(57)【要約】【課題】基板補強部材を用い、かつ基板補強部材の使用を効率的に行うことでコストダウンを達成し、かつ、本体ＣＰＵ暴走等の緊急時の安全性と非通紙部昇温の抑止を達成した、長手方向に発熱分布が異なる加熱体を提供する。【解決手段】一方向に延在した細長形状の基板３０と、基板３０の片面側に設けられ、基板３０の長手方向に沿って配置された複数本の発熱体３１、３２と、複数本の発熱体３１、３２の少なくとも１本の発熱体は、長手方向の単位長さ当たりの発熱量が異なる発熱領域を有する加熱体２３において、基板３０の片面側に設けられた発熱体３１、３２の高発熱領域に対応した基板３０の他方面側に基板補強部材３８、３９を設ける。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に延在した細長形状の基板と、前記基板の片面側に設けられ、前記基板の長手方向に沿って配置された複数本の発熱体と、前記複数本の発熱体の少なくとも１本の発熱体は、長手方向の単位長さ当たりの発熱量が異なる発熱領域を有する加熱体において、
前記基板の片面側に設けられた前記発熱体の高発熱領域に対応した前記基板の他方面側に基板補強部材を設けたことを特徴とする加熱体。
【請求項２】
前記発熱体は、発熱量が長手方向に沿って連続的に変化し、前記基板補強部材は、長手方向両端領域に設けられることを特徴とする請求項１に記載の加熱体。
【請求項３】
前記発熱体は、長手方向に直交する方向において発熱分布が中高とされ、前記基板補強部材は、前記中高とされる領域に設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱体。
【請求項４】
前記発熱体は、抵抗発熱体であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の加熱体。
【請求項５】
前記基板補強部材は、前記基板以上の強度、弾性、延性、又は、塑性のいずれか、或いは、それらの組み合わせを有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の加熱体。
【請求項６】
前記基板補強部材は、前記基板以上の良熱伝導性を有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の加熱体。
【請求項７】
前記発熱体の発熱量が異なる領域を有する発熱体が、前記基板の長手方向に直交する方向において両端に位置していないことを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の加熱体。
【請求項８】
前記基板補強部材は、前記発熱体の発熱量が異なる領域を有する発熱体の発熱量に比例して前記基板補強部材の厚みを厚くすることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の加熱体。
【請求項９】
前記基板補強部材は、前記基板の中心に対象な形状とされることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の加熱体。
【請求項１０】
被加熱材を加熱する加熱手段を備えた加熱装置において、
前記加熱手段は、請求項１〜９のいずれかの項に記載の前記加熱体を有することを特徴とする加熱装置。
【請求項１１】
前記加熱手段は、前記被加熱材を耐熱性フィルムを介して前記加熱体に密着させ、前記加熱体の熱を前記耐熱性フィルムを介して前記被加熱材に与えることを特徴とする前記請求項１０に記載の加熱装置。
【請求項１２】
前記加熱手段に圧接して、前記加熱体との間に前記耐熱性フィルムを挟ませて加熱ニップ部を形成させる加圧手段を備え、前記ニップ部の前記耐熱性フィルムと前記加圧手段との間に前記被加熱材を導入して前記耐熱性フィルムと一緒に前記加熱ニップ部を挟持搬送させて前記被加熱材を熱処理することを特徴とする請求項１１に記載の加熱装置。
【請求項１３】
前記被加熱材が、未定着トナー画像が形成された記録材であり、前記記録材に前記加熱体からの熱を付与して未定着トナー画像を熱定着することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかの項に記載の加熱装置。
【請求項１４】
前記発熱体は、発熱量が長手方向に沿って連続的に変化し、前記基板補強部材は、搬送可能な最小幅の前記記録材の長手方向両端領域に配置されることを特徴とする請求項１４に記載の加熱装置。
【請求項１５】
記録材に未定着トナー画像を形成する画像形成手段と、この未定着トナー画像を記録材に熱定着させる定着装置とを備えた画像形成装置において、
前記定着装置は、請求項１３又は１４に記載の加熱装置であ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、基板に発熱体を形成した加熱体、及び、このような加熱体で被加熱体を加熱する加熱装置に関する。特に、本発明は、例えば電子写真プロセス、静電記録プロセス、磁気記録プロセスなどを用いた画像形成装置において、記録材に形成された未定着トナー画像を加熱定着する加熱装置に使用する加熱体及び加熱装置に関する。また、本発明は、記録材の加熱をオンデマンドにて行うセラミックヒータ等の加熱体を備えた加熱装置を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式等の複写機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置においては、画像形成プロセス手段により像担持体に、目的の画像情報に対応した潜像を形成し、この潜像を加熱溶融性の樹脂等よりなるトナーを用いて可視画像（トナー画像）を形成する。次いで、このトナー画像を、転写紙のような記録材の面に直接に、或いは、中間転写体を介して転写し、記録材面に未定着トナー画像を形成する。
【０００３】
未定着トナー画像を記録材面に永久固着画像として定着させる定着装置としては、熱ローラ方式の加熱装置が一般に用いられていた。この加熱装置では、所定の温度に加熱された定着ローラと、該定着ローラに圧接する加圧ローラによって被加熱材としての記録材を挟持搬送することでトナー画像を加熱加圧定着させる。
【０００４】
最近では、省電力化、及び電源投入から画像出力までの時間短縮を実現するために、フィルム加熱方式の定着装置（以下、「フィルム加熱定着装置」という。）が提案され、又、実際に使用されている（例えば、特許文献１など参照）。
【０００５】
このフィルム加熱定着装置は、加熱手段としてのヒータユニットと、ヒータユニットに対し記録材を密着させる加圧ローラのような加圧手段（以下、「加圧ローラ」という。）とを有している。又、ヒータユニットは、固定支持された加熱体（以下、「ヒータ」という。）と、ヒータに圧接しつつ搬送される可撓性部材としての耐熱性フィルム（以下、「定着フィルム」という。）とを備えている。フィルム加熱定着装置は、定着フィルムを介してヒータの熱を記録材へ付与することで、記録材表面に形成されている未定着トナー画像を加熱定着させる。
【０００６】
従来、このような定着装置には、図１２（ａ）に示すようなヒータ１００を用いる。このヒータ１００は、基板１０１と、この基板１０１の長手方向に沿って設けられている抵抗発熱体１０２、１０３とを基本構成とする。抵抗発熱体１０２、１０３は、その両端部に電気的に導通させてある給電用電極１０４、１０５、１０６から抵抗発熱体１０２、１０３に給電することで抵抗発熱体１０２、１０３が発熱する。
【０００７】
図１２（ｂ）のグラフに示すように、ヒータ１００の抵抗発熱体１０２、１０３は、長手方向単位長さ当たりの抵抗値が長手方向に均一な抵抗値とされている。
【０００８】
このように抵抗発熱体１０２、１０３が長手方向に均一に発熱するヒータ１００を有するフィルム加熱定着装置は、ヒータ１００が低熱容量の定着フィルムを介して記録材に密着して熱を伝える。そのために、オンデマンド定着が可能となる。しかしその反面、抵抗発熱体１０２、１０３の長手幅に対し比較的短い幅の記録材を連続して搬送させると、定着フィルムを介してヒータが密着する加圧ローラの通紙部と非通紙部の表面温度差が大きくなり、加圧ローラの長手方向で、外径及び摩擦係数に変化が生じることがあった。
【０００９】
そこで、多様な長手紙サイズに対応し、非通紙部昇温を抑えるヒータ１００が、特許文献２に示されている。このヒータ１００は、図１３（ａ）のように端部の発熱を連続的に抑えた抵抗発熱体１０７、１０８を有することで、非通紙部昇温を抑えることができる。
【００１０】
図１３（ｂ）のグラフに示すように、このヒータ１００の抵抗発熱体１０７、１０８（メインヒータ１０７とサブヒータ１０８）は、長手方向単位長さ当たりの抵抗値が、図１３（ｂ）のグラフに示すように、連続的に変化している。
【００１１】
このような抵抗発熱体１０７、１０８を有するヒータ１００は、抵抗発熱体１０７、１０８の長手方向中央部の抵抗値と端部の抵抗値の差を、図１３に示すように大きくすることで中央部より端部の発熱を抑え、高いスループットを実現させることができる。
【００１２】
また、最近ではフィルム加熱定着装置で用いられるヒータには、急峻な立ち上がりが必要であるため、瞬時に投入される電力が非常に大きくなっている。そのため、ヒータには熱的なエネルギーに対して抵抗力のあるヒータが求められており、基板中心に対し、発熱体のパターンを記録材搬送方向対称、長手方向左右対称に印刷するものもある。
【特許文献１】特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献２】特開平１０−１７７３１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は上述した特許文献１、２の技術を更に発展させたものである。
【００１４】
本発明の目的は、基板補強部材を用い、かつ基板補強部材の使用を効率的に行うことでコストダウンを達成し、かつ、本体ＣＰＵ暴走等の緊急時の安全性と非通紙部昇温の抑止とを達成した、長手方向に発熱分布が異なる加熱体を提供することである。
【００１５】
また、本発明の他の目的は、上記加熱体を有する加熱装置及び斯かる加熱装置を備えた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的は本発明に係る加熱体、加熱装置及び画像形成装置にて達成される。要約すれば、第１の本発明によれば、一方向に延在した細長形状の基板と、前記基板の片面側に設けられ、前記基板の長手方向に沿って配置された細長形状の複数本の発熱体と、前記複数本の発熱体の少なくとも１本の発熱体は、長手方向の単位長さ当たりの発熱量が異なる発熱領域を有する加熱体において、
前記基板の片面側に設けられた前記発熱体の高発熱領域に対応した前記基板の他方面側に基板補強部材を設けたことを特徴とする加熱体が提供される。
【００１７】
第２の本発明によれば、被加熱材を加熱する加熱手段を備えた加熱装置において、
前記加熱手段は、上記加熱体を有することを特徴とする加熱装置が提供される。
【００１８】
第３の本発明によれば、記録材に未定着トナー画像を形成する画像形成手段と、この未定着トナー画像を記録材に熱定着させる定着装置とを備えた画像形成装置において、
前記定着装置は、上記加熱装置であることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、加熱体が長手方向で発熱分布を変化させた場合においても、加熱体における非通紙部の異常な昇温を抑えることができ、ＣＰＵ暴走時、特に熱暴走時等の緊急時に安全性能を保つことが可能である。更に、本発明の加熱体を使用した加熱装置によれば、緊急時に安全性能を保つための追加部材を最小限に抑えることが可能であり、コストアップを最小限に抑えることができ、緊急時の安全性確保と、コスト低減とを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る加熱体、加熱装置及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２１】
実施例１
図１に、本発明の加熱装置を備えた画像形成装置の一実施例の概略構成を示す。本実施例にて、画像形成装置は、電子写真方式のレーザビームプリンタとされる。以下に、本実施例のレーザビームプリンタの全体構成について説明する。
【００２２】
（１）画像形成装置の全体構成
図１にて、本実施例の画像形成装置１は、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露光手段としてのスキャナユニット２を有している。
【００２３】
また、画像形成装置１は、画像形成装置本体に対して着脱可能とされたプロセスカートリッジ１０を備えている。プロセスカートリッジ１０は、主たる画像形成手段を内蔵している。つまり、プロセスカートリッジ１０は、像担持体であるドラム状の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」という。）３と、帯電手段としての半導電性のゴムからなるローラ帯電器４を備えている。更に、本実施例にて、プロセスカートリッジは、感光ドラム３に形成された潜像を現像するための現像手段である現像装置５と、転写後の感光ドラム３上のトナーを除去するクリーニングブレード８ａを備えたクリーニング手段であるクリーナー８を備えている。
【００２４】
上記構成にて、プロセスカートリッジ１０内の感光ドラム３は、矢印の時計方向に回転しており、ローラ帯電器４によりその表面を一様に帯電される。感光ドラム３の一様帯電面に対してスキャナユニット２で発信されたレーザー光Ｌがミラー２ａを介して照射され、それによって、感光ドラム３の表面上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置５に設けた、現像剤Ｔを現像領域Ａへと担持搬送する現像剤担持体である現像ローラ６にてトナーが供給され、トナー画像として可視像化される。本実施例では、磁性一成分現像剤（以下、「トナー」という。）Ｔを使用したが、これに限定されるものではない。
【００２５】
一方、給紙カセット１１内の記録材としての転写材（秤量６４〜１２８ｇ）１２は、給紙ローラ１３と分離ローラ対１３ａにより一枚ずつ分離されて給送される。給紙された転写材１２は、Ｕターンシートパス１３ｂ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、転写材１２が来るまで回転を停止しており、そのニップ部に転写材１２の先端を突き当てさせて受け止めることにより、転写材１２の斜行を補正する。
【００２６】
次いで、レジストローラ１５は、感光ドラム３上に形成された画像の先端と同期するように、転写材１２を感光ドラム３と、転写手段としての転写ローラ７との当接ニップ部である転写部Ｂへと搬送する。なお、このレジストローラ１５の近くに給紙センサー（図示せず）が設置されており、通紙状態やジャム、転写材の長さを検知する。
【００２７】
上述のようにして、転写部Ｂに搬送された転写材１２は、転写ローラ７からトナーと逆極性の電荷が裏側から与えられ、感光ドラム３上に形成されたトナー画像が転写材１２に転写される。
【００２８】
トナー画像を転写された転写材１２は、搬送ガイド１６及び搬送ローラ１７により定着装置１８に搬送される。定着装置１８は、転写材１２上の未定着トナー画像を熱及び圧力で転写材１２上に溶解、固着させることにより記録画像とする。
【００２９】
画像定着後の転写材１２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１９によりＵターンシートパス１９ａ側にガイドされて第１の排出トレイ２０ａ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１９により直進シートパス１９ｂ側にガイドされて第２の排出トレイ２０ｂ上に排出される。
【００３０】
ここで、本実施例の画像形成装置においては、記録材としての転写材１２の搬送基準は全搬送路において紙中心の中央基準である。
【００３１】
（２）定着装置１８
次に、図２を参照して、定着装置１８について説明する。本実施例の定着装置１８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とされる加熱装置である。
【００３２】
（ａ）定着装置１８の全体構成
本実施例にて、定着装置１８は、加熱手段としてのヒータユニット２１と、加圧手段としての弾性加圧ローラ２５とを有する。
【００３３】
ヒータユニット２１は、加熱体支持体としての耐熱性のステイホルダ２２を有している。ステイホルダ２２は、横断面略半円形樋型の耐熱性部材である。このステイホルダ２２の下面にホルダ長手に沿って溝部２２ａを設け、この溝部２２ａに加熱体（以下、「ヒータ」という。）２３を嵌入させて固定支持する。このヒータ２３の構造は、次の（ｂ）項で詳述する。
【００３４】
ヒータ２３を固定支持させたステイホルダ２２に対して、可撓性部材としての耐熱性に優れたポリイミド等の円筒状の薄肉フィルム（以下、「定着フィルム」という。）２４がルーズに外嵌させてある。
【００３５】
本実施例では、上記の少なくともステイホルダ２２、ヒータ２３、定着フィルム２４にてヒータユニット２１が構成されている。
【００３６】
本実施例の定着装置１８では、ステイホルダ２２のヒータ２３と加圧ローラ２５とを定着フィルム２４を挟ませて、加圧ローラ２５の弾性に抗して加圧部材（不図示）にて所定の押圧力をもって圧接させる。これによって、加熱定着に必要な所定幅の加熱ニップ部Ｎが形成される。
【００３７】
加圧ローラ２５は、芯金２６の外側にシリコンゴム等の弾性層２７が形成され、さらにその外側には離型性に優れたＰＦＡやＰＴＦＥ等のチューブが離型層２８として被せてある。
【００３８】
加圧ローラ駆動式を採用した本実施例では、加圧ローラ２５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。そして、この加圧ローラ２５の回転駆動によるローラ２５と定着フィルム２４の外面との加熱ニップ部Ｎにおける接触摩擦力で円筒状の定着フィルム２４に回転力が作用する。これによって、定着フィルム２４がステイホルダ２２の外回りを加熱ニップ部Ｎにおいてフィルム内面がヒータ２３の下向き面に密着して摺動しながら矢印の時計方向に回転する。
【００３９】
加圧ローラ２５の回転駆動による定着フィルム２４の回転がなされ、また後述するようにヒータ２３に対する通電によりヒータ２３が昇温して所定の目標温度に温調された状態となる。この状態において、加熱ニップ部Ｎの定着フィルム２４と加圧ローラ２５との間に未定着トナー画像ｔａを担持した被加熱材としての転写材（記録材）１２が導入される。これにより、トナー画像担持面が定着フィルム２４の外面に密着して定着フィルム２４と一緒に加熱ニップ部Ｎを通過する。従って、ヒータ２３の熱が定着フィルム２４を介して転写材１２に付与され、未定着トナー画像ｔａが転写材１２の面に加熱定着され、定着画像ｔｂとされる。加熱ニップ部Ｎを通った転写材１２は、定着フィルム２４の面から曲率分離されて排出搬送される。
【００４０】
ステイホルダ２２は、ヒータ２３の支持部材として機能すると共に、加熱ニップ部Ｎへの加圧、円筒状定着フィルム２４の回転搬送安定性を図る役目もする。
【００４１】
定着フィルム２４は、その内面が加熱ニップ部Ｎにおいてヒータ２３の下面に、また加熱ニップ部Ｎの近傍においてステイホルダ２２の外面に摺動しながら回転する。定着フィルム２４を低トルクでかつスムーズに回転させるためにはヒータ２３及びステイホルダ２２と定着フィルム２４の間の摩擦抵抗を小さく抑える。このためヒータ２３及びステイホルダ２２と定着フィルム２４の間に耐熱性グリース等の潤滑剤を少量介在させてある。これにより定着フィルム２４はスムーズに回転することが可能となる。
【００４２】
定着フィルム２４は、熱容量の小さい部材であり、クイックスタートを可能にするために１００μｍ以下の厚みで耐熱性、熱可塑性を有するポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のフィルムである。また、長寿命の定着装置を構成するために充分な強度を持ち、耐久性に優れたフィルムとして、２０μｍ以上の厚みが必要である。従って、定着フィルム２４の厚みとしては、２０μｍ以上１００μｍ以下が最適である。更に、オフセット防止や記録材の分離性を確保するために、定着フィルム２４の表層にはＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、シリコーン樹脂等の離型性の良好な耐熱樹脂を混合ないし単独で被覆される。
【００４３】
このようなフィルム加熱方式の定着装置を用いたプリンタ、複写機等の各種画像形成装置は、従来の熱ローラ等を用いて加熱定着させる方式に比べて多くの利点を有している。つまり、フィルム加熱方式の定着装置によれば、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や、ウエイトタイムの短縮化が達成される。
【００４４】
（ｂ）ヒータ２３
図３（ａ）はヒータにおける抵抗発熱体形状を示すヒータ表面側の模式平面図であり、図３（ｂ）は表面保護層を取り除いた状態の、ヒータにおける抵抗発熱体形状を示すヒータ表面側の模式平面図である。また、図３（ｃ）はヒータ裏面側の模式平面図であり、図３（ｄ）はヒータ長手方向中央断面図である。
【００４５】
ヒータ２３は、一方向に延在した細長形状のヒータ基板３０を有している。このヒータ基板３０は、アルミナや窒化アルミ等の耐熱性、良熱伝導性、電気絶縁性のセラミック材であり、記録材搬送方向Ｄ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。
【００４６】
ヒータ基板３０の表面側には、ヒータ基板３０の長手方向に沿って、通電により発熱する発熱体としての第１の抵抗発熱体（即ち、メインヒータ）３１（３１ａ、３１ｂ）と、第２の抵抗発熱体（即ち、サブヒータ）３２とが厚膜印刷によって形成される。
【００４７】
このメインヒータ３１（３１ａ、３１ｂ）とサブヒータ３２はそれぞれ、ヒータ基板３０の長手方向に沿って形成され、かつ、記録材搬送方向（即ち、ヒータ基板３０の長手方向に直交する方向）Ｄに配列されている。
【００４８】
メインヒータ３１の長手方向の一端部には電気的に導通させて給電用電極部（以下、「メイン接点」という。）３３が設けられ、また、サブヒータ３２の長手方向の一端部には電気的に導通させて給電用電極部（以下、「サブ接点」という。）３４が設けられる。また、メインヒータ３１とサブヒータ３２の長手方向他端部にはそれぞれ、電気的に導通させて両者に共通の給電用電極部（以下、「共通接点」という。）３５が形成される。
【００４９】
上記のメイン接点３３、サブ接点３４、及び共通接点３５は共に、ヒータ基板３０の両端部側の表面に厚膜印刷によって導体パターンとして形成される。
【００５０】
メインヒータ３１、サブヒータ３２、メイン接点３３の一部、サブ接点３４の一部、及び共通接点３５の一部を覆ってヒータ基板３０の表面に表面保護層３６が形成される。この表面保護層３６は、厚膜印刷によってガラスコトートパターンとして形成される。この表面保護層３６の表面に定着フィルム２４の内面が密着して摺動する。
【００５１】
ヒータ２３には、ヒータ基板３０の裏面側に、サーミスタ等の温度検知素子３７が配置される。温度検知素子３７は、本実施例ではサーミスタであり、ヒータ基板３０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一定の圧で接触させて配設してある。
【００５２】
また、サーモスイッチやサーモヒューズ等の安全素子４０が配置される。本実施例では、安全素子４０としてはサーモスイッチを用いている。このサーモスイッチ４０は、ヒータ基板３０の裏面側において記録材搬送基準である中央基準線Ｅにほぼ対応する位置（＝ヒータ２３の発熱領域の長手方向中央部）に接触させて配設してある。
【００５３】
ヒータ２３は、基板補強部材３８、３９を備えており、本実施例にて基板補強部材３８、３９としては、高熱伝導率の銀ペーストを用いている。
【００５４】
なお、基板補強部材３８、３９は、基板以上の強度、弾性、延性、又は、塑性のいずれか、或いは、それらの組み合わせを有しているのが好ましい。基板補強部材３８、３９の詳細については後述する。
【００５５】
本実施例では、メインヒータ３１（３１ａ、３１ｂ）とサブヒータ３２はそれぞれ、その長手方向の発熱分布が互いに異なる。メインヒータ３１は、その長手方向において中央の発熱量より端部の発熱量の方が小さい発熱分布の抵抗体パターンを有し、サブヒータ３２は、その長手方向において中央の発熱量より端部の発熱量の方が大きい発熱分布の抵抗体パターンを有している。本実施例にて、メインヒータ３１ａ、３１ｂは、同じ抵抗体パターンにて形成されている。
【００５６】
本実施例で用いたヒータ２３の発熱量を図４に示す。図４（ａ）は、ヒータの抵抗発熱体形状を示す模式平面図であり、図４（ｂ）は、ヒータの長手方向発熱分布である。また、図４（ｃ）は、図４（ａ）の断面α−αの記録材搬送方向断面図と発熱分布を示し、図４（ｄ）は、図４（ａ）の断面β−βの記録材搬送方向断面図と発熱分布を示す。
【００５７】
メインヒータ３１（３１ａ、３１ｂ）の中央部の発熱量をＱaとすると、端部の発熱量Ｑbは、Ｑb＝１／２Ｑaである。サブヒータ３２の中央部の発熱量は、メインヒータ３１の中央部の発熱量と同様でＱaであり、端部の発熱量Ｑcは、Ｑc＝２Ｑaである。従って、メインヒータ３１とサブヒータ３２の総合発熱分布は、３Ｑaで長手方向の発熱量は一定である。
【００５８】
図５は、ヒータ２３に対する給電制御系のブロック回路図である。本実施例にて、給電制御系は、制御部（エンジンコントローラ、ＣＰＵ）５０と、ＡＣ電源５１と、第１及び第２のトライアック５２及び５３とを備えている。
【００５９】
給電制御系は、上記構成にて、下記（ａ）と（ｂ）の２系統の給電経路を構成している。
【００６０】
ａ：ＡＣ電源５１→サーモスイッチ４０→第１のトライアック５２→メイン接点３３→メインヒータ３１→共通接点３５→ＡＣ電源５１
ｂ：ＡＣ電源５１→サーモスイッチ４０→第２のトライアック５３→サブ接点３４→サブヒータ３２→共通接点３５→ＡＣ電源５１
そして、制御部５０は、第１と第２のトライアック５２と５３をコントロールしてメインヒータ３１とサブヒータ３２に対する電力供給を制御する。
【００６１】
また、制御部５０にはサーミスタ３７が検知するヒータ３２の温度情報がデジタル信号としてフィードバックされる。
【００６２】
制御部５０は、サーミスタ３７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第１と第２のトライアック５２と５３をコントロールしてヒータ温度が所定の目標温度に温調維持されるようにメインヒータ３１とサブヒータ３２に対する電力供給を制御する。
【００６３】
また、通紙される記録材１２のサイズ情報に応じて第１と第２のトライアック５２と５３をコントロールしてメインヒータ３１とサブヒータ３２に対する電力供給比率を制御する。
【００６４】
安全素子としてのサーモスイッチ４０は、制御部５０等の故障によりヒータ２３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）が万一生じてもヒータ２３の過昇温を感熱（温度検知）してヒータ２３への通電を緊急遮断する役目をしている。
【００６５】
以上のヒータ２３を用い、小サイズ紙の通紙時、メインヒータ３１の点灯を主にすることで、非通紙部昇温を防止でき、所定時間内の通紙枚数が増やすことができ、加圧ローラ形状に依る紙シワや光沢ムラを防止することができる。
【００６６】
ヒータ２３の長手方向の発熱分布と搬送方向の発熱分布を、図４を用いて説明する。
【００６７】
図４（ｂ）に示すように、長手方向の発熱分布は発熱中心に対し、長手方向左右対称である。また、図４（ｃ）、図４（ｄ）の断面α−αと断面β−βの断面図で示すように、記録材搬送方向Ｄの発熱分布は、搬送方向の基板中心Ｆに対して、どの長手位置でも対称である。これらの対称発熱は、熱暴走時、基板３０に与える熱ストレスを最小限に抑える効果がある。
【００６８】
しかし、このような対称発熱分布に発熱体を印刷しても、長手方向に異なる発熱量をもつヒータに熱暴走時に急峻な電力がヒータに投入されるとヒータ割れが発生する危険性がある。
【００６９】
本実施例のようなヒータ２３においては、長手方向位置によって、図４（ｃ）と図４（ｄ）のように、搬送方向の発熱分布形状が異なる。基板３０への熱ストレスを考慮すると、基板中心Ｆに高発熱領域が存在するよりも、基板エッジに高発熱領域が存在する方が、基板の膨張が柔軟なため、熱ストレスが小さく、ヒータが割れない。
【００７０】
実際、本実施例で過剰な電力を加え、熱暴走させると、基板３０は、断面α−αではなく、断面β−βの位置で割れる。また、図６（ａ）、（ｂ）に示すようなヒータを作成し、熱暴走させ、ヒータに熱ストレスを加えてみたところ、割れ位置は基板中心Ｆに高発熱領域が存在するエリアであった。
【００７１】
以上のことから、基板の搬送方向中心Ｆに高発熱領域が存在すると、その領域でヒータ割れが発生することが分かった。
【００７２】
そこで、図７にて、ｓａｍｐｌｅ（ａ）〜（ｅ）に示すように、ヒータの非発熱体側に、基板補強部材３８、３９として銀ペーストを塗布した。その結果、基板３０の搬送方向中心Ｆに高発熱領域が存在する領域に、基板以上の高熱伝導率の銀ペーストを塗布することで、ヒータ割れを延ばすことができる。
【００７３】
結果を表１に示す。
【００７４】
【表１】
2007212589.tif 000003
【００７５】
また、ｓａｍｐｌｅ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の比較で判るように、ヒータ裏全面に銀ペーストを塗布しても、割れ時間は殆ど変わらない。以上から、ｓａｍｐｌｅ（ｃ）のように高価な銀ペーストを基板３０の搬送方向中心に高発熱領域が存在する領域に塗布することで、少量で効果的なヒータ基板３０の補強が可能となる。
【００７６】
以上のことから、長手方向で温度が異なるヒータ２３を使うことで、非通紙部昇温を抑え、しかも、基板３０の搬送方向中心に高発熱領域が存在する領域に、基板補強部材として少量の高熱伝導率の銀ペーストを効率よく塗布することで、熱暴走時のヒータ割れを防ぐことが可能となる。
【００７７】
また、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に特殊な発熱体パターンとされるヒータ２３を示す。
【００７８】
つまり、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）においても、ヒータ２３が３本の発熱体３１（３１ａ、３１ｂ）と３２からなる点では、例えば図４（ａ）に示すヒータ２３と同じである。しかし、図４（ａ）のヒータ２３の発熱パターンと異なり、中央の発熱体（サブヒータ）３２は両端部において発熱量が小とされ、両側の発熱体（メインヒータ）３１（３１ａ、３１ｂ）は、両端において発熱量が大とされている。
【００７９】
また、図８（ｂ）では、中央の発熱体３２は、片側に発熱量が小とされる領域を有しているが、両側の発熱体３１（３１ａ、３１ｂ）は、発熱量は長手方向において同じとされている。
【００８０】
また、図８（ｃ）では、中央の発熱体３２は、片側に発熱量が大とされる領域を有しており、一方の発熱体３１ａは、発熱体３２とは異なる側に発熱量が大とされる領域を有しているが、他方の発熱体３１ｂは、発熱量は長手方向において同じとされている。
【００８１】
このように、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すような特殊な発熱体パターンでも、基板の搬送方向中心に高発熱領域が存在する領域に高熱伝導率の銀ペースト、即ち、基板補強部材３８、３９を塗布することで、同様の効果が得られる。
【００８２】
実施例２
以下、本発明の第２の実施例について説明する。本実施例では３本の発熱体を有し、発熱体の発熱量が連続的変化するヒータにおいて、ヒータ裏の基板補強部材の厚みを長手で変える。これにより、非通紙部昇温を防止すること、及び、熱暴走時にヒータが割れないこと、の両立を可能にした。
【００８３】
本実施例を適用する画像形成装置構成で、前記第１の実施例と同様であるので、本体構成、定着装置構成、ヒータの構成に関する説明は省略する。
【００８４】
本実施例で用いるヒータ２３を図９に示す。
【００８５】
図９のように、本実施例で用いるヒータ２３は、３本の発熱体３１（３１ａ、３１ｂ）と３２からなり、発熱体３１（３１ａ、３１ｂ）は長手方向中央Ｅから端部にかけて連続的に太くなり、発熱量は小さくなる。一方、発熱体３２は中央Ｅから端部にかけて連続的に細くなり、発熱量は大きくなる。
【００８６】
メイン接点３３、サブ接点３４、共通接点３５は共にヒータ基板両端部側の表面に厚膜印刷によって導体パターンとして形成してある。このように、連続的に発熱量を変化させることで、Ａ３紙まで対応した対応紙種の多い定着装置の非通紙部昇温を効果的に抑えることができる。
【００８７】
メインヒータ３１と、サブヒータ３２と、メイン接点３３の一部、サブ接点３４一部、共通接点３５の一部を覆ってヒータ基板３０の表面に表面保護層３６が形成される。この表面保護層３６は、厚膜印刷によってガラスコトートパターンとして形成してある。この表面保護層３６の表面に定着フィルム２４の内面が密着して摺動する。
【００８８】
ヒータ２３は、基板補強部材３８、３９を備えており、本実施例にて基板補強部材３８、３９としては、高熱伝導率の銀ペーストを用いている。
【００８９】
図１０に、本実施例のヒータ２３の長手方向発熱分布を示す。また、図１１に、本実施例のヒータ２３の記録材搬送方向断面図と発熱分布を示す。図１１（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、異なる長手方向位置におけるヒータの断面を示す。このようなヒータを熱暴走させると、中央の発熱量と端部の発熱量の差が大きい断面ｃ−ｃの位置で割れる。
【００９０】
そこで、図９（ｄ）のように、本実施例では連続的に発熱量が変化しているので、非通紙面側に設けたヒータ補強部材３８、３９の厚みを中央部から端部にかけて、補強材３８、３９の銀ペーストの厚みを厚くしている。
【００９１】
以上のような構成にすることで、ヒータ２３の割れやすい位置の基板補強部材３８、３９の厚みを厚くし、熱ストレスの少ない領域では基板補強部材３８、３９の厚みを薄くし、効率的な基板３０の補強ができる。
【００９２】
実際に、図９に示す本実施例で用いたヒータ２３を用い、熱暴走させたところ、割れる位置は不確定となり、基板全面で強度の弱い領域がなくなった。
【００９３】
以上のように、長手で連続的に発熱量が連続的に変化しているヒータ２３を使うことで、あらゆる紙サイズに適応して、非通紙部昇温を抑えることができる。また、基板３０の記録材搬送方向中心に高発熱領域が存在する領域に高熱伝導率の銀ペーストの厚みを連続的に変えながら塗布することで、熱暴走時のヒータ割れを防ぐことが可能となる。
【００９４】
また、上述した図１３に示す構成のヒータ１００に、上記実施例にて説明した本発明に従った手段を施すことによって同様の効果を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例を示す概略構成断面図である。
【図２】定着装置の一実施例であるフィルム加熱定着装置の概略構成断面図である。
【図３】本発明の一実施例のヒータにて、図３（ａ）はヒータにおける抵抗発熱体形状を示すヒータ表面側の模式平面図であり、図３（ｂ）は表面保護層を取り除いた状態のヒータにおける抵抗発熱体形状を示すヒータ表面側の模式平面図であり、図３（ｃ）はヒータ裏面側の模式平面図であり、図３（ｄ）はヒータ長手方向中央断面図である。
【図４】図４（ａ）はヒータにおける抵抗発熱体形状を示すヒータ表面側の模式平面図であり、図４（ｂ）は長手方向発熱分布図であり、図４（ｃ）は、図４（ａ）における断面α−αに取った搬送方向断面図と発熱分布図であり、図４（ｄ）は、図４（ａ）における断面β−βに取った搬送方向断面図と発熱分布図である。
【図５】ヒータの給電制御系のブロック図である。
【図６】補強材が設けられていない、ヒータにおける抵抗発熱体形状を示すヒータの模式平面図であり、図６（ａ）は、表面保護層を取り除いた状態のヒータ表面側の模式平面図であり、図６（ｂ）は、表面保護層を取り除いた状態の他の構成とされるヒータ表面側の模式平面図であり、いずれのヒータにも補強材が設けられていない。
【図７】図７（ａ）は、ヒータにおける抵抗発熱体形状を示すヒータ表面側の模式平面図であり、図７（ｂ）は、ヒータ補強材の塗布領域を説明するヒータ裏面側の模式平面図である。
【図８】図８（ａ）は、一実施例のヒータにおける抵抗発熱体形状を示すヒータ表面側模式平面図とヒータ補強材の塗布領域を説明するヒータ裏面側模式平面図であり、図８（ｂ）は、他の実施例のヒータにおける抵抗発熱体形状を示すヒータ表面側模式平面図とヒータ補強材の塗布領域を説明するヒータ裏面側模式平面図であり、図８（ｃ）は、他の実施例のヒータにおける抵抗発熱体形状を示すヒータ表面側模式平面図とヒータ補強材の塗布領域を説明するヒータ裏面側模式平面図である。
【図９】本発明の他の実施例のヒータにて、図９（ａ）はヒータにおける抵抗発熱体形状を示すヒータ表面側の模式平面図であり、図９（ｂ）は表面保護層を取り除いた状態のヒータにおける抵抗発熱体形状を示すヒータ表面側の模式平面図であり、図９（ｃ）はヒータ裏面側の模式平面図であり、図９（ｄ）はヒータ長手方向中央断面図である。
【図１０】図１０（ａ）はヒータにおける抵抗発熱体形状を示すヒータ表面側の模式平面図であり、図１０（ｂ）は長手方向発熱分布図である。
【図１１】図１１（ａ）はヒータにおける抵抗発熱体形状を示すヒータ表面側の模式平面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）における断面ａ−ａに取った搬送方向断面図と発熱分布図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）における断面ｂ−ｂに取った搬送方向断面図と発熱分布図であり、図１１（ｃ）は、図１１（ａ）における断面ｃ−ｃに取った搬送方向断面図と発熱分布図である。
【図１２】図１２（ａ）は、従来のヒータにおける抵抗発熱体形状を示すヒータ表面側の模式平面図であり、図１２（ｂ）は長手方向発熱分布図である。
【図１３】図１３（ａ）は、従来のヒータにおける抵抗発熱体形状を示すヒータ表面側の模式平面図であり、図１３（ｂ）は長手方向発熱分布図である。
【符号の説明】
【００９６】
１        画像形成装置
２        スキャナユニット（露光手段）
３        感光ドラム（像担持体）
４        ローラ帯電器（帯電手段）
５        現像装置（現像手段）
７        転写ローラ（転写手段）
８        クリーナー（クリーニング手段）
１０      プロセスカートリッジ
１２      転写材（記録材）
１８      定着装置
２１      ヒータユニット（加熱手段）
２３      ヒータ（加熱体）
２４      定着フィルム
２５      加圧ローラ（加圧手段）
３０      ヒータ基板
３１（３１ａ、３１ｂ）    第１の抵抗発熱体（発熱体：メインヒータ）
３２                      第２の抵抗発熱体（発熱体：サブヒータ）
３６                      表面保護層
３７                      サーミスタ（温度検知素子）
３８、３９                銀ペースト（基板補強部材）
４０                      サーモスイッチ（安全素子）
５０                      制御部
Ｎ                        定着ニップ部
【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】
2007212589.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
2007212589.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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