９ｂとは、直列に並ぶ抵抗発熱層２５ａ〜２５ｅを隔てて互いに反対の側に形成される。互いが交差することのないようにするためである。
各抵抗発熱層の長さ、幅、厚みを等しくすることで、各抵抗発熱層の発熱量を等しくすることができる。また基板端部からの熱逃げを補正するために、端の抵抗発熱層２５ａ、２５ｅを他の抵抗発熱層２５ｂ〜２５ｄより幅を狭くして細長くしたり基板長手方向の長さを小さくしたりすることにより発熱量が若干多くなるようにしてもよい。
【００４７】
発熱体６の製造方法の一例を説明する。まずセラミック等の基板２１を用意する。基板２１の上に銀とパラジウムを主成分とするガラスペーストをシルク印刷法等の手法により塗布する。これによって、抵抗発熱層２５ａ〜２５ｅになるべき部分が基板２１上にパターニングされる。次に、銀を主成分とした低抵抗のガラスペーストを用いてシルク印刷法等の手法により塗布する。これによって、電極２７ａ〜２７ｆになるべき部分と各電極を結ぶ配線層２９ａ、２９ｂになるべき部分が基板２１および抵抗発熱層２５ａ〜２５ｅ上にパターニングされる。このように表面にパターニングがなされた基板２１を焼成し、最終的に抵抗発熱層、電極、配線を形成する。続いて、その上にガラス等の絶縁ペーストを塗布し、再び焼成する。このとき、端部電極２７ａ、２７ｆおよび配線層２９ａ、２９ｂのうち基板２１端部に位置する部分には絶縁ペーストを塗布せず、銀パターンが露出するようにしておく。銀パターンが露出する部分に電力供給回路を接続し、各抵抗発熱層２５ａ〜２５ｅに電源電圧を印加して給電できるようにするためである。以上が発熱体６の製造方法である。
【００４８】
次に、図３の発熱体に電力を供給する電力供給回路について説明する。
図４は、この発明に係る電力供給回路の第１の構成例を示す説明図である。電力供給回路は、画像形成装置に入力される電源と発熱体６との間を接続する回路である。電源は第１、第２の２つの電源端子から供給される。それらの電源端子の間に交流電圧がかかっている。電力供給回路は、発熱体６の端部電極２７ａ、２７ｆおよび配線層２９ａ、２９ｂを前記電源端子と接続する。接続には、電線やコネクタの配線部材が用いられる。
電源供給回路は第１と第２の二つの接続パターンで電源と発熱体６とを接続する。第１の接続パターンは、全幅サイズ（大サイズ）のシートを定着するときの接続パターンである。第２の接続パターンは、全幅サイズより狭い小サイズのシートを定着するときの接続パターンである。図４（ａ）第１の接続パターンを示しており、図４（ｂ）は第２の接続パターンを示している。
【００４９】
図４（ａ）で、第１の電源端子３１ａは、一端側の端部電極２７ａと接続され、また、スイッチ３３ａを介して配線層２９ａと接続される。第２の電源端子３１ｂは、他端側の端部電極としての電極２７ｆと接続され、また、スイッチ３３ｂを介して配線層２９ｂと接続される。なお、スイッチ３３ｃおよび３３ｄは解放されている。
図４（ａ）の第１の接続パターンによれば、電極２７ａ、２７ｃおよび２７ｅは電源端子３１ａと接続され、電極２７ｂ、２７ｄおよび２７ｆは電源端子３１ｂと接続される。よって、抵抗発熱層２５ａ〜２５ｅのいずれについても両端の電極が電源端子３１ａと３１ｂとに接続されて発熱する。
【００５０】
図４（ｂ）で、第１の電源端子３１ａは、一端側の端部電極２７ａと接続され、また、スイッチ３３ｃを介して配線層２９ｂと接続される。第２の電源端子３１ｂは、他端側の端部電極としての電極２７ｆと接続され、また、スイッチ３３ｄを介して配線層２９ａと接続される。なお、スイッチ３３ａおよび３３ｂは解放されている。
図４（ｂ）の第２の接続パターンによれば、電極２７ａ、２７ｂおよび２７ｄは電源端子３１ａと接続され、電極２７ｃ、２７ｅおよび２７ｆは電源端子３１ｂと接続される。よって、抵抗発熱層２５ｂ、２５ｃおよび２５ｄについては両端の電極が電源端子３１ａと３１ｂとに接続されて発熱する。一方、抵抗発熱層２５ａについては、両端の電極がいずれも電源端子３１ａに接続されるため電流が流れず発熱しない。同様に、抵抗発熱層２５ｅについては、両端の電極がいずれも電源端子３１ｂに接続されるため電流が流れず発熱しない。つまり、第２の接続パターンでは、両端の抵抗発熱層２５ａ、２５ｅが発熱せず、中央寄りの３つの抵抗発熱層２５ｂ、２５ｃおよび２５ｄが発熱する。
【００５１】
第１と第２の接続パターンの切り換えは、スイッチ３３ａ〜３３ｄのオンとオフを切り換えることにより実現される。これらのスイッチのオンとオフは前述の制御部によって制御される。制御部は、給送されたシートが全幅サイズか小サイズかを検出し、全幅サイズの場合は第１の接続パターンにスイッチ３３ａ〜３３ｄを切り換え、小サイズの場合は、第２の接続パターンにスイッチ３３ａ〜３３ｄ切り換える。こうして、シートサイズに応じて発熱領域が切り換えられる。従って、小サイズシートが給送されたときに端部の昇温を抑制することができる。
【００５２】
例えば、全幅サイズがＡ４横のシートに対応するために、電極２７ａ２７ｆの間隔を３２０ｍｍとする。抵抗発熱層２５ａ〜２５ｅの長さがいずれも等しい場合、小サイズに対応する電極２７ｂと２７ｅの間隔は１９２ｍｍとなる。これは、Ｂ５横やＡ４縦のシートの加熱に適した長さである。
しかも、抵抗発熱層２５ａ〜２５ｅはいずれも等しい幅、長さ、厚さで形成することができる。即ち、小サイズ用の抵抗発熱層の抵抗率を全幅サイズ用の抵抗発熱層の抵抗率と異ならせる必要がない。
【００５３】
ここで、基板２１上の電極２７ａ、２７ｆ及び配線層２９ａ、２９ｂと基板外部の配線との接続は、ベリリウム銅の板バネ等を基板２１上の電極及び配線の露出部に接触させて行う方法等がある。またスイッチとしてはリレースイッチ、トライアックスイッチ等が使用できる。また電源としては商用電源が使用できる。
【００５４】
≪発熱体と電力供給回路の第２実施形態≫
第１の実施形態では、小サイズ用発熱領域は複数の抵抗発熱体で構成されるが、全幅サイズ用発熱領域は小サイズ用発熱領域の両端に一つの抵抗発熱体をそれぞれ付加したものである。第２の実施形態では、小サイズ用発熱領域の両端に複数の抵抗発熱体を付加する構成が実現可能であることを示す。
【００５５】
図５はこの発明に係る発熱体の第２の構成例を示す説明図である。
基板２１、抵抗発熱層２５ａ〜２５ｅおよび電極２７ａ〜２７ｆは図３の発熱体６と同様である。電極の総数は６であるから、この実施形態はＭ＝３の場合に相当する。図３と異なるのは配線層のパターンである。図５の発熱体６は、配線層２９ｃ，２９ｄ，２９ｅおよび２９ｆを備える。
【００５６】
中央の抵抗発熱層２５ｃの一端側の電極２７ｃと電極２７ｂを隔てた電極２７ａとは、配線層２９ｃで接続されている。また、抵抗発熱層２５ｃの他端側の電極２７ｄと電極２７ｅを隔てた電極２７ｆとは、配線層２９ｄで接続されている。さらに、電極２７ｃに対して電極２７ｄを隔てた電極２７ｅは、配線層２９ｅに接続されている。電極２７ｄに対して電極２７ｃを隔てた電極２７ｂは、配線層２９ｆに接続されている。つまり、この実施形態はＮ＝２の場合に相当する。
配線層２９ｃと２９ｅとは、直列に並ぶ抵抗発熱層２５ａ〜２５ｅに対して同じ側に形成される。また、配線層２９ｄと２９ｆとは、抵抗発熱層２５ａ〜２５ｅに対して同じ側に形成される。これに対し、配線層２９ｃと２９ｄとは、抵抗発熱層２５ａ〜２５ｅを隔てて互いに反対の側に形成される。互いが交差することのないようにするためである。
各抵抗発熱層の長さ、幅、厚みを等しくすることで、各抵抗発熱層の発熱量を等しくすることができる。
【００５７】
次に、図５の発熱体に電力を供給する電力供給回路について説明する。
図６は、この発明に係る電力供給回路の第２の構成例を示す説明図である。図６に示す電源および電源端子３１ａおよび３１ｂは図４と同様である。スイッチも図４と同様のものを４つ使用するが、符号は図４との混同を防ぐために図４と異なる３３ｅ〜３３ｈを付している。
電源供給回路は第１と第２の二つの接続パターンで電源と発熱体６とを接続する。第１の接続パターンは、全幅サイズ（大サイズ）のシートを定着するときの接続パターンである。第２の接続パターンは、全幅サイズより狭い小サイズのシートを定着するときの接続パターンである。図６（ａ）は第１の接続パターンを示しており、図６（ｂ）は第２の接続パターンを示している。
【００５８】
図６（ａ）で、第１の電源端子３１ａは、一端側の端部電極としての電極２７ａと接続され、また、スイッチ３３ｅを介して配線層２９ｅと接続される。電極２７ａに対して電極２７ｂを隔てた電極２７ｃは、配線層２９ｃによって電極２７ａと接続されている。第２の電源端子３１ｂは、他端側の端部電極としての電極２７ｆと接続され、また、スイッチ３３ｆを介して配線層２９ｄと接続される。電極２７ｆに対して電極２７ｅを隔てた電極２７ｄは、配線層２９ｄによって電極２７ｆと接続されている。なお、スイッチ３３ｇおよび３３ｈは解放されている。
【００５９】
図６（ａ）の第１の接続パターンによれば、電極２７ａ、２７ｃおよび２７ｅは電源端子３１ａと接続され、電極２７ｂ、２７ｄおよび２７ｆは電源端子３１ｂと接続される。よって、抵抗発熱層２５ａ〜２５ｅのいずれについても両端の電極が電源端子３１ａと３１ｂとに接続されて発熱する。
図６（ｂ）で、第１の電源端子３１ａは、一端側の端部電極としての電極２７ａと接続され、また、スイッチ３３ｇおよび配線層２９ｆを介して電極２７ｂと接続される。電極２７ｃは配線層２９ｃを介して電極２７ａと接続されている。第２の電源端子３１ｂは、他端側の端部電極としての電極２７ｆと接続され、また、スイッチ３３ｈおよび配線層２９ｅを介して電極２７ｅと接続される。電極２７ｄは配線層２９ｄを介して電極２７ｆと接続されている。なお、スイッチ３３ｅおよび３３ｈは解放されている。
【００６０】
図６（ｂ）の第２の接続パターンによれば、電極２７ａ、２７ｂおよび２７ｃは電源端子３１ａと接続され、電極２７ｄ、２７ｅおよび２７ｆは電源端子３１ｂと接続される。よって、抵抗発熱層２５ｃについては両端の電極が電源端子３１ａと３１ｂとに接続されて発熱する。一方、抵抗発熱層２５ａおよび２５ｂについては、両端の電極がいずれも電源端子３１ａに接続されるため電流が流れず発熱しない。同様に、抵抗発熱層２５ｄおよび２５ｅについては、両端の電極がいずれも電源端子３１ｂに接続されるため電流が流れず発熱しない。つまり、第２の接続パターンでは、両端の抵抗発熱層２５ａ、２５ｂ、２５ｄおよび２５ｅが発熱せず、中央の抵抗発熱層２５ｃのみが発熱する。
【００６１】
第１と第２の接続パターンの切り換えは、スイッチ３３ｅ〜３３ｈのオンとオフを切り換えることにより実現される。これらのスイッチのオンとオフは前述の制御部により、シートサイズに応じて制御される。
【００６２】
第２の実施形態は、図３と同様に５つの抵抗発熱層を有する構成において、小サイズ用発熱領域の両端に複数の抵抗発熱体を付加して全幅サイズにすることができることを示したものである。ここで、例えば、全幅サイズがＡ４横のシートに対応するために、電極２７ａ２７ｆの間隔を３２０ｍｍとし、抵抗発熱層２５ａ〜２５ｅの長さがいずれも等しい場合、小サイズに対応する電極２７ｃの幅は６４ｍｍとなる。これは、Ｌ判縦の幅８９ミリメートルよりも狭く、実用的なサイズとはいえないかもしれない。しかし、第１の実施形態と第２の実施形態を組み合わせることにより、小サイズを複数の抵抗発熱層で構成しかつ小サイズ用発熱領域の両端に複数の抵抗発熱体を付加して全幅サイズを構成することが可能になる。これが、以下に説明する第３の実施形態である。
【００６３】
≪発熱体と電力供給回路の第３実施形態≫
第３の実施形態によれば、小サイズを複数の抵抗発熱層で構成しかつ小サイズ用発熱領域の両端に複数の抵抗発熱体を付加して全幅サイズを構成することができる。
図７はこの発明に係る発熱体の第３の構成例を示す説明図である。
図７に示すように、この実施形態では、基板２１の長手方向に１９個の抵抗発熱層２５ａ〜２５ｓが直列に並んで形成され、それに対応して２０個の電極２７ａ〜２７ｔが形成されている。つまり、この実施形態はＭ＝１０の場合に相当する。そして４つの配線層２９ｃ，２９ｄ，２９ｅおよび２９ｆを備える。
【００６４】
中央の抵抗発熱層２５ｊの一端側の電極２７ｊを含んで一つおきにならぶ電極のうち他端側から８個の電極２７ｆ、２７ｈ、２７ｊ、２７ｌ、２７ｎ、２７ｐ、２７ｒ、２７ｔは、配線層２９ｃに接続されている。残る電極２７ｂおよび２７ｄは、配線層２９ｄに接続されている。また、抵抗発熱層２５ｊの他端側の電極２７ｋを含んで一つおきに並ぶ電極のうち一端側から８個の電極２７ａ、２７ｃ、２７ｅ、２７ｇ、２７ｉ、２７ｋ、２７ｍ、２７ｏは、配線層２９ｄに接続されている。さらに、電極２７ｃに対して電極２７ｄを隔てた電極２７ｅは、配線層２９ｅに接続されている。残る電極２７ｑおよび２７ｓは、配線層２９ｆに接続されている。つまり、この実施形態は、Ｎ＝８の場合に相当する。
【００６５】
配線層２９ｃは第１配線層、配線層２９ｄは第２配線層、配線層２９ｅは第３配線層、配線層２９ｆは第４配線層に相当する。そして、第１配線層は他端側から８個の電極に接続され、第２配線層は逆に一端側から８個の電極に接続され、両者は一つおきに交互に電極に接続されている。そして、第３配線層は、第１配線層に接続されずに他端側の残る電極に接続され、第２配線層と交互に接続されている。第４配線層は、第２配線層に接続されずに一端側の残る電極に接続され、第１配線層と交互に接続されている。
【００６６】
配線層２９ｃと２９ｅとは、直列に並ぶ抵抗発熱層２５ａ〜２５ｓに対して同じ側に形成される。また、配線層２９ｄと２９ｆとは、抵抗発熱層２５ａ〜２５ｅに対して同じ側に形成される。これに対し、配線層２９ｃと２９ｄとは、抵抗発熱層２５ａ〜２５ｅを隔てて互いに反対の側に形成される。互いが交差することのないようにするためである。
各抵抗発熱層の長さ、幅、厚みを等しくすることで、各抵抗発熱層の発熱量を等しくすることができる。
【００６７】
次に、図７の発熱体に電力を供給する電力供給回路について説明する。
図８および図９は、この発明に係る電力供給回路の第２の構成例を示す説明図である。図８に示す電源および電源端子３１ａおよび３１ｂは図６と同様である。スイッチも図６と同様のものを４つ使用する。
【００６８】
電源供給回路は第１と第２の二つの接続パターンで電源と発熱体６とを接続する。図８は第１の接続パターンを示し、図９は第２の接続パターンを示す。図８に示す第１の接続パターンは、全幅サイズ（大サイズ）のシートを定着するときの接続パターンである。図９に示す第２の接続パターンは、全幅サイズより狭い小サイズのシートを定着するときの接続パターンである。
【００６９】
図８で、第１の電源端子３１ａは、一端側の端部電極としての電極２７ａと接続され、また、スイッチ３３ｅおよび配線層２９ｆを介して電極２７ｑおよび２７ｓと接続される。また、電極２７ａと配線層２９ｄを介して電極２７ｃ、２７ｅ、２７ｇ、２７ｉ、２７ｋ、２７ｍおよび２７ｏと接続されている。第２の電源端子３１ｂは、他端側の端部電極としての電極２７ｔと接続され、また、スイッチ３３ｆおよび配線層２９ｅを介して電極２７ｂおよび２７ｄと接続される。電極２７ｆと配線層２９ｃを介して電極２７ｆ、２７ｈ、２７ｊ、２７ｌ、２７ｎ、２７ｐ、２７ｒと接続される。なお、スイッチ３３ｇおよび３３ｈは解放されている。
【００７０】
図８の第１の接続パターンによれば、一端側から奇数番目の電極２７ａ、２７ｃ、２７ｅ、２７ｇ、２７ｉ、２７ｋ、２７ｍ、２７ｏ、２７ｑおよび２７ｓは電源端子３１ａと接続され、他端側から奇数番目、すなわち、一端側から偶数番目の電極２７ｂ、２７ｄ、２７ｆ、２７ｈ、２７ｊ、２７ｌ、２７ｎ、２７ｐ、２７ｒおよび２７ｔは電源端子３１ｂと接続される。よって、抵抗発熱層２５ａ〜２５ｓのいずれについても両端の電極が電源端子３１ａと３１ｂとに接続されて発熱する。
【００７１】
これに対し、図９の第２の接続パターンによれば、第１の電源端子３１ａは、一端側の端部電極としての電極２７ａと接続され、さらに配線層２９ｄを介して電極２７ｃ、２７ｅ、２７ｇ、２７ｉ、２７ｋ、２７ｍおよび２７ｏと接続されている。また、スイッチ３３ｇおよび配線層２９ｅを介して電極２７ｂおよび２７ｄと接続される。第２の電源端子３１ｂは、他端側の端部電極としての電極２７ｔと接続され、さらに、配線層２９ｃを介して電極２７ｆ、２７ｈ、２７ｊ、２７ｌ、２７ｎ、２７ｐ、２７ｒと接続される。また、スイッチ３３ｈおよび配線層２９ｆを介して電極２７ｑおよび２７ｓと接続される。なお、スイッチ３３ｅおよび３３ｆは解放されている。
【００７２】
図９の第２の接続パターンによれば、一端側から順番に並ぶ電極２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ、２７ｅは電源端子３１ａと接続され、さらに電極２７ｅから一つおきに並ぶ電極２７ｇ、２７ｉ、２７ｋ、２７ｍおよび２７ｏは電源端子３１ａと接続される。一方、他端側から順番に並ぶ電極２７ｔ、２７ｓ、２７ｒ、２７ｑ、２７ｐは電源端子３１ｂと接続され、さらに電極２７ｐから一つおきに並ぶ電極２７ｎ、２７ｌ、２７ｊ、２７ｈ、および２７ｆは電源端子３１ｂと接続される。よって、中央寄りの抵抗発熱層２５ｅ〜２５ｏについては両端の電極が電源端子３１ａと３１ｂとに接続されて発熱する。
【００７３】
一方、一端寄りの抵抗発熱層２５ａ〜２５ｄについては、両端の電極がいずれも電源端子３１ａに接続されるため電流が流れず発熱しない。同様に、他端寄りの抵抗発熱層２５ｐ〜２５ｓについては、両端の電極がいずれも電源端子３１ｂに接続されるため電流が流れず発熱しない。
【００７４】
第１と第２の接続パターンの切り換えは、スイッチ３３ｅ〜３３ｈのオンとオフを切り換えることにより実現される。これらのスイッチのオンとオフは前述の制御部により、シートサイズに応じて制御される。
【００７５】
この実施形態では、小サイズを１１個の抵抗発熱層２５ｅ〜２５ｏで構成しかつ小サイズ用発熱領域の一端側に４個の抵抗発熱層２５ａ〜２５ｄを、他端側に４個の抵抗発熱層２５ｐ〜２５ｓをそれぞれ付加して全幅サイズを構成することができる。
【００７６】
当業者には自明であるが、抵抗発熱層の総数はこの実施形態の１９個に限定されず、総数が奇数個であれば増やすことも減らすことも可能である。抵抗発熱層の総数は５個以上である。抵抗発熱層の両端に設けられる電極の総数、すなわち、中間電極層と端部電極層とをあわせた電極の総数は６個以上である。よって、電極の総数と２×Ｍ個とするとき、Ｍは３以上の整数である。
【００７７】
また、これも当業者には自明であるが、中央寄りの抵抗発熱層の幾つを合わせて小サイズ用とするかについても、この実施形態の１１個に限定されず、総数が奇数個であれば増やすことも減らすことも可能である。配線層２９ｄと２９ｆの境界を変更し、また、配線層２９ｃと２９ｅの境界を変更することにより、例えば、小サイズを中央寄り９個の抵抗発熱層にしたり、１３個の抵抗発熱層にしたり、他の個数にすることも可能である。
【００７８】
≪発熱体と電力供給回路の第４実施形態≫
第１〜第３実施形態は、いずれも全幅サイズと小サイズの２つのサイズの切換えを行っているが、この発明においては、切換え可能なサイズの数をさらに増やすこともできる。
図１０は、この発明に係る発熱体および電力供給回路の第４の構成例を示す説明図である。図１０は、全幅サイズ、中サイズおよび小サイズの３種類のサイズに切換え可能な構成例を示している。例えば、全幅サイズがＡ４長手方向、中サイズがＢ４短手方向、小サイズがＡ４短手方向のサイズに対応する。
【００７９】
基板２１、抵抗発熱層２５ａ〜２５ｓおよび電極２７ａ〜２７ｔは図７の発熱体６と同様である。電極の総数は１９である。図７と異なるのは配線層のパターンである。図７の発熱体６は、配線層２９ｃ，２９ｄ，２９ｇ，２９ｈ，２９ｉおよび２９ｊを備える。
それらのうち、配線層２９ｃおよび２９ｄは、図７と同じパターンである。すなわち、配線層２９ｃは、電極２７ｆ、２７ｈ、２７ｊ、２７ｌ、２７ｎ、２７ｐ、２７ｒおよび２７ｔに接続される。配線層２９ｄは、電極２７ａ、２７ｃ、２７ｅ、２７ｇ、２７ｉ、２７ｋ、２７ｍおよび２７ｏに接続される。
【００８０】
一方、図７と異なり、配線層２９ｇは、電極２７ｄに接続される。そして、配線層２９ｈは、電極２７ｂに、配線層２９ｉは電極２９ｑに、配線層２９ｊは電極２７ｓにそれぞれ接続される。
発熱体６の外部には、電源端子３１ａ、３１ｂと接続するための配線およびスイッチが配置されている。スイッチは、３３ｅから３３ｌまで８個ある。いずれも前記制御部により制御される。
【００８１】
電極２７ｂは、スイッチ３３ｇを介して電源端子３１ａに接続可能であり、また、スイッチ３３ｆを介して電源端子３１ｂに接続可能である。電極２７ｄは、スイッチ３３ｋを介して電源端子３１ａに接続可能であり、また、スイッチ３３ｊを介して電源端子３３ｂに接続可能である。電極２７ｑは、スイッチ３３ｉを介して電源端子３１ａに接続可能であり、また、スイッチ３３ｌを介して電源端子３１ｂに接続可能である。電極２７ｓは、スイッチ３３ｅを介して電源端子３１ａに接続可能であり、また、スイッチ３３ｈを介して電源端子３１ｂに接続可能である。
【００８２】
前記制御部がこれらのスイッチを切換えることによって、抵抗発熱層が発熱する領域を全幅サイズ、中サイズ、小サイズに切換えることができる。
切換え制御の考え方は、第１〜第３実施形態と同様である。配線層２９ｄに接続される各電極は、常に電源端子３１ａと導通している。また、配線層２９ｃと接続される各電極は常に電源端子３１ｂと導通している。
【００８３】
以上の構成において、全幅サイズの発熱を行わせるには、電極２７ｑおよび２７ｓを電源端子３１ａと接続し、電極２７ｂおよび２７ｄを電源端子３１ｂと接続すればよい。そのためには、スイッチ３３ｉ、３３ｅ、３３ｆおよび３３ｊを閉じた状態にし、スイッチ３３ｌ、３３ｈ、３３ｇおよび３３ｋを解放する。
【００８４】
中サイズの発熱に切換えるには、電極２７ｓを電源端子３１ｂと接続し、電極２７ｂを電源端子３１ａと接続するように切換えればよい。電極２７ｑは電源端子３１ａと接続し、電極２７ｄは電源端子３１ｂと接続した状態を保つ。そのためには、スイッチ３３ｉ、３３ｈ、３３ｇおよび３３ｊを閉じ、スイッチ３３ｌ、３３ｅ、３３ｆおよび３３ｋを解放する。
【００８５】
小サイズの発熱に切換えるには、電極２７ｑおよび２７ｓを電源端子３１ｂと接続し、電極２７ｂおよび２７ｄを電源端子３１ａと接続するように切換えればよい。そのためには、スイッチ３３ｌ、３３ｈ、３３ｇおよび３３ｋを閉じ、スイッチ３３ｉ、３３ｅ、３３ｆおよび３３ｊを解放する。これは、図１０に示す状態である。
【００８６】
以下の実施形態は、全幅サイズ、中サイズおよび小サイズの３種類のサイズに切換え可能な構成例を示したものである。当業者には自明であるが、配線層の数を増やせば、切換え可能なサイズは３種類よりも増やすことができる。また、例えば、配線層２９ｇと２９ｉ、あるいはさらに配線層２９ｈと２９ｊを一つおきに並ぶ複数の電極と配線することで、小サイズおよび／または中サイズの幅を狭めたり広げたりする調整が可能である。
【００８７】
抵抗発熱層の形状は、次のように決めればよい。抵抗発熱層に用いる材料に応じて調整可能な抵抗率の範囲は定まる。印刷の手法を用いて抵抗発熱層を形成する場合、適用可能な材料は限られており、通常、銀とパラジウムを含有したガラスペーストが用いられる。抵抗率の範囲はこれで定まる。一方、幅方向の単位長さあたりに必要な発熱量は、使用するトナーの特性や画像形成装置の仕様、より具体的には、印刷速度、シートの搬送速度、ウォームアップタイム等によって定まる。切換えるべきサイズの大きさと数は、画像形成装置が扱うシートの種類、各シートサイズに応じた印刷速度によって定まる。
【００８８】
そこで、これらの諸条件を満たすように、設計者が抵抗発熱層の総数、各定稿発熱層の形状即ち厚さ、幅、長さを決定すればよい。この発明によれば、切換えるべき各サイズを１以上の抵抗発熱層で構成することができ、サイズに応じて適当な数の抵抗発熱層の数を決定することができる。そして、各抵抗発熱層形状を略同一にすることによって、バラツキが少なく安定した発熱特性を備えた発熱体を提供することができる。
【００８９】
≪定着装置の変形例≫
図１１はこの発明の定着装置の図２と異なる構成例を示す説明図である。
図１１の定着装置は、回動可能なテンションローラ１５を定着ベルト５に当接させ、定着ベルト５の平坦な部分に発熱体６の熱伝導部材２３を当接させている。この構成によれば、熱伝導部材２３のベルト巻き掛け部の始点と終点での定着ベルト５の屈曲が緩和され、ベルトの耐久性が向上する。また、熱伝導部材２３と定着ベルト５との摺動性も向上する。
【００９０】
テンションローラ１５は熱容量が小さいことが望ましい。よって、テンションローラ１５には、アルミニウム、ＳＵＳ、鉄などの薄肉の金属や、アルミニウム、ＳＵＳ、鉄などの芯金にシリコンスポンジを被覆したものを用いる。一例ではテンションローラは外径φが１２ミリメートル、厚みが１ミリメートルのアルミニウムの芯金にシリコンスポンジを被覆したものである。
【００９１】
前述した実施の形態の他にも、この発明について種々の変形例があり得る。それらの変形例は、この発明の範囲に属さないと解されるべきものではない。この発明には、請求の範囲と均等の意味および前記範囲内でのすべての変形とが含まれるべきである。
【符号の説明】
【００９２】
１：画像形成装置
２：定着ユニット
３：定着ローラ
４：加圧ローラ
５：定着ベルト
６：発熱体
７ａ：ヒータランプ
１０：第１サーミスタ
１１：第２サーミスタ
１２：定着ニップ部
１３：シート
１４：トナー画像
１５：テンションローラ
２１：基板
２３：熱伝導部材
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，・・・，２５ｓ：抵抗発熱層
２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２５ｄ，２７ｅ，２７ｆ・・・，２７ｔ：電極
２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ，・・・，２９ｈ：配線層
３１ａ，３１ｂ：電源端子
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅ，３３ｆ，３３ｇ，３３ｈ・・・，３３ｌ：スイッチ
５１：第１可視像形成ユニット
５２：第２可視像形成ユニット
５３：第３可視像形成ユニット
５４：第４可視像形成ユニット
５５：中間転写ベルト
５６：２次転写ユニット
５７：内部給送ユニット
５８：手差し給送ユニット
５９，６５，６６，６７：感光体
６０：帯電ユニット
６１：現像ユニット
６２：１次転写ユニット
６３：クリーニングユニット
６４：レーザー光源
６８，６９：テンションローラ
７０：廃トナーボックス
７１：定着部
７２：加圧部
７３，７４：給送ローラ
【図１】
0005572478.tif 000002
【図２】
0005572478.tif 000003
【図３】
0005572478.tif 000004
【図４】
0005572478.tif 000005
【図５】
0005572478.tif 000006
【図６】
0005572478.tif 000007
【図７】
0005572478.tif 000008
【図８】
0005572478.tif 000009
【図９】
0005572478.tif 000010
【図１０】
0005572478.tif 000011
【図１１】
0005572478.tif 000012