(57)【要約】【課題】抵抗発熱体がニップ部の外側にはみ出している像加熱装置において、通常使用時にニップ部の外側の過剰な発熱を簡便に抑え、更に異常昇温時に相対的に高温となるニップ部の内側の過剰な発熱を感熱素子により確実に抑えることで、加熱体の基板割れを抑制する【解決手段】抵抗発熱体がニップ部の外側にはみ出している像加熱装置において、はみ出し部が温度上昇に伴って発熱量が抑制される構成とし、異常昇温時に通電を遮断する感熱素子をニップ部の内側に位置する抵抗発熱体の上方に配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱体と、一面を加熱体と接触摺動し他面を画像を担持した記録材と接触する可撓性部材を有し、前記可撓性部材と圧接する加圧体との間にニップ部を形成し、前記加熱体に対し前記可撓性部材と前記記録材が移動することで前記加熱体の熱を前記可撓性部材を介して前記記録材へ伝達する像加熱装置において、
前記加熱体は、
基板に２本以上の抵抗発熱体を備え、
前記抵抗発熱体のうち少なくとも１本が前記ニップ部の内側に位置し、
前記抵抗発熱体のうち少なくとも１本の全体またはその一部が前記ニップ部の上流側で前記記録材を前加熱するために前記ニップ部の外側に位置し、
前記ニップ部の内側に位置する前記抵抗発熱体と前記ニップ部の外側に位置する前記抵抗発熱体とが電気的に直列もしくは並列に接続され、
且つ、前記ニップ部の内側に位置する前記抵抗発熱体と前記ニップ部の外側に位置する前記抵抗発熱体とが前記直列に接続される場合は前記ニップ部の外側に位置する前記抵抗発熱体が負の抵抗温度特性を備え、
前記ニップ部の内側に位置する前記抵抗発熱体と前記ニップ部の外側に位置する前記抵抗発熱体とが前記並列に接続される場合は前記ニップ部の外側に位置する前記抵抗発熱体が正の抵抗温度特性を備え、
前記ニップ部の内側に位置する前記抵抗発熱体の温度を制御する温度制御系と、
前記ニップ部の内側に対応する位置の前記加熱体に近接または接触して配置され、前記加熱体の異常昇温時に前記加熱体への電力供給を遮断する感熱素子と、を有することを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
前記ニップ部の外側に位置する前記抵抗発熱体が、酸化ルテニウム、カーボン、シリコンカーバイトの内、少なくとも１つを備えることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項３】
前記ニップ部の外側に位置する前記抵抗発熱体が自己温度制御型を備えることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項４】
前記ニップ部の外側に位置する前記自己温度制御型の抵抗発熱体がチタン酸バリウムからなることを特徴とする請求項３に記載の像加熱装置。
【請求項５】
前記ニップ部の外側に位置する前記抵抗発熱体が、前記記録材の搬送方向に対して上流側に位置することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項６】
前記ニップ部の外側に位置する前記抵抗発熱体が、前記記録材の搬送方向に対して下流側に位置することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項７】
前記ニップ部の内側に位置する前記抵抗発熱体と前記ニップ部の外側に位置する前記抵抗発熱体の少なくとも一方が、前記ニップ部の内側に位置する前記抵抗発熱体と前記ニップ部の外側に位置する前記抵抗発熱体とが前記直列に接続される場合は電気的に並列に配置した複数本の前記抵抗発熱体を備え、
前記ニップ部の内側に位置する前記抵抗発熱体と前記ニップ部の外側に位置する前記抵抗発熱体とが前記並列に接続される場合は電気的に直列に配置した複数本の前記抵抗発熱体を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項８】
前記２本以上の抵抗発熱体が前記基板の前記ニップ部に対面する側に設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項９】
前記２本以上の抵抗発熱体が前記基板の前記ニップ部に対面する側と反対側に設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項１０】
前記基板がセラミックス基板であることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やＬＢＰ等、電子写真方式・静電記録方式等の作像プロセスを採用した画像形成装置に使用される像加熱装置に関する。
【０００２】
像加熱装置としては、記録材上に形成した未定着トナー画像を固着画像として加熱定着する定着装置や、記録材に定着された画像を加熱することにより画像の光沢度を増大させる光沢度増大装置等を挙げることができる。
【背景技術】
【０００３】
従来、例えば画像の加熱定着等のための記録材の像加熱装置には、所定の温度に維持された加熱ローラと、前記加熱ローラに圧接する加圧ローラとによって被加熱材としての記録材を挟持搬送しつつ加熱する熱ローラ方式が多用されている。
【０００４】
最近では、熱ローラ方式に代わって、加熱体と、加熱体の支持体（以下ではステーと記す）と、加熱体に対向圧接しつつ搬送される可撓性部材を備える方式がある。即ち、可撓性部材を介して被加熱材としての記録材を加熱体に密着させる加圧ローラを有し、加熱体の熱を可撓性部材を介して記録材へ付与することで記録材面に形成担持されている未定着画像を記録材面に加熱定着させる可撓性部材加熱方式である。
【０００５】
この像加熱装置の加熱体としては、セラミックス基板上に抵抗発熱体を形成し、給電により抵抗発熱体を発熱させ、記録材を加熱する構成が一般的である。加熱体の温度は温度制御系により制御される。即ち、加熱体の温度は加熱体に当接あるいは接着されたサーミスタ等の検温素子で検知され、その検知温度を基に所定の温度になるようにＣＰＵで温度制御されている。このような可撓性部材加熱方式の像加熱加熱装置においては、加熱体として低熱容量の加熱体を用いることができる。このため、従来の接触加熱方式である熱ローラ方式の装置に比べ、省電力及びウェイトタイムの短縮化（クイックスタート）が可能になる。
【０００６】
ここで、可撓性部材加熱方式の像加熱装置においては、記録材の加熱時に、記録材中の水分が水蒸気となり、記録材の印字面から噴き出すときに記録材上の未定着トナーを飛ばしてしまい、画像が乱れることがある。即ち、「尾引き」という可撓性部材加熱方式特有の現象が発生することがある。尾引きは、記録材の水分量が多い場合や像加熱装置のニップ部の内側でトナーを加圧ローラ側へ電気的に引き付ける力が弱い場合等に発生し易い。
【０００７】
このような尾引きを防止するため、抵抗発熱体の一部を像加熱装置のニップ上流側にはみ出させ、はみ出させた抵抗発熱体の熱によってニップ進入前の記録材上の未定着画像を事前に加熱し、仮定着させるという構成が知られている（特許文献１、特許文献２）。
【０００８】
このとき、抵抗発熱体が像加熱装置のニップ部の外側にはみ出していると、はみ出した部分は記録材や加圧ローラに熱を奪われることがないため急激に高温になる。そうすると、セラミックス基板の一部分（上流側）だけが膨張して、上流側の抵抗発熱体近傍と、下流側発熱体近傍でセラミックス基板が異なる熱応力を受け、通常使用時にセラミックス基板が割れるという可能性がある。
【０００９】
これを未然に抑制するために、ニップ部の外側にはみ出している部分で温度上昇と共に発熱量を抑えることでセラミック基板の割れを考慮する必要がある。
【００１０】
ここで、一般に異常昇温があった場合に抵抗発熱体への通電を遮断する感熱素子（サーモスイッチ、温度ヒューズ等）を設けることが知られる。感熱素子が動作した場合、像加熱装置自体がなんらダメージを受けていない場合には、感熱素子を冷却して再度導通状態に戻すか、感熱素子の交換のみで、像加熱装置は再び利用可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−１８６９１１号公報
【特許文献２】特開平６−３１４０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
異常昇温があった場合に抵抗発熱体への通電を遮断する感熱素子は、上述した像加熱装置においてニップ部の外側にはみだした位置（加熱体の中央または上流側の抵抗発熱体側）に設置されることが考えられる。
【００１３】
しかしながら、加熱体の中央または上流側の抵抗発熱体側に感熱素子が設けられる場合は、通常使用時にニップ部の外側にはみ出している部分で温度上昇と共に発熱量を抑える構成を採る必要がある関係上、加熱体の当該部分の温度上昇速度が遅い。そのために、異常昇温時に、十分なマージンを持って抵抗発熱体に対する通電遮断を行うことが困難であることが判明した。
【００１４】
すなわち、異常昇温時は、抵抗発熱体に大電流が流れることにより、抵抗発熱体の熱が、セラミックス基板や周囲の部品に伝わる以前に温度が急速に上昇する。そのような状況においては、抵抗発熱体がニップ部の外側にはみ出しているか否かは、抵抗発熱体の温度上昇速度に大きな影響を与えず、抵抗発熱体の温度特性により、下流側の抵抗発熱体温度が、上流側に比して急速に上昇することになる。
【００１５】
その場合、通常使用時とは逆に、下流側抵抗発熱体の温度上昇による熱応力によって、セラミックス基板割れに至る可能性がある。
【００１６】
セラミックス基板の割れが生じると、像加熱装置修理の際、高価なヒーターを交換する必要があり、修理コストがかさむ。更にはセラミックス基板割れが発生する際に、ヒーター保持部材等、他の部品も損傷し、像加熱装置そのものを交換しなければならなくなる場合もある。
【００１７】
本発明の目的は、抵抗発熱体がニップ部の外側にはみ出している像加熱装置において、通常使用時にニップ部の外側の過剰な発熱を簡便に抑えることにある。更に、異常昇温時に相対的に高温となるニップ部の内側の過剰な発熱を感熱素子により確実に抑えることで、加熱体の基板割れを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明に係わる像加熱装置の代表的な構成は、加熱体と、一面を加熱体と接触摺動し他面を画像を担持した記録材と接触する可撓性部材を有し、前記可撓性部材と圧接する加圧体との間にニップ部を形成し、前記加熱体に対し前記可撓性部材と前記記録材が移動することで前記加熱体の熱を前記可撓性部材を介して前記記録材へ伝達する像加熱装置において、前記加熱体は、基板に２本以上の抵抗発熱体を備え、前記抵抗発熱体のうち少なくとも１本が前記ニップ部の内側に位置し、前記抵抗発熱体のうち少なくとも１本の全体またはその一部が前記ニップ部の上流側で前記記録材を前加熱するために前記ニップ部の外側に位置し、前記ニップ部の内側に位置する前記抵抗発熱体と前記ニップ部の外側に位置する前記抵抗発熱体とが電気的に直列もしくは並列に接続され、且つ、前記ニップ部の内側に位置する前記抵抗発熱体と前記ニップ部の外側に位置する前記抵抗発熱体とが前記直列に接続される場合は前記ニップ部の外側に位置する前記抵抗発熱体が負の抵抗温度特性を備え、前記ニップ部の内側に位置する前記抵抗発熱体と前記ニップ部の外側に位置する前記抵抗発熱体とが前記並列に接続される場合は前記ニップ部の外側に位置する前記抵抗発熱体が正の抵抗温度特性を備え、前記ニップ部の内側に位置する前記抵抗発熱体の温度を制御する温度制御系と、前記ニップの内側に対応する位置の前記加熱体に近接または接触して配置され、前記加熱体の異常昇温時に前記加熱体への電力供給を遮断する感熱素子と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、通常使用時に尾引き現象を低減させるために記録材に前加熱（プレヒート）を与えることが可能であり、かつ基板割れの可能性のあるニップ部の外側の過剰な発熱を簡便に抑えることが可能である。更に、異常昇温時にニップ部の外側に対し相対的に高温となるニップ部の内側の過剰な発熱を所定位置の感熱素子により確実に抑えて、加熱体の基板割れを抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る像加熱装置の概略構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る像加熱装置を搭載したレーザービームプリンタの要部を示す概略構成図である。
【図３】第１の実施形態に係る加熱体の平面模型図である。
【図４】第１の実施形態に係る抵抗発熱体の抵抗温度特性の概略図である。
【図５】第１の実施形態に係る通常使用時の加熱体幅方向の温度分布の概念図である。
【図６】第１の実施形態に係る通常使用時と異常昇温時の加熱体幅方向の温度分布の概念図である。
【図７】（Ａ）は感熱素子位置が加熱体の上流側発熱体上に配置された第１の比較例の概略構成図、（Ｂ）は本感熱素子位置が加熱体の中央部に配置された第２の比較例の概略構成図である。
【図８】感熱素子の位置による、異常昇温時の温度上昇カーブの違いおよび、熱応力の上昇カーブを示す概念図である。
【図９】第２の実施形態に係る加熱体の平面模型図である。
【図１０】第２の実施形態に基づく抵抗発熱体の抵抗温度特性の概略図である。
【図１１】第３の実施形態に係る加熱体の平面模型図である。
【図１２】第３の実施形態に係る抵抗発熱体の抵抗温度特性の概略図である。
【図１３】第３の実施形態に係る通常使用時と異常昇温時の加熱体幅方向の温度分布の概念図である。
【図１４】第４の実施形態に係る加熱体の平面模型図である。
【図１５】第４の実施形態に係る抵抗発熱体の抵抗温度特性の概略図である。
【図１６】第４の実施形態に係る通常使用時と異常昇温時の加熱体幅方向の温度分布の概念図である。
【図１７】（Ａ）は感熱素子の通常使用時の説明図、（Ｂ）は感熱素子の異常昇温時の説明図である。
【図１８】抵抗発熱体が３本で構成される場合の図である。
【図１９】（Ａ）はニップ部の外側の抵抗発熱体がニップ部下流側に設けられる場合の図、（Ｂ）はニップ部下流側に設けられる抵抗発熱体が一部ニップ部からはみ出ている場合の図である。
【図２０】上流側、下流側の抵抗発熱体が基板の上方側に設けられる場合の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一又は対応する部分には同一の符号を付す。
【００２２】
《第１の実施形態》
（画像形成装置）
本発明の実施形態に係る像加熱装置を搭載する画像形成装置の一例の概略構成図を図２に示す。この画像形成装置は電子写真方式を用いたレーザービームプリンタである。図２において、１０１は像担持体としての有機感光ドラム、１０２は帯電部材としての帯電ローラ、１０３はレーザー露光装置である。１０４は現像スリーブ及び現像ブレード並びに１成分磁性トナー等から成る現像装置、１０５はクリーニングブレード、１０６は転写ローラ、１０７は加熱定着を行う像加熱装置である。ドラム１０１は、帯電ローラ１０２によって一様に負の電荷に帯電され、露光装置１０３からのレーザービームによってドラム１０１に静電潜像が形成される。
【００２３】
次に、現像装置１０４の中で帯電したトナーがドラム１０１上の静電潜像に付着して可視像となり、転写ローラ１０６上で記録材である紙に転写され、像加熱装置１０７で定着される。クリーニングブレード１０５は、ドラム１０１上に残ったトナーを除去する。以上の各ユニットの働きにより、画像が形成される。
【００２４】
（像加熱装置）
図１は本実施形態における像加熱装置（可撓性部材加熱方式）の一例の概略構成図である。この像加熱装置は、可撓性部材２としてエンドレスベルト状若しくは円筒状のものを用い、可撓性部材２の周長の少なくとも一部は常にテンションフリー（テンションが加わらない状態）とする。この可撓性部材２は加圧体としての加圧ローラ４の回転駆動力で回転駆動されるよう、加熱体３を含むようにして可撓性部材のガイド部材であるステー１に外嵌させてある。
【００２５】
即ち、可撓性部材２は一面を加熱体３と接触摺動し、他面を画像を担持した記録材Ｐと接触し、加熱体３に対し可撓性部材２と記録材Ｐが移動することで、加熱体３の熱を可撓性部材２を介して記録材Ｐへ伝達する。
【００２６】
このエンドレスの可撓性部材２の内周長と加熱体３を含むステー１の外周長は、可撓性部材２の方を例えば３ｍｍ程度大きくしてあり、従って、可撓性部材２は周長に余裕を持って外嵌している。本実施の形態では、可撓性部材２の外周長は５６．５４ｍｍ（円筒状態で直径１８ｍｍ（φ１８））とした。
【００２７】
加圧ローラ４は加熱体３との間に可撓性部材２を挟んでニップ部Ｎを形成し、且つ、可撓性部材２を回転駆動させる可撓性部材外面接触駆動手段としての加圧部材である。加圧ローラ４と可撓性部材２の外面との摩擦力と、加圧ローラ４の回転駆動により、可撓性部材２に回転力が作用する。可撓性部材２の駆動ローラを兼ねる加圧ローラ４は、芯金４ａと弾性体層４ｂと最外層の離形層４ｃから成る。そして、不図示の軸受け手段、付勢手段により所定の押圧力をもって可撓性部材２を挟ませて加熱体３の表面に圧接するように配設してある。
【００２８】
本実施形態では、芯金４ａは鉄芯金を、弾性体層４ｂはシリコーンゴムを、離形層４ｃはＰＦＡをコーティングしたものを用いた。加圧ローラ４の外径は２０ｍｍ、弾性体層４ｂの厚さは３ｍｍとした。
【００２９】
ステー１はポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、液晶ポリマー等の高耐熱性樹脂や、これら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している。本実施形態では液晶ポリマーを用いた。
【００３０】
可撓性部材２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、可撓性部材膜厚は１００μｍ以下の耐熱性のあるＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等の単層可撓性部材が使用できる。或いはポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ等の可撓性部材の外周表面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等をコーティングした複合層可撓性部材を使用できる。この他に、膜厚４０μｍ以下のステンレス製の可撓性部材の外周表面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等をコーティングした複合層可撓性部材も使用できる。
【００３１】
本実施形態では、膜厚約５０μｍのポリイミド可撓性部材の外周表面にＰＴＦＥ・ＰＦＡをブレンドした離形層をコーティングしたものを用いた。
【００３２】
（通常使用時における加熱体の構成）
加熱体３は、可撓性部材２および記録材Ｐの搬送方向ａに対して直角方向を長手方向とする細長い形状で耐熱性、絶縁性、良熱伝導性の加熱体基板３１、および基板３１の表面側の長手方向に沿って形成具備させた抵抗発熱体６、７を備える。そして、この２本の抵抗発熱体である、ニップ部の上流側に配置される上流側の抵抗発熱体６と、ニップ部の内側に位置される下流側の抵抗発熱体７は、２本折り返して電気的に直列に接続される。
【００３３】
加熱体３は、抵抗発熱体６、７を形成具備させた基板３１の表面（可撓性部材摺動面であるニップ部に対面する面）側を下向きに露呈させてステー１の下面側に保持させて固定配設されている。更に、この抵抗発熱体を形成した加熱体表面を保護させた耐熱性オーバーコート層３４（図３）、抵抗発熱体３２の給電用電極２１、２２（図１）を備え、全体として低熱容量の加熱体とされている。
【００３４】
図１、図３で交流電源２６に接続されるトライアック（双方向サイリスタ）２５は、相補的な２個のサイリスタを逆並列に接続する構成をとることで、双方向に電流を流すことを可能とし、直流だけでなく交流でも使えるようにしたものである。なお、サイリスタとは、主にゲートからカソードへゲートを流すことにより、アノードとカソード間を導通させることが出来る３端子のである。
【００３５】
図１で、加熱体３の裏面（非可撓性部材摺動面）には検温素子５がニップ部の内側に対応する位置に設けられ、ＣＰＵ２４と共に構成される温度制御系によって、ニップ部の内側に位置する下流側の抵抗発熱体７の温度が所定範囲内に制御される。
【００３６】
即ち、加熱体３は、抵抗発熱体の長手端部の給電用電極２１，２２に対する給電により抵抗発熱体が長手全長に亘って発熱することで昇温する。その昇温が検温素子５で検知され、検温素子５の出力をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ２４に取り込み、その情報に基づいてトライアック２５により抵抗発熱体に通電する電力を位相、波数制御等により制御して、加熱体３の温度制御がなされる。即ち、検温素子５の検知温度が所定の設定温度より低いと加熱体３が昇温するように、設定温度より高いと降温するように通電を制御することで、加熱体３は定着時一定温度に保たれる。
【００３７】
加熱体３の基板３１は、セラミックスとして例えば、アルミナや窒化アルミニウム等の材料が用いられる。本実施形態では、厚さ１ｍｍ、幅６．４ｍｍ、長さ２７０ｍｍのアルミナ基板を使用している。給電用電極２１、２２は銀・パラジウム合金のスクリーン印刷パターンを用いて形成した。オーバーコート層３４は約５０μｍ厚の耐熱・摺動性ガラスを用い、給電用電極パターンと同様、スクリーン印刷によって形成し、焼成することにより、所望の特性の加熱体を得た。
【００３８】
抵抗発熱体は、例えば、酸化ルテニウム、カーボン、シリコンカーバイト等の負の抵抗温度特性を有する電気抵抗材料をスクリーン印刷等により、線状若しくは帯状に塗工し、焼成することにより形成したものである。本実施形態では、酸化ルテニウムとガラスを混合したものに、ＭｇＯ、ＮｂＯ等の温度特性調整剤を分散したものをスクリーン印刷により、上下流別々に、それぞれ厚み約１０μｍ、幅１．０ｍｍ、全長２２０ｍｍに塗工して、焼成・形成した。
【００３９】
抵抗発熱体の基板幅方向における位置に関し、上流側の抵抗発熱体６の中心から基板中心までの距離と、下流側の抵抗発熱体７の中心から基板中心までの距離とが等しくなるように配置した。具体的には、各抵抗発熱体中心から基板中心までの距離を１．９ｍｍとした。基板幅方向の基板両端部から抵抗発熱体６、７までの距離はそれぞれ０．７ｍｍとした。
【００４０】
加熱体３の温度が所定温度に立ち上がり、且つ、加圧ローラ４の回転による可撓性部材２の回転周速度が定常化した状態において、可撓性部材２を挟んで加熱体３と加圧ローラ４とで形成されるニップ部Ｎに記録材Ｐが画像形成部（転写部）より導入される。そして、記録材Ｐが可撓性部材２と一緒にニップ部Ｎを挟持搬送されることにより、加熱体３の熱が可撓性部材２を介して記録材Ｐに付与され、記録材Ｐ上の未定着顕画像（トナー画像）Ｔが記録材Ｐ面に加熱定着される。圧接ニップ部Ｎを通った記録材Ｐは、可撓性部材２の面から分離されて搬送される。
【００４１】
図１に示すように、本実施形態では加熱体がニップ部の上流側に２ｍｍはみ出した構成をしており、加熱体の上流側の抵抗発熱体６の全体がニップ部の外側である上流側に位置している。
【００４２】
本実施形態では上流側の抵抗発熱体６の全体がニップ部の上流側に位置しているが、その一部がニップ部の内側に入っていて、他の部分がニップ部の外側にはみ出ている配置でも、ニップ部の外側の部分にて同様の効果が期待出来る。図１において、下流側の抵抗発熱体７はニップ部の内側に位置している。
【００４３】
本実施形態では、検温素子５はニップ部の内側に位置し、紙が通紙された際のニップ部の内側の温度変化を検知している。したがって、上下流の抵抗発熱体に流れる電流Ｉの電流値は、ニップ部の内側の温調温度に必要な発熱量Ｗ２を満たす量となり、その結果、良好な定着性を得ることができた。
【００４４】
（感熱素子の構成）
図１７（Ａ）（Ｂ）に感熱素子１１の具体例として断面概略図を示す。サーモスイッチ・ケース５０（下部が感熱面になっている）は、バイメタル５１とバイメタル上に配置されたピン５２を内包し、ピン５２は通電プレート５３を支持している。通電プレート５３は、接点５５において通電プレート５４と接しており、ヒータ１６が異常昇温を起こしていない通常時には図１７（Ａ）のようにこの接点５５を介してヒータへの通電が可能な状態になっている。一方、ヒータ１６の異常昇温時には図１７（Ｂ）のように、バイメタル５１が正常時とは逆側に反り、ピン５２を押し上げる。これによって通電プレート５３も押し上げられ、接点５５が開放され、ヒータへの通電が不可能な状態になる。
【００４５】
（上流側の抵抗発熱体の温度上昇に伴う発熱量抑制）
本実施形態では、上記温度特性調整剤の量を変化させることにより、上流側抵抗発熱体６の抵抗変化率を−５０００ｐｐｍ／℃、ニップ部の内側（下流側）の抵抗発熱体の抵抗変化率を−３００ｐｐｍ／℃とした。
【００４６】
基板幅方向における位置については、上流側抵抗発熱体６の中心から基板中心までの距離と下流側抵抗発熱体７の中心から基板中心までの距離とが等しくなるように配置した（各抵抗発熱体中心から基板中心までの距離は１．９ｍｍとした）。
【００４７】
図４に本実施形態における上流側抵抗発熱体６と下流側抵抗発熱体７の抵抗温度特性の概略図を示す。図４において実線が上流側抵抗発熱体６の抵抗温度特性を、破線が下流側抵抗発熱体７の抵抗温度特性をそれぞれ示す。
【００４８】
以下の表１に抵抗値の温度変化及び上下流の発熱比率を示す。上流側抵抗発熱体の抵抗値をＲ１、下流側抵抗発熱体の抵抗値をＲ２とすると、両者の抵抗発熱体に流れる電流Ｉは共通であるから、上流側抵抗発熱体の発熱量Ｗ１、下流側抵抗発熱体の発熱量Ｗ２はそれぞれ、Ｗ１＝Ｉ２×Ｒ１、Ｗ２＝Ｉ２×Ｒ２となる。したがって上下流の抵抗発熱体の発熱比率は、上下流の抵抗発熱体の抵抗値比率と同じである。
【００４９】
【表１】
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本実施形態のように、上流側抵抗発熱体Ｒ１がニップ部の外側に位置しているとき、通常使用時においては、Ｒ１が負の抵抗温度係数をもつため、温度の上昇とともにＲ１が減少し、それにつれてＷ１も減少する。そのため、上流側発熱体の温度上昇が抑えられ、セラミックス基板内の温度差は小さくなる。
【００５０】
すなわち、複数の抵抗発熱体を直列に接続し、ニップ部の外側に位置する抵抗発熱体（上流側の抵抗発熱体）が、負の温度特性を有する構成をとることにより、上流側の抵抗発熱体の温度が上昇した際に、上流側の抵抗発熱体の抵抗値が減少する。このことにより、ニップ部の内側に位置する抵抗発熱体（下流側の発熱体）との分担電圧が変化することによって、下流側の抵抗発熱体で消費される電力が上昇する。よって、上流側の抵抗発熱体の発熱が抑制されることで、セラミックス基板上流側が急激に高温になる問題と、通常使用時のセラミックス基板が割れる問題を抑制することが可能になる。
【００５１】
（異常昇温時における加熱体の状況）
通常使用を超えた、異常昇温時には、上流側抵抗発熱体Ｒ１と下流側発熱体Ｒ２の抵抗差が大きくなりすぎ、下流側抵抗発熱体Ｒ２の温度上昇が、上流側抵抗発熱体Ｒ１の温度上昇に対して著しく大きくなる。そのため、通常使用時とは逆に、下流側抵抗発熱体Ｒ２の温度が高く、上流側抵抗発熱体Ｒ１の温度が相対的に低くなることにより、抵抗発熱体Ｒ１、Ｒ２間に温度差が生じ、それに伴う熱応力の差によって、セラミックス基板の割れが生じやすくなる。
【００５２】
通常使用時においては、ニップ部の内側にある下流側抵抗発熱体７が２００℃で温調されているとき、発熱体の総電力は約５００Ｗであった。このときニップ部の外側にある上流側抵抗発熱体６では総電力の約１／５の約１００Ｗの電力が消費された。この状態であれば、ニップ部の外側の抵抗発熱体６（上流側）とニップ部の内側（下流側）の抵抗発熱体７の温度はいずれも約２００℃で飽和し、図５に示すように、加熱体幅方向において温度分布が対称的になる。
【００５３】
しかしながら、トライアック２５のショート時等、何らかの理由で、電力制御が不可能になり、加熱体３が異常昇温した場合、表１に示す通り、上流側抵抗発熱体の抵抗値と下流側抵抗発熱体の抵抗値の比がさらに大きくなる。それとともに、全体的抵抗も下がるため、さらに大きな電力が下流側抵抗発熱体に投入されることになる。例えば、３００℃まで温度上昇した場合、加熱体に投入される電力は、１００Ｖ入力時においても１０１０Ｗにもなる。その結果、図６に示すように、基板内に、通常使用時と逆の温度差が発生し、それによって生じる熱応力が、セラミックス基板の割れが発生する最低熱応力を上回る場合には、セラミックス基板割れが発生することになる。
【００５４】
（異常昇温時における加熱体の制御）
ニップ部の内側に対応する位置の加熱体３の裏面に近接または接触して、加熱体３の異常昇温時に加熱体３への電力供給を遮断する感熱素子１１が設けられている（図１）。感熱素子１１としては、サーモスイッチや温度ヒューズ等を用いることができ、本実施形態では所定の温度でバイメタルが反転することにより電流を遮断することができる機構をもつサーモスイッチを用いた。感熱素子１１の動作温度は、１℃／１分の速度で温度上昇するオイル中で測定した場合は、２５０℃であった。
【００５５】
本実施形態においては、加熱体３の下流側抵抗発熱体７の上方に感熱素子１１を配置しているため、下流側抵抗発熱体７の異常昇温を検知し、セラミックス基板割れが発生する以前に加熱体３への通電を遮断することが可能となる。
【００５６】
図７（Ａ）、図７（Ｂ）には、本実施形態に対する比較例としての、感熱素子１１を加熱体の上流側発熱体上に配置した像加熱装置、および感熱素子１１を、加熱体の中央部に配置した像過熱装置の概略断面図を示す。
図７に、実施形態１およびこれら比較例の、異常昇温時における感熱素子温度の推移を示す。図８に示される通り、中央部、上流側抵抗発熱体上に感熱素子１１を配置した場合に比べ、下流側抵抗発熱体上に感熱素子１１を配置した場合において、温度上昇速度が早くなっている。
【００５７】
感熱素子内部のバイメタルの熱容量や、バイメタルの動作時間等による、若干のタイミングのずれはあるものの、おおむね感熱素子温度が動作温度に至ると、感熱素子は動作し、加熱体への通電が遮断される。
【００５８】
さらに、図８には、異常昇温時における、下流側抵抗発熱体部分のセラミックス基板が受ける熱応力の推移をあらわすグラフも示している。異常昇温時の下流側抵抗発熱体部分のセラミックス基板の受ける熱応力が、セラミックス基板が割れる最低熱応力の値を超えると、セラミックス基板の割れが生じる可能性が高くなる。
【００５９】
ここで上流側抵抗発熱体と下流側抵抗発熱体の中間部に感熱素子を配置した場合に、トライアックがショートすることにより故意に異常昇温を発生させる暴走試験を実施した。すると、下流側抵抗発熱体部分のセラミックス基板に、大きな熱応力が発生することにより、セラミックス基板の割れに至った。このことから、比較例においては、感熱素子温度が動作温度に達する前に、下流側発熱体部のセラミックス基板が受ける熱応力が、ヒーター割れの発生する最低熱応力を超えてしまったことが分かった。
【００６０】
《第２の実施形態》
図９に示す本実施形態では、上流側抵抗発熱体９は第１の実施形態と同じく酸化ルテニウムとガラス、および温度特性調整剤を混合したものを、下流側抵抗発熱体１０は銀・パラジウム合金とガラスを混合したものを用いた。そして、上流側抵抗発熱体９および下流側抵抗発熱体１０をスクリーン印刷によりアルミナ基板上に塗工して形成した。本実施形態では、上流側抵抗発熱体９の抵抗変化率を−４０００ｐｐｍ／℃、下流側抵抗発熱体１０の抵抗変化率を＋５００ｐｐｍ／℃とした。
【００６１】
図９に本実施形態における加熱体の正面図及び通電制御を行う回路を示す。抵抗発熱体の長さ、幅、厚さ、基板上における位置は第１の実施形態と同じであり、その他の像加熱装置及び画像形成装置の構成は第１の実施形態と同じである。
【００６２】
図１０に本実施形態における上流側抵抗発熱体９と下流側抵抗発熱体１０の抵抗温度特性の概略図を示す。図において実線が上流側抵抗発熱体９の抵抗温度特性を、破線が下流側抵抗発熱体１０の抵抗温度特性をそれぞれ示す。以下の表２に抵抗値の温度変化及び上下流の発熱比率を示す。
【００６３】
【表２】
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本実施形態においても、異常昇温時における下流側抵抗発熱体の温度上昇速度は、上流側抵抗発熱体よりも高くなる。この場合においても、感熱素子１１を下流側抵抗発熱体１０の上方に配置することにより、加熱体のセラミックス基板割れを防止することが可能となる。
【００６４】
《第３の実施形態》
図１１は本実施形態における加熱体の正面図および通電制御を行う回路を表す図である。本実施形態では、図１１に示すように２本の抵抗発熱体１２、１３は電気的に並列に接続されている。図１１には加熱体３の裏面（非可撓性部材摺動面）も示しており、裏面には下流側抵抗発熱体１３に相当する部分に感熱素子１１が設けられている。
【００６５】
本実施形態において、抵抗発熱体の材料として、上流側の抵抗発熱体１２に銀パラジウムとガラスを混合したものを、下流側の抵抗発熱体１３に酸化ルテニウムを用いた。上流が抵抗発熱体１２の抵抗変化率を＋５００ｐｐｍ／℃、下流側抵抗発熱体１３の抵抗変化率を−５０００ｐｐｍ／℃とした。これらをスクリーン印刷により、上下流とも厚み約１０μｍ、幅１．１ｍｍ、全長２２０ｍｍに塗工して形成した。
【００６６】
本実施形態においても、他の実施形態と同様、加熱体がニップの上流側に２ｍｍはみ出した構成をしており、加熱体の上流側抵抗発熱体１２がニップの外に位置している。下流側抵抗発熱体はニップ内に位置している。
【００６７】
図１２に本実施形態における上流側抵抗発熱体１２と下流側抵抗発熱体１３の抵抗温度特性の概略図を示す。図１２において、実線が上流側抵抗発熱体１２の抵抗温度特性を、破線が下流側抵抗発熱体１３の抵抗温度特性をそれぞれ示す。室温からの立ち上げ領域においては、上流側抵抗発熱体１２の抵抗値Ｒ２と下流側抵抗発熱体１３の抵抗値Ｒ１の大小関係がＲ１＞Ｒ２となっているが、温調温度付近や、それ以上の温度ではＲ１＜Ｒ２となっている。
【００６８】
図１３は、本実施形態における加熱体の幅方向における温度分布を示したものである。通常使用時においては、温度分布は、上流側発熱体１２、下流側発熱体１３でほぼ対照的になっているものの、トライアック故障などの場合における異常昇温時には、下流側発熱体１３の発熱量の方が大きくなる。これは、異常昇温時には、上流側抵抗発熱体１２と下流側抵抗発熱体１３の抵抗差が大きくなることから、上流側抵抗発熱体１２に比べて非常に大きな電流が下流側抵抗発熱体１３に流れることによる。それにより、下流側抵抗発熱体１３の熱がセラミックス基板や、周囲の部材に吸収されるよりも急速に昇温してしまうためである。
【００６９】
本実施形態の加熱装置において、トライアックを故意にショートさせて、加熱体を異常昇温させる暴走試験を行ったところ、セラミックス基板割れに至る前にサーモスイッチ１１が切れ、加熱装置は加熱を停止した。
【００７０】
《第４の実施形態》
図１４は、本実施形態における加熱体の正面図および通電制御を行う回路を表す図である。本実施形態では、図１４に示すように、２本の抵抗発熱体１４、１５は電気的に並列に接続されている。
【００７１】
本実施形態では、抵抗発熱体の材料として、上流側抵抗発熱体１４にキュリー温度が２００℃のチタン酸バリウムを、下流側抵抗発熱体１５に銀パラジウムとガラスを混合したものを用いた。これらをスクリーン印刷により、上下流とも厚み１０μｍ、幅１．１ｍｍ、全長２２０ｍｍに塗工して形成した。
【００７２】
上流側抵抗発熱体１４として用いるチタン酸バリウムは、不純物を添加することにより、所望の温度にキュリー温度をシフトさせることが可能である。チタン酸バリウムのキュリー温度は１２０℃であるが、本実施形態では鉛を添加することによってキュリー温度を２００℃にシフトさせた。
【００７３】
図１５に本実施形態における上流側抵抗発熱体１４と下流側抵抗発熱体１５の抵抗温度特性の概略図を示す。図１５において、実線が上流側抵抗発熱体１４の抵抗温度特性を、破線が下流側抵抗発熱体１５の抵抗温度特性をそれぞれ示す。
【００７４】
下流側抵抗発熱体１５の銀パラジウムは常温から高温まで緩やかに抵抗値が上昇し続ける。これに対し、上流側抵抗発熱体１４のチタン酸バリウムは、常温から高温になるにつれて抵抗値が下がるものの、キュリー温度である２００℃付近から抵抗値がけた違いに上昇する。上流側抵抗発熱体１４と下流側抵抗発熱体１５は電気的に並列に接続されているため、２００℃以上で上流側抵抗発熱体１４の抵抗値が下流側抵抗発熱体１５の抵抗値よりもけた違いに大きな値になる。
【００７５】
その場合、電流は抵抗値が小さな下流側抵抗発熱体１５の方にのみ流れるような状態になる。したがって、上流側発熱体１４は２００℃以上で電力が入らなくなるため、上流側抵抗発熱体１４は２００℃以上に昇温することが出来なくなり、２００℃付近で上流側抵抗発熱体１４の温度は飽和する（自己温度制御）。したがって、下流側発熱体１５の温調温度と上流側抵抗発熱体のキュリー温度を同じくらいに調整しておく。
【００７６】
このことによって、通常使用時には上流側抵抗発熱体１４がニップ部の外側に位置し、なおかつサーミスタで温調される事が無くても上流側抵抗発熱体１４はニップ部の内側の下流側抵抗発熱体１０の定着温度と同等の温度に維持することができる。
【００７７】
本実施形態のような加熱体においては、異常昇温時には、上流側抵抗発熱体１４に電流が何も流れず、ほとんど全ての電力が下流側抵抗発熱体１５に投入されるため、異常昇温時には下流側抵抗発熱体の温度上昇がきわめて大きくなる。その結果、図１６に示すように、加熱体の幅方向における温度分布が、下流側に偏った形となる。
【００７８】
本実施形態の加熱装置においても、トライアックを故意にショートさせて、加熱体を異常昇温させる暴走試験を行ったところ、他の実施形態と同様に、セラミックス基板が割れに至る前にサーモスイッチ１１が切れ、加熱装置は加熱を停止した。
【００７９】
以上のように、尾引き現象の低減と通常使用時のセラミックス基板割れの問題を抑制しつつ、感熱素子１１を下流側抵抗発熱体の上方に加熱体と近接または接触して配置することによって、異常昇温時のセラミックス基板割れを防止することができる。
【００８０】
（変形例）
上述した実施形態においては、電気的に直列もしくは並列に接続された２本の抵抗発熱体について記載したが、本発明はこれに限らず電気的に直列もしくは並列に接続された２本以上の抵抗発熱体であれば良い。即ち、抵抗発熱体のうち少なくとも１本がニップ部Ｎの内側に位置し、抵抗発熱体のうち少なくとも１本の全体またはその一部がニップ部Ｎの上流側で記録材Ｐを前加熱（プレヒート）するためにニップ部Ｎの外側に位置するようにする。
【００８１】
例えば図１８に示すように、ニップ部Ｎの内側に抵抗発熱体Ｇを設け、ニップ部Ｎの外側にニップ部上流側に向かって抵抗発熱体Ｆ（一部がニップ部Ｎよりはみ出している）、抵抗発熱体Ｅ（全部がニップ部Ｎよりはみ出している）を設けても良い。そして、この場合、下流側の抵抗発熱体Ｇが、上流側の抵抗発熱体（ここでは抵抗発熱体Ｆ、Ｅとして複数本の前記抵抗発熱体を電気的に並列もしくは直列に配置）と電気的に直列もしくは並列に接続される関係となれば良い。
【００８２】
なお、図１８で上流側の抵抗発熱体Ｆ、Ｅの少なくとも一方を第４の実施形態で説明した自己温度制御型の抵抗発熱体とすることもできる。
【００８３】
また上述した実施形態においては、ニップ部Ｎの外側に設けられる抵抗発熱体に関し、ニップ部Ｎの上流側に設けていたが、本発明はこれに限らず、図１９（Ａ）に示すようにニップ部Ｎの下流側に設けても良い。図１９（Ａ）で、ニップ部Ｎの内側に抵抗発熱体Ｊを設け、ニップ部Ｎの外側としてニップ部下流側に抵抗発熱体Ｋを設ける。
【００８４】
ニップ部Ｎの下流側の抵抗発熱体Ｋで加熱された可撓性部材Ｆ（位置Ｙで加熱）の部分は、コンパクト化のために全周の長さが短くされるという前提で、ほぼ一周して、ニップ部Ｎの上流側の位置Ｘに至る。位置Ｙから位置Ｘに至る経過時間が可撓性部材Ｆの内部を伝達する時間にほぼ等しく、かつ位置Ｘで記録材Ｐが前加熱（プレヒート）されるように記録材Ｐの搬送系が組まれていれば、尾引きの発生を抑えることができる。
【００８５】
ニップ部下流側の抵抗発熱体Ｋに関しては、図１９（Ａ）に示すように全体がニップ部Ｎからはみ出していても良く、あるいは図１９（Ｂ）に示すように一部がニップ部Ｎからはみ出していても良い。ニップ部上流側には抵抗発熱体を設けても良いが、図１４（Ａ）では抵抗発熱体の替わりに可撓性部材Ｆを外挿させる支持部材Ｌを構成している。
【００８６】
なお、上述した実施形態においては、抵抗発熱体を基板３１の下方側（ニップ部Ｎに対面する側）に設けたが、図２０に示すように基板３１の上方側（ニップ部Ｎに対面する側と反対側）に設けても良い。図２０で、１１は基板３１の上方側に形成された下流側の抵抗発熱体７、１０と検温素子５との間の耐電圧を満足するために設けたガラスコート、フッ素樹脂層等の保護層である。
【００８７】
また、上述した実施形態においては、２本以上の抵抗発熱体を配置する基板３１をセラミックスとしたが、熱伝導性など同様の性質を備える材質であればセラミックス以外の材質を用いても良い。
【００８８】
なお、第１乃至第４の実施形態、変形例で記載した事項を本発明の範囲内として適宜組み合わせる構成を採っても良い。
【符号の説明】
【００８９】
１・・ステー、２・・可撓性部材、３・・加熱体、４・・加圧ローラ、４ａ・・芯金、
４ｂ・・弾性体層、４ｃ・・離形層、５・・検温素子、６・・上流側抵抗発熱体、７・・下流側抵抗発熱体、１１・・感熱素子、２１、２１・・給電用電極、２４・・ＣＰＵ、
２５・・トライアック、２６・・ＡＣ電源、３１・・基板、Ｎ・・ニップ部、Ｐ・・記録材、Ｔ・・トナー、ａ・・記録材搬送方向
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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