(57)【要約】【課題】フィルム加熱方式の定着装置における、装置暴走時および小サイズ紙通紙時等の加熱体割れ防止、定着性の向上。【解決手段】加熱体７３は、セラミック基材７３ａの一面側に抵抗発熱体７３ｂを形成した抵抗発熱体形成領域Ｗｈを有し、加熱体支持体７１は、定着ニップＮの面に対して鉛直方向に加熱体を当接挟持して加熱体を支持する加熱体座面領域７１ａを有し、加熱体座面領域７１ａは、少なくとも抵抗発熱体形成領域Ｗｈを覆う範囲で加熱体７３を当接支持する抵抗発熱体形成部座面領域Ｗｇを有し、抵抗発熱体形成領域Ｗｈ、抵抗発熱体形成部座面領域Ｗｇ、定着ニップＮの、記録材搬送方向Ａにおける位置関係について、抵抗発熱体形成領域Ｗｈを、抵抗発熱体形成部座面領域Ｗｇの内側に含み、抵抗発熱体形成部座面領域Ｗｇを定着ニップ領域Ｗｎの内側に含む（Ｗｈ≦Ｗｇ≦Ｗｎ）ことを特徴とする定着装置。【選択図】図３
2006071894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱体と、前記加熱体を支持する加熱体支持体と、前記加熱体と摺動する可撓性部材と、前記可撓性部材を介して前記加熱体と圧接して定着ニップを形成する加圧部材と、を有し、前記定着ニップ部で未定着画像が形成された記録材を挟持搬送して、前記可撓性部材を介した前記加熱体からの熱により未定着画像を記録材上に定着させる定着装置において、
前記加熱体は、セラミック基材の一面側に抵抗発熱体を形成した抵抗発熱体形成領域を有し、
前記加熱体支持体は、前記定着ニップの面に対して鉛直方向に前記加熱体を当接挟持して前記加熱体を支持する加熱体座面領域を有し、
前記加熱体座面領域は、少なくとも前記抵抗発熱体形成領域を覆う範囲で前記加熱体を当接支持する抵抗発熱体形成部座面領域を有し、
前記抵抗発熱体形成領域、前記抵抗発熱体形成部座面領域、前記定着ニップの、前記記録材の搬送方向における領域の位置関係について、前記抵抗発熱体形成領域を、前記抵抗発熱体形成部座面領域の内側に含み、前記抵抗発熱体形成部座面領域を、前記定着ニップ領域の内側に含むことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記加熱体の、前記搬送方向における前記抵抗発熱体形成領域より外側の抵抗発熱体非形成領域の一部において、前記加熱体支持体に対して空隙を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記抵抗発熱体による発熱量は、前記搬送方向における前記加熱体の中心位置に対して略対称に発熱することを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記加熱体座面領域は、前記加熱体の、前記搬送方向に直交する方向における前記抵抗発熱体形成領域より外側の抵抗発熱体非形成領域を当接支持する抵抗発熱体非形成部座面領域を有し、前記抵抗発熱体非形成部座面領域における前記搬送方向の幅は、前記抵抗発熱体形成部座面領域における前記搬送方向の幅より大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項５】
前記抵抗発熱体形成領域、前記抵抗発熱体形成部座面領域、前記定着ニップの、前記搬送方向に直交する方向における領域の位置関係について、前記抵抗発熱体形成領域を、前記抵抗発熱体形成部座面領域の内側に含み、前記抵抗発熱体形成部座面領域を、前記定着ニップ領域の内側に含むことを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ・複写機・ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる定着装置に関する。特に、いわゆるフィルム加熱方式の定着装置の改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機・プリンタ等の画像形成装置における定着装置としては熱ローラ方式やフィルム加熱方式のものが知られている。
【０００３】
特に、フィルム加熱方式の定着装置は、熱ローラ方式の定着装置との対比において、スタンバイ時に電力を供給せず、消費電力を極力低く抑えることが可能な、省エネルギー・オンデマンド定着装置として有効である。
【０００４】
基本的な構成は、セラミック基材（加熱体基材、ヒータ基材）・抵抗発熱体等で構成した加熱体（ヒータ）と、前記加熱体を支持する加熱体支持体と、前記加熱体と摺動する可撓性部材と、前記可撓性部材を介して前記加熱体と圧接して定着ニップを形成する加圧部材と、を有し、前記定着ニップ部で未定着画像が形成された記録材を挟持搬送して、前記可撓性部材を介した前記加熱体からの熱により未定着画像を記録材上に永久画像として定着させるものである。前記可撓性部材としては耐熱性・薄膜の樹脂製や金属製のフィルムが用いられる。
【０００５】
図１４はフィルム加熱方式の定着装置の一例の定着ニップ部分の拡大横断面模型図である。７３は加熱体としてのセラミック加熱体であり、図１４の図面に垂直方向を長手とする細長い薄肉板状部材である。セラミック加熱体７３はヒータ基板としてアルミナ等のセラミック基材を用いたものであり、セラミック基材７３ａ、このセラミック基材７３ａの一面側にセラミック基材長手に沿って形成具備させた抵抗発熱体７３ｂ、セラミック基材７３ａの発熱抵抗体形成面側を被覆させた、ガラス層等の表面保護層７３ｃ等からなる、全体に低熱容量の線状加熱体である。
【０００６】
７１は耐熱樹脂製等の加熱体支持体である。この加熱体支持体７１に設けた加熱体嵌入溝部７１１内に上記の加熱体７３を嵌め入れてある。加熱体７３の表面保護層７３ｃ側が加熱体おもて面側であり、表面保護層７３ｃ側を外部に露呈させて加熱体７３を上記の溝部７１１内に嵌め入れて加熱体支持体７１に支持させている。
【０００７】
７２は可撓性部材としてフィルムである。７４は加圧部材としての弾性加圧ローラである。７４ｂはこの弾性加圧ローラ７４の弾性体層、７４ｃはこの弾性体層の外周面を被覆させた離形性層である。加熱体支持体７１に支持させた加熱体７３のおもて面にフィルム７２を加圧ローラ７４で密着させて定着ニップＮを形成させている。フィルム７２は、加圧ローラ７４が回転駆動されることにより、あるいは他のフィルム駆動手段により、定着ニップＮにおいてその内面側が加熱体７３のおもて面に密着してこの加熱体おもて面を矢印の加熱体短手方向に摺動搬送される。
【０００８】
加熱体７３は抵抗発熱体７３ｂに対する通電による該抵抗発熱体の発熱で全体的に迅速に昇温する。そして、加熱体７３の温度状態が温度検知手段（不図示）で検知され、該温度検知手段から温度制御手段（不図示）に加熱体温度情報が入力される。温度制御手段は温度検知手段から入力する加熱体温度情報が所定の設定定着温度に維持されるように抵抗発熱体７３ｂへの供給電力を制御して加熱体７３の温度を温調する。
【０００９】
そして、フィルム７２が移動駆動され、また加熱体７３の抵抗発熱体７３ｂへの通電により加熱体７３の温度が所定の定着温度に立ち上って温調された状態において、定着ニップＮのフィルム７２と加圧ローラ７４との間に、未定着トナー画像ｔを担持させた記録材Ｐを矢印のように導入してフィルム７２と一緒に定着ニップＮを挟持搬送させることにより、加熱体７３の熱をフィルム７２を介して記録材Ｐに付与して記録材Ｐ上の未定着トナー画像ｔを記録材Ｐ面に加熱定着させるものである。Ａは記録材搬送方向である。定着ニップＮを通った記録材Ｐはフィルム面から曲率分離して搬送されていく。
【００１０】
フィルム加熱方式の定着装置における前記加熱体７３の支持方法は、加熱体支持体７１に加熱体座面を形成し、この加熱体座面と定着ニップＮとの間で加熱体７３を挟持させることによって支持する方法が一般的である。
【００１１】
具体的な座面構成としては、
１）上記図１４のように、加熱体支持体７１の加熱体嵌入溝部７１１の底面を全面的に加熱体の背面を受け止める加熱体座面７１ａにして、記録材搬送方向に対する加熱体幅の全体を覆うように加熱体背面を加熱体座面７１ａにフラットに当接支持する構成や、
２）図１５のように、加熱体７３自身の昇温速度を促進させ、抵抗発熱体７３ｂの熱を効率的に定着ニップＮ側へ伝達させるために、加熱体支持体７１の加熱体嵌入溝部７１１の底面において、加熱体７３の抵抗発熱体形成領域（抵抗発熱体配置部）Ｗｈの対面側に空気断熱部としての空隙部７１２を設け、記録材搬送方向に対する加熱体幅の加熱体エッジ付近に対面する部分を加熱体座面７１ａとして加熱体を当接支持するもの
が多く実用化されている。
【００１２】
ところで、セラミック加熱体を用いたフィルム加熱方式の定着装置においては、過大な電力が供給され、前記加熱体内の一部の温度が急激に上昇する場合に加熱体の基材であるセラミック基材の内部で大きな温度差が生じ、基材強度を超える熱ストレスが加わることで加熱体が破損する可能性があった。
【００１３】
例えば、前記加熱体の温調制御をつかさどるトライアックが故障したり、上記定着装置を含む画像形成装置が制御不能になったりなど、いわゆる定着装置の暴走によって加熱体が過昇温し、加熱体に当接される過昇温防止素子（温度ヒューズ、サーモスイッチ）が作動する以前にセラミック基材が割れてしまう可能性があった。
【００１４】
図１４や図１５の従来の加熱体と加熱体座面、定着ニップ構成の場合、抵抗発熱体７３ｂからの熱は定着ニップＮ側、加熱体７３自身、そして加熱体座面７１ａを介して加熱体支持体７１側へ移動するが、図１４や図１５のいずれの構成の場合においても抵抗発熱体７３ｂがない加熱体エッジ部から加熱体支持体７１へ熱が移動するため、抵抗発熱体７３ｂがある部分（抵抗発熱体形成領域）Ｗｈとの温度差が大きくなる。特に図１５の構成では空隙部７１２に対応する加熱体部分は急速に昇温し、加熱体を支持しているエッジ側では非常に昇温速度が遅くなるため、加熱体内部の温度差は一層大きくなり、熱ストレスが大きいために加熱体破損に対するマージンが少なかった。図１４の構成は、図１５の構成よりは加熱体内部の温度差が小さいが、やはり抵抗発熱体形成領域Ｗｈと抵抗発熱体非形成領域との温度差は大きく、しかも抵抗発熱体７３ｂの熱の多くが加熱体支持体７１へ移動しやすい構成のため、定着効率があまり良好ではなかった。
【００１５】
上記の問題に鑑み、特許文献１や２に開示されるように、加熱体支持体の加熱体座面構成として、加熱体と加熱体支持体との接触面積を極力小さくし、加熱体から加熱体支持体への熱の逃げを抑制して加熱体内部の温度差を減らし、加熱体内部に加わる熱ストレスを緩和して上記暴走時における加熱体破損に対するマージンを大きくする方法が提案されている。図１６にこの構成の一例を示す。即ち、加熱体７３を受け止める加熱体座面７１ａの総面積を減らして加熱体７３と加熱体支持体７１との接触面積を極力小さくしている。
【特許文献１】特開平１０−１４４４５３号公報
【特許文献２】特開平１０−１２５４５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、図１６のような構成の定着装置において、記録材として封筒やハガキ等、抵抗発熱体の長手方向幅（記録材搬送方向に直交する方向）に対して幅の狭い紙（以下、小サイズ紙という）を通紙した場合、以下に述べる非通紙部昇温が図１４や図１５の従来構成よりも大きくなる。
【００１７】
非通紙部昇温とは、加熱体中の通紙部にあたる部分においてフィルムを介して記録材に供給される熱量と同量の熱が加熱体中の非通紙部にあたる部分においても発生することによる定着部材の昇温である。非通紙部では、記録材に熱供給されない分の熱がセラミック基材自身や加熱体支持体、あるいは加圧部材を昇温させるが、加熱体と加熱体支持体との当接支持領域が単に少ない場合には、加熱体から加熱体支持体への熱の逃げが（抵抗発熱体形成部・非形成部ともに）少ないため、加熱体と加熱体支持手段との接触面積を極力小さくした構成の非通紙部昇温は従来構成に比べて非常に高くなる。特に小サイズ紙が複数重送したり、電力供給が過大であったりした場合には一層温度が高くなる。
【００１８】
また、図１４や図１５の従来構成よりも加熱体から加熱体支持体へ全体的に熱が逃げにくくなっているが、加熱体の抵抗発熱体形成領域Ｗｈと抵抗発熱体非形成領域との加熱体内部温度差は依然として大きく、前述の熱ストレスによる加熱体破損の可能性があった。
【００１９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、フィルム加熱方式の定着装置において、加熱体に加わる熱ストレスを従来に対して更に低減して定着装置暴走時の加熱体破損マージンを確保し、非通紙部昇温を低減させて加熱体支持体の溶融やそれに起因する機械的ストレスによる加熱体破損を防止し、なおかつ定着効率が良好な定着装置を提供することにより、この種の定着装置の品質・信頼性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するための本発明に係る定着装置の代表的な構成は、加熱体と、前記加熱体を支持する加熱体支持体と、前記加熱体と摺動する可撓性部材と、前記可撓性部材を介して前記加熱体と圧接して定着ニップを形成する加圧部材と、を有し、前記定着ニップ部で未定着画像が形成された記録材を挟持搬送して、前記可撓性部材を介した前記加熱体からの熱により未定着画像を記録材上に定着させる定着装置において、前記加熱体は、セラミック基材の一面側に抵抗発熱体を形成した抵抗発熱体形成領域を有し、前記加熱体支持体は、前記定着ニップの面に対して鉛直方向に前記加熱体を当接挟持して前記加熱体を支持する加熱体座面領域を有し、前記加熱体座面領域は、少なくとも前記抵抗発熱体形成領域を覆う範囲で前記加熱体を当接支持する抵抗発熱体形成部座面領域を有し、前記抵抗発熱体形成領域、前記抵抗発熱体形成部座面領域、前記定着ニップの、前記記録材の搬送方向における領域の位置関係について、前記抵抗発熱体形成領域を、前記抵抗発熱体形成部座面領域の内側に含み、前記抵抗発熱体形成部座面領域を、前記定着ニップ領域の内側に含むことを特徴とする定着装置、である。
【発明の効果】
【００２１】
上記の本発明に係る定着装置においては、加熱体中の抵抗発熱体形成領域が、加熱体支持体の加熱体支持領域の内側に含まれることにより、抵抗発熱体の熱は、加熱体座面を介して加熱体支持体側へ、可撓性部材を介して定着ニップ側へ、そして加熱体内部の抵抗発熱体が無い領域へ移動するため、抵抗発熱体の所定発熱量に対する抵抗発熱体形成領域の昇温速度が緩やかとなり、加熱体の過昇温、特に小サイズ記録材通紙時の非通紙部昇温を緩やかになる。そして、加熱体当接支持領域を抵抗発熱体形成幅領域に限定し、加熱体の記録材搬送方向エッジを含む抵抗発熱体が無い領域では極力加熱体支持体と接触させないように空隙を設けることにより、抵抗発熱体が無い領域から加熱体支持体への熱移動を小さくできる。すなわち抵抗発熱体形成領域の昇温速度に対して抵抗発熱体が無い領域の昇温速度もあまり遅れることなく追従できるため、加熱体内部の温度差を従来構成よりも小さくでき、熱ストレスを緩和できる。更に、加熱体支持手段の支持領域が定着ニップ幅の内側に含まれることにより、定着ニップ内の特に上下流側の温度が従来構成よりも高温に保持できるため、定着ニップを介した記録材の熱移動を促進でき、定着効率を高めることが可能となる。
【００２２】
従って本発明によれば、フィルム加熱方式の定着装置における、暴走時および小サイズ厚紙重送時等の加熱体破損に対するマージンを十分確保でき、且つ定着性が良好な定着装置、及びそれを備える画像形成装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
【実施例１】
【００２４】
（１）画像形成装置例
図１は画像形成装置例の概略構成図である。本例の画像形成装置は，転写式電子写真プロセスを用いたレーザービームプリンタである。
【００２５】
１はスキャナユニットであり、画像情報に応じて発信されるレーザー光Ｌを照射及び走査する光学手段と走査手段を有している。８は主たる画像形成手段を内蔵したプロセスカートリッジであって、像担持体（潜像保持部材）である感光ドラム（電子写真感光体）２、半導電性のゴムからなるローラ帯電器３、感光ドラム２上の静電潜像にトナーｔを付着させてトナー画像として現像する現像装置４、及び廃トナーを感光ドラム３上から除去するクリーナー５等から構成される。このプロセスカートリッジ８内の感光ドラム２は、矢印の時計方向に回転しており、ローラ帯電器３によりその表面を一様に帯電される。その感光ドラム２の一様帯電面に対してスキャナユニット１で発信されたレーザー光Ｌがミラー１ａを介して照射されることにより、感光ドラム２の表面に静電潜像が形成されるようになっている。そして、この静電潜像は、現像装置４によりトナーｔが供給され、トナー画像として可視像化される。
【００２６】
一方、給紙カセット１０内の記録材（転写材）Ｐは給紙ローラ１１と分離ローラ対１２により一枚ずつ分離されて給送される。給紙された記録材ＰはＵターンシートパス１３で反転され、上下ガイド１４に沿って一対のレジストローラ１５に搬送される。レジストローラ１５は記録材Ｐが来るまで回転を停止しており、そのニップ部に記録材Ｐの先端を突き当てさせて受け止めることにより、記録材Ｐの斜行を補正する。
【００２７】
次いでレジストローラ１５は、上記感光ドラム２上に形成されたトナー画像の先端と同期するように、記録材Ｐを感光ドラム２と転写ローラ６との当接ニップ部である転写部へと搬送する。
【００２８】
上述のようにして転写部に搬送された記録材Ｐは転写ローラ６からトナーと逆極性の電荷が裏側から与えられ、上記感光ドラム２上に形成されたトナー画像が記録材Ｐに転写される。
【００２９】
トナー画像を転写された記録材Ｐは搬送ガイド１６により定着装置７に搬送される。定着装置７は記録材Ｐ上の未定着トナー画像を熱及び圧力で記録材Ｐ上に溶解、固着させることにより記録画像とする。
【００３０】
画像定着後の記録材Ｐは、画像面下向きモードの排出が指定されているときにはフラッパ１７によりＵターンシートパス１８側にガイドされて第１の排出トレイ１９上に排出される。また、画像面上向きモードの排出が指定されているときにはフラッパ１７により直進シートパス２０側にガイドされて第２の排出トレイ２１上に排出される。
【００３１】
ここで、本実施例の画像形成装置においては、記録材Ｐの搬送基準は全搬送路において記録材中心の中央基準である。
【００３２】
（２）定着装置７
図２は定着装置７の要部の拡大横面模型図である。図３は定着ニップ部分の拡大模型図である。本実施例の定着装置７は加圧ローラ駆動式・テンションレスタイプのフィルム加熱方式の加熱装置である。
【００３３】
７１は加熱体支持体であり、横断面略半円形樋型の耐熱性部材である。この加熱体支持体７１の下面に支持体長手に沿って設けた溝部７１１にセラミック加熱体７３を嵌入させて支持させてある。
【００３４】
７２は可撓性部材としての、耐熱性に優れた円筒状のフィルムであり、上記の加熱体７３を支持させた加熱体支持体７１に対してルーズに外嵌させてある。
【００３５】
上記の少なくとも加熱体支持体７１・加熱体７３・フィルム７２で定着部材が構成される。
【００３６】
そして加熱体支持体７１の下面の加熱体７３と、加圧部材としての弾性加圧ローラ７４とをフィルム７２を挟ませて加圧ローラ７４の弾性に抗して加圧手段（不図示）にて所定の押圧力をもって圧接させて加熱定着に必要な所定幅の定着ニップＮを形成させてある。
【００３７】
加圧ローラ７４は駆動手段Ｍにより矢印の反時計方向に回転駆動される（加圧ローラ駆動式）。そしてこの加圧ローラ７４の回転駆動による該ローラ７４とフィルム７２の外面との定着ニップＮにおける接触摩擦力で円筒状のフィルム７２に回転力が作用し、該フィルム７２が加熱体支持体７１の外回りを定着ニップＮにおいてフィルム内面が加熱体７３の下向き面に密着して摺動しながら矢印ａの時計方向に回転する。
【００３８】
加圧ローラ７４の回転駆動によるフィルム７２の回転がなされ、また後述するように加熱体７３に対する通電により該加熱体７３が昇温して所定の目標温度に温調された状態において、定着ニップＮのフィルム７２と加圧ローラ７４との間に未定着トナー画像ｔを担持した記録材Ｐが導入され、トナー画像担持面がフィルム７２の外面に密着してフィルム７２と一緒に定着ニップＮを通過することで、加熱体７３の熱がフィルム７２を介して記録材Ｐに付与され未定着トナー画像ｔが記録材Ｐの面に加熱定着される。定着ニップＮを通った記録材Ｐはフィルム７２の面から曲率分離されて排出搬送される。Ａは記録材搬送方向である。
【００３９】
加熱体支持体７１は加熱体７３の支持部材として機能するとともに、定着ニップＮへの加圧、円筒状フィルム７２の回転搬送安定性を図る役目もする。
【００４０】
フィルム７２はその内面が定着ニップＮにおいて加熱体７３の下面に、また定着ニップＮの近傍において加熱体支持体７１の外面に摺動しながら回転する。フィルム７２を低トルクでかつスムーズに回転させるためには加熱体７３及び加熱体支持体７１とフィルム７２の間の摩擦抵抗を小さく抑える。このため加熱体７３及び加熱体支持体７１とフィルム７２の間に耐熱性グリース等の摺動潤滑剤を少量介在させてある。これによりフィルム７２はスムーズに摺動回転することが可能となる。
【００４１】
円筒状の耐熱性フィルム７２は例えば厚み３０μｍ〜１００μｍ程度のポリイミドを基層とした薄膜筒で、基層の上に導電性プライマーを介してＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のコートが施されており、トナーとの離型性を保っている。
【００４２】
加圧ローラ７４は芯金７４ａ上に基層としてのシリコーンゴム層７４ｂを設け、シリコーンゴム層７４ｂの上に不図示のプライマー層を介して１０〜１００μｍ程度の厚みを有するＰＦＡ等のフッ素系トップ層７４ｃを設けて構成され、トナーとの離型性を保っている。
【００４３】
図４の（ａ）は加熱体７３のおもて面側の平面模型図、（ｂ）は表面保護層を取り除いた状態の加熱体７３のおもて面側の平面模型図、（ｃ）は加熱体７３の背面側の平面模型図である。
【００４４】
加熱体７３は、記録材搬送方向に交差（直交）する方向を長手とする横長の薄板部材である。例えば、長さ２７０ｍｍ・幅８ｍｍ・厚さ１ｍｍのアルミナ、窒化アルミ等の耐熱性・電気絶縁性・低熱容量のセラミック基材（本実施例１ではアルミナ）を用いたセラミック基材７３ａのおもて面側に、厚膜印刷によってパターン形成したＡｇ／Ｐｄ等の抵抗発熱体（通電発熱体）層７３ｂ、抵抗発熱体層７３ｂを被覆する表面保護層７３ｃ、給電電極パターン７３ｇ・７３ｈ等を具備させたる。本例の加熱体７３は抵抗発熱体７３ｂを折り返しの平行２条形成してある。その平行２条の抵抗発熱体７３ｂの一方端側にそれぞれ電気的に導通させて給電電極パターン７３ｇ・７３ｈを具備させ、平行２条の抵抗発熱体７３ｂの他方端側は導電パターン７３ｉで互いに直列接続させてある。また本実施例１においては、セラミック基材７３ａに対する抵抗発熱体形成領域が記録材搬送方向Ａにおいてセラミック基材７３ａの長手軸線を中心に対称となるように形成した。
【００４５】
２２はサーミスタ等の温度検知手段（温度検知素子）である。本例ではサーミスタであり、セラミック基材７３ａの裏面側において最小サイズ記録材の通紙領域幅内に対応する位置に接触させて配設してある。
【００４６】
７３ｊ・７３ｋはサーミスタ２２と電気的に導通させたリード電路（以下、サーミスタ接点と記す）であり、厚膜印刷によって導体パターンとして形成してある。
【００４７】
２３はサーモスイッチや温度ヒューズ等の過昇温防止素子（安全素子）である。この過昇温防止素子２３もセラミック基材７３ａの裏面側において最小サイズ記録材の通紙領域幅内に対応する位置に接触させて配設してある。
【００４８】
図５は加熱体７３に対する給電制御系のブロック回路図である。１００は制御部（ＣＰＵ）である。ＡＣは商用交流電源である。１０１はトライアックである。そして、電源ＡＣ→過昇温防止素子２３→トライアック１０１→給電電極パターン７３ｇ→一方の抵抗発熱体７３ｂ→導電パターン７３ｉ→他方の抵抗発熱体７３ｂ→給電電極パターン７３ｈ→電源ＡＣの給電経路（ＡＣライン、一次回路）を構成させている。そして制御部１００はトライアック１０１をコントロールして抵抗発熱体７３ｂに対する電力供給を制御する。
【００４９】
また、制御部１００にはサーミスタ２２が検知する加熱体７３の温度情報がサーミスタ接点７３ｊ・７３ｋを介してデジタル信号としてフィードバックされる（ＤＣライン、二次回路）。
【００５０】
制御部１００はサーミスタ２２からフィードバックされるヒータ温度検知情報に基づいてトライアック１０１をコントロールして加熱体温度が所定の目標温度に温調維持されるように抵抗発熱体７３ｂに対する電力供給を制御する。
【００５１】
上記の温度制御手段による加熱体７３への電力制御は、電源波形の半波ごとに通電の実行と停止を制御するゼロクロス波数制御や、電源波形の半波ごとに通電する位相角を制御する位相制御等の多段階電力制御方法を用いている。
【００５２】
過昇温防止素子２３は、制御部１００やトライアック１０１等の故障により加熱体７３への通電が無制御に連続的になされるような事態（熱暴走）を万一生じても加熱体７３の過昇温を感熱（温度検知）して抵抗発熱体７３ｂへの通電を緊急遮断する役目をしている。
【００５３】
図６に本実施例１における加熱体支持体７１を加熱体７３の座面側からみた平面図を示す。加熱体支持体７１は、断熱性・高耐熱性・剛性を有する、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）・ポリアミドイミド（ＰＡＩ）・ポリイミド（ＰＩ）・ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）・液晶ポリマー等の高耐熱性樹脂や、これ等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される。
【００５４】
加熱体７３の背面側、本実施例１においては抵抗発熱体７３ｂの形成面側とは反対面側を、加熱体支持体７１の加熱体嵌入溝部７１１の底面の加熱体座面７１ａ〜７１ｃ（図中の斜線部）に当接させ、定着ニップＮとの間に加熱体７３を挟持させることによって支持する。加熱体座面７１ａと７１ｂの間と加熱体座面７１ａと７１ｃの間はそれぞれ空隙部（座繰り形状）７１２としてある。即ち加熱体７３の抵抗発熱体７３ｂを覆う領域と加熱体エッジ７３１、７３２付近を加熱体座面７１ａ〜７１ｃに当接させている。
【００５５】
図３の横断面図により、加熱体７３と加熱体支持体７１と定着ニップＮとの関係を説明する。
【００５６】
加熱体７３の抵抗発熱体配置領域（抵抗発熱体形成領域）をＷｈ、加熱体支持体７１の中央部の加熱体座面７１ａの加熱体当接領域をＷｇ、定着ニップＮの記録材搬送方向領域をＷｎとした場合、前記抵抗発熱体形成領域Ｗｈを前記加熱体当接領域Ｗｇの内側に含み、前記加熱体当接領域Ｗｇを前記記録材搬送方向領域Ｗｎの内側に含む（Ｗｈ≦Ｗｇ≦Ｗｎ）ように各部材を配置する。また、記録材搬送方向における加熱体７３の上下流エッジ７３１、７３２は定着ニップＮの外側に配置し、抵抗発熱体７３ｂが形成されていない領域７３１ａ、７３２ａにおいて、加熱体支持体７１と加熱体７３との間に空隙部７１２を設け、接触しないように構成されている。
【００５７】
図７・図８は、加熱体７３の抵抗発熱体７３ｂを覆う領域のみを加熱体座面７１ａに当接させた構成を示している。この構成の場合も上記の図３・図６の構成の場合と同様に、Ｗｈ≦Ｗｇ≦Ｗｎ、の関係構成としてある。
【００５８】
また、前述したように、加熱体７３の暴走時における安全素子としての過昇温防止素子２３（図５）が加熱体支持面側の一部に当接されており、定着装置が暴走すると所定時間範囲内のうちに抵抗発熱体７３ｂへの通電発熱を遮断するよう構成されている。本実施例１で用いた定着装置においては、ワコー電子社製サーモスイッチ：ＣＨ−１６［定格作動温度２５０℃］を用いており、１０００Ｗの電力で暴走した場合、５．０±１ｓｅｃで安全素子が作動することが事前検討においてわかっている。
【００５９】
次に、本実施例１の検証実験をおこなった結果を表１に示す。ここで、検証のための定着装置条件は以下の５通りで、
検証（１）＝本実施例１：図３・図６の構成
検証（２）＝本実施例１：図７・図８の構成
従来例（３）：図１４の構成
従来例（４）：図１５の構成
従来例（５）：図１６の構成
上記の５通りにおける、電力１０００Ｗで暴走させたときの加熱体破損の有無（「無」の場合は安全素子がない状態において破損するまでの時間）、そのときの安全素子作動の有無（作動時間）、坪量１５７ｇ／ｍ２小サイズ紙の５重送時における加熱体破損の有無、同一温調時の定着性の良悪を比較した。
【００６０】
【表１】
2006071894.tif 000003
【００６１】
表１の結果の詳細を以下に説明する。
【００６２】
１．定着装置暴走時の加熱体破損、安全素子作動について
検証（１）、検証（２）では、いずれの従来例（３）〜（５）に対しても定着装置の暴走時における加熱体７３の破損よりも先に安全素子２３が作動しており、しかも安全素子２３の作動時間５．０±１．０ｓｅｃに対して十分なマージンを有している。これは、加熱体７３が暴走した場合、抵抗発熱体７３ｂ部分は発熱しつづけるため昇温していくが、発生した熱は加熱体座面７１ａを介して加熱体支持体７１側へ、定着フィルム７２を介して定着ニップＮ側へ、そして加熱体７３内部の抵抗発熱体が無い領域７３１ａ、７３２ａへ移動するため、加熱体７３の、抵抗発熱体７３ｂの所定発熱量に対する抵抗発熱体形成領域Ｗｈの昇温速度は緩やかとなる。なおかつ加熱体７３の抵抗発熱体が無い領域７３１ａ、７３２ａへ移動した熱は、加熱体支持体７１との間に空隙部７１２を挟んでいるために加熱体支持体７１側へ移動しにくく、抵抗発熱体形成領域Ｗｈの昇温速度に対してあまり遅れることなく追従できる。それ故に、加熱体７３において、抵抗発熱体７３ｂの形成領域Ｗｈと非形成領域の温度差はいずれの従来例（３）〜（５）よりも小さく、熱ストレス負荷が少なくなり加熱体破損に対するマージンが増えたと考えられる。
【００６３】
図９に、上記５通り（１）〜（５）の構成における、１０００Ｗ暴走２．５秒後の加熱体７３のセラミック基材７３ａの記録材搬送方向の温度分布を示す。
【００６４】
検証（１）より検証（２）のほうが、加熱体上下流端部７３１、７３２付近から加熱体支持体７１への熱移動が少ない分、加熱体破損に対するマージンが大きい。従来例（３）と（４）は、抵抗発熱体７３ｂの非形成領域から加熱体支持体７１への熱の移動が大きいため加熱体７３内部の温度差は非常に大きい。従来例（５）は、抵抗発熱体７３ｂの非形成領域から加熱体支持体７１への熱移動は小さいが、抵抗発熱体形成領域Ｗｈの熱移動も少ないために加熱体７３内部の温度差としてはそれほど小さくならず、加熱体破損に対するマージンは十分確保できない。
【００６５】
２．小サイズ厚紙の５重送時における加熱体破損について
抵抗発熱体７３ｂの形成領域Ｗｈに加熱体座面７１ａを有する検証（１）・（２）と、従来例（３）においては加熱体破損の発生はなく、逆に、抵抗発熱体７３ｂの形成領域Ｗｈの加熱体支持体７１側に空隙部７１２を有する従来例（４）と（５）においては加熱体破損が発生した。これは、小サイズ厚紙の５重送においては過電力による非通紙部昇温が大きく、特に抵抗発熱体７３ｂから加熱体支持体７１側への熱移動が少ない従来例（４）と（５）の構成では昇温度合が大きい。したがって加熱体支持部７１が溶解しやすく加熱体７３には熱ストレス以外に機械的ストレスが加わったために加熱体破損が発生したと考えられる。
【００６６】
３．定着性について
検証（１）と（２）の定着性は、従来例（３）よりも良好であり、従来例（４）と同等だった。これは、定着ニップＮ中の温度分布と熱移動のバランスから導かれた結果と考えられる。
【００６７】
図１０に、上記５通り（１）〜（５）の構成における、プリント温調時の定着ニップＮ内の記録材搬送方向温度分布を示す。検証（１）と（２）と、従来例（３）では、抵抗発熱体形成領域Ｗｈから加熱体対面側の加熱体支持体７１へ熱移動しやすいという点では共通している。しかし検証（１）と（２）では、定着ニップＮの上下流端部より内側の領域において加熱体７３と加熱体支持体７１との間に空隙部７１２を有するため、定着ニップ上下流端部は従来例（３）より高温を保ち、その熱はより定着ニップＮ側つまり記録材Ｐ側へ移動しやすい。したがって従来例（３）よりも定着性が良好だったと考えられる。従来例（４）では、抵抗発熱体形成領域Ｗｈの熱は効率良く記録材Ｐ側へ移動するが、抵抗発熱体７３ｂの非形成領域で加熱体７３を当接支持しているために定着ニップＮの上下流端部の温度は非常に低く、その部分からの熱は効率良く記録材Ｐ側へ移動しないため、結果として検証（１）と（２）、従来例（４）の定着性は同等となったと考えられる。
【００６８】
以上のように本実施例１の構成によれば、定着装置暴走時、加熱体破損に対して十分にマージンを持たせて安全素子を作動させ、通電遮断させることがすることができ、小サイズ厚紙の重送時などの場合でも非通紙部昇温を緩和して通常使用時の加熱体破損に対しても十分なマージンを確保でき、更には定着効率を良好にすることが可能となった。
【００６９】
なお、本実施例１においては、加熱体のセラミック基材としてアルミナを用いた場合についてのみ説明したが、これに限らず、加熱体のセラミック基材として窒化アルミなどを用いた場合においても同様の効果が得られる。
【実施例２】
【００７０】
本実施例２においては、実施例１における検証（２）の構成（図７・図８）において、加熱体７３の搬送方向中心位置に対する抵抗発熱体７３ｂの形成位置を振り、定着装置暴走時の加熱体破損に対するマージン比較をおこなった。
【００７１】
具体的には、検証（２）の構成においては抵抗発熱体７３ｂをセラミック基材７３ａに対して対称位置に形成した。検証（６）の構成においては、図１１のように、抵抗発熱体７３ｂをセラミック基材７３ａに対して記録材搬送方向上流側に寄せて形成した。また検証（７）の構成においては、図１２のように、抵抗発熱体７３ｂをセラミック基材７３ａに対して記録材搬送方向下流側に寄せて形成した。Ｓは加熱体のセラミック基材７３ａの短手方向中心（セラミック基材幅方向中心）である。検証（６）と（７）は、上記の抵抗発熱体７３ｂの形成位置以外の構成は検証（２）の構成と同様である。
【００７２】
本実施例２における検証結果を表２に示す。
【００７３】
【表２】
2006071894.tif 000004
【００７４】
表２によると、検証（６）と（７）とも本発明にかかる作用効果により従来例よりは良好な結果が得られたが、検証（２）の構成よりも暴走時における加熱体破損に対するマージンが減少していることがわかる。これは、加熱体７３のセラミック基材７３ａに対して発熱領域が対称であるほうが、加熱体に加わる熱ストレスが小さいためと考えられる。したがって、定着装置暴走時の加熱体破損に対するマージンという観点から、加熱体７３中の抵抗発熱体７３ｂの形成領域は、セラミック基材７３ａに対して略対称位置に形成することが望ましい。より正確には、抵抗発熱体７３ｂの発熱分布がセラミック基材７３ａに対して略対称な分布であることが望ましい。
【００７５】
なお、本実施例２においては、セラミック基材７３ａに対する抵抗発熱体７３ｂの形成領域あるいは発熱分布についてのみ説明したが、これに限らず、加熱体支持体７１の加熱体座面７１ａの形成領域、定着ニップＮの形成領域が、セラミック基材７３ａないしは抵抗発熱体７３ｂに対して略対称な位置に形成されることが、加熱体破損の観点からは望ましい。
【実施例３】
【００７６】
実施例１における検証（２）の構成は、暴走時の加熱体破損に対するマージンが大きく、定着性や非通紙部昇温に対しても良好な結果が得られたが、図７・図８の加熱体座面７１ａ構成である場合、定着装置の駆動時において回転モーメントが加熱体７３に加わり、加熱体支持部に機械的ストレスが加わる可能性があり、加熱体７３の安定的な固定支持という観点では好ましくなかった。
【００７７】
図１３に、本実施例３における加熱体支持体７１を加熱体７３の座面側、及び加熱体７３と定着ニップＮの長手位置関係を示す。本実施例３においては、加熱体座面７１ａ上に加熱体７３を配置した状態において、長手方向（記録材搬送方向に直交する方向）の抵抗発熱体７３ｂを形成しない領域７３ｅ、７３ｆでは加熱体７３を全面で当接支持し、且つ前記加熱体全面当接支持部７１ｄ、７１ｅの一部を定着ニップ内部に含ませるように加熱体座面を構成している。このとき、抵抗発熱体７３ｂの長手領域をＬｈ、加熱体座面７１ａの長手領域をＬｇ、定着ニップＮの長手領域をＬｎとした場合、前記抵抗発熱体長手領域Ｌｈを前記加熱体座面長手領域Ｌｇの内側に含み、前記加熱体座面長手領域Ｌｇを前記抵抗発熱体長手領域Ｌｎの内側に含んでいる（Ｌｈ≦Ｌｇ≦Ｌｎ）。
【００７８】
即ち、加熱体座面領域７１ａは、加熱体７３の、記録材ｉ搬送方向に直交する方向における抵抗発熱体形成領域Ｌｈより外側の抵抗発熱体非形成領域７３ｅ・７３ｆを当接支持する抵抗発熱体非形成部座面領域７１ｄ・７１ｅを有し、抵抗発熱体非形成部座面領域７３ｅ・７３ｆにおける記録材搬送方向の幅は、抵抗発熱体形成部座面領域Ｌｎにおける記録材搬送方向の幅より大きい。
【００７９】
このような構成をとることにより、定着装置の回転駆動に対して加熱体７３に回転モーメントが加わることを防止でき、加熱体７３を加熱体支持体７１に対して安定的に支持させることが可能となる。そのうえで、加熱体７３の抵抗発熱体形成領域Ｗｈでは実施例１の検証（２）の構成のような座面構成をとることにより、加熱体破損に対するマージンを十分確保し、定着性が良好である定着装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】実施例１における画像形成装置の概略構成図
【図２】定着装置の要部の拡大横面模型図
【図３】定着ニップ部分の拡大模型図
【図４】加熱体の構成説明図
【図５】加熱体に対する給電制御系のブロック回路図
【図６】加熱体支持体を加熱体座面側からみた平面図（その１）
【図７】加熱体支持体を加熱体座面側からみた平面図（その２）
【図８】図７の加熱体支持体を用いた場合の定着ニップ部分の拡大模型図
【図９】暴走時の加熱体のセラミック基材内の温度分布図
【図１０】プリント温調時の定着ニップ内の温度分布図
【図１１】実施例２における定着装置の定着ニップ部分の拡大模型図（その１）
【図１２】実施例２における定着装置の定着ニップ部分の拡大模型図（その２）
【図１３】実施例３における抵抗発熱体、加熱体座面、定着ニップの長手位置関係の説明図
【図１４】従来例（３）における定着装置の定着ニップ部分の拡大模型図
【図１５】従来例（４）における定着装置の定着ニップ部分の拡大模型図
【図１６】従来例（５）における定着装置の定着ニップ部分の拡大模型図
【符号の説明】
【００８１】
７１…加熱体支持体、７２…定着フィルム、７３…加熱体、７４…加圧ローラ、Ｎ…定着ニップ
【図２】
2006071894.tif 000005
【図１】
2006071894.tif 000006
【図３】
2006071894.tif 000007
【図４】
2006071894.tif 000008
【図５】
2006071894.tif 000009
【図６】
2006071894.tif 000010
【図７】
2006071894.tif 000011
【図８】
2006071894.tif 000012
【図９】
2006071894.tif 000013
【図１０】
2006071894.tif 000014
【図１１】
2006071894.tif 000015
【図１２】
2006071894.tif 000016
【図１３】
2006071894.tif 000017
【図１４】
2006071894.tif 000018
【図１５】
2006071894.tif 000019
【図１６】
2006071894.tif 000020