(57)【要約】      （修正有）【課題】画像形成装置の省電力性を向上させる。【解決手段】画像形成装置の定着装置に用いられるヒートローラ５２は、円筒形状で電気絶縁性の合成樹脂からなるベース体３１と、フィルム状ヒータ３３と、トナーに対して高い離型性を有する離型層３７と、を含む。フィルム状ヒータ３３は、耐熱絶縁層３４と、複数本の線からなるパターン形状を有するように耐熱絶縁層３４の一側の面に形成されるとともに電圧の印加により発熱する発熱体３５と、前記耐熱絶縁層３４の他側の面に面状に形成される伝熱層３６と、を含む。ベース体３１と離型層３７との間にフィルム状ヒータ３３が介在されるとともに、ベース体３１と、発熱体３５と、耐熱絶縁層３４と、伝熱層３６と、離型層３７とが、半径方向外方にこの順番で積層される。フィルム状ヒータ３３に与えられる単位時間当たりの電力を、ヒートローラ５２が用紙に接しているときと接していないときとで異ならせる。【選択図】図４
2008112053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを記録媒体上に定着させるための定着装置を備えた画像形成装置において、
前記定着装置に用いられるヒートローラは、
円柱形状又は円筒形状を有し、電気絶縁性を有するベース体と、
電気絶縁層と、複数本の線からなるパターン形状を有するように前記電気絶縁層の一側の面に形成されるとともに電圧の印加により発熱する発熱層と、前記電気絶縁層の他側の面に面状に形成される伝熱層と、を含む面状発熱体と、
前記トナーに対して高い離型性を有する離型層と、
を含み、
前記ベース体の外周面と前記離型層との間に前記面状発熱体が介在されるとともに、前記ベース体と、前記発熱層と、前記電気絶縁層と、前記伝熱層と、前記離型層とが、半径方向外方にこの順番で積層されており、
前記記録媒体が前記ヒートローラに接した状態において前記面状発熱体に与えられる単位時間当たりの電力ＷＡと、前記記録媒体が前記ヒートローラに接していない状態において前記面状発熱体に与えられる単位時間当たりの電力ＷＢとを、異ならせるように制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
トナーを記録媒体上に定着させるための定着装置を備えた画像形成装置において、
前記定着装置に用いられるヒートローラは、
円柱形状又は円筒形状を有し、電気絶縁性を有するベース体と、
このベース体の外周上に積層される電気絶縁層と、この電気絶縁層上に複数本の線からなるパターン形状を有するように形成されるとともに電圧の印加により発熱する発熱層と、を含む面状発熱体と、
この面状発熱体上に積層される弾性層と、
この弾性体上に積層され、トナーに対して高い離型性を有する離型層と、
を含み、
前記記録媒体が前記ヒートローラに接した状態において前記面状発熱体に与えられる単位時間当たりの電力ＷＡと、前記記録媒体が前記ヒートローラに接していない状態において前記面状発熱体に与えられる単位時間当たりの電力ＷＢとを、異ならせるように制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の画像形成装置であって、
前記電力ＷＡが前記電力ＷＢよりも大きいことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１から３までの何れか一項に記載の画像形成装置であって、
前記記録媒体が前記ヒートローラに接した状態において前記面状発熱体に与えられる電圧ＶＡと、前記記録媒体が前記ヒートローラに接していない状態において前記面状発熱体に与えられる電圧ＶＢとを、異ならせるように制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１から３までの何れか一項に記載の画像形成装置であって、
前記記録媒体が前記ヒートローラに接した状態において前記面状発熱体が駆動されるデューティ比ＤＡと、前記記録媒体が前記ヒートローラに接していない状態において前記面状発熱体が駆動されるデューティ比ＤＢとを、異ならせるように制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１から５までの何れか一項に記載の画像形成装置であって、
前記記録媒体の搬送路において、前記定着装置よりも搬送方向上流側に記録媒体検知センサを備え、
この記録媒体検知センサが記録媒体を検知したタイミングに基づいて、前記面状発熱体に与えられる単位時間当たりの電力の切換タイミングが定められ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】
本発明は、トナーを記録媒体上に定着させるためのヒートローラを用いる画像形成装置の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、電子写真式の画像形成装置に用いられる熱ローラ定着式の定着装置を開示する。この特許文献１の定着装置はヒートローラとプレスローラとを圧接してニップ部を形成し、このニップ部を通過する用紙を加熱及び加圧することで、トナーを用紙に定着させる構成になっている。特許文献１の構成では、ヒートローラは円筒状に構成されるとともに、その内部には熱源としてのハロゲンランプが配置されている。
【特許文献１】特開２００５−２５７８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記特許文献１に開示されるようなハロゲンランプ内蔵型のヒートローラは、ローラを内部から加熱する構成であるため、加熱を開始してからローラ表面が必要な温度に上昇するまでの時間が長くなってしまい、ウォームアップタイムの短縮という観点で改善の余地があった。また、熱源が円筒状のローラの内周側に配置されているためにローラ表面の効率的な加熱ができず、省エネルギーの観点からも改善の余地が残されていた。
【０００４】
本願発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、ウォームアップタイムを短縮でき、省電力化が可能な画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００５】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
【０００６】
本発明の第１の観点によれば、以下の構成の画像形成装置が提供される。即ち、トナーを記録媒体上に定着させるための定着装置を備える。前記定着装置に用いられるヒートローラは、円柱形状又は円筒形状を有し、電気絶縁性を有するベース体と、電気絶縁層と、複数本の線からなるパターン形状を有するように前記電気絶縁層の一側の面に形成されるとともに電圧の印加により発熱する発熱層と、前記電気絶縁層の他側の面に面状に形成される伝熱層と、を含む面状発熱体と、前記トナーに対して高い離型性を有する離型層と、を含む。前記ベース体の外周面と前記離型層との間に前記面状発熱体が介在されるとともに、前記ベース体と、前記発熱層と、前記電気絶縁層と、前記伝熱層と、前記離型層とが、半径方向外方にこの順番で積層されている。前記記録媒体が前記ヒートローラに接した状態において前記面状発熱体に与えられる単位時間当たりの電力ＷＡと、前記記録媒体が前記ヒートローラに接していない状態において前記面状発熱体に与えられる単位時間当たりの電力ＷＢとを、異ならせるように制御する。
【０００７】
これにより、ローラ表面の近くに熱源即ち面状発熱体が配置されるので、ローラ表面の温度を急速に上昇させることができ、ウォームアップタイムを顕著に短縮できる。また、ベース体の外方に面状発熱体が配置されるので、ヒートローラの中心部の無駄な加熱を防止でき、省電力性に優れる。更には、面状発熱体の発熱層は複数の線からなるパターン形状を有しているので、発熱ムラを軽減できる。また、発熱層よりも外方に面状の伝熱層が配置されていることにより、ヒートローラの表面に接触する記録媒体を均一に加熱でき、均一なトナー定着を実現できる。また、記録媒体がヒートローラに接しているか否かでヒートローラに与える電力の大きさを切り換えることにより、ヒートローラの消費電力をきめ細かく制御でき、省電力化が容易である。更に、ローラ表面の温度を急速に立上げ可能なことから、上記のような電力の切換を行った場合でも、所望のタイミングでローラ表面をトナー定着に必要な温度まで確実に上昇させることができる。
【０００８】
本発明の第２の観点によれば、以下の構成の画像形成装置が提供される。即ち、トナーを記録媒体上に定着させるための定着装置を備える。前記定着装置に用いられるヒートローラは、円柱形状又は円筒形状を有し、電気絶縁性を有するベース体と、このベース体の外周上に積層される電気絶縁層と、この電気絶縁層上に複数本の線からなるパターン形状を有するように形成されるとともに電圧の印加により発熱する発熱層と、を含む面状発熱体と、この面状発熱体上に積層される弾性層と、この弾性体上に積層され、トナーに対して高い離型性を有する離型層と、を含む。前記記録媒体が前記ヒートローラに接した状態において前記面状発熱体に与えられる単位時間当たりの電力ＷＡと、前記記録媒体が前記ヒートローラに接していない状態において前記面状発熱体に与えられる単位時間当たりの電力ＷＢとを、異ならせるように制御する。
【０００９】
これにより、ローラ表面の近くに熱源即ち面状発熱体が配置されるので、ローラ表面の温度を急速に上昇させることができ、ウォームアップタイムを短縮できる。また、ベース体の外方に面状発熱体が配置されるので、ヒートローラの中心部の無駄な加熱を防止でき、省電力性に優れる。更には、面状発熱体の発熱層は複数の線からなるパターン形状を有しているので、発熱ムラを軽減できる。また、面状発熱体と離型層との間に弾性層が配置されているので、定着後のトナーに適度の光沢を付与でき、光沢感のある画像を形成することができる。また、記録媒体がヒートローラに接しているか否かでヒートローラに与える電力の大きさを切り換えることにより、ヒートローラの消費電力をきめ細かく制御でき、省電力化が容易である。更に、ローラ表面の温度を急速に立上げ可能なことから、上記のような電力の切換を行った場合でも、所望のタイミングでローラ表面をトナー定着に必要な温度まで確実に上昇させることができる。
【００１０】
前記の画像形成装置においては、前記電力ＷＡが前記電力ＷＢよりも大きいことが好ましい。
【００１１】
これによれば、必要なときにだけトナー定着に必要な電力ＷＡを供給することにより、記録媒体へのトナー定着を確実に行いつつ、消費電力を節約し、ランニングコストを低減することができる。
【００１２】
前記の画像形成装置においては、前記記録媒体が前記ヒートローラに接した状態において前記面状発熱体に与えられる電圧ＶＡと、前記記録媒体が前記ヒートローラに接していない状態において前記面状発熱体に与えられる電圧ＶＢとを、異ならせるように制御することが好ましい。
【００１３】
これにより、単位時間当たりの電力を容易に変更することができる。
【００１４】
前記の画像形成装置においては、前記記録媒体が前記ヒートローラに接した状態において前記面状発熱体が駆動されるデューティ比ＤＡと、前記記録媒体が前記ヒートローラに接していない状態において前記面状発熱体が駆動されるデューティ比ＤＢとを、異ならせるように制御することが好ましい。
【００１５】
これによっても、単位時間当たりの電力を容易に変更することができる。
【００１６】
前記の画像形成装置においては、以下のように構成することが好ましい。即ち、前記記録媒体の搬送路において、前記定着装置よりも搬送方向上流側に記録媒体検知センサを備える。この記録媒体検知センサが記録媒体を検知したタイミングに基づいて、前記面状発熱体に与えられる単位時間当たりの電力の切換タイミングが定められる。
【００１７】
これにより、電力の切換タイミングを正確に求めることができるので、記録媒体へのトナー定着を確実に行うことができるとともに、一層の省電力化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係るコピーファクシミリ複合機の外観斜視図、図２は複合機の本体内部の様子を示す正面断面図である。
【００１９】
図１の外観斜視図に示すように、画像形成装置としてのコピーファクシミリ複合機７５は、フラットベッドスキャナ及びオートドキュメントフィードスキャナとして機能する画像読取部７６と、コピー部数やファクシミリ送信先等を指示するための操作パネル７７と、記録媒体としての用紙に画像を形成する画像形成部等を内蔵した本体７８と、前記用紙を順次供給する給紙カセット７９と、を備えている。この本体７８は、通信回線を介して画像データを伝送するための図略の送受信部等を備える。
【００２０】
コピーファクシミリ複合機７５の内部の様子が図２に示される。この図２に示すように、本体７８の上面には、読み取るべき原稿を載置するプラテンガラス８２が設けられる。本体７８の上方には原稿台カバー８３が設けられており、この原稿台カバー８３によって、原稿をプラテンガラス８２上に押圧して固定できるようになっている。
【００２１】
前記原稿台カバー８３には自動原稿供給装置（オートドキュメントフィーダ、ＡＤＦ）８４が配設されている。このＡＤＦ８４は、原稿台カバー８３の上部に設けられた原稿トレイ８５と、この原稿トレイの下方に設けられた排出トレイ８６と、を備える。
【００２２】
図２に示すように、前記原稿台カバー８３の内部には、原稿トレイ８５と排出トレイ８６とを繋ぐ湾曲状の原稿搬送経路８７が構成されている。この原稿搬送経路８７には、分離ローラ８８及び複数の搬送ローラ８９が配置されている。この構成で、原稿トレイ８５に重ねてセットされた原稿は、１枚ずつ分離されて湾曲状の前記原稿搬送経路８７に沿って搬送され、原稿読取位置を通過した後、排出トレイ８６へ排出される。
【００２３】
図２に示すように、本体７８の上部にはスキャナユニット９０が備えられる。このスキャナユニット９０は、前記プラテンガラス８２又は前記ＡＤＦ８４の原稿読取位置に対して光を照射する光源９１と、原稿からの反射光を反射させる反射ミラー９２，９３，９４と、反射光を収束させる集光レンズ９５と、この収束光を電気信号に変換して出力する電荷結合素子（ＣＣＤ）９６と、を備えている。
【００２４】
スキャナユニット９０の光源９１及び反射ミラー９２等は適宜移動可能に構成しており、プラテンガラス８２に載置された原稿を移動しつつ走査したり、あるいはＡＤＦ８４の前記原稿読取位置まで移動させて、原稿搬送経路８７を搬送される原稿を走査したりすることができる。
【００２５】
この原稿からの反射光はＣＣＤ９６へ導かれて結像し、ＣＣＤ９６は原稿に応じた電気信号を出力する。この信号は適宜の変換処理後に後述の画像形成部１１に送られて印刷されたり、前記送受信部によって他のファクシミリ装置へ通信回線を介して送信されたりする。
【００２６】
図２に示すように、本体７８の下部には、用紙１００を供給する給紙カセット７９が備えられる。この給紙カセット７９は装置正面側（図２の紙面手前側）に引出可能に構成されている。給紙カセット７９の上方には、画像形成部１１、定着装置５１、及び排紙トレイ８０が備えられている。
【００２７】
本体７８の内部には、給紙カセット７９から排紙トレイ８０へ用紙１００を搬送するための搬送路２４が形成されている。この搬送路２４は、給紙カセット７９の一端側から上方に向かって延びた後、水平方向に湾曲して画像形成部１１に至り、更に水平方向へ延びて定着装置５１を通過した後、排紙トレイ８０上に至るように構成されている。
【００２８】
給紙カセット７９の上方には給紙ローラ２１が配置されており、給紙カセット７９内に積層された最上層の用紙１００に前記給紙ローラ２１が接触するように構成されている。この状態で給紙ローラ２１が駆動されることで、最上層の用紙１００が分離されてピックアップされ、前記搬送路２４に向けて送り出される。
【００２９】
搬送路２４において前記給紙ローラ２１のすぐ下流側には、搬送ローラ２２，２３が配置されている。この搬送ローラ２２，２３は、それに対向配置されるローラとの間に用紙１００をニップしつつ駆動されることで、用紙１００を下流側の画像形成部１１へ搬送する。
【００３０】
また、前記搬送路２４において搬送ローラ２３の近傍位置には、用紙検知センサ（記録媒体検知センサ）１８が配置される。この用紙検知センサ１８は、搬送路２４内を搬送される用紙１００を検出して、適宜の信号（用紙検知信号）を出力するように構成されている。
【００３１】
画像形成部１１は、図２に示すように、感光ドラム１２の周囲に、帯電器１３と、ＬＥＤヘッド１４と、現像器１５と、転写ローラ１６と、を配置した構成になっている。
【００３２】
感光ドラム１２は、表面に有機感光体による光導電膜が形成されるとともに、図示しない電動モータによって回転駆動されるように構成されている。帯電器１３はブラシ帯電方式に構成され、この帯電器１３によって感光ドラム１２の表面が均一に、例えば負に帯電されるようになっている。
【００３３】
露光器としてのＬＥＤヘッド１４は、前記帯電器１３より下流側（感光ドラム１２の回転方向の下流側をいう。以下、現像器１５、及び転写ローラ１６の説明において同じ。）に配置されており、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用紙幅方向に多数並べて備えた構成となっている。そしてＬＥＤヘッド１４は、電話回線を介して受信したファクシミリ原稿の画像データや、画像読取部７６で読み取った画像データに対応して選択的に発光する。この結果、感光ドラム１２の表面が選択的に露光され、露光部分の電荷エネルギーが消失することで静電潜像が形成される。
【００３４】
現像器１５は前記ＬＥＤヘッド１４の下流側に配置されている。この現像器１５は、非磁性一成分トナーを収容するトナー容器２６を備えるとともに、トナーの撹拌のためにトナー容器２６の内部で回転駆動される撹拌ブレード２７を備えている。更に、現像器１５は、トナー容器２６の内部に配置される供給ローラ２８と、この供給ローラ２８に接触して配置される現像ローラ２９と、この現像ローラ２９の外周面に接触するように配置される規制ブレード３０と、を備えている。
【００３５】
この構成で、供給ローラ２８と現像ローラ２９とは、互いに周面を逆方向に擦るように回転駆動される。また、規制ブレード３０の先端は、回転駆動される現像ローラ２９の周面を擦ることになる。この結果、トナー容器２６内のトナーは摩擦帯電され、現像ローラ２９の表面に電位差によって付着する。現像ローラ２９の表面のトナーは、規制ブレード３０によって付着厚さが均一になるよう調整されるとともに、当該現像ローラ２９の回転によって感光ドラム１２側へ送られる。その後、感光ドラム１２と現像ローラ２９との近接部分において、感光ドラム１２の前記ＬＥＤヘッド１４による露光部に相当する部分においてのみ、現像ローラ２９の表面のトナーが選択的に感光ドラム１２の表面へ移動する。この結果、感光ドラム１２の表面上にトナー像が形成される。
【００３６】
転写ローラ１６は、前記現像器１５の下流側に配置されるとともに、感光ドラム１２から搬送路２４を挟んで反対側に配置されている。また、この転写ローラ１６には電源からの所定の電圧が印加されている。従って、感光ドラム１２の表面に形成されたトナー像は、感光ドラム１２の回転によって転写ローラ１６側へ近づくように移動し、その電界吸引力によって用紙１００に転写される。トナー像が転写された用紙１００は、感光ドラム１２の回転によって、搬送路２４の下流側の定着装置５１へ送られる。
【００３７】
定着装置５１は、回転駆動されるヒートローラ５２と、このヒートローラ５２に対向して配置されるプレスローラ５３と、を備えている。このプレスローラ５３は付勢バネによってヒートローラ５２に対して押し付けられている。なお、前記ヒートローラ５２及びプレスローラ５３の詳細な構成については後述する。
【００３８】
この構成で、用紙１００がヒートローラ５２とプレスローラ５３との間を通過すると、高温のヒートローラ５２の熱及びプレスローラ５３による圧力によって、トナー像のトナーが融解して用紙１００に定着する。なお、定着装置５１には、用紙１００がヒートローラ５２に貼り付いたまま周囲に巻き付くことを防止するための分離爪５４が設けられている。
【００３９】
図２に示すように、定着装置５１より下流側には排紙ローラ２５が設けられる。この構成で、定着装置５１から送られてきた用紙１００は、排紙ローラ２５とそれに対向配置される従動ローラとの間でニップされて、前記排紙トレイ８０上に排出される。
【００４０】
次に、前記定着装置５１の詳細な構成を説明する。定着装置５１の拡大断面図が図３に示され、この図３に示すように、この定着装置５１は、前記ヒートローラ５２及びプレスローラ５３を収容するハウジング５５を備える。このハウジング５５には、ベアリング５６を介してヒートローラ５２が回転自在に支持されるとともに、プレスローラ５３が軸受体５７を介して回転自在に支持される。
【００４１】
軸受体５７はハウジング５５に対してスライド自在に設けられており、軸受体５７とハウジング５５との間には付勢バネ５８が介在される。この付勢バネ５８のバネ力によってプレスローラ５３がヒートローラ５２に対して押し付けられ、両者が弾接する構成になっている。
【００４２】
次に、ヒートローラ５２及びプレスローラ５３の詳細な構成を図４を参照して説明する。図４は図３のＡで示した領域（ニップ部）の拡大断面図である。ヒートローラ５２は、ベース体（耐熱担持体）３１と、耐熱断熱層３２と、フィルム状ヒータ（面状発熱体）３３と、離型層３７と、を主要な構成として備えている。
【００４３】
ベース体３１は円筒形状を有しており、このベース体３１の外側にフィルム状ヒータ３３が配置されている。このベース体３１の熱伝導率は、フィルム状ヒータ３３の熱伝導率（後述の伝熱層３６の熱伝導率）より小さく、また、ベース体３１の熱容量はフィルム状ヒータ３３の熱容量（伝熱層３６の熱容量）よりも大きくなっている。
【００４４】
ベース体３１の外側に配置されるフィルム状ヒータ３３は、耐熱絶縁層３４と、発熱体（発熱層）３５と、伝熱層（均熱層）３６と、を備えて構成されている。
【００４５】
フィルム状ヒータ３３の発熱体３５は、例えばステンレスや、ニッケルクロム等のニッケル合金や、ニッケル等で構成することができる。この発熱体３５は、幅の細い複数の線を平行に等間隔で並べたパターン形状に構成されている（ヒータパターン）。発熱体３５の厚みは、例えば０．１μｍ以上１００μｍ以下とするのが好ましく、３０μｍ程度となるように形成することが更に好ましい。ヒータパターンを作成する方法としては、具体的には、スパッタリング、蒸着、金属箔のエッチング、パターン印刷、ブラスト等を使用することができる。
【００４６】
フィルム状ヒータ３３の耐熱絶縁層３４の厚みは、例えば１μｍ以上２００μｍ以下、好ましくは１０μｍ以上７０μｍ以下とするのが良い。耐熱絶縁層３４の材料としては、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂等が好ましいが、これらに限定されない。
【００４７】
フィルム状ヒータ３３の伝熱層３６は、例えば１μｍ以上５０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以上３０μｍ以下の厚みを有するように構成する。この伝熱層３６は、ベース体３１、発熱体３５、耐熱絶縁層３４、及び後述の耐熱断熱層３２の何れよりも高い熱伝導率を有するものを用いて形成することが好ましい。また、伝熱層３６の熱伝導率は、例えば１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上とするのが好ましい。伝熱層３６の材料としては、例えば銅やアルミニウム等の金属、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のセラミックスが考えられる。
【００４８】
ヒートローラ５２の最外周には離型層３７が配置される。この離型層３７は、トナーに対して離型性の高い材料（表面エネルギーが低く分子間凝集力の小さい材料）、例えばテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体等のフッ素樹脂よりなり、厚みとしては例えば３０μｍ程度となるように形成する。
【００４９】
また、前記フィルム状ヒータ３３とベース体３１との間には耐熱断熱層３２が介在される。この耐熱断熱層３２は、例えば０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の厚みを有するように構成する。耐熱断熱層３２の材料としては、前記発熱体３５、耐熱絶縁層３４、伝熱層３６及びベース体３１の何れよりも低い熱伝導率を有するものが好ましく、例えばセラミックファイバーを主成分とするマット、ガラスファイバー、発泡樹脂、多孔質セラミックス等を用いることが考えられる。
【００５０】
フィルム状ヒータ３３は、例えば以下の方法で形成することができる。即ち、基材としてのポリイミドフィルムの一側の面に銅箔を貼り合わせたものを用意する。このポリイミドフィルムは耐熱絶縁層３４に相当し、銅箔が伝熱層３６に相当する。そして、ポリイミドフィルムの銅箔と反対側の面に、厚み２５μｍのステンレス箔を、ポリイミド、シリコーン等の耐熱接着剤で加熱圧着させる。この耐熱接着剤は、スクリーン印刷等の公知の方法で付与することができる。次に、上記ステンレス箔を、ウェットエッチング等の公知の方法で、複数の線を有するパターン形状に加工する。この結果、ステンレス箔からなるヒータパターン形状の発熱体（発熱層）３５が形成され、良好な可撓性を備えたフィルム状ヒータ３３が得られる。
【００５１】
なお、伝熱層３６の形成方法としては、単独のポリイミドフィルムに銅箔を別途ポリイミド、シリコーン等の耐熱接着剤で貼り付けても良い。また、前記発熱体３５の形成方法としては、当該箔状の材料をウェットエッチング、ドライエッチング、ブラスト等の方法で予め所定のヒータパターン形状に加工してから、ポリイミドフィルムに貼り付けてもよい。また、ワイヤ状の材料を予めヒータパターン形状に加工したものを別途ポリイミド、シリコーン等の耐熱接着剤でポリイミドフィルムに貼り付けても良い。更に、スパッタリングや蒸着等の薄膜プロセスを用いて箔体を形成しても良いし、薄膜プロセスによってヒータパターンを直接形成しても良い。
【００５２】
次に、電気絶縁性を有する樹脂、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂を円筒状に成形したベース体３１を用意する。次に、アルミナ−シリカを主成分とするセラミック質のマットを、ポリイミド、シリコーン等の耐熱接着剤で、ベース体３１の外周面に加熱圧着させる。これにより、ベース体３１の表面に耐熱断熱層３２が形成される。前記耐熱接着剤は、スクリーン印刷等の公知の方法で付与することができる。
【００５３】
その後、前記の手順によって得られたフィルム状ヒータ３３を、その発熱体３５側の面がベース体３１の外周面（前記耐熱断熱層３２）に対向するように配置し、シリコーン、ポリイミド等の耐熱接着剤で加熱圧着させる。前記耐熱接着剤は、スクリーン印刷等の公知の方法で付与することができる。この結果、前記フィルム状ヒータ３３とベース体３１との間（フィルム状ヒータ３３と耐熱断熱層３２との間）に接着層３８が介在される。
【００５４】
更に、前記フィルム状ヒータ３３の外周面に、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニル共重合体等のフッ素樹脂層を形成し、離型層３７とする。以上の工程によりヒートローラ５２を製造することができる。
【００５５】
ただし、図５に示すような変形例のヒートローラ５２ｘとすることもできる。このヒートローラ５２ｘは、円筒形状のベース体３１と、フィルム状ヒータ１３３と、弾性層３９と、離型層３７と、を主要な構成として備えている。
【００５６】
本変形例において、フィルム状ヒータ１３３は、耐熱絶縁層３４と、発熱体（発熱層）３５と、を備えて構成されている。具体的には、耐熱絶縁層３４の一側の面に、図４で説明したヒートローラ５２と同様にヒータパターン形状を有する発熱体３５が形成されている。ただし、前記のヒートローラ５２において備えられていた伝熱層３６が、本変形例では備えられていない。
【００５７】
弾性層３９は適宜の弾性を有する層であり、図５の例ではシリコンゴム層、具体的には発泡シリコーン層とされている。この弾性層３９の厚みは０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００５８】
そして、ヒートローラ５２ｘの最外周には離型層３７が配置される。この離型層３７は、図４で説明したヒートローラ５２と同様に、例えばテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体等のフッ素樹脂とすることができる。
【００５９】
このヒートローラ５２ｘは、図４で説明したヒートローラ５２と比較して、前記弾性層３９により定着トナーに光沢を生じさせることができるので、光沢感及び高級感のある画像を得ることができる。この効果は、特に写真などを画像形成する場合に有効である。
【００６０】
なお、定着装置５１において前記ヒートローラ５２（５２ｘ）に弾接されるプレスローラ５３は、図４に示すように、ステンレス等の金属で形成したローラ軸６１の周囲に円柱状のスポンジ体６２を固定し、このスポンジ体６２の外周面に離型層６３を配置して構成されている。
【００６１】
次に、コピーファクシミリ複合機７５の電気的構成を、図６のブロック図を参照して説明する。この複合機７５は、電源部６５と、各部の制御を行う制御部６６と、各種演算を行う演算部６７と、を備えている。制御部６６は電源部６５に接続されており、定着装置５１のヒートローラ５２は、電源部６５からの電力供給を受けて発熱する。
【００６２】
前記定着装置５１のハウジング５５には、例えばサーミスタからなる温度検出器６８が配置される（図３を併せて参照）。この温度検出器６８はヒートローラ５２の外周面に対向配置されており、ヒートローラ５２の表面温度を測定できるように構成されている。
【００６３】
図６に示すように、温度検出器６８が検出した温度の信号は温度計回路６９に送られ、温度計回路は演算部６７に、ヒートローラ５２の表面温度の信号を出力する。この信号を演算部６７が各種演算することによって、制御部６６はヒートローラ５２の温度を認識し、これに基づいてフィルム状ヒータ３３への供給電力を制御する。
【００６４】
そして前述したように、複合機７５内で用紙１００が搬送される搬送路２４の途中部には、用紙検知センサ１８が設置されている。この用紙検知センサ１８は前記定着装置５１よりも用紙搬送方向上流側に配置されており、搬送される用紙１００を検知し、前記制御部６６へ用紙検知信号を送信する。
【００６５】
上記の制御部６６、演算部６７等は、複合機７５が備えるＣＰＵ（演算手段）、ＲＯＭ、ＲＡＭ（記憶手段）、タイマ回路（計時手段）等のハードウェアと、上記ＲＯＭ等に記憶された制御ソフトウェアとが組み合わされることにより構築される。
【００６６】
以上の構成で、複合機７５に対して印刷指令がされた場合を考える。印刷指令の直後は、給紙ローラ２１や画像形成部１１等の各部の駆動が開始され、用紙１００が搬送路２４を搬送されて画像形成が行われる。ただし、印刷開始直後の時点では、制御部６６は、フィルム状ヒータ３３に対して電圧が印加されないように制御する。
【００６７】
そして印刷処理が進み、用紙１００の先頭が用紙検知センサ１８の検知領域に差し掛かると、用紙検知センサ１８が制御部６６に用紙検知信号を送信する。そして、用紙検知信号を受信した制御部６６は、その信号受信タイミングから所定の遅延時間が経過した後に、ヒートローラ５２のフィルム状ヒータ３３に対する電圧の印加を開始する。この遅延時間とは、用紙１００の先頭が用紙検知センサ１８を通過してからヒートローラ５２に接触するまでの時間として予め設定されたものである。
【００６８】
これにより、用紙１００が定着装置５１においてヒートローラ５２に接触するタイミングでフィルム状ヒータ３３に電力が供給される。そして、温度の上昇したヒートローラ５２の表面に用紙１００が接触しながら加圧されることになり、トナー像が用紙１００の表面に定着する。
【００６９】
また、制御部６６は、用紙検知信号が受信されなくなったタイミング（即ち、用紙１００の後端が用紙検知センサ１８を通過したタイミング）から前記遅延時間が経過した後に、フィルム状ヒータ３３への印加電圧を再び０Ｖにする。従って、用紙１００がヒートローラ５２の通過を完了してヒートローラ５２と接触しなくなったタイミングで、ヒートローラ５２の加熱は停止される。
【００７０】
このようにして、フィルム状ヒータ３３への電力の供給／供給停止を、用紙１００がヒートローラ５２に接触している状態としていない状態とで切り換えることで、用紙１００のトナー定着に必要なときだけヒートローラ５２を加熱でき、消費電力を節約することができる。
【００７１】
以上に示すように、本実施形態のヒートローラ５２は、円筒形状を有し電気絶縁性を有するベース体３１と、フィルム状ヒータ３３と、トナーに対して高い離型性を有する離型層３７と、を備える。前記フィルム状ヒータ３３は、耐熱絶縁層３４と、複数本の線からなるパターン形状を有するように耐熱絶縁層３４の一側の面に形成されるとともに電圧の印加により発熱する発熱体３５と、前記耐熱絶縁層３４の他側の面に面状に形成される伝熱層３６と、を含む。そして、ベース体３１の外周面と離型層３７との間にフィルム状ヒータ３３が介在されるとともに、ベース体３１と、発熱体３５と、耐熱絶縁層３４と、伝熱層３６と、離型層３７とが、半径方向外方にこの順番で積層されている。また、用紙１００がヒートローラ５２に接した状態においてフィルム状ヒータ３３に与えられる単位時間当たりの電力ＷＡと、用紙１００がヒートローラ５２に接していない状態においてフィルム状ヒータ３３に与えられる単位時間当たりの電力ＷＢとを、異ならせるように制御する。
【００７２】
以上の構成により、ローラ表面の近くに熱源即ちフィルム状ヒータ３３が配置されるので、特許文献１のハロゲンランプ内蔵型のヒートローラに比べてローラ表面の温度を急速に上昇させることができ、ウォームアップタイムを顕著に短縮できる。また、ベース体３１の外方にフィルム状ヒータ３３が配置されるので、ヒートローラ５２の中心部の無駄な加熱を防いで電力を節約することができる。更に、発熱体３５よりも半径方向外方に伝熱層３６が配置されていることにより、ヒートローラ５２の表面に接触する用紙１００を均一に加熱でき、均一なトナー定着を実現して画質の向上に寄与できる。また、用紙１００がヒートローラ５２に接しているか否かでヒートローラ５２に与える電力の大きさを切り換えることにより、ヒートローラ５２の消費電力をきめ細かく制御でき、省電力化が容易である。更に、上記のようにローラ表面の温度応答性が優れているので、上記のような電力の切換を行った場合でも、所望のタイミングでローラ表面をトナー定着に必要な温度まで確実に上昇させることができる。従って、複数枚の用紙１００が定着装置５１を高速で次々と通過する場合でも、用紙１００と用紙１００の間の僅かな時間において供給電力を変化させつつ、それぞれの用紙１００へのトナー定着を確実に行うことができる。
【００７３】
また、本実施形態では、用紙１００がヒートローラ５２に接した状態においてフィルム状ヒータ３３に与えられる単位時間当たりの電力ＷＡが、用紙１００がヒートローラ５２に接していない状態においてフィルム状ヒータ３３に与えられる単位時間当たりの電力ＷＢよりも大きく設定されている。
【００７４】
これにより、用紙１００がヒートローラ５２に接しているときに効率的に加熱できるから、用紙１００へのトナー定着を確実に行いつつ、一層の省電力化を実現できる。
【００７５】
また、本実施形態では、前記の単位時間当たりの電力の変更を、フィルム状ヒータ３３への印加電圧の変更により行っている。
【００７６】
これにより、簡単に単位時間当たりの電力を変更することができる。
【００７７】
ただし、フィルム状ヒータ３３へ供給する単位時間当たりの電力の変更は、電圧の変更に限らず、例えばデューティ比の変更により行うこともできる。
【００７８】
これによっても、単位時間当たりの電力を容易に変更することができる。
【００７９】
また、本実施形態では、搬送路２４において、定着装置５１よりも用紙搬送方向上流側に用紙検知センサ１８を備える。そして、この用紙検知センサ１８が用紙１００を検知したタイミングに基づいて、フィルム状ヒータ３３に与えられる単位時間当たりの電力の切換タイミングが定められる。
【００８０】
これにより、フィルム状ヒータ３３に与える電力の切換タイミングを正確に求めることができるので、用紙１００へのトナー定着を確実に行うことができるとともに、一層の省電力化を実現できる。
【００８１】
なお、上記のヒートローラ５２の構成の効果は、本願の発明者が行った次の実験によって裏付けられている。
【００８２】
即ち、ポリフェニレンサルファイド樹脂を使用して円筒状に成形したベース体３１の外周面に、耐熱断熱層３２としてガラスファイバーからなる不織布を積層し、その周囲にフィルム状ヒータ３３を螺旋状に巻き付けた構成のヒートローラ５２を用意した。前記フィルム状ヒータ３３においては、発熱体３５としてニッケルクロム合金を用い、耐熱絶縁層３４としてポリイミドフィルムを用い、伝熱層３６として銅箔を用いた。
【００８３】
この構成のヒートローラ５２に所定の電圧を印加し、ウォームアップ時間として、ヒートローラの表面が室温から１８０℃に上昇するまでの時間を計測した。すると、特許文献１のハロゲンヒータ内蔵型のヒートローラに比べて、本実施形態のヒートローラ５２はウォームアップ時間が約１／７に短縮されることが判った。具体的には、従来型のヒートローラのウォームアップ時間が３０秒程度だったのに対し、上記の構成のヒートローラ５２のウォームアップ時間は４秒弱であった。なお、発熱体３５としてステンレスを用いた場合でも、上記と概ね同様の良好な結果が得られた。
【００８４】
なお、図６では図４の構成のヒートローラ５２を例に説明したが、図６の構成は図５で説明したヒートローラ５２ｘにも同様に適用することができ、それによって同様の省電力効果が得られることはいうまでもない。
【００８５】
以上に本発明の好適な実施形態及び変形例を説明したが、上記の構成は更に以下のように変更することができる。
【００８６】
上記の実施形態では、用紙１００がヒートローラ５２に接触していないときには電圧が０Ｖ（即ち、単位時間当たりの電力はゼロ）としていたが、例えば、ヒートローラ５２の自然放熱を補う程度の電圧（単位時間当たりの電力）を与えるように変更することができる。
【００８７】
ベース体３１は、中空の円筒状に形成することに代えて、円柱状に形成することができる。また、ベース体３１の材料としては、ＰＰＳに限定されず、ガラスエポキシ等の耐熱樹脂や、アルミナ、ムライト、ジルコニア、ガラスセラミックス等の無機材料を採用することができる。
【００８８】
また、ベース体３１を熱伝導率が高い材料で構成することも可能で、例えば、ＡｌＮ、ＳｉＣ等の材料や、アルミニウム等の金属を用いることもできる。ただし、省電力の観点からは、熱伝導率の低い材料でベース体３１を構成することが好ましい。また、上記のような熱伝導率が高い材料でベース体３１を構成する場合は、その外周面に耐熱断熱層３２を形成することが極めて好ましい。
【００８９】
また、ベース体３１は全体が電気絶縁性を有する場合に限定されず、その外周面だけが電気絶縁性を有していても良い。例えば、ベース体３１をアルミニウムで構成する場合、その外周面に適宜の電気絶縁層を形成して、当該電気絶縁層の外側に前記フィルム状ヒータ３３を配置することが考えられる。
【００９０】
本発明の構成は、コピーファクシミリ複合機に限らず、コピー、ファクシミリ、プリンタ等、様々な電子写真式の画像形成装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の一実施形態に係るコピーファクシミリ複合機の外観斜視図。
【図２】複合機の本体内部の様子を示す正面断面図。
【図３】定着装置の様子を示す断面拡大図。
【図４】図３のＡの部分を詳細に示す断面拡大図。
【図５】ヒートローラの変形例を示す断面拡大図。
【図６】コピーファクシミリ複合機の電気的構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００９２】
１８  用紙検知センサ（記録媒体検知センサ）
２４  搬送路
３１  ベース体
３２  耐熱断熱層（断熱層）
３３  フィルム状ヒータ（面状発熱体）
３４  耐熱絶縁層（電気絶縁層）
３５  発熱体（発熱層）
３６  伝熱層
３７  離型層
３８  接着層
３９  弾性層
５１  定着装置
５２  ヒートローラ
５３  プレスローラ
６５  電源部
６６  制御部
６７  演算部
７５  コピーファクシミリ複合機（画像形成装置）
１００  用紙（記録媒体）
【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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