(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源から電力を供給されて発熱し、記録材搬送方向に直交する方向の中央部よりも端部で発熱量が大きな細長い板状のヒータと、
前記ヒータに内面を接触摺動させながら回転して加熱される定着フィルムと、
前記定着フィルムを介して前記ヒータに圧接し、定着ニップ部を形成する加圧ローラと、
前記ヒータに接触して前記ヒータを支持するヒータ座面と、記録材搬送方向の中央に記録材搬送方向に直交する方向に亘って前記ヒータ座面から窪んだ凹部と、を有するヒータホルダと、
前記ヒータの記録材搬送方向に直交する方向の中央部に設けられ、前記ヒータの異常昇温によって作動して前記ヒータへの電力供給を遮断する保護素子と、
を有し、前記定着ニップ部で記録材上のトナー像を記録材に定着する定着装置において、
前記ヒータホルダの前記凹部は、前記ヒータのうち発熱量の小さい記録材搬送方向に直交する方向の中央部に対向する第１の底面と、前記ヒータのうち発熱量の大きい記録材搬送方向に直交する方向の端部と対向して、且つ、前記１の底面よりも前記ヒータからの距離が短い第２の底面を有し、前記ヒータが異常昇温して、前記ヒータ座面が軟化した場合に、前記ヒータホルダの前記第２の底面が前記第１の底面よりも先に前記ヒータに接触することを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第一と第二の定着部材で形成されるニップで画像を担持した記録材を挟持搬送させて加熱する加熱定着装置に関するものである。
【０００２】
さらに詳しくは、電子写真、静電記録、磁気記録等の適時の画像形成プロセス手段により記録材（紙、印刷紙、転写材シート、ＯＨＴシート、光沢紙、光沢フィルム等）に形成された画像情報に対応した未定着トナー画像を記録材面上に加熱定着処理する加熱定着装置に関するものである。
【０００３】
特には、カラー画像形成装置において使用するに好適な、低コストで、定着器の立ち上がり時間（いわゆるウォームアップタイム）の短い、薄肉スリーブを用いたオンデマンド定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００４】
近年、プリンタや複写機等の画像形成装置におけるカラー化が進んできている。このようなカラー画像形成装置に使用される定着装置としては、定着部材に弾性層を有する熱ローラ定着が良く知られている。このような弾性層を有する定着ローラを使用する定着装置の一例を図１６に示す。
【０００５】
この定着装置では、矢印の方向に回転駆動され、所定の定着温度に調整された定着ローラ１６０１及び加圧ローラ１６０２からなる二本の加熱ローラの当接ニップ部（定着ニップ）Ｎで未定着トナー画像ｔを載せた記録材Ｐが通過できるように構成されている。
【０００６】
未定着トナー画像ｔはニップ部Ｎを通過する際に、定着ローラ１６０１および加圧ローラ１６０２により加熱、加圧されて、記録材Ｐ上に完成画像（永久固着画像）として定着される。
【０００７】
各々のローラ１６０１、１６０２は、中央にハロゲンヒータＨを備えており、該ヒータＨから発生する輻射エネルギーを各ローラ内側のアルミ芯金１６０１ａ、１６０２ａで吸収して加熱される。各々のローラ１６０１、１６０２の表面にはサーミスタ１６０３、１６０４を弾性的に接触させて配設してあり、該サーミスタ１６０３、１６０４により検知した温度に基づいて各々のローラ１６０１、１６０２のハロゲンヒータＨに対する給電が制御されて温度調整が行われている。
【０００８】
各々のローラ１６０１、１６０２のアルミ芯金１６０１ａ、１６０２ａの周りには厚さ２ｍｍのシリコーンゴムからなる弾性層１６０１ｂ、１６０２ｂが設けられており、さらにその外側の、各ローラの表面には、トナーや紙紛等が固着することを防ぐためにＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルエーエテル共重合体／４フッ化エチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体／４フッ化エチレン・６フッ化プロピレン共重合樹脂）等の、離型性かつ耐熱性の良い樹脂によるコーティング層１６０１ｃ、１６０２ｃが設けられている。
【０００９】
定着ニップ部Ｎにおいて、未定着トナーｔが接する定着部材である定着ローラ１６０１側に弾性層１６０１ｂを設けている理由は、トナー画像表面をできるだけ均一に定着するためである。
【００１０】
定着ローラ１６０１側に弾性層１６０１ｂを設けることにより、トナー画像ｔが定着ニップ部Ｎを通過する際に、弾性層１６０１ｂがトナー層に沿って変形することで、画像上不均一に載っているトナーが、弾性層１６０１ｂによって包み込まれ、均一に熱を与えられることにより、均一な定着が達成される。
【００１１】
このように均一に定着された画像は、光沢ムラがなく、特にＯＨＴ（オーバーヘッドプロジェクタ用透明シート）を定着した際に、画像の光透過性が優れるという特徴をもつ。
【００１２】
しかし、このような弾性層を有する熱ローラ方式の定着装置においては、熱ローラ自体の熱容量が大きくなってしまい、定着ローラ１６０１をトナー画像定着に適した温度までに昇温させるまでに必要な時間（ウォームアップタイム）が長いという問題があった。また、定着部材のコストも高価なものとなっていた。
【００１３】
一方、ウォームアップタイムが短く、安価な定着装置として、白黒プリンター等に使用されている、フィルム定着方式の定着装置が良く知られている。このようなフィルム定着装置の一例を図１７に示す。
【００１４】
この定着装置では、支持部材１７１５に固定支持させたヒータ１７１２と弾性加圧ローラ１７１４との間に薄肉の定着フィルム１７１１をはさませて定着ニップ部Ｎを形成させ、定着フィルム１７１１をヒータ１７１２の面に摺動移動させ、固定支持させ、定着ニップ部の定着フィルム１７１１と加圧ローラ１７１４の間でトナー画像ｔを担持した記録材Ｐを挟持搬送して定着フィルム１７１１を介したヒータ１７１２からの熱により記録材上のトナー画像を加熱する構成である。記録材Ｐ上の未定着トナー画像ｔは、定着ニップ部Ｎを通過する際に、熱と圧力を受け、記録材Ｐ上に完成定着画像（永久固着画像）として定着される。
【００１５】
定着フィルム１７１１は、例えば厚さ５０μｍ程度の耐熱樹脂製のエンドレスフィルムを用い、その表面に厚さ１０μｍ程度の離型性層（フッ素樹脂コーティング層など）を形成したものであり、ヒータ１７１２はセラミック基板上に抵抗発熱体を形成したものである。ヒータ１７１２に温度検知手段１７１３が当接され、ヒータ１７１２の温度が検知され、不図示の制御手段によりヒータ１７１２の温度が所望の温度になるように温調制御される。
【００１６】
また、定着フィルム１７１１の熱容量を小さくするため、定着フィルム１７１１には弾性層を設けていない。
【００１７】
このような構成の定着装置では、定着フィルム１７１１の熱容量が非常に小さくなっているので、ヒータ１７１２に電力を投入した後、短時間で定着ニップ部Ｎをトナー画像の定着可能温度まで昇温させることが可能である。
【００１８】
特に近年では省エネルギーの観点から、熱伝達効率が高く、装置の立ち上がりも速い方式として、熱容量の小さいフィルムを介して加熱するフィルム加熱方式の定着装置が注目されている。これらは熱容量を極力減らすことで、クイックスタート性、省エネルギー性を向上させるとともに制御性を向上させて高速、高画質のプリント要求に応える技術となっている。
【００１９】
しかし、このような弾性層を設けていない定着フィルム１７１１を使用しているフィルム定着装置をカラー画像形成装置の定着装置として使用すると、記録材Ｐ表面やトナー層の有無による凹凸やトナー自体の凹凸などに定着フィルム１７１１表面が追随できず、凸部と凹部で定着フィルムから加えられる熱に差ができてしまう。定着フィルムとよく接する凸部では定着フィルムからよく熱が伝わり、凹部では定着フィルムからの熱が凸部に比べて伝わりにくい。
【００２０】
カラー画像においては、複数色のトナー層を重ねて混色させ使用するので、トナー層の凹凸が白黒画像に比べて大きく、定着部材である定着フィルムに弾性層が無い場合、定着画像の光沢ムラが大きくなって画像品質を劣化させたり、記録材がＯＨＴの場合は、定着画像を投影した際に透過性が悪かったりして、画像品質の低下があった。
【００２１】
そこで、特許文献１に開示されているような、弾性層を有する定着ベルト（定着フィルム）をフィルム定着装置に使用することで、低コストなカラーオンデマンド定着装置を構成する定着装置が提案されている。
【００２２】
加熱手段であるヒータ５はセラミック等の耐熱性絶縁材からなるヒータ基板６上に発熱体８がパターン形成され、表面には耐熱性ガラスで保護されており、ヒータ基板６の裏面には温度検知素子７が配置され、定着器の温度制御をこの基板裏面の温度検知によって行う構成となっている。また、熱伝導率の高いＡＬＮ等の基板をヒータ基板として用い、ヒータ面をフィルムと反対側にし、ヒータ基板側をフィルムに当接させるとともに、当接面にＰＩやＰＴＦＥといった高耐熱性樹脂をコーティングして潤滑部材としたものもある。
【００２３】
図１８はこのヒータ５の発熱体形成面の正面図であり、発熱体は１本の帯状に形成されている。発熱体８はその材質が銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）、ＲｕＯ２、Ｔａ２Ｎ等の通電発熱体であり、ヒータ基板６の面上に形成された通電電極１１からの通電により発熱する。
【００２４】
また、定着フィルム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、巻く厚保を１００μｍ以下、より好ましくは４０μｍ以下２０μｍ以上の耐熱性、離形性、耐久性を兼ねたＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＰＰＳの単層フィルムまたはポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ等のフィルム面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ，ＥＥＰを離形性層としてコーティングした複合層フィルム、またはＮｉ、ステンレスといった金属層を基材としたものである。
【００２５】
以上のような定着装置を用いたプリンター等の各種画像形成装置は、上述のとおり、加熱効率の高さや立ち上がりの速さにより待機中の予備加熱の不要化、予備加熱温度の低温度化、待ち時間の解消、コストなど多くの利点を有しており、白黒機はもとよりカラー機でも小型低速機への導入から始まり、今後、大型機や中速機への導入が期待されるようになっている。
【特許文献１】特開平１１−１５３０３号（特許第３０５１０８５号）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
しかしながら従来のような定着装置では、異常時の安全性を確保するために定着ニップとヒータの発熱位置を合わせる必要があった。従ってニップ周辺の構造を変更するのが困難であり、また、高画質を追求するために温度、圧力をそれぞれ高くする必要があった。しかしながら温度アップ、圧力アップは定着電力のアップ、モータのトルクアップすなわち消費電力のアップとなり、高画質、高速スループットで省エネルギーかつ安価な画像形成装置の提供を困難にしていた。
【００２７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、装置異常時の昇温箇所を制御して安全素子を高速に応答せしめるとともに過昇温を防止して安全性を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
上述の課題を解決するための本発明は、商用電源から電力を供給されて発熱し、記録材搬送方向に直交する方向の中央部よりも端部で発熱量が大きな細長い板状のヒータと、前記ヒータに内面を接触摺動させながら回転して加熱される定着フィルムと、前記定着フィルムを介して前記ヒータに圧接し、定着ニップ部を形成する加圧ローラと、前記ヒータに接触して前記ヒータを支持するヒータ座面と、記録材搬送方向の中央に記録材搬送方向に直交する方向に亘って前記ヒータ座面から窪んだ凹部と、を有するヒータホルダと、前記ヒータの記録材搬送方向に直交する方向の中央部に設けられ、前記ヒータの異常昇温によって作動して前記ヒータへの電力供給を遮断する保護素子と、を有し、前記定着ニップ部で記録材上のトナー像を記録材に定着する定着装置において、前記ヒータホルダの前記凹部は、前記ヒータのうち発熱量の小さい記録材搬送方向に直交する方向の中央部に対向する第１の底面と、前記ヒータのうち発熱量の大きい記録材搬送方向に直交する方向の端部と対向して、且つ、前記１の底面よりも前記ヒータからの距離が短い第２の底面を有し、前記ヒータが異常昇温して、前記ヒータ座面が軟化した場合に、前記ヒータホルダの前記第２の底面が前記第１の底面よりも先に前記ヒータに接触することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、通常プリント時のヒータ温度に影響を与えることなく異常時には、ヒータの故障に至るまでの時間を長くするとともに、温度保護素子の動作速度を早めることを可能とし、大電力のヒータや定着ニップ内での圧力分布等、高画質、高スループットの定着装置を、従来よりも安価に提供する事が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
（実施例１）
図１に第一の実施例を最もよく表す図を示す。本例では一例として、定着装置Ｆを、定着ベルト加熱方式、加圧用回転体駆動方式（テンションレスタイプ）の加熱装置として説明する。
【００３１】
１）装置Ｆの全体的構成
１０１は第一の定着部材としての定着ベルトであり、ベルト状部材に弾性層を設けてなる円筒状（エンドレスベルト状）の部材である。この定着ベルト１０１は後記３）項で詳述する。
【００３２】
１０２は第二の定着部材としての加圧ローラであり、１０２ａの芯金部と１０２ｂのゴム部よりなる。１０３は横断面略半円弧状樋型の耐熱性・剛性を有するヒータホルダ、１０４は熱源としての定着ヒータであり、ヒータホルダ１０３の下面に該ホルダの長手に沿って配設してある。定着ベルト１０１はこのヒータホルダ１０３にルーズに外嵌させてある。定着ヒータ１０４は本実施例では後記２）項で詳述するようなセラミックヒータである。
【００３３】
ヒータホルダ１０３は、ヒータ１０４を保持するとともに定着加熱スリーブの回転保持を行う部材である。ヒータホルダは耐熱性と絶縁性を確保するとともに構造体としての強度も要求され、成形性も重要であることから、ガラス繊維にて補強したエンジニアリングプラスチック、例えば全芳香族系ポリエステル樹脂等からなるＬＣＰ材料が用いられる事が多い。本実施例においては、液晶ポリマーとして、デュポン社のゼナイト７７５５Ｍ（商品名）を使用している。ゼナイト７７５５Ｍの最大使用可能温度は、約２７０℃である。
【００３４】
加圧ローラ１０２は、ステンレス製の芯金１０２ａに、射出成形により、厚み約３ｍｍのシリコーンゴム層１０２ｂを形成し、その上に厚み約４０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆してなる。この加圧ローラ１０２は芯金の両端部を装置フレーム１０５の不図示の奥側と手前側の側板間に回転自由に軸受保持させて配設してある。この加圧ローラ１０２の上側に、前記のヒータ１０４・ヒータホルダ１０３・定着ベルト１０１等から成る加熱アセンブリをヒータ１０４側を下向きにして加圧ローラ１０２に並行に配置し、ヒータホルダ１０３の内部に設けた加圧ステー１０６と、加圧ステー両端に設けた加圧バネ１０７からなる加圧機構により片側９８Ｎ（１０ｋｇｆ）、総圧１９６Ｎ（２０ｋｇｆ）の力で加圧ローラ１０２の軸線方向に附勢することで、定着ヒータ１０４の下向き面を定着ベルト１０１を介して加圧ローラ１０２の弾性層に該弾性層の弾性に抗して所定の押圧力をもって圧接させ、加熱定着に必要な所定幅の定着ニップ部Ｎを形成させてある。
【００３５】
また、４０は定着ヒータ１０４に接触するよう加圧ステー１０６とスリーブガイド１０３の内部に配設され、異常高温と成った場合に定着ヒータ１０４への給電を停止する温度保護素子である。
【００３６】
加圧ローラ１０２は駆動手段Ｍにより矢印の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ローラ１０２の回転駆動による該加圧ローラ１０２の外面と定着ベルト１０１との、定着ニップ部Ｎにおける圧接摩擦力により円筒状の定着ベルト１０１に回転力が作用して該定着ベルト１０１がその内面側が定着ヒータ１０４の下向き面に密着して摺動しながらヒータホルダ１０３の外回りを矢印の時計方向に従動回転状態になる。定着ベルト１０１内面にはグリスが塗布され、ヒータホルダ１０３と定着ベルト１０１内面との摺動性を確保している。
【００３７】
加圧ローラ１０２が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着ベルト１０１が従動回転状態になり、また定着ヒータ１０４に通電がなされ、該定着ヒータ１０４が昇温して所定の温度に立ち上がり温調された状態において、定着ニップ部Ｎの定着ベルト１０１と加圧ローラ１０２との間に未定着トナー像を担持した転写材Ｐが導入され、定着ニップ部Ｎにおいて転写材Ｐのトナー像担持面側が定着ベルト１０１の外面に密着して定着ベルト１０１と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において、定着ヒータ１０４の熱が定着ベルト１０１を介して転写材Ｐに付与され、転写材Ｐ上の未定着トナー像が転写材Ｐ上に加熱・加圧されて溶融定着される。定着ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐは定着ベルト１０１から排出される。
【００３８】
２）定着ヒータ１０４
熱源としての定着ヒータ１０４は、本実施例では、酸化アルミ（アルミナ）または窒化アルミの基板上に、銀・パラジウム合金を含んだ導電ペーストをスクリーン印刷法によって均一な厚さの膜状に塗布することで抵抗発熱体を形成した上に耐圧ガラスによるガラスコートを施した、セラミックヒータを使用している。
【００３９】
この定着ヒータ１０４は、
１．通紙方向と直交する方向を長手とする横長のアルミナ基板または窒化アルミ基板、
２．上記の基板の表面側に長手に沿ってスクリーン印刷により線状あるいは帯状に塗工した、電流が流れることにより発熱する銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）合金を含んだ導電ペーストの、厚み１０μｍ程度、幅１〜５ｍｍ程度の抵抗発熱体層、
３．上記の抵抗発熱体層に対する給電パターンとして、同じくアルミナ基板ａの表面側に銀ペーストのスクリーン印刷等によりパターン形成した、第１と第２の電極部及び延長電路部、
４．抵抗発熱体層と延長電路部の保護と絶縁性を確保するためにそれ等の上に形成した、定着ベルト１０１との摺擦に耐えることが可能な、厚み１０μｍ程度の薄肉のガラスコートまたはポリイミドコート、
等からなる。
【００４０】
本実施例のヒータでは、ヒータ基板外周部以外の部分ではヒータとヒータホルダの間に空気層を挟む構成とし、ヒータにより発生した熱を極力ヒータホルダ側に伝えないよう構成することでより熱効率が高くできるようにしている。
【００４１】
さらにヒータ長手方向の端部通紙位置に相当するヒータパターン幅を中央部比で３％〜１０％程度細く絞る端部絞り部を設けている。この理由は端部の抵抗を中央部よりも大きくすることにより定着器立ち上げ時の端部温度低下を防ぐためである。
【００４２】
３）定着ベルト１０１
定着ベルト１０１は、ポリイミド樹脂またはＮｉ、ステンレス等の金属を、厚み５０μｍの円筒状に形成したエンドレスフィルム上に、弾性層としてシリコーンゴム層を、リングコート法により形成した上に、厚み３０μｍ〜５０μｍ程度のＰＦＡ樹脂チューブを被覆してなる。
【００４３】
シリコーンゴム層には、極力熱伝導率の高い材質を用い、定着ベルト１０１の熱容量を小さくすることが、温度立ち上げの観点からは望ましい。本実施例においては、熱伝導率が約４．１９×１０−３Ｊ／ｓｅｃ・ｃｍ・Ｋと、シリコーンゴムとしては、熱伝導率が高い部類に属する材質を用いた。
【００４４】
一方、ＯＨＴ透過性や、画像上の微小なグロスむらといった、画質の観点からは、定着ベルト１０１のゴム層を極力厚くすることが望ましい。本発明者らの検討によれば、満足のいくレベルの画質を得るためには、２００μｍ以上のゴム厚みが必要であることが分かっている。本実施例におけるシリコーンゴム層は、厚み２５０μｍとした。
【００４５】
さらに、定着ベルト１０１の表面にフッ素樹脂層を設けることで、表面の離型性を向上し、定着ベルト１０１の表面にトナーが一旦付着し、再度転写材Ｐに移動することで発生するオフセット現象を防止することができる。
【００４６】
また、定着ベルト１０１の表面のフッ素樹脂層を、ＰＦＡチューブとすることで、より簡便に、均一なフッ素樹脂層を形成することが可能となる。
【００４７】
図２に、従来のヒータ及びヒータホルダの断面図を示す。
【００４８】
図２は、ヒータ周辺部のヒータホルダ、及びヒータの構成を示している。図２−１は、ヒータ面、定着スリーブ側よりヒータとヒータホルダを見たものである。ヒータパターンは透視図になっている。
【００４９】
図２において、１はヒータ基板、２は抵抗発熱体層、３は断熱層または空間層、４はヒータホルダである。また、長手方向のヒータの絞り位置（電極側）中心部をＢ、ヒータ発熱中心位置をＣ、ヒータの絞り位置（反電極側）の中心部をＤとする。
【００５０】
図２−ａ〜ｃは、Ａ−Ａ’の断面でヒータとヒータホルダを見た断面図である。また、図３−ａ〜ｃは、Ｂ−Ｂ’の断面図である。温度上昇カーブを図４に示す。
【００５１】
装置に電力を投入し、温度制御回路の故障により温度制御不能となった場合を考える。故障した状態ではヒータ１０４に連続して電力が投入され続ける危険性があるため、ヒータ１０４に直接接触しているヒータホルダ４の座面部分が軟化する。この場合の温度上昇カーブを図４に示す。図４においてａ点がこの状態での温度である。また、ａ点の温度におけるヒータ１０４及びヒータホルダ４の位置関係を表したものが図２−ａ、図３−ａである。ヒータ１０４はヒータ座面以外はヒータホルダ４に触れていない状態となっている。
【００５２】
ヒータ２は不図示である加圧ローラにより図３の上側から加圧されているため、ヒータホルダ４のヒータ座面が軟化することによりヒータ１０４がヒータホルダ４に埋没していく。また、ヒータ２の温度上昇に伴って抵抗値が上昇するため、ヒータ２への投入電力は低下していく。また、ヒータ１０４が高温になると、周囲との温度差から、放熱も増えていくため、ヒータ１０４の温度上昇カーブは立ち上がりは早く、時間とともに傾きが緩やかになっていく。
【００５３】
この状態の温度が、図４のｂ点である。ｂ点の温度におけるヒータ１０４及びヒータホルダ４の位置関係を表したものが図２−ｂ、図３−ｂである。ヒータ２は先程と同じくヒータ座面以外ではヒータホルダ４に触れていない状態となっている。
【００５４】
ヒータ１０４の温度上昇の過程を説明する。ヒータ１０４に電力投入が続くと温度勾配は小さくなりながらも温度上昇を続けていく。ヒータ１０４の端部は通常時の温度分布を補正すべくヒータ抵抗値を大きくして、（ヒータパターンに絞り部分を設けて）発熱量を大きく取っているために、異常時には周囲よりも早く高い温度に到達する。ヒータは正の抵抗−温度特性を有しているために温度が上昇するとさらに抵抗値が上昇し、端部絞り部の発熱比率が中央部に対してさらに大きくなる。従ってヒータ中央部にある温度保護素子部のヒータ温度上昇よりもさらに早くヒータ端部の温度が上昇する傾向となる。
【００５５】
この時点でサーモＳＷ等に代表される温度保護素子が働き、ヒータ２への電力投入を遮断する。
【００５６】
しかし、サーモＳＷ等の温度保護素子が働いた時には、ヒータ端部絞り部は温度保護素子の近傍部よりも高い温度になっている。より大電力を必要とする高スループットの定着装置を実現するためにヒータの抵抗値を下げると、さらに温度保護素子近傍部と端部の温度差が拡大することとなってしまい、異常時の温度差が大きくなり、熱応力に伴うヒータの反りやホルダの変形を引き起こす可能性が大きくなってしまう。
【００５７】
すなわち、異常時のヒータ端部の温度と温度保護素子部の温度差を縮小することで、ヒータにはより大きな電力を投入することが可能となり、高スループットの定着装置を実現できる。
【００５８】
実施例１による動作を、図５〜７を用いて説明する。ヒータには連続して電力が投入され続けるため、ヒータホルダ４のヒータ１０４に接触している部分が軟化する。図７においてａ点がこの状態での温度である。また、ａ点の温度におけるヒータ及びヒータホルダの位置関係を表したものが図５−ａ、図６−ａである。ヒータはヒータ座面以外はヒータホルダに触れていない状態となっている。図５において、１はヒータ基板、２は抵抗発熱体層、３は断熱層または空間層、４はヒータホルダ、５は良熱伝導性部材である。
【００５９】
ヒータ１０４は不図示の加圧ローラにより加圧されているため、ヒータホルダ４のヒータ座面が軟化することによりヒータ１０４がヒータホルダ４に埋没していく。ヒータ端部がヒータホルダ４の良熱伝導部材５まで埋没すると、ヒータ１０４の熱を良熱伝導部材５及びヒータホルダ４が奪うため、ヒータ１０４の温度上昇は緩やかになる。
【００６０】
この状態の温度が、図７のｂ点である。ｂ点の温度におけるヒータ２及びヒータホルダ４の位置関係を表したものが図５−ｂ、図６−ｂである。ヒータ端部ヒータホルダ４に設けられた良熱伝導部材５に触れた状態となっている。
【００６１】
また、良熱伝導部材５のない部分での温度上昇は、従来例に比べて早くなることが確認されている。
【００６２】
この理由は以下の様に説明できる。
【００６３】
良熱伝導部材によりヒータ端部の温度上昇が緩やかに（＝抵抗の上昇が緩やかに）なったことにより、良熱伝導部材が存在しない場合に比較してヒータ全体抵抗の上昇が緩やかになる。その結果、ヒータ全体に投入される電力量は、従来に比べて大きくなる。同時に長手方向の温度分布、すなわちヒータ端部と中央部（温度保護素子近傍部）の温度分布も少なくなる事から、中央部（温度保護素子近傍部）が速やかに温度上昇し、その結果、温度保護素子の動作が早くなる。
【００６４】
本実施例の構成を立面図として表した図を図８に示す。図５−１のＡ、Ａ’、Ｂ、Ｃ、Ｄ各点は図８のＡ、Ａ’、Ｂ、Ｃ、Ｄ各点に対応している。図９に、電気回路のブロック図を示す。図９において、９００は商用交流電源、９０１はヒータへの電源供給を行うトライアック、９０２はＣＰＵを含む本体制御装置、９０３はトライアック駆動回路、９０４はラインフィルタ、９０５はリレー、９０６はＤＣ電源電圧であり、装置本体のモータや高圧電源の電源と同じ２４Ｖ電圧を供給するラインである。９１０は定着装置、９１１はヒータ、９１２はサーミスタ、９１３は温度保護素子であり、温度フューズまたはサーモスイッチが用いられる。
【００６５】
このように異常時には、ヒータ部に設けられた温度保護素子が動作し、ヒータへの通電を停止する安全な構成となっている。
【００６６】
以上述べたように、異常時のヒータ端部の温度と温度保護素子部の温度差を縮小することで、ヒータにはより大きな電力を投入することが可能となる。従って高スループットの定着装置を実現できるとともに、より安全性の高い定着装置を実現できる。
【００６７】
（実施例２）
実施例２による動作を、図１０〜１２を用いて説明する。
【００６８】
図１０において、１がヒータ基板、２が抵抗発熱体層、３が空間層または断熱層、４がヒータホルダである。
【００６９】
実施例１では空間層または断熱層３が少ない部分に良熱伝導部材が存在した。本実施例では良熱伝導部材の代わりにヒータホルダ４の材質を盛り上げる形で、一体成型としたものである。
【００７０】
異常時、ヒータ１０４には連続して電力が投入され続けるため、ヒータホルダ４のヒータ１０４に接触している部分が軟化する。図１２においてａ点がこの状態での温度である。また、ａ点の温度におけるヒータ２及びヒータホルダ４の断面図での位置関係を表したものが図１０−ａ、図１１−ａである。ヒータ１０４はヒータ座面に接触する以外はヒータホルダ４に触れていない状態となっている。ヒータ２は定着スリーブを加圧ローラと挟む形で加圧されているため、ヒータホルダ４に埋没していく。ヒータホルダ４の座面部までヒータ２が埋没すると、ヒータ端部の熱吸収面がヒータホルダ４に接触するため、ヒータ１０４の熱をヒータホルダ４が奪う。同時にヒータホルダ樹脂の軟化点（ガラス転移点）では、融点と同じく加熱しても温度上昇し難くなるためヒータの温度上昇は軟化点付近でｂ点のように緩やかになる。さらにヒータ１０４が埋没していく事により、ヒータ１０４はヒータホルダ４と密着することになり、ヒータ１０４の温度上昇はさらに緩やかとなる。
【００７１】
この結果、特別な部材を取り付けることなく温度保護素子部のヒータ温度とヒータ端部の温度差を縮小する事が可能となる。この結果ヒータにはより大きな電力を投入することが可能となり、高スループットの定着装置を実現できるとともに一体成型であるために精度が出し易いという利点がある。本実施例ではヒータ面から端部熱吸収面までの距離をおよそ１００μｍ程度としている。また、一体成型であるため形状が安定し、ばらつきを抑える事を可能としている。
【００７２】
（参考例）
参考例を最もよくあらわす図を図１３に示す。本件第１及び第２の実施例と重複する説明は省略する。定着器の構成は図１と同じである。
【００７３】
図１３において、ヒータと直接接触してヒータを保持するヒータホルダのヒータ座面部を、定着器横断面図と比較した図を図１４に示す。
【００７４】
図１３のように、ヒータ端部に相当する部分のヒータとヒータホルダの接触面（座面）を広く取り、温度保護素子の近傍のヒータ座面面積を極力小さくするようにしている。
【００７５】
また、図１４に示すように通常時のヒータ温度が紙位置に対して左右対称となるように、ヒータホルダの紙中心位置からのヒータ座面を狭くした部分も、紙中心に対して左右対称となるようにしている。図１４のｄの時点に相当する、定着器長手方向の温度分布を示した図が図１４である。
【００７６】
このような構成での動作を説明する。
【００７７】
異常時の温度分布の一例を図１４に示す。異常時の温度分布は、ヒータに直接接触するヒータ座面が中央部の方が狭いためにヒータ端部の温度上昇に比較して、ヒータ中央部（ヒータの温度保護素子近傍部）の温度上昇が大きくなっている。また、抵抗の温度依存性（ＴＣＲ）から、温度上昇が始まると抵抗値が上昇するため、給電電力は減少するものの抵抗値が周辺部に比して上昇した部分はさらに温度が高まるため、温度保護素子周辺部のヒータの温度がさらに上昇することになり、温度保護素子が早く動作するようになる。このような温度上昇過程を、中央部と端部で比較した図を図１５に示す。
【００７８】
以上により、定着器の温度保護素子を速やかに動作せしめる事が可能となるため、定着電力の増大、定着ニップ内の構成によりヒータ温度が昇温し易くなっても、安全性を充分に満足し、高画質、高スループットの定着装置を構成する事を可能としている。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】（ａ）は実施例１を表す図、（ｂ）は加圧状態の定着装置の横面図
【図２】ヒータとヒータホルダの長手方向横断面図
【図３】ヒータとヒータホルダの短手方向横断面図
【図４】温度上昇を表す図
【図５】実施例１のヒータとヒータホルダの長手方向横断面図
【図６】実施例１のヒータとヒータホルダの短手方向横断面図
【図７】実施例１の温度上昇を表す図
【図８】実施例１の立面図
【図９】ヒータ駆動回路と安全素子の接続回路図
【図１０】実施例２のヒータとヒータホルダの長手方向横断面図
【図１１】実施例２ヒータとヒータホルダの短手方向横断面図
【図１２】実施例２温度上昇を表す図
【図１３】実施例２の立面図
【図１４】参考例の定着器横断面方向の温度分布を表す図
【図１５】参考例の温度上昇を表す図
【図１６】従来例を表す図
【図１７】従来例を表す図
【符号の説明】
【００８０】
１０１  定着ベルト
１０２  加圧ローラ
１０３  定着ベルト
１０４  定着ヒータ
１０５  定着装置フレーム
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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