(57)【要約】【課題】サイズの異なる用紙を通紙した場合に、非通紙領域がオーバーヒートすることを防止する。【解決手段】円筒形状の加熱ローラ２の内周面に抵抗層７を形成し、抵抗層７に接して回動するように、電極部１ｐを備えた第１の電極ローラ３および回転軸方向に分割された電極部２ａ，２ｂ，２ｃを備えた第２の電極ローラ４を設ける。また、加熱ローラ２を、第２の電極ローラ４との接点における外表面で、加圧ローラとシートを挟持しながら回動することによって、シートを加熱・加圧して排出できるように構成する。そして、定着器にシートが通紙される際、電極部２ａ，２ｂ，２ｃの通紙領域に応じた電極部および電極部１ｐを通電させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に抵抗層が形成された加熱部材と、上記抵抗層と接するように形成された複数の電極部材と、上記加熱部材とのニップ部に挿入されたシートを上記加熱部材方向に押圧する加圧部材とを備え、上記複数の電極部材間に電圧を印加することによって上記抵抗層を通電加熱して上記ニップ部を加熱し、上記シートを上記ニップ部に対して一定の幅で通過させることによって上記シートを加熱・加圧する定着装置において、
上記電極部材の少なくとも１つは、上記シートの幅方向に電気的に分割された複数の電極部を備えており、上記複数の電極部は、接続切替手段によって各電極部の通電／非通電を切り替えられることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
上記加熱部材は上記ニップ部における回転方向が上記シートの移動方向と同じ方向になるように回動する加熱ローラであり、上記加熱ローラの内表面に接するように上記複数の電極部材が形成され、上記加熱ローラの外表面で上記シートと接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】
上記加熱ローラは、上記抵抗層と外表面との間に絶縁層が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
上記電極部材を２つ備え、一方の電極部材の電極部のみが上記シートの幅方向に分割されており、上記電極部を分割された電極部材は、
上記ニップ部における上記加熱ローラの内表面に接し、上記抵抗層が上記２つの電極部材によって通電加熱される領域の終端側に設けられることを特徴とする請求項２または３に記載の定着装置。
【請求項５】
上記電極部材が２つ備えられており、両方の電極部材の電極部が上記シートの幅方向に分割されていることを特徴とする請求項２または３に記載の定着装置。
【請求項６】
上記電極部材が３つ備えられており、上記抵抗層が上記３つの電極部材によって通電加熱される領域の始端側および終端側となる電極部材の電極部が同電位であることを特徴とする請求項２または３に記載の定着装置。
【請求項７】
上記電極部材が２つ備えられており、一方のみの電極部材の電極部が上記シートの幅方向に分割されている定着装置であって、
上記電極部は、分割された電極間のクリアランスをｇａｐ（ｍｍ）、電極部材間の抵抗層表面に沿った距離をＬｐ（ｍｍ）とすると、
ｇａｐ≦０．０７５×Ｌｐ
となるように形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項８】
上記電極部材は２つ備えられており、両方の電極部材の電極部が同様に分割されている定着装置であって、
上記電極部は、分割された電極間のクリアランスをｇａｐ（ｍｍ）、電極部材間の抵抗層表面に沿った距離をＬｐ（ｍｍ）とすると、
ｇａｐ≦０．０９５６×Ｌｐ
となるように形成されていることを特徴とする請求項１〜３または５のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の定着装置を有する電子写真装置。
【請求項１０】
上記接続切替手段を制御し、上記シートの通紙領域に対応する電極部を通電させ、非通紙領域に対応する電極部を通電させないように、上記シートの幅方向に分割された複数の電極部の通電／非通電を切り替える接続制御手段を有することを特徴とする請求項９に記載の電子写真装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式によって感光体上に形成され、転写材に転写されたトナー画像を、転写材に定着させるための定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、現像剤としてトナーを用いる電子写真方式の画像形成装置においては、加熱や加圧によって用紙に対してトナーを定着させるための定着装置が設けられている。
【０００３】
このような定着装置としては、一般的には、ローラにより加熱と加圧とを同時に行うローラ方式のものが多く用いられている。
【０００４】
ローラ方式の定着装置では、加熱ローラの内部にヒーターランプを配設し、このヒーターランプによって加熱ローラを加熱する。そして、加圧ローラによって用紙を加熱ローラに押圧することにより、加熱と加圧とを同時に行う。
【０００５】
このように、ローラ方式の定着装置は、簡素かつ比較的小さな構成で、トナーの定着のための加熱と加圧とを同時に実施することができるという利点がある。その反面、加熱ローラを過熱するためのウォームアップに要する時間が長いという問題があった。
【０００６】
そこで、ウォーミングアップ時間を短縮するために、加熱ローラを薄肉化して熱容量を小さくし、加熱ローラ上に設けた発熱抵抗体を通電加熱することによって、加熱ローラを直接加熱する定着装置が提案されている。
【０００７】
例えば、特許文献１には、加熱ローラの表面に発熱体として導電性フィルムを形成し、加圧ローラと加熱ローラとのニップ部の上流と下流とに電極ローラを導電性フィルムと摺接して回動するように配置する技術が開示されている。
【０００８】
また、ローラ方式に代わる方法として、発熱ベルトを用いた方式（ベルト方式）のものが提案されている。このベルト方式の定着装置では、熱容量の小さい発熱ベルトの加熱（加熱工程）、発熱ベルトへの用紙の押圧と接触（定着工程）、および発熱ベルトからの用紙の剥離（剥離工程）を実施することによって、トナー像を用紙に定着させる。
【０００９】
例えば、特許文献２には、表面に抵抗発熱体層を有する発熱ベルトと、抵抗発熱体層に直接接触し電圧を印加する回転自在に支持された２つの電極ローラ部材と、電極ローラ部材に接し電力を供給する電源手段によって構成する発熱装置に関する技術が開示されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平７−７７８８４号（公開日１９９５年３月２０日）
【００１１】
【特許文献２】
特開平７−１２５１９０号（公開日１９９５年５月１６日）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような、発熱ローラまたは発熱ベルトに設けた抵抗発熱体を通電加熱する従来の定着装置では、小サイズ紙を通紙したとき、非通紙領域がオーバーヒートしてしまうという問題があった。
【００１３】
すなわち、従来の定着装置では、小サイズの用紙を通紙したときに、抵抗発熱体の非通紙領域までもが通電加熱されてしまう。そして、ウォーミングアップ時間を短くするために、加熱ローラまたは発熱ベルトの熱容量が小さく設計されている場合には、回転軸方向の熱伝導が悪くなり、非通紙領域の発熱が著しくなるため、特にオーバーヒートしやすい。
【００１４】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、サイズの異なる用紙を通紙する場合に、非通紙領域の発熱を抑制できる定着装置および該定着装置を用いた電子写真装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の定着装置は、表面に抵抗層が形成された加熱部材と、上記抵抗層と接するように形成された複数の電極部材と、上記加熱部材とのニップ部に挿入されたシートを上記加熱部材方向に押圧する加圧部材とを備え、上記複数の電極部材間に電圧を印加することによって上記抵抗層を通電加熱して上記ニップ部を加熱し、上記シートを上記ニップ部に対して一定の幅で通過させることによって上記シートを加熱・加圧する定着装置において、上記電極部材の少なくとも１つは、上記シートの幅方向に電気的に分割された複数の電極部を備えており、上記複数の電極部は、接続切替手段によって各電極部の通電／非通電を切り替えられることを特徴としている。
【００１６】
上記の構成によれば、加熱部材の表面に設けられた抵抗層に接する複数の電極部材のうち、少なくとも１つは、上記シートの幅方向に分割された電極部を備えており、上記分割された各電極部は、接続切替手段によって各電極部の通電／非通電を切り替えられる。
【００１７】
このため、上記分割された各電極部の通電／非通電を切り替えることにより、シートの通紙領域に対応する電極部を通電し、非通紙領域に対応する電極部を非通電とすることができる。なお、通紙領域とは、上記抵抗層が上記複数の電極部材によって通電加熱される領域のうち、上記シートが上記ニップ部を通過する際に上記加熱部材が上記シートと接する幅に相当する領域である。また、非通紙領域とは、上記抵抗層が上記複数の電極部材によって通電加熱される領域のうち、上記シートが上記ニップ部を通過する際に上記加熱部材が上記シートと接さない幅に相当する領域である。
【００１８】
これにより、上記複数の電極部材によって通電加熱される領域では、上記分割された電極部に近い位置で、通紙領域に電流が集中する電流分布となり、通紙領域を集中的に通電加熱することができる。また、上記分割された電極部に近い位置では、非通紙領域に電流がほとんど流れないため、加熱を抑制できる。したがって、上記の構成により、サイズの異なる用紙を通紙する場合に、非通紙領域の発熱を抑制でき、オーバーヒートを防止できる。
【００１９】
また、上記加熱部材は上記ニップ部における回転方向が上記シートの移動方向と同じ方向になるように回動する加熱ローラであり、上記加熱ローラの内表面に接するように上記複数の電極部材が形成され、上記加熱ローラの外表面で上記シートと接する構成としてもよい。
【００２０】
上記の構成によれば、上記電極部材が上記加熱ローラの内部に形成されるため、定着装置のサイズを小さくすることができる。
【００２１】
また、上記加熱ローラは、上記抵抗層と外表面との間に絶縁層が設けられている構成としてもよい。
【００２２】
上記の構成によれば、上記シートと上記電極部材とを、容易かつ確実に絶縁することができる。したがって、上記シートが上記電極部材間を流れる電流によって帯電することを確実に防止でき、安全性を向上させることができる。
【００２３】
また、本発明の定着装置は、上記電極部材を２つ備え、一方の電極部材の電極部のみが上記シートの幅方向に分割されており、上記電極部を分割された電極部材は、上記ニップ部における上記加熱ローラの内表面に接し、上記抵抗層が上記２つの電極部材によって通電加熱される領域の終端側に設けられる構成としてもよい。
【００２４】
上記の構成によれば、上記抵抗層が上記２つの電極部材によって通電加熱される領域の終端側に設けられた一方の電極部材の電極部のみが上記シートの幅方向に分割されている。
【００２５】
このため、上記分割された電極部材の通紙領域に対応する電極部を通電させることにより、上記加熱ローラが回動して上記分割された電極部材に近づくほど、通紙領域に集中して加熱エネルギーが付加され、非通紙領域にはエネルギーが付加されない。これにより、上記抵抗層の通紙領域は、上記加熱部材の回転軸方向への熱の拡散が少ない状態で、上記ニップ部に到達する。したがって、非通紙領域が加熱されることを抑制することができるとともに、上記ニップ部における上記抵抗層の通紙領域を好適に加熱させることができる。
【００２６】
また、本発明の定着装置は、上記電極部材が２つ備えられており、両方の電極部材の電極部が上記シートの幅方向に分割されている構成としてもよい。
【００２７】
上記の構成によれば、上記シートの幅方向に分割された電極部材が２つ備えられている。これにより、上記加熱ローラは、２つの電極部材間で、通紙領域が集中的に通電加熱され、非通紙領域は通電加熱されない。したがって、サイズの異なるシートを通紙する場合でも、非通紙領域の発熱を確実に抑制することができ、非通紙領域のオーバーヒートを防止することができる。
【００２８】
また、本発明の定着装置は、上記電極部材が３つ備えられており、上記抵抗層が上記３つの電極部材によって通電加熱される領域の始端側および終端側となる電極部材の電極部が同電位である構成としてもよい。
【００２９】
上記の構成によれば、設置位置が両端となる２つの電極部材が同電位となる。このため、上記抵抗層は、上記加熱ローラの回動方向に沿って上記３つの電極部材によって通電加熱される領域の終端側から始端側に至るまでの領域では、電流が流れず、通電加熱されない。したがって、上記抵抗層の、上記シートの加熱に寄与しない領域に電流が流れ、加熱されることを確実に防止できる。
【００３０】
また、本発明の定着装置は、上記電極部材が２つ備えられており、一方のみの電極部材の電極部が分割されている定着装置であって、上記電極部は、分割された電極間のクリアランスをｇａｐ（ｍｍ）、電極部材間の抵抗層表面に沿った距離をＬｐ（ｍｍ）とすると、ｇａｐ≦０．０７５×Ｌｐとなるように形成してもよい。
【００３１】
上記の構成によれば、上記分割された複数の電極をまたがって（例えば全幅）通電したときのクリアランス部での正規化加熱エネルギーの降下を１０％以下に抑制できる。上記クリアランス部での正規化加熱エネルギーの降下を１０％以下とすることにより、上記クリアランス部における定着処理を精度よく行うことができる。
【００３２】
なお、正規化加熱エネルギー（Ｐｄ）とは、上記通電した電極部に与えられる累積加熱エネルギー（Ｐ０）に対する、上記クリアランス部でのギャップによる累積加熱エネルギーの最小値（Ｐｍｉｎ）の比であり、Ｐｄ＝Ｐｍｉｎ／Ｐ０で表される。また、累積加熱エネルギーとは、上記加熱ローラが回動することによって、上記抵抗層の上記加熱ローラの回転軸方向の各点が、上記２つの電極部材によって通電加熱される領域の始端側から終端側に至るまでに付与される加熱エネルギーの累積値である。
【００３３】
また、本発明の定着装置は、上記電極部材は２つ備えられており、両方の電極部材の電極部が同様に分割されている定着装置であって、上記電極部は、分割された電極間のクリアランスをｇａｐ（ｍｍ）、電極部材間の抵抗層表面に沿った距離をＬｐ（ｍｍ）とすると、ｇａｐ≦０．０９５６×Ｌｐとなるように形成してもよい。
【００３４】
上記の構成によれば、上記分割された複数の電極をまたがって（例えば全幅）通電したときのクリアランス部での正規化加熱エネルギーの降下を１０％以下に抑制できる。したがって、上記クリアランス部における定着処理を精度よく行うことができる。
【００３５】
また、本発明の電子写真装置は、上記の課題を解決するために、上記の定着装置を有することを特徴としている。
【００３６】
上記の構成によれば、サイズの異なる用紙を通紙する場合に、非通紙領域の発熱を抑制でき、定着装置のオーバーヒートを防止できる。
【００３７】
また、上記電子写真装置は、上記接続切替手段を制御し、上記シートの通紙領域に対応する電極部を通電させ、非通紙領域に対応する電極部を通電させないように、上記シートの幅方向に分割された複数の電極部の通電／非通電を切り替える接続制御手段を有する構成としてもよい。
【００３８】
上記の構成によれば、上記接続制御手段が、上記接続切替手段を制御し、上記シートの幅方向に分割された複数の電極部の通電／非通電を切り替え、上記シートの通紙領域に対応する電極部を通電させ、非通紙領域に対応する電極部を通電させないように制御する。このため、ユーザが上記接続切替手段を操作する必要がない。したがって、ユーザの操作ミスによって、上記定着装置の非通紙領域がオーバーヒートすることを防止できる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について図１〜図１２に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００４０】
本実施の形態における定着装置としての定着器４９は、図２に示すように、画像形成装置としてのデジタル複写機（電子写真装置）３０に搭載される。そして、定着器４９は、ローラ方式で加熱および加圧を行うことによって、トナーをシートに定着させるものである。また、定着器４９は、３種類の大きさのシートに対して、シートの大きさに応じて加熱する領域を制御できるように設定されている。なお、以下の説明では、便宜上、定着器４９によるシートに対する処理を、通紙，排紙，給紙などの用語を用いて説明するが、シートは紙に限定されるものではない。
【００４１】
（デジタル複写機の構成）
デジタル複写機３０は、複写機，プリンターおよびファクシミリ装置としての機能を有するものであり、スキャナ部３１とレーザー記録部３２とを備えている。
【００４２】
スキャナ部３１は透明ガラスからなる原稿載置台３５、原稿載置台３５上へ自動的に原稿を供給搬送するための両面対応自動原稿送り装置（ＲＡＤＦ；Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ  Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｄｏｃｕｍｅｎｔ  Ｆｅｅｄｅｒ）３６、及び原稿載置台３５上に載置された原稿の画像を走査して読み取るための原稿画像読み取りユニット、すなわちスキャナユニット４０から構成されている。
【００４３】
このスキャナ部３１にて読み取られた原稿画像は、画像データとして後述する画像データ入力部へと送られ、画像データに対して所定の画像処理が施される。
【００４４】
ＲＡＤＦ３６は、所定の原稿トレイ（図示せず）上に複数枚の原稿を一度にセットしておき、セットされた原稿を１枚ずつ自動的に原稿載置台３５上へ給送する装置である。そして、スキャナユニット４０による原稿画像の読み取りが行われた後、所定の取り出し位置にまで搬出する機能を有している。
【００４５】
また、ＲＡＤＦ３６は、両面自動原稿送り装置としての機能を有している。すなわち、ＲＡＤＦ３６は、片面の読み取りに用いる片面用搬送路に加えて、両面の読み取りに使用する両面用搬送路，搬送路を切り換えるためのガイド，各搬送路における原稿の状態を把握（確認）・管理するためのセンサー群および制御部等（全て図示せず）を有している。これにより、スキャナユニット４０による原稿画像の読み取り後、原稿を裏返し、再び原稿載置台３５に搬送することが可能となっている。
【００４６】
そして、ＲＡＤＦ３６は、ユーザー（オペレーター）によって入力される選択指示に応じて、原稿の片面読み取りあるいは両面読み取りのいずれかを実行するように設定されている。なお、ＲＡＤＦ３６における各部材は周知であるため、本実施の形態においては、これ以上の説明を省略する。
【００４７】
スキャナユニット４０は、原稿載置台３５上に搬送された原稿の画像を、１ライン毎に読み取る原稿画像読み取りユニットである。そして、図２に示すように、第１走査ユニット４０ａ，第２走査ユニット４０ｂ，光学レンズ４３およびＣＣＤ４４を有している。
【００４８】
第１走査ユニット４０ａは、原稿載置台３５に沿って左から右へと一定速度Ｖで移動しながら原稿を露光するものである。そして、図２に示すように、光を照射するためのランプリフレクターアセンブリ４１と、原稿からの反射光を第２走査ユニット４０ｂに導く第１の反射ミラー４２ａとを有している。
【００４９】
第２走査ユニット４０ｂは、第１走査ユニット４０ａに追随してＶ／２の速度で移動するようになっている。そして、第１の反射ミラー４２ａに反射される光を光学レンズ４３およびＣＣＤ４４の方向へ導くための、第２・第３の反射ミラー４２ｂ・４２ｃを備えている。
【００５０】
光学レンズ４３は、この第３の反射ミラー４２ｃに反射される光を、ＣＣＤ４４上で結像させるものである。
【００５１】
ＣＣＤ（光電変換素子）４４は、光学レンズ４３によって結像された光を、電気信号（電気的画像信号）に変換するためのものである。このＣＣＤ４４によって得られたアナログの電気信号は、ＣＣＤ４４を備えたＣＣＤボード（図示せず）によってデジタル信号の画像データに変換される。そして、この画像データは、画像処理部において各種の画像処理が施された後にメモリーに記憶される（図示せず）。そして、デジタル複写機３０のメインＣＰＵ（図示せず）の出力指示に応じて、レーザープリンター部３２に伝達されるように設定されている。
【００５２】
このように、スキャナ部３１は、上記ＲＡＤＦ３６とスキャナユニット４０の関連した動作により、原稿載置台３５上に読み取るべき原稿を順次載置させながら、原稿載置台３５の下面に沿ってスキャナユニット４０を移動させて原稿画像を読み取るように構成されている。
【００５３】
レーザープリンター部３２は、画像データに基づいてシート（記録材）に画像を形成するためのものである。そして、図２に示すように、レーザー書き込みユニット４６，電子写真プロセス部４７およびシート搬送機構５０を備えている。
【００５４】
レーザー書き込みユニット４６は、スキャナ部３１（スキャナユニット４０）によって読み取られた画像データや、外部から入力された画像データに基づいて、電子写真プロセス部４７における感光体ドラム４８にレーザー光を照射し、静電潜像を形成するものである。そして、半導体レーザー光源，レーザー光を等角速度で偏向するポリゴンミラーおよびｆ−θレンズを有している（全て図示せず）。ここで、ｆ−θレンズは、ポリゴンミラーによって偏向されたレーザー光を、感光体ドラム４８の表面において、等角速度で偏向されるように補正するものである。
【００５５】
電子写真プロセス部４７は、感光体ドラム４８と、その周囲に設けられた帯電器，現像器，転写器，剥離器，クリーニング器および除電器（いずれも図示せず）とを備えている。そして、レーザー書き込みユニット４６によって形成された感光体ドラム４８上の静電潜像を現像してトナー像を生成し、これをシートに対して静電転写する機能を有している。
【００５６】
なお、レーザー書き込みユニット４６および電子写真プロセス部４７における各構成は周知であるため、本実施の形態においては、これ以上の説明を省略する。
【００５７】
シート搬送機構５０は、電子写真プロセス部４７にシートを供給するとともに、シートに転写された画像を定着させ、さらに、シートを外部に排出する機能を有している。そして、図２に示すように、搬送部３３，カセット給紙装置５１〜５３，手差し給紙装置５４，定着器４９，再供給経路５５・５６，排紙ローラ５７および後処理装置３４を備えている。
【００５８】
搬送部３３は、電子写真プロセス部４７における所定の転写位置（転写器が配置されている位置）にシートを搬送するためのものである。
【００５９】
カセット給紙装置５１〜５３は、転写にかかるシートを蓄積しておくとともに、転写時に、シートを搬送部３３に送り込むためのものである。また、手差し給紙装置５４は、カセット給紙装置５１〜５３に蓄積されていない型・種類のシートを、搬送部３３に供給するための装置である。すなわち、電子写真プロセス部４７で、トナーにより可視像化されたトナー像は、多段給紙ユニット（カセット給紙装置５１〜５３および手差し給紙装置５４）のいずれかの給紙部から搬送されたシートの面上に静電転写され定着される。
【００６０】
定着器４９は、シートに転写されたトナー像を定着させるものである。なお、定着器４９の構成および作用については、後で詳述する。
【００６１】
再供給経路５５・５６は、トナー像の定着後、シートの裏面に画像を形成するために、シートを搬送部３３に再供給するための経路である。また、定着器４９の下流側における排紙ローラ５７の外部には、後処理装置３４が設けられている。この後処理装置３４は、排出されたシートに対してステープル処理等の後処理を施すためのものである。そして、後処理装置３４は、ステープル処理等の後処理を施したシートを搬送（排出）して蓄積するための排紙トレー部３４１および３４２を備えている。
【００６２】
（定着器の構成）
ここで、本実施の形態における定着器４９の構成について説明する。図３は、定着器４９の構成を示す断面図である。この図に示すように、定着器４９は、加圧ローラ１、加熱ローラ２、第１の電極ローラ（電極部材）３、第２の電極ローラ（電極部材）４を備えている。そして、加圧ローラ１と加熱ローラ２とのニップ部２ａにシート５を挿入し、加圧および加熱を行うことで、シート５にトナー像を定着させるようになっている。
【００６３】
加圧ローラ１は、直径約３０ｍｍの円柱形状であり、直径約２０ｍｍの芯金（芯部材）と、その周りに配されたＳｉゴムとで構成されている。そして、ニップ部２ａに挿入されたシート５を、加熱ローラ２の方向に押圧しながら、シート５を介して加熱ローラ２と摺接することによって回動するように構成されている。
【００６４】
図４は、加熱ローラ２、第１の電極ローラ３、第２の電極ローラ４の構成を示す断面図である。この図に示すように、加熱ローラ２は、直径約４０ｍｍの円筒形状であり、内側から順に、カーボンブラックとポリイミドからなる厚さ約５０μｍの抵抗層７、厚さ約２０μｍのポリイミドからなる絶縁層８、厚さ約２５０μｍのＦｅからなる基材層９、厚さ約５０μｍのＰＴＦＥからなる離型層１０で構成されている。なお、上記の加熱ローラ２の構成は、一実施例であり、上記の構成に限るものではない。
【００６５】
そして、加熱ローラ２は、ニップ部２ａにおける回転方向が上記シート５の移動方向と同じ方向になるように回動可能に保持されている。すなわち、加熱ローラ２の回転軸は、シート５の通紙方向に対する幅方向と同じ方向になるように構成されている。また、加熱ローラ２は、図示しないモータによって駆動力が与えられるようになっている。さらに、加熱ローラ２は、内面に形成された抵抗層７と接するように設けられた第１の電極ローラ３と第２の電極ローラ４とによって電圧が印加され、抵抗層７に電流が流れるようになっている。すなわち、抵抗層７を電流が流れる際の発熱により、加熱ローラ２は、ニップ部２ａに挿入されたシート５を加熱するようになっている。
【００６６】
第２の電極ローラ４は、ニップ部２ａにおける加熱ローラ２の内表面に接するように設けられている。また、第１の電極ローラ３は、第２の電極ローラ４に対して加熱ローラ２の回転方向の反対側に距離Ｌｐだけ離れて、加熱ローラ２の内表面に接するように設けられている。ここで、距離Ｌｐは、第１の電極ローラ３と加熱ローラ２との接点から、第２の電極ローラ４と加熱ローラ２との接点までの、加熱ローラ２の内表面に形成された抵抗層７の表面に沿った距離である。
【００６７】
なお、第１の電極ローラ３および第２の電極ローラ４は、回転軸が加熱ローラ２の回転軸と平行となるように設けられており、加熱ローラ２と摺接することによって回動するようになっている。すなわち、第１の電極ローラ３および第２の電極ローラ４の回転軸は、シート５の通紙方向に対する幅方向と同じ方向になっている。
【００６８】
また、図４に示すように、第１の電極ローラ３と、第２の電極ローラ４とは、電源６および加熱ローラ２の抵抗層７を介して電気的に接続されている。なお、図４においては、説明の便宜上、加熱ローラ２の曲率を考慮せず、加熱ローラ２の断面を平板状に示した。
【００６９】
図１は、加熱ローラ２、第１の電極ローラ３、第２の電極ローラ４の構成を示す平面図である。なお、上述したように、加熱ローラ２、第１の電極ローラ３、第２の電極ローラ４は、回転軸方向がシート５の通紙方向に対する幅方向と同じ方向になるように構成されている。
【００７０】
この図に示すように、第１の電極ローラ３は、該電極ローラの回転軸方向の長さが、加熱ローラ２に設けられた抵抗層７の、加熱ローラ２の回転軸方向の長さとほぼ等しい電極部１ｐを備えている。
【００７１】
また、第２の電極ローラ４は、該電極ローラの回転軸方向、すなわちシート５の通紙方向に対する幅方向に分割された電極部２ａ，２ｂ，２ｃを備えている。なお、各電極部は、第２の電極ローラ４の回転軸方向に対して、電極部２ｂが中央となるように配置されている。そして、電極部２ａ，２ｂ，２ｃの、第２の電極ローラ４の回転軸方向に対する長さはＷ（ｍｍ）であり、各電極同士の間は、それぞれｇａｐ（ｍｍ）だけ離れている。
【００７２】
図５は、第２の電極ローラ４の回転軸と垂直な方向から見た断面図である。この図に示すように、第２の電極ローラ４は、シャフト２１、軸受２２、スリップリング２３、カーボンブラシ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ、導線２５ａ，２５ｂ，２５ｃ、絶縁ゴム２６、電極部２ａ，２ｂ，２ｃによって構成されている。そして、電極部２ａ，２ｂ，２ｃは、Ｓｉゴムとカーボンブラックにより形成されている。なお、電極部２ａ，２ｂ，２ｃの外径は約１０ｍｍであり、シャフトの直径は約６ｍｍである。
【００７３】
電極部２ａ，２ｂ，２ｃはそれぞれ、導線２５ａ，２５ｂ，２５ｃを介してスリップリング２３が接するカーボンブラシ２４ａ，２４ｂ，２４ｃと電気的に接続されている。そして、カーボンブラシ２４ａ，２４ｂ，２４ｃは電源６と電気的に接続することができるようになっている。
【００７４】
第１の電極ローラ３の断面構成については、分割されていない電極部１ｐを備えている他は、第２の電極ローラ４と同様の構成であるので、ここでは説明を省略する。
【００７５】
図６は、第１の電極ローラ３、第２の電極ローラ４、電源６の電気的接続状況を説明する回路図である。電源６と電極部２ａ，２ｂ，２ｃとの間には、各電極部の通電／非通電を切り替えるための接続切替手段である、ＳＷ（スイッチ）２ａ，ＳＷ２ｂ，ＳＷ２ｃが設けられている。
【００７６】
（定着器の動作）
次に、定着器４９にシート５が通紙される場合の動作について説明する。
【００７７】
定着器４９にシート５が通紙される際には、図３に示すように、図示しないモータによって駆動力を与えられ、加熱ローラ２が回動する。また、加圧ローラ１は、図示しない付勢手段によって、シート５のトナー像を定着させる面（おもて面）を加熱ローラ２に密着させるように、シート５をシート５の裏面から加圧している。なお、加圧ローラ１は、シート５を介して加熱ローラ２と摺接することによって、加熱ローラ２の回転方向とは逆方向に回動する。これにより、図３の場合には、右方向から左方向へシート５を送る。
【００７８】
さらに、定着器４９にシート５が通紙される際、デジタル複写機３０のメインＣＰＵ（接続制御手段；図示せず）は、通紙されるシートのサイズに応じて、シートの通紙領域に対応する電極部を通電し、非通紙領域に対応する電極部を通電しないように、図５に示したＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂ，ＳＷ２ｃを制御する。このときの、各ＳＷの状況を表１に示す。なお、通紙されるシートのサイズは、デジタル複写機３０に備えられた図示しない入力部を介してユーザが入力するようになっている。
【００７９】
【表１】
2005017406.tif 000003
【００８０】
この表に示したように、通紙するシートの幅が電極部２ａ，２ｂ，２ｃにまたがる場合（全幅通紙の場合）、ＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂ，ＳＷ２ｃは全てＯＮにされる。すなわち、電極部１ｐ，２ａ，２ｂ，２ｃは全て通電状態となる。これにより、抵抗層７の表面が、第１の電極ローラ３との接点から第２の電極ローラ４との接点まで回動する間に、抵抗層７の回転軸方向のほぼ全幅に渡って通電加熱され、シート５がニップ部２ａで加熱される。
【００８１】
すなわち、抵抗層７に対するシート５の加熱を目的とする通電加熱は、抵抗層７と第１の電極ローラ３との接点（始端側）から開始され、抵抗層７と第２の電極ローラ４との接点（終端側）に至るまで、電流が流れる部分で発熱が継続されることによってなされる。そして、ニップ部２ａでシート５に熱が伝達される。なお、第２の電極ローラ４との接点を通過し、第１の電極ローラ３との接点に至るまでは、シート５の加熱を目的とする通電加熱は行われない。
【００８２】
また、通紙するシートの幅が電極部２ａ，２ｂにまたがり、２ｃは非通紙となる場合（中サイズ通紙の場合）、ＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂがＯＮにされ、ＳＷ２ｃはＯＦＦにされる。すなわち、電極部１ｐ，２ａ，２ｂが通電状態となり、電極部２ｃは非通電状態となる。
【００８３】
このため、抵抗層７が通電加熱される領域、すなわち第１の電極ローラ３との接点から第２の電極ローラ４との接点に至るまでの領域では、第２の電極ローラ４に近い位置ほど、加熱ローラ２の回転軸方向に対して電極部２ａ，２ｂと接触する側に電流が集中する電流分布となる。また、加熱ローラ２が回動することによって第２の電極ローラ４に近づくほど、電極部２ａ，２ｂと接触する領域に集中的に加熱のためのエネルギーが付与されるため、抵抗層７は加熱ローラ２の回転軸方向に対して電極部２ｃ側への熱の拡散が少ない状態でニップ部２ａに到達する。
【００８４】
これにより、抵抗層７の、電極部２ａ，２ｂと接触する領域が集中的に加熱され、シート５がニップ部２ａで加熱される。また、この際、非通紙領域である電極部２ｃと接触する領域に与えられる加熱エネルギーを抑制することができる。
【００８５】
なお、非通紙領域とは、抵抗層７の、第１の電極ローラ３との接点から第２の電極ローラ４との接点に至るまでの領域のうち、ニップ部２ａにおいて加熱ローラ２の外周面がシート５に接触しない領域である。また、通紙領域とは、抵抗層７の、第１の電極ローラ３との接点から第２の電極ローラ４との接点に至るまでの領域のうち、ニップ部２ａにおいて加熱ローラ２の外周面がシート５に接触する領域である。
【００８６】
さらに、通紙するシートの幅が電極部２ａより小さい場合（小サイズ通紙の場合）、ＳＷ２ａがＯＮにされ、ＳＷ２ｂ，ＳＷ２ｃはＯＦＦにされる。すなわち、電極部１ｐ，２ａが通電状態となり、電極部２ｂ，２ｃは非通電状態となる。
【００８７】
このため、第１の電極ローラ３との接点から第２の電極ローラ４との接点に至るまでの領域では、第２の電極ローラ４に近い位置ほど、加熱ローラ２の回転軸方向に対して電極部２ａが形成されている側に電流が集中する電流分布となる。また、加熱ローラ２が回動することによって第２の電極ローラ４に近づくほど、電極部２ａと接触する領域に集中的に加熱のためのエネルギーが付与されるため、抵抗層７は加熱ローラ２の回転軸方向に対して電極部２ｂ，２ｃ側への熱の拡散が少ない状態でニップ部２ａに到達する。
【００８８】
これにより、抵抗層７の、電極部２ａと接触する領域に集中的に加熱のためのエネルギーを付与し、シート５をニップ部２ａで効果的に加熱することができる。また、この際、非通紙領域である電極部２ｂ，２ｃと接触する領域の加熱を抑制することができる。
【００８９】
なお、シートが通紙されない場合（非通紙の場合）には、各スイッチをＯＦＦにしておく。
【００９０】
（上記定着器による効果）
次に、第２の電極ローラ４の電極部を、該電極ローラの回転軸方向に分割し、通電領域を制御することによる効果について詳細に説明する。
【００９１】
以下の本実施の形態における説明では、加熱ローラ２の回転軸方向の長さは３００ｍｍとする。また、第２の電極ローラ４の電極部２ａ，２ｂ，２ｃの回転軸方向の長さは等しく（Ｗ（ｍｍ））、それぞれの電極部の間はｇａｐ（ｍｍ）だけ離れており、３×Ｗ＋２×ｇａｐ＝３００となるように構成されているものとする。また、第１の電極ローラ３と加熱ローラ２との接点から、第２の電極ローラ４と加熱ローラ２との接点までの、加熱ローラ２の内表面に形成された抵抗層７に沿った距離をＬｐとする。
【００９２】
図７は、ＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂがＯＮにされ、ＳＷ２ｃがＯＦＦとされた場合に、抵抗層７が第１の電極ローラ３との接点から第２の電極ローラ４との接点まで移動する間に、抵抗層７に供給される累積加熱エネルギーを示している。すなわち、図７の横軸は抵抗層７上の、加熱ローラ２の回転軸方向をｘ軸方向とした場合のｘ座標を表しており、縦軸は、累積加熱エネルギーを示している。なお、図７では、Ｌｐを３０ｍｍとし、第２の電極ローラ４の電極部２ａ−２ｂ間，２ｂ−２ｃ間のクリアランス（ｇａｐ）を、１ｍｍ、２ｍｍ、４ｍｍ、８ｍｍと変化させた場合の累積加熱エネルギーの変化を示している。
【００９３】
ここで、累積加熱エネルギーとは、加熱ローラ２が第１の電極ローラ３との接点から第２の電極ローラ４との接点まで回動する間に、抵抗層７の加熱ローラ２の回転軸方向の各点に付与される加熱エネルギーの累積値であり、以下のように求められる量である。
加熱ローラ２の回転軸方向をｘ軸方向とし、加熱ローラ２の移動距離をｙ軸で表す。そして、抵抗層７の任意位置（ｘ，ｙ）で微小部分が与えられる加熱エネルギーをＰ（ｘ，ｙ）とする。この場合、抵抗層７と第１の電極ローラ３との接点（ｘ，０）が、第２の電極ローラ４との接点（ｘ，Ｌｐ）に移動する間に与えられる累積加熱エネルギーＰ（ｘ）は、
【００９４】
【数１】
2005017406.tif 000004
【００９５】
で表される。
【００９６】
図７に示されたように、通紙領域に対応する電極部２ａ，２ｂのみを通電させることにより、ニップ部２ａに近い位置ほど、抵抗層７の電極部２ａ，２ｂと接触する領域（ｘ＝０〜２００付近）に集中して加熱エネルギーが付加される。すなわち、ニップ部２ａの近傍に近い位置ほど、電極部２ａ，２ｂと接触する領域の電流密度が高くなる。
【００９７】
また、通電加熱の始端側である第１の電極ローラ３の電極部１ｐは分割無しのため、第１の電極ローラ３との接点では抵抗層７の全幅にエネルギーが与えられるが、加熱ローラ２が回動することによって通電加熱の終端側である第２の電極ローラ４およびニップ部２ａに近づくほど、通紙領域に対応した部分である電極部２ａ，２ｂと接触する領域に集中してエネルギーが付加される。したがって、通紙領域に集中してエネルギーを与えられた抵抗層７が、軸方向の熱の拡散が少ない状態でニップ部２ａに到達する。
【００９８】
このため、通紙領域を集中的に加熱させる一方、非通紙領域である電極部２ｃの領域が加熱されることを抑制することができる。
【００９９】
ここで、仮に、第１の電極ローラ３と第２の電極ローラ４とを逆の位置に設置した場合を考える。すなわち、通電加熱の始端側となる位置に設けられた電極ローラの電極部が２ａ，２ｂ，２ｃに分割されており、終端側となるニップ部２ａに設けられた電極ローラの電極部が分割されていない電極部１ｐとなっている場合を考える。
【０１００】
この場合、ニップ部２ａ近傍に設けられた終端側の電極ローラ部分では、電極部が分割されていないので、抵抗層７の全幅にエネルギーが与えられることになり、発熱領域が加熱ローラ２の回転軸方向に分散されてしまう。また、通電加熱の始端側の通紙部分に対応する電極部２ａ，２ｂに通電すると、始端側の電極ローラ近傍の抵抗層７では、分割電極幅に対応した部分にエネルギーが集中して与えられるが、ニップ部２ａに到達するまでに軸方向へ熱が拡散してしまう。
【０１０１】
したがって、２つの電極ローラのうち一方のみを分割する場合、通電加熱の始端側に設置した電極を分割するよりも、終端側のニップ部２ａに設置した電極を分割する方が、ニップ部２ａでの加熱を効率よく行うことができる。
【０１０２】
ところで、図７に示されたように、電極部２ａと２ｂとのクリアランス部（ｘ＝１００付近）における累積加熱エネルギーは、クリアランスの大きさ（ｇａｐ）に大きく影響される。すなわち、抵抗層７の第２の電極ローラ４との接点における、電極部２ａと２ｂとのクリアランス部には、ｇａｐに応じた加熱エネルギーの降下が生じ、温度リップルが発生する。
【０１０３】
定着温度は使用されるトナーの特性に大きく依存するが、保存温度および消費電力を考慮すると定着温度としては１６０〜１８０度、低温オフセット、高温オフセットが起きない許容温度範囲としては４０〜６０ｄｅｇであり、これを考慮すると、この加熱エネルギーの降下は、適正な定着処理を行うためには、約１０％以内とすることが好ましい。
【０１０４】
図８は、Ｌｐを３０ｍｍとし、ｇａｐを０ｍｍから１０ｍｍに変化させた場合の、正規化降下エネルギーを示している。ここで、正規化降下エネルギーＰｄとは、通電している電極部（電極部２ａ，２ｂ）における累積加熱エナルギーの最大値Ｐ０に対する、クリアランス部（電極部２ａ−２ｂ間）における累積加熱エナルギーの最小値Ｐｍｉｎの比であり、Ｐｄ＝Ｐｍｉｎ／Ｐ０で表される。
【０１０５】
この図からわかるように、Ｌｐ＝３０ｍｍの場合に、正規化降下エネルギーＰｄの降下量ΔＰｄを１０％以内に抑えるためには、ｇａｐを約６ｍｍ以内とする必要がある。
【０１０６】
図９は、ｇａｐを６ｍｍとし、Ｌｐを変化させた場合の正規化降下エネルギーＰｄの変化を示している。なお、横軸は、３０ｍｍに対するＬｐの比を表している。この図からわかるように、Ｌｐとｇａｐとの関係によって、正規化降下エネルギーが大きく変化することがわかる。
【０１０７】
図１０は、ｇａｐとＬｐとを変化させた場合の正規化降下エネルギーＰｄの変化を表している。すなわち、図１０の横軸はｇａｐ（ｍｍ）、縦軸は正規化降下エネルギーの降下量ΔＰｄを表しており、図１０は、Ｌｐを１５ｍｍ，３０ｍｍ，６０ｍｍ，１２０ｍｍと変化させた場合の、ΔＰｄの変化を示している。ここで、ΔＰｄ＝１−Ｐｄである。
【０１０８】
図１１は、図１０の場合において、横軸をｇａｐ×Ｎｙとして表示したものである。ここで、Ｎｙは３０ｍｍに対するＬｐの比であり、Ｎｙ＝３０／Ｌｐである。また、図中の直線は、ｇａｐ×ＮｙとΔＰｄとの相関を示す近似曲線であり、
【０１０９】
【数２】
2005017406.tif 000005
【０１１０】
で表される。
【０１１１】
この式を変形すると、
【０１１２】
【数３】
2005017406.tif 000006
【０１１３】
が得られる。ただし、０．０６７５≒１／１５とした。
【０１１４】
したがって、正規化降下エネルギーの降下量の許容値をΔＰｄｍａｘとすると、
【０１１５】
【数４】
2005017406.tif 000007
【０１１６】
を満たすように、Ｌｐおよびｇａｐを設定する必要がある。
【０１１７】
したがって、ΔＰｄｍａｘ≦０．１とする場合には、
【０１１８】
【数５】
2005017406.tif 000008
【０１１９】
を満たすようにＬｐおよびｇａｐを設計すればよい。
【０１２０】
以上のように、本実施の形態にかかる定着器４９は、加熱ローラ２の抵抗層７に電圧を印加するため２つの電極ローラのうち、一方の電極ローラの電極部が、シート５の通紙方向に対する幅方向に分割されている。このため、通紙領域に対応する電極部を通電し、非通紙領域に対応する電極部を非通電とすることで、通紙領域に加熱エネルギーを集中して付与し、非通紙領域に与えられる加熱エネルギーを削減することができる。したがって、非通紙領域の加熱を抑制し、オーバーヒートを防止することができる。
【０１２１】
また、本実施の形態にかかる定着器４９は、電極部をシート５の通紙方向に対する幅方向に分割された第２の電極ローラ４が、加熱ローラ２のニップ部２ａにおける加熱ローラ２の内表面に設けられている。このため、加熱ローラ２の回動によってニップ部２ａに近づくほど、抵抗層７の通紙領域を流れる電流密度を高くすることができる。したがって、抵抗層７は、電極ローラの回転軸方向への熱拡散が少ない状態で、第１の電極ローラとの接触部から第２の電極ローラ４との接触部であるニップ部２ａに到達する。すなわち、非通紙領域の加熱を抑制しつつ、通紙領域を効率よく加熱することができる。
【０１２２】
なお、本実施の形態における第２の電極ローラ４は、電極部がシート５の通紙方向に対する幅方向に３つに分割されている。しかしながら、電極部を分割する数は、これに限るものではない。定着器４９に供給するシートのサイズの種類に応じて、電極部の分割数を決めればよい。電極の分割数を増やし、シートのサイズに応じて通電する電極部を制御することにより、より多種類のシートに対して、非通紙領域の発熱を適切に防止することができる。
【０１２３】
また、本実施の形態では、第１の電極ローラ３および第２の電極ローラ４を、加熱ローラ２の内側に設けたが、これに限るものではない。電極ローラ３および４を、加熱ローラ２の外表面に接するように設けてもよい。例えば、図１２に示すように、加熱ローラ１４２の外部に第１の電極ローラ１４３、第２の電極ローラ１４４、テンションローラ１４５，１４６、発熱ベルト（加熱部材）１４７を備えた構成とすることができる。ただし、この場合には、シート５の帯電を防止する処置を別途施すことが好ましい。例えば、使用環境の湿度が高いときや、シート５としてアルミ蒸着紙を用いる場合などに、シート５が帯電し、使用者が感電する恐れがあるためである。なお、本実施の形態における加熱ローラ２は、絶縁層８を備えている。これにより、加熱ローラ２における通電加熱によって、シート５が帯電することを防止している。すなわち、第１の電極ローラ３および第２の電極ローラ４を、加熱ローラ２の内側に設ける場合、加熱ローラ２の内面側と外面側とを絶縁層８で絶縁することにより、容易かつ確実にシート５の帯電防止を行うことができる。
【０１２４】
また、第１の電極ローラ３および第２の電極ローラ４を、加熱ローラ２の内部に形成する場合、定着器４９のサイズを小さくすることができる。
【０１２５】
また、本実施の形態における定着器４９では、シート５が通紙される際、加熱ローラ２が図示しないモータによって駆動力を与えられて回動し、加熱ローラ２と摺接することにより電極ローラ３，４が回動するものとした。また、加圧ローラ１は、シート５を介して加熱ローラ２と摺接することによって回動するものとした。しかしながら、各ローラの駆動方法はこれに限るものではない。例えば、各ローラが異なるモータからそれぞれ駆動力を与えられるものであってもよい。
【０１２６】
また、本実施の形態では、通紙されるシートのサイズは、デジタル複写機３０に備えられた図示しない入力部を介してユーザが入力するものとしたが、これに限るものではない。例えば、デジタル複写機３０が、定着器４９に通紙されるシートのサイズを認識するシートサイズ認識手段を備える構成としてもよい。この場合、デジタル複写機３０がユーザがシートのサイズを入力する操作が不要となり、ヒューマンエラーに起因する非通紙部分のオーバーヒートを防止することができる。
【０１２７】
〔実施の形態２〕
本発明の定着装置に関する他の実施形態について、図１３〜図１８を用いて説明すれば以下の通りである。なお、説明の便宜上、実施の形態１と同様の機能を有する部材については、実施の形態１と同じ符号を付し、説明を省略する。
【０１２８】
（定着器の構成）
本実施の形態における定着器４９は、図１３の回路図に示すように、第１の電極ローラ３’と第２の電極ローラ４とがともに、電極ローラの回転軸方向に分割されている。すなわち、第１の電極ローラ３’および第２の電極ローラ４は、実施の形態１における第２の電極ローラ４と同様の構成を備えている。以下では、説明の便宜上、第１の電極ローラ３’の分割された電極部の符号を電極部１ａ，１ｂ，１ｃとする。
【０１２９】
図１４は、本実施の形態における第１の電極ローラ３’、第２の電極ローラ４、電源６の電気的接続状況を示した回路図である。この図に示すように、第１の電極ローラ３’の電極部１ａ，１ｂ，１ｃはそれぞれ、各電極部の通電／非通電を切り替えるための接続切替手段であるスイッチ（ＳＷ）１ａ，ＳＷ１ｂ，ＳＷ１ｃを介して電源６に接続されている。同様に、第２の電極ローラ４の電極部２ａ，２ｂ，２ｃはそれぞれ、接続切替手段であるＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂ，ＳＷ２ｃを介して電源６に接続されている。
【０１３０】
（定着器の動作）
ここで、定着器４９にシートが通紙される場合の動作について説明する。定着器４９にシート５が通紙される際、デジタル複写機３０のメインＣＰＵ（図示せず）は、通紙されるシートのサイズに応じて、シートの通紙領域に対応する電極部を通電し、非通紙領域に対応する電極部を通電しないように、図１４に示したＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂ，ＳＷ２ｃおよびＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂ，ＳＷ１ｃを制御する。このときの、各ＳＷの状況を表２に示す。
【０１３１】
【表２】
2005017406.tif 000009
【０１３２】
この表に示したように、通紙するシートの幅が電極部１ａ，１ｂ，１ｃにまたがる場合（全幅通紙の場合）、ＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂ，ＳＷ２ｃおよびＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂ，ＳＷ１ｃは全てＯＮにされる。すなわち、電極１ａ１ｂ，１ｃ，２ａ，２ｂ，２ｃは全て通電状態となる。
【０１３３】
これにより、抵抗層７の表面が、第１の電極ローラ３’との接点から第２の電極ローラ４との接点まで回動する間に、抵抗層７の回転軸方向のほぼ全幅に渡って通電加熱され、シート５がニップ部２ａで加熱される。
【０１３４】
また、通紙するシートの幅が電極部１ａ，１ｂにまたがり、１ｃは非通紙となる場合（中サイズ通紙の場合）、ＳＷ２ａ，ＳＷ２ｂ，ＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂがＯＮにされ、ＳＷ２ｃ，ＳＷ１ｃはＯＦＦにされる。すなわち、電極部２ａ，２ｂ，１ａ，１ｂが通電状態となり、電極部２ｃ，１ｃは非通電状態となる。
【０１３５】
このため、抵抗層７が通電加熱される領域、すなわち第１の電極ローラ３’との接点から第２の電極ローラ４との接点に至るまでの領域では、電極部１ａ，１ｂおよび２ａ，２ｂを通過する領域に電流が集中する電流分布となる。これにより、抵抗層７の、通紙領域である電極部１ａ，１ｂおよび電極部２ａ，２ｂを通過する領域が集中的に加熱され、シート５がニップ部２ａで加熱される。また、この際、非通紙領域である電極部１ｃおよび２ｃを通過する領域に与えられる加熱エネルギーを確実に抑制することができる。
【０１３６】
さらに、通紙するシートの幅（または定着処理する幅）が電極部２ａより小さい場合（小サイズ通紙の場合）、ＳＷ２ａ，ＳＷ１ａがＯＮにされ、ＳＷ２ｂ，ＳＷ２ｃ，ＳＷ１ｂ，ＳＷ１ｃはＯＦＦにされる。すなわち、電極部２ａ，１ａが通電状態となり、電極部２ｂ，２ｃ，１ｂ，１ｃは非通電状態となる。
【０１３７】
このため、抵抗層７の、第１の電極ローラ３’との接点から第２の電極ローラ４との接点に至るまでの領域では、電極部１ａおよび２ａを通過する領域に電流分布が集中する。これにより、抵抗層７の、通紙領域である電極部１ａおよび電極部２ａを通過する領域が集中的に加熱され、シート５がニップ部２ａで加熱される。また、この際、非通紙領域である電極部１ｂ，１ｃおよび２ｂ，２ｃを通過する領域に与えられる加熱エネルギーを確実に抑制することができる。
【０１３８】
なお、シートが通紙されない場合（非通紙の場合）には、各スイッチをＯＦＦにしておく。
【０１３９】
（上記定着器による効果）
次に、第１の電極ローラ３’および第２の電極ローラ４の両方の電極ローラについて、電極を回転軸方向に分割することの効果について説明する。
【０１４０】
図１５は、実施の形態１のように、第２の電極ローラ４のみの電極を分割した場合（Ｓ分割）と、本実施の形態のように両方の電極ローラの電極を分割した場合（Ｗ分割）とにおける、ニップ部２ａでの抵抗層７の累積加熱エネルギーを示している。なお、図１５では、電極ローラ３’および４の各電極の長さは等しく、各電極間のクリアランスは無視できるほど小さい場合を示している。また、中サイズのシートが通紙され、電極１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂが通電された場合を示している。
【０１４１】
この図に示されたように、Ｗ分割とした場合、Ｓ分割の場合よりも非通紙領域（図１５ではｘ＝２００〜３００）に対する累積加熱エネルギーが低く抑えられる。これは、Ｓ分割の場合には第１の電極ローラ３の電極部が分割されていないので、抵抗層７の全幅に対してエネルギーが与えられるのに対して、Ｗ分割の場合には第１の電極ローラ３’の電極部が分割されているので、通紙領域であるｘ＝０〜２００の領域のみにエネルギーが付与されるためである。
【０１４２】
したがって、第１の電極ローラおよび第２の電極ローラの電極部を、ともに軸方向に分割しておき、両電極の通紙領域に対応する電極のみに電圧を印加することにより、非通紙領域に付与される累積加熱エネルギーを大幅に削減することができる。そして、その結果、Ｓ分割の場合よりも非通紙領域の加熱を抑制することができる。
【０１４３】
図１６は、本実施の形態にかかる定着器４９において、横軸を第１の電極ローラ３’および第２の電極ローラ４におけるｇａｐ×Ｎｙとし、縦軸に正規化降下エネルギーΔＰｄとしたものである。ここで、ｇａｐは、両電極ローラの各電極間について等しい。また、Ｎｙは実施の形態１の場合と同様、３０ｍｍに対するＬｐの比であり、Ｎｙ＝３０／Ｌｐである。また、図中の直線は、ｇａｐ×ＮｙとΔＰｄとの相関を示す近似曲線であり、
【０１４４】
【数６】
2005017406.tif 000010
【０１４５】
で表される。
【０１４６】
この式を変形すると、
【０１４７】
【数７】
2005017406.tif 000011
【０１４８】
が得られる。ただし、１／０．８７≒１．１５とした。
【０１４９】
したがって、正規化加熱エネルギーの降下の許容値をΔＰｄｍａｘとすると、
【０１５０】
【数８】
2005017406.tif 000012
【０１５１】
を満たすように、Ｌｐおよびｇａｐを設定する必要がある。
【０１５２】
したがって、ΔＰｄｍａｘ≦０．１とするためには、
【０１５３】
【数９】
2005017406.tif 000013
【０１５４】
を満たすようにＬｐおよびｇａｐを設計すればよい。
【０１５５】
以上のように、本実施の形態にかかる定着器４９は、加熱ローラ２の抵抗層７に電圧を印加するための２つの電極ローラが、該電極ローラ回転軸方向に分割されている。これにより、抵抗層７の通紙領域に加熱エネルギーを集中して付与し、非通紙領域に与えられる加熱エネルギーを削減することができる。したがって、非通紙領域の加熱を抑制し、オーバーヒートを防止することができる。
【０１５６】
なお、本実施の形態における第１の電極ローラ３’および第２の電極ローラ４は、電極を電極ローラの回転軸方向に３つに分割している。しかしながら、電極を分割する数は、これに限るものではない。定着器４９に供給するシートのサイズの種類に応じて、電極の分割数を決めればよい。電極の分割数を増やし、シートのサイズに応じて加熱ローラ２を通電加熱する領域を制御することにより、多種類のシートに対して、非通紙領域の発熱を適切に防止することができる。
【０１５７】
また、分割した各電極部と電源６との電気的接続方法は、本実施の形態における方法（図１４）に限るものではない。例えば、図１７に示すような構成としてもよい。すなわち、第１の電極ローラに設けた電極部１ｍと電源６とをＳＷ１ｍを介して接続し、電極部１ｍの両端に設けた電極部１ｓ，１ｓ’を電気的に接続した後、ＳＷ１ｓを介して電源６と接続する。そして、第２の電極ローラに設けた電極部２ｍと電源６とをＳＷ２ｍを介して接続し、電極部２ｍの両端に設けた電極部２ｓ，２ｓ’を電気的に接続した後、ＳＷ２ｓを介して電源６と接続する。また、この場合の各電極ローラの断面図を図１８に示す。この図に示すように、上記の第１の電極ローラは、電極１ｍ，１ｓ，１ｓ’に加えて、シャフト１８１軸受１８２、スリップリング１８３、カーボンブラシ１８４ｍ，１８４ｓ、導線１８５ｍ，１８５ｓ、絶縁ゴム１８６を備えている。
【０１５８】
図１７の構成における各ＳＷの制御方法を表３に示す。このような構成とすることにより、２種類のサイズのシートに対して、容易に抵抗層７の加熱領域を制御することができる。
【０１５９】
【表３】
2005017406.tif 000014
【０１６０】
なお、本実施の形態では、第１の電極ローラ３’および第２の電極ローラ４を、加熱ローラ２の内側に設けたが、これに限るものではない。電極ローラ３および４を、加熱ローラ２の外表面に接するように設けてもよい。ただし、この場合には、シート５の帯電を防止する処置を別途施すことが好ましい。
【０１６１】
〔実施の形態３〕
本発明の定着装置に関する他の実施形態について、図１９〜図２１を用いて説明すれば以下の通りである。なお、説明の便宜上、実施の形態１または２と同様の機能を有する部材については、同じ符号を付し、説明を省略する。
【０１６２】
（定着器の構成）
本実施の形態における定着器４９は、第１の電極ローラ１１と第２の電極ローラ１２に加えて、第３の電極ローラ１３を備えている。そして、各電極ローラは、実施の形態２において図１８に示した電極ローラと同様に、電極ローラの回転軸方向に分割されて構成されている。
【０１６３】
図１９は、本実施の形態における定着器４９の構成を示す断面図である。この図に示すように、本実施の形態の定着器４９は、加熱ローラ２の内表面に接するように、第１の電極ローラ１１，第２の電極ローラ１２，第３の電極ローラ１３が設けられている。ここで、各電極ローラは、回転軸方向がシート５の通紙方向に対する幅方向と同じ方向になるように設けられている。
【０１６４】
また、各電極ローラは、第３の電極ローラ１３との接点を始端とし、第１の電極ローラ１１との接点を通過して、終端である第２の電極ローラ１２との接点に至る区間で、抵抗層７を通電加熱するように構成されている。すなわち、第３の電極ローラ１３との接点から、第１の電極ローラ１１を通過して、第２の電極ローラ１２との接点に至るまでに、各電極ローラに備えられた電極部を介して抵抗層７に電圧を印加し、電流が流れる部分で発熱が継続させる。そして、抵抗層７と第２の電極ローラ１２との接点における外周面上に形成したニップ部２ａで、シート５に熱を伝達する。なお、第２の電極ローラ１２との接点を通過し、第３の電極ローラ１３との接点に至るまでは、通電加熱は行われない。
【０１６５】
図２０は、電極ローラ１１，１２，１３、および電源６の電気的接続状況を示す回路図である。第１の電極ローラ１１における電極部１１ｍは、通電／非通電を切り替えるための接続切替手段であるＳＷ１１ｍを介して電源６に接続されている。また、電極部１１ｓと１１ｓ’とは、互いに電気的に接続された後、接続切替手段であるＳＷ１１ｓを介して電極６に接続されている。一方、第２の電極ローラ１２および第３の電極ローラ１３における電極部１２ｍ，１３ｍは、互いに電気的に接続された後、接続切替手段であるＳＷ１２ｍを介して、電源６に、電極部１１ｓと１１ｓ’とは逆極性になるように接続されている。また、電極部１２ｓ，１２ｓ’，１３ｓ，１３ｓ’は互いに電気的に接続された後、接続切替手段であるＳＷ１２を介して電源６に、電極部１１ｓと１１ｓ’とは逆極性になるように接続されている。
【０１６６】
（定着器の動作）
ここで、定着器４９にシート５が通紙される場合の動作について説明する。定着器４９にシート５が通紙される際、デジタル複写機３０のメインＣＰＵ（図示せず）は、通紙されるシートのサイズに応じて、シートの通紙領域に対応する電極部を通電し、非通紙領域に対応する電極部を通電しないように、図２０に示した各スイッチを制御する。これにより、シートのサイズに応じた通紙領域のみが通電加熱される。なお、各スイッチの制御方法は、表３と同様であるので、説明を省略する。
【０１６７】
図２１ａは、電極ローラが２つで構成された定着器において、加熱ローラ２内を流れる電流の経路を表した断面図である。また、図２１ｂは、本実施の形態にかかる定着器４９において、加熱ローラ２内を流れる電流の経路を表した断面図である。
【０１６８】
図２１ａに示したように、２つの電極ローラで構成された定着器では、加熱ローラ２と２つの電極ローラとの接点を結ぶ、加熱ローラ２の内周面に沿った２つの経路うち、短い方の経路が電流主経路となるが、長い方の経路にも電流が流れる。すなわち、２つの経路の抵抗比は経路長に応じて決まるため、経路長の短い経路が電流主経路となるが、経路長の短い経路にも抵抗比に応じた電流が流れる。
【０１６９】
このため、２つの電極ローラで構成された定着器では、シート５の加熱を目的とする通電加熱が行われる電流主経路以外の経路についても、電流が流れ、発熱してしまう。
【０１７０】
これに対して、本実施の形態における定着器４９は、電極ローラを３つ備えており、通電加熱領域の始端・終端となる電極ローラ１２，１３が接続される電源６の端子の極性と、通電加熱領域内に形成された電極ローラ１１が接続される電源６の端子の極性とが互いに逆極性となるように構成されている。すなわち、電極ローラ１２と電極ローラ１３とは同電位になっている。このため、抵抗層７が第２の電極ローラ１２との接点を通過して、第３の電極ローラ１３との接点に至るまでの区間では、電流が流れない。
【０１７１】
なお、抵抗層７は、第３の電極ローラ１３との接点を始端とし、第１の電極ローラ１１との接点を通過し、終端の第２の電極ローラ１２に至るまでの区間で通電加熱されてニップ部２ａに到達する。そして、ニップ部２ａでシート５に熱を伝達する。
【０１７２】
（上記定着器による効果）
以上のように、本実施の形態における定着器４９では、３つの電極ローラ１１，１２，１３が、通電加熱領域の始端・終端となる電極ローラ１２・１３が接続される電源６の端子の極性と、通電加熱領域内に形成された電極ローラ１１が接続される電源６の端子の極性とが互いに逆極性となるように設けられている。
【０１７３】
これにより、抵抗層７は、加熱ローラ２の回動によって第２の電極ローラ１２との接点を通過し、第３の電極ローラ１３との接点に至るまでの区間では同電位となり、電流が流れない。したがって、シート５の加熱に寄与しないにも関わらず、加熱ローラ２が加熱されてしまう領域を低減することができる。また、加熱ローラ２の抵抗層７が、電極ローラ１２との接触位置から電極ローラ１３との接触位置まで回動する間に、外気への熱の拡散により、加熱ローラ２の温度を下げることができる。
【０１７４】
なお、本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１７５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の定着装置は、表面に抵抗層が形成された加熱部材と、上記抵抗層と接するように形成された複数の電極部材と、上記加熱部材とのニップ部に挿入されたシートを上記加熱部材方向に押圧する加圧部材とを備え、上記複数の電極部材間に電圧を印加することによって上記抵抗層を通電加熱して上記ニップ部を加熱し、上記シートを上記ニップ部に対して一定の幅で通過させることによって上記シートを加熱・加圧する定着装置において、上記電極部材の少なくとも１つは、上記シートの幅方向に電気的に分割された複数の電極部を備えており、上記複数の電極部は、接続切替手段によって各電極部の通電／非通電を切り替えられる構成である。
【０１７６】
それゆえ、シートの通紙領域に対応する電極部のみを通電することにより、分割された電極部に近い位置では通紙領域に電流が集中する電流分布となり、通紙領域を集中的に通電加熱することができる。したがって、上記の構成により、サイズの異なる用紙を通紙する場合に、非通紙領域の発熱を抑制でき、オーバーヒートを防止できるという効果を奏する。
【０１７７】
また、上記加熱部材は上記ニップ部における回転方向が上記シートの移動方向と同じ方向になるように回動する加熱ローラであり、上記加熱ローラの内表面に接するように上記複数の電極部材が形成され、上記加熱ローラの外表面で上記シートと接する構成としてもよい。
【０１７８】
これにより、上記電極部材が上記加熱ローラの内部に形成されるため、定着装置のサイズを小さくすることができるという効果を奏する。
【０１７９】
また、上記加熱ローラは、上記抵抗層と外表面との間に絶縁層が設けられている構成としてもよい。
【０１８０】
これにより、上記シートが上記電極部材間を流れる電流によって帯電することを確実に防止でき、安全性を向上させることができるという効果を奏する。
【０１８１】
また、本発明の定着装置は、上記電極部材を２つ備え、一方の電極部材の電極部のみが上記シートの幅方向に分割されており、上記電極部を分割された電極部材は、上記ニップ部における上記加熱ローラの内表面に接し、上記抵抗層が上記２つの電極部材によって通電加熱される領域の終端側に設けられる構成としてもよい。
【０１８２】
これにより、上記抵抗層の通紙領域は、上記加熱部材の回転軸方向への熱の拡散が少ない状態で、上記ニップ部に到達する。したがって、非通紙領域が加熱されることを抑制することができるとともに、上記ニップ部における上記抵抗層の通紙領域を好適に加熱させることができるという効果を奏する。
【０１８３】
また、本発明の定着装置は、上記電極部材が２つ備えられており、両方の電極部材の電極部が上記シートの幅方向に分割されている構成としてもよい。
【０１８４】
これにより、上記加熱ローラは、２つの電極部材間で、通紙領域が集中的に通電加熱され、非通紙領域は通電加熱されない。したがって、サイズの異なるシートを通紙する場合でも、非通紙領域の発熱を確実に抑制することができ、非通紙領域のオーバーヒートを確実に防止することができるという効果を奏する。
【０１８５】
また、本発明の定着装置は、上記電極部材が３つ備えられており、上記抵抗層が上記３つの電極部材によって通電加熱される領域の始端側および終端側となる電極部材の電極部が同電位である構成としてもよい。
【０１８６】
これにより、上記抵抗層は、上記加熱ローラの回動方向に沿って上記３つの電極部材によって通電加熱される領域の終端側から始端側に至るまでの領域では、電流が流れない。したがって、上記抵抗層の、シートの加熱に寄与しない領域に電流が流れることを確実に防止できるという効果を奏する。
【０１８７】
また、本発明の定着装置は、上記電極部材が２つ備えられており、一方のみの電極部材の電極部が分割されている定着装置であって、上記電極部は、分割された電極間のクリアランスをｇａｐ（ｍｍ）、電極部材間の抵抗層表面に沿った距離をＬｐ（ｍｍ）とすると、ｇａｐ≦０．０７５×Ｌｐとなるように形成してもよい。
【０１８８】
これにより、上記分割された複数の電極をまたがって通電したときのクリアランス部での正規化加熱エネルギーの降下を１０％以下に抑制でき、上記クリアランス部における定着処理を精度よく行うことができるという効果を奏する。
【０１８９】
また、本発明の定着装置は、上記電極部材は２つ備えられており、両方の電極部材の電極部が同様に分割されている定着装置であって、上記電極部は、分割された電極間のクリアランスをｇａｐ（ｍｍ）、電極部材間の抵抗層表面に沿った距離をＬｐ（ｍｍ）とすると、ｇａｐ≦０．０９５６×Ｌｐとなるように形成してもよい。
【０１９０】
これにより、上記分割された複数の電極をまたがって通電したときのクリアランス部での正規化加熱エネルギーの降下を１０％以下に抑制でき、上記クリアランス部における定着処理を精度よく行うことができるという効果を奏する。
【０１９１】
また、本発明の電子写真装置は、上記に記載した定着装置を備えている。
【０１９２】
それゆえ、サイズの異なる用紙を通紙する場合に、非通紙領域の発熱を抑制でき、定着装置のオーバーヒートを防止できるという効果を奏する。
【０１９３】
また、上記電子写真装置は、上記接続切替手段を制御し、上記シートの通紙領域に対応する電極部を通電させ、非通紙領域に対応する電極部を通電させないように、上記シートの幅方向に分割された複数の電極部の通電／非通電を切り替える接続制御手段を有する構成としてもよい。
【０１９４】
この場合、ユーザが上記接続切替手段を操作する必要がないため、ユーザの操作ミスによって、上記定着装置の非通紙領域がオーバーヒートすることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る定着装置における、電極ローラの構成を示す平面図である。
【図２】本発明の定着装置を備えた、テジタル複写機の構成を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る定着装置の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る定着装置の電気的接続状況および加熱ローラの構成を説明するための断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る定着装置の、電極ローラの構成を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る定着装置の、電極ローラおよび電源の電気的接続状況を説明するための回路図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る定着装置に備えられた加熱ローラが、回転軸方向の各位置において付与される累積加熱エネルギーを示すグラフである。
【図８】本発明の実施の形態１に係る定着装置の、電極間クリアランスに対する正規化降下エネルギーの変化を示すグラフである。
【図９】本発明の実施の形態１に係る定着装置の、電極間距離に対する正規化降下エネルギーの変化を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る定着装置の、電極間クリアランスおよび電極間距離に対する正規化降下エネルギーの変化を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る定着装置の、電極間クリアランスと電極間距離との積に対する正規化降下エネルギーの変化を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施の形態１に係る定着装置の変形例を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係る定着装置における、電極ローラの構成を示す平面図である。
【図１４】本発明の実施の形態２に係る定着装置の、電極ローラおよび電源の電気的接続状況を説明するための回路図である。
【図１５】本発明の実施の形態２に係る定着装置（Ｗ分割）と、Ｓ分割の定着装置との累積加熱エネルギーを比較したグラフである。
【図１６】本発明の実施の形態２に係る定着装置の、電極間クリアランスおよび電極間距離に対する正規化降下エネルギーの変化を示すグラフである。
【図１７】本発明の実施の形態２に係る定着装置の変形例における、電極ローラおよび電源の電気的接続状況を説明するための回路図である。
【図１８】本発明の実施の形態２に係る定着装置の、電極ローラの構成を示す断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態３に係る定着装置の構成を示す断面図である。
【図２０】本発明の実施の形態３に係る定着装置の、電極ローラおよび電源の電気的接続状況を説明するための回路図である。
【図２１】（ａ）は、電極ローラが２つで構成された定着装置において、加熱ローラ内を流れる電流の経路を表した断面図であり、（ｂ）は、本発明の実施の形態３に係る定着器装置において、加熱ローラ内を流れる電流の経路を表した断面図である。
【符号の説明】
１          加圧ローラ
１ｐ，１ａ，１ｂ，１ｃ，１１ｍ，１１ｓ，１１ｓ’  電極部
２          加熱ローラ（加熱部材）
２ａ，２ｂ，２ｃ，１２ｍ，１２ｓ，１２ｓ’  電極部
３，１１          第１の電極ローラ（電極部材）
４，１２          第２の電極ローラ（電極部材）
５          シート
６          電源
７          抵抗層
１３        第３の電極ローラ（電極部材）
１３ｍ，１３ｓ，１３ｓ’  電極部
【図１】
2005017406.tif 000015
【図２】
2005017406.tif 000016
【図３】
2005017406.tif 000017
【図４】
2005017406.tif 000018
【図５】
2005017406.tif 000019
【図６】
2005017406.tif 000020
【図７】
2005017406.tif 000021
【図８】
2005017406.tif 000022
【図９】
2005017406.tif 000023
【図１０】
2005017406.tif 000024
【図１１】
2005017406.tif 000025
【図１２】
2005017406.tif 000026
【図１３】
2005017406.tif 000027
【図１４】
2005017406.tif 000028
【図１５】
2005017406.tif 000029
【図１６】
2005017406.tif 000030
【図１７】
2005017406.tif 000031
【図１８】
2005017406.tif 000032
【図１９】
2005017406.tif 000033
【図２０】
2005017406.tif 000034
【図２１】
2005017406.tif 000035