(57)【要約】【課題】商用電源の異なる電圧に応じて加熱体の第１の発熱抵抗体と第２の発熱抵抗体を直列接続或いは並列接続に切り替える像加熱装置において、直列接続或いは並列接続で同等の良好な画像品質を得られるようにする。【解決手段】可撓性部材（１０２）の温度を検知する温度検知部材（１１２）を有し、加熱体（３００）の第１の発熱抵抗体（Ｈ１）と前記第２の発熱抵抗体（Ｈ２）を直列接続或いは並列接続したとき、前記温度検知部材の検知温度が記録材（Ｐ）上の画像（ｔ）を加熱するために必要な同じ所定の目標温度となるように、商用電源（２２）から前記第１の発熱抵抗体と前記第２の発熱抵抗体へ供給する電力を制御することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と前記基板に商用電源から供給される電力によって発熱する第１の発熱抵抗体と第２の発熱抵抗体とを有する加熱体と、前記加熱体と接触しつつ移動する筒状の可撓性部材と、前記可撓性部材を介して前記加熱体と共にニップ部（Ｎ）を形成するバックアップ部材と、前記商用電源の電圧に応じて前記第１の発熱抵抗体と前記第２の発熱抵抗体を直列接続或いは並列接続に切り替える切替え手段と、を有し、前記ニップ部で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ画像を加熱する像加熱装置において、
前記可撓性部材の温度を検知する温度検知部材を有し、前記第１の発熱抵抗体と前記第２の発熱抵抗体を直列接続或いは並列接続したとき、前記温度検知部材の検知温度が同じ所定の目標温度となるように、前記商用電源から前記第１の発熱抵抗体と前記第２の発熱抵抗体へ供給する電力を制御することを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
前記温度検知部材は、前記可撓性部材の内面の温度を検知す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】
前記温度検知部材は、前記可撓性部材の外面の温度を検知す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】
前記可撓性部材は、少なくとも２層から構成されていることを特徴する請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項５】
前記可撓性部材は、３層から構成され、前記３層のうち１層は弾性層であることを特徴とする請求項１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、電子写真複写機、電子写真プリンタ等の画像形成装置に搭載する定着装置として用いて好適な像加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式の複写機やプリンタに搭載される定着装置（定着器）として、フィルム加熱方式の定着装置が知られている。このフィルム加熱方式の定着装置は、セラミックス製の基板上に通電により発熱する抵抗発熱体を有するヒータと、ヒータと接触しつつ移動する筒状の定着フィルムと、定着フィルムを介してヒータとニップ部を形成する加圧ローラと、を有している。未定着トナー画像を担持する記録材はニップ部で挟持搬送されつつ加熱され、これにより記録材上の画像は記録材に加熱定着される。
【０００３】
この定着装置は、ヒータへの通電を開始し定着可能温度まで昇温するのに要する時間が短いというメリットがある。従ってこの定着装置を搭載するプリンタは、プリント指令の入力後、１枚目の画像を出力するまでの時間（ＦＰＯＴ：Ｆｉｒｓｔ  Ｐｒｉｎｔ  Ｏｕｔ  Ｔｉｍｅ）が短くできる。またこのタイプの定着装置は、プリント指令を待つ待機中の消費電力が少ないというメリットもある。
【０００４】
上記フィルム加熱方式の定着装置では、商用電源の電圧が１００Ｖ系と２００Ｖ系の地域において、同じ抵抗値のヒータを用いる場合がある。この場合、ヒータに供給される電力は電圧の二乗に比例するため、ヒータに供給可能な最大電力は２００Ｖ系の地域では１００Ｖ系の４倍になる。ヒータに供給可能な最大電力が大きくなると、ヒータの電力制御で生じる高調波電流やフリッカ等が低下するので、１００Ｖ系と２００Ｖ系の商用電源電圧に応じて異なる抵抗値のヒータを有する定着装置を用いる場合が多い。
【０００５】
１００Ｖ系と２００Ｖ系の地域で共用できる定着装置を実現する手段としては、リレーなどスイッチ手段を用いて、ヒータの抵抗値を切り替える方法が提案されている。特許文献１に記載の定着装置では、ヒータは短手方向のヒータ上流部に長手方向に沿って設けられた第１の発熱体を有すると共にヒータ下流部に長手方向に沿って設けられた第２の発熱体を有している。そして第１の発熱体と第２の発熱体を直列に接続して通電する第１の動作状態と、第１の発熱体と第２の発熱体を並列に接続して通電する第２の動作状態で、ヒータの抵抗値を切り替える方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０９−３２９９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
商用電源電圧に合わせて第１の発熱体と第２の発熱体を直列或いは並列に接続してヒータ抵抗値を切り換える方式の定着装置においては、直列と並列の接続方法の違いによってヒータの短手方向の発熱分布に差が生じ、定着画像品質に差異を生じる場合があった。
【０００８】
即ち、フィルム加熱方式の定着装置は、定着フィルムの回転によってヒータ下流側に熱が運ばれるため、定着フィルムの回転動作時のヒータ下流部の温度はヒータ上流部より高くなる傾向にある。またヒータ上流部とヒータ下流部にそれぞれ設けられた発熱体においては、ＴＣＲ（温度抵抗係数）の影響で温度によって抵抗値が異なるため、直列と並列の接続方法によって発熱分布も異なってくる。
【０００９】
その結果、ニップ部に通紙（導入）された記録材（紙）に与えられる熱量も異なり、トナー画像の定着性などの画像品質に影響する場合があった。特に、ＴＣＲ（温度抵抗係数）の大きい発熱体を用いる場合は、上記抵抗値の差は顕著である。
【００１０】
ヒータの抵抗値を切り替えない一般的なフィルム加熱方式の定着装置では、ヒータのニップ部が形成される側とは反対側の面（以下、ヒータ裏面と記す）の温度を温度検知素子で検知している。そしてこの温度検知素子からの出力信号に基づいてヒータの発熱体に供給する電力を制御することで、トナー画像の定着性、記録材（紙）のカール等、画像品質を満足させている。
【００１１】
しかし、ヒータの抵抗値を切り替え可能な定着装置では、直列と並列の接続方法によってヒータ裏面側の発熱分布も異なるため、ヒータ裏面の検知温度が異なり、結果、制御されるヒータ電力に違いが生じる。特に、ヒータや温度検知素子などの部品の寸法公差、ヒータへの温度検知素子の取り付け精度による検知温度の誤差は、直列と並列の接続方法によって変わる。このため、温度検知素子でヒータ裏面の温度を検知し、その検知温度に基づいてヒータの発熱体に供給する電力を制御するように構成したとしても、トナー画像の定着性などの画像品質に影響する場合があった。
【００１２】
本発明の目的は、商用電源の異なる電圧に応じて加熱体の第１の発熱抵抗体と第２の発熱抵抗体を直列接続或いは並列接続に切り替える像加熱装置において、直列接続或いは並列接続で同等の良好な画像品質を得られるようにした像加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するための本発明に係る像加熱装置の構成は、基板と前記基板に商用電源から供給される電力によって発熱する第１の発熱抵抗体と第２の発熱抵抗体を有する加熱体と、前記加熱体と接触しつつ移動する筒状の可撓性部材と、前記可撓性部材を介して前記加熱体と共にニップ部を形成するバックアップ部材と、前記商用電源の電圧に応じて前記第１の発熱抵抗体と前記第２の発熱抵抗体を直列接続或いは並列接続に切り替える切替え手段と、を有し、前記ニップ部で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ画像を加熱する像加熱装置において、前記可撓性部材の温度を検知する温度検知部材を有し、前記第１の発熱抵抗体と前記第２の発熱抵抗体を直列接続或いは並列接続したとき、前記温度検知部材の検知温度が同じ所定の目標温度となるように、前記商用電源から前記第１の発熱抵抗体と前記第２の発熱抵抗体へ供給する電力を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、商用電源の異なる電圧に応じて加熱体の第１の発熱抵抗体と第２の発熱抵抗体を直列接続或いは並列接続に切り替える像加熱装置において、直列接続或いは並列接続で同等の良好な画像品質を得られるようにした像加熱装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１に係る定着装置の横断側面構成模式図
【図２】実施例１に係る定着装置のヒータ、及びヒータの通電制御系の構成模式図
【図３】実施例１に係る定着装置のヒータ及び電圧検知部の説明図
【図４】実施例１に係る定着装置のヒータの発熱分布を表す模式図
【図５】比較例１の定着装置の横断側面構成模式図
【図６】実施例１に係る定着装置、比較例１の定着装置及び比較例２の定着装置を用いて画出し評価を行った結果を表す説明図
【図７】実施例２に係る定着装置の横断側面構成模式図
【図８】実施例３に係る定着装置の定着フィルムの横断面図
【図９】画像形成装置の一例の概略構成模式図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［実施例１］
（１）画像形成装置例
図９は本発明に係る像加熱装置を定着装置（定着器）として搭載した画像形成装置の一例の概略構成模式図である。この画像形成装置は電子写真式のレーザビームプリンタである。
【００１７】
本実施例に示す画像形成装置は、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）１を有している。感光ドラム１は、ＯＰＣ・アモルファスＳｅ・アモルファスＳｉ等の感光材料層を、アルミニウムやニッケル等の金属材料により形成されたシリンダ（ドラム）状の導電性基体の外周面に形成した構成から成る。
【００１８】
感光ドラム１は、ホストコンピュータやネットワーク上の端末機等の外部装置から出力されるプリント指令に応じて矢印方向に所定の周速度（プロセススピード）にて回転される。そしてこの回転過程で感光ドラム１の外周面（表面）が帯電手段としての帯電ローラ２により所定の極性・電位に一様に帯電処理される。
【００１９】
この感光ドラム１表面の一様帯電面は、走査露光装置としてのレーザービームスキャナ３から出力される、外部装置からの画像情報に応じて変調制御（ＯＮ／ＯＦＦ制御）されたレーザービームＬＢによって走査露光がなされる。これにより感光ドラム１表面に目的の画像情報に応じた静電潜像（静電像）が形成される。
【００２０】
この感光ドラム１表面の潜像に現像手段としての現像装置４でトナー（現像剤）ＴＯを付着させ、感光ドラム１表面の潜像をトナー画像（現像像）として現像する。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像との組み合わせで用いられることが多い。
【００２１】
一方、給送ローラ８の回転により給送カセット９内に積載収納されている記録材Ｐが一枚ずつ繰り出されガイド１０を有するシートパスを通ってレジストローラ１１に搬送される。レジストローラ１１は、この記録材Ｐを感光ドラム１表面と転写ローラ５の外周面（表面）との間の転写ニップ部に所定の制御タイミングにて給送する。この記録材Ｐは転写ニップ部で挟持搬送され、この搬送過程において転写ローラ５に印加される転写バイアスによって感光ドラム１表面のトナー画像が順次に記録材上に転写されていく。これによって記録材Ｐは未定着のトナー画像を担持する。
【００２２】
未定着トナー画像（未定着画像）を担持した記録材Ｐは感光ドラム１表面から順次に分離して転写ニップ部から排出され、搬送ガイド１２を通じて定着装置（定着器）６のニップ部Ｎに導入される。そしてこの記録材Ｐがニップ部Ｎを通過することによってトナー画像は記録材Ｐの面上に加熱定着される。定着装置６を出た記録材Ｐは搬送ローラ１３とガイド１４と排出ローラ１５とを有するシートパスを通って排出トレイ１６にプリントアウトされる。
【００２３】
記録材Ｐ分離後の感光ドラム１表面はクリーニング手段としてのクリーニング装置７により転写残りトナー等の付着汚染物の除去処理を受けて清浄面化され、感光ドラム１は次の画像形成に供される。
【００２４】
（２）定着装置（像加熱装置）６
以下の説明において、定着装置及びこの定着装置を構成する部材に関し、長手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向をいう。短手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と平行な方向をいう。長さとは長手方向の寸法をいう。幅とは短手方向の寸法をいう。
【００２５】
図１は定着装置６の横断側面の概略構成模式図である。この定着装置６はフィルム加熱方式の定着装置である。
【００２６】
本実施例に示す定着装置６は、可撓性及び耐熱性を有する筒状の可撓性部材としての定着フィルム（エンドレスフィルム）１０２と、加熱体としてのヒータ３００と、支持部材としてのヒータホルダ１０１を有している。また定着装置６は、剛性部材としての剛性ステー１０４と、バックアップ部材としての加圧ローラ１０８などを有している。定着フィルム１０２と、ヒータ３００と、ヒータホルダ１０１と、剛性ステー１０４と、加圧ローラ１０８は、何れも長手方向に長い部材である。
【００２７】
定着フィルム１０２は、ポリイミド、ポリアミド、ＰＥＥＫ等の耐熱樹脂、またはステンレス等の金属からなる厚さ３０〜７０μｍの筒状の基層（不図示）を有している。そしてこの基層の外周面上に、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂からなる厚さ５〜３０μｍの離型層（不図示）を設けている。つまり、定着フィルム１０２は２層から構成されている。
【００２８】
本実施例では、定着フィルム１０２として、厚さ６０μｍのポリイミドからなる筒状の基層の外周面上に厚さ１５μｍのＰＦＡ樹脂からなる離型層を設けたφ２４、長さ２２０ｍｍの定着フィルムを用いている。
【００２９】
ヒータホルダ１０１は、ＬＣＰ（液晶ポリマ）等の耐熱樹脂材料により横断面略凹字形状に形成されている。このヒータホルダ１０１は、ヒータホルダ１０１の短手方向の下面中央で長手方向に沿って設けられた溝１０１ｂによりヒータ３００を後述の表面保護層１０７が下向きになるように支持している。このヒータホルダ１０１の短手方向の上面中央にはヒータホルダ１０１の変形を防止するための剛性ステー１０４が配設されている。この剛性ステー１０４は所定の金属材料により横断面略逆Ｕ字形状に形成してある。
【００３０】
ヒータ３００と剛性ステー１０４を備えた上記ヒータホルダ１０１の外周には定着フィルム１０２がルーズに外嵌されている。そしてヒータホルダ１０１及び剛性ステー１０４の長手方向両端部を定着装置６の長手方向両側の支持フレーム（不図示）に支持固定させている。定着フィルム１０２を外嵌させたヒータホルダ１０１は、ヒータホルダ１０１の短手方向両側で定着フィルム１０２の内周面（内面）に沿うように設けられた弧状突部１０１ａの外面により回転中（移動中）の定着フィルム１０２をガイドするようになっている。
【００３１】
定着フィルム１０２の内周面（内面）には温度検知部材としてサーミスタなどの温度検知素子１１２を接触させている。この温度検知素子１１２は、ヒータホルダ１０１に設けられた所定の支持部材の先端に配設されて定着フィルム１０２内面の温度を直接検知（検知）するようになっている。
【００３２】
図２にヒータ３００、及びヒータ３００の通電制御系の構成模式図を示す。ヒータ３００は、幅５〜１２ｍｍ、厚さ０．５〜１ｍｍで長さ２４０ｍｍに形成されたアルミナ等からなるセラミック製のヒータ基板（以下、基板と記す）１０５を有している。
【００３３】
この基板１０５の定着ニップ部（ニップ部）Ｎが形成される側の基板面上（基板上）には、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）等からなる２つの発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２がパターン印刷により形成してある。２つの発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２のうち、発熱抵抗体Ｈ１は基板１０５の記録材搬送方向上流側端部の内側で基板１０５の長手方向に沿って形成され、発熱抵抗体Ｈ２は基板１０５の記録材搬送方向下流側端部の内側で基板１０５の長手方向に沿って形成されている。本実施例では、発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２として、抵抗値が２０Ω、ＴＣＲ（温度抵抗係数）が１０００ｐｐｍ／℃のものを用いた。
【００３４】
上記２つの発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２を区別するために、基板１０５の記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１を第１の発熱抵抗体Ｈ１と記し、基板１０５の記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２を第２の発熱抵抗体Ｈ２と記す。
【００３５】
第１の発熱抵抗体Ｈ１は、基板１０５の同基板面上において、長手方向一端部の内側に設けられた給電用電極（以下、電極と記す）３０３ａ、及び長手方向他端部の内側に設けられた給電用共通電極（以下、共通電極と記す）３０３ｃと電気的に接続されている。第２の発熱抵抗体Ｈ２は、基板１０５の同基板面上において、長手方向一端部の内側に設けられた給電用電極（以下、電極と記す）３０３ｂ、及び共通電極３０３ｃと電気的に接続されている。そして第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２は基板１０５の同基板面上に設けられた厚さ０．０５〜０．１ｍｍの絶縁性（本実施例ではガラス）の表面保護層１０７によって覆われている。
【００３６】
通電制御系は、ＣＰＵとＲＡＭやＲＯＭなどのメモリからなる制御部（制御手段）２０と、第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２への供給電力を制御するトライアック（電力制御手段）２１を有している。また通電制御系は、商用電源２２から印加される電圧を検知する電圧検知回路などを備える電源電圧検知部（電源電圧検知手段）４０１を有している。また通電制御系は、２つの通電切替スイッチとしての通電制御リレーＲ１，Ｒ２などを備える切替え部（切替え手段）４０２などを有している。
【００３７】
切替え部４０２の２つの通電制御リレー４０２ａ，４０２ｂのうち、第１の通電制御リレー４０２ａは可動接点ｍと接点ａを有している。第２の通電制御リレー４０２ｂは共通接点ｃと２つの接点ａ１，ａ２を有している。第１の通電制御リレー４０２ａにおいて、可動接点ｍは第１の抵抗発熱体Ｈ１の共通電極３０３ｃと電気的に接続され、接点ａは商用電源２２と電気的に接続されている。第２の通電制御リレー４０２ａにおいて、共通接点ｃは第２の抵抗発熱体Ｈ２の電極３０３ｂと電気的に接続され、接点ａ１は商用電源２２と電気的に接続され、接点ａ２はトライアック２１と共に第１の抵抗発熱体Ｈ１の電極３０３ａと電気的に接続されている。
【００３８】
この通電制御系は、電源電圧検知部４０１で商用電源２２の電圧を検知し、その電圧に基づいて制御部２０が第１の通電制御リレー４０２ａと第２の通電制御リレー４０２ｂを制御するようになっている。
【００３９】
加圧ローラ１０８は、鉄やアルミニウム等からなる丸軸状の芯金１０９と、芯金１０９の長手方向両側の被支持部（不図示）間で芯金１０９の外周面上に設けられたシリコーンゴム等からなる厚さ２〜４ｍｍの弾性層１１０などを有している。
【００４０】
この加圧ローラ１０８は、定着フィルム１０２内側でヒータホルダ１０１が支持するヒータ３００と定着フィルム１０２を介して対向するように配設されている。そして芯金１０９の長手方向両側の被支持部が定着装置６の上記支持フレームに軸受（不図示）を介して回転可能に支持されている。そしてこの芯金１０９の長手方向両側の軸受を加圧ばねなどの加圧手段（不図示）により総圧９８〜２９４Ｎ（総圧１０〜３０ｋｇｆ）の圧力で定着フィルム１０２側に付勢している。
【００４１】
上記加圧手段の圧力により加圧ローラ１０８の外周面（表面）が定着フィルム１０２の外周面（表面）に加圧状態に接触する。これにより加圧ローラ１０８の弾性層１１０がヒータ３００の長手方向全域に渡って弾性変形して加圧ローラ１０８表面と定着フィルム１０２表面とで幅５〜１１ｍｍの定着ニップ部（ニップ部）Ｎを形成している。
【００４２】
本実施例では、加圧ローラ１０８として、アルミニウムからなる芯金１０９の外周面上にシリコーンゴムからなる弾性層１１０を設け、弾性層１１０の外周面上にＰＦＡからなる離型層１１１を設けた加圧ローラを用いている。芯金１０９はφ１８、弾性層１１０は厚さ３ｍｍ、離型層１１１は厚さ５０μｍ、加圧ローラはφ２４、長さ２２０ｍｍである。そしてこの加圧ローラ１０８を総圧１４７Ｎ（総圧１５ｋｇｆ）の圧力で定着フィルム１０２側に付勢して幅７ｍｍの定着ニップ部Ｎを形成した。
【００４３】
（３）定着装置６のトナー画像ｔの加熱定着動作
本実施例の定着装置６は、プリント指令に応じて回転駆動されるモータＭ（図１参照）の回転により加圧ローラ１０８が所定の周速度（プロセススピード）で矢印にて示す方向（図１参照）へ回転される。本実施例では記録材Ｐの搬送速度が１５０ｍｍ／ｓｅｃとなるように加圧ローラ１０８を回転している。加圧ローラ１０８の回転は定着ニップ部Ｎで加圧ローラ表面と定着フィルム１０２表面との摩擦力により定着フィルム１０２に伝わる。これにより定着フィルム１０２は、定着フィルム１０２内面がヒータ３００の表面保護層１０７と接触した状態で加圧ローラ１０８の回転に追従して矢印にて示す方向（図１参照）へ回転（移動）する。
【００４４】
ここで、ヒータ３００の第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２を直列接続或いは並列接続に切り替える切替え部４０２の動作を説明する。
【００４５】
図３の（ａ）はヒータ３００の第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２の直列接続（２００Ｖ系）を表す説明図、（ｂ）は同ヒータ３００の第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２の並列接続（１００Ｖ系）を表す説明図である。
【００４６】
画像形成装置の主電源スイッチがオン（ＯＮ）されると、商用電源２２から電源電圧検知部２１に電圧が印加される。電源電圧検知部２１は、商用電源２２から印加される電圧実効値の範囲が１００Ｖ系（ｅｘ．１００Ｖ〜１２７Ｖ）か２００Ｖ系（ｅｘ．２００Ｖ〜２４０Ｖ）のどちらかを判断する。そして１００Ｖ系と判断した場合に１００Ｖ系を意味する電圧検知信号を出力し、２００Ｖ系と判断した場合に２００Ｖ系を意味する電圧検知信号を出力する。
【００４７】
制御部２０は、電源電圧検知部４０１から２００Ｖ系を意味する電圧検知信号を取り込む。すると制御部２０は、第２の通電制御リレー４０２ｂを制御して共通接点ｃを接点ａ１に接触させる（図３（ａ）参照）。
【００４８】
これにより、商用電源２２と、トライアック２１と、電極３０３ａと、第１の発熱抵抗体Ｈ１と、共通電極３０３ｃと、第２の発熱抵抗体Ｈ２と、電極３０３ｂと、第２の通電制御リレー４０２ｂと、商用電源２２とで閉回路が構成される。即ち、第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２が直列接続された第１の導通経路が構成される。
【００４９】
次に制御部２０は、トライアック２２をオン（ＯＮ）すると共に、トライアック２２を制御してヒータ３００の第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２との総抵抗値が４０Ωとなるようにする。トライアック２２がオンされることで商用電源２２からトライアック２２に電力が印加され、トライアック２２から上記総抵抗値に応じた電力がヒータ３００の第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２に供給される。これにより第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２に通電されて第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２が発熱する。
【００５０】
この第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２の発熱により表面保護層１０７を介して定着フィルム１０２が加熱される。そして制御部２０は、温度検知素子１１２から出力される温度検知信号を取り込み、この温度検知信号に基づいて温度検知素子１１２がトナー画像ｔを記録材上に加熱定着するために必要な所定の定着温度（目標温度）を維持するようにトライアック２２を制御する。
【００５１】
制御部２０は、電源電圧検知部４０１から１００Ｖ系を意味する電圧検知信号を取り込む。すると制御部２０は、第１の通電制御リレー４０２ａを制御して可動接点ｍを接点ａに接触させ、第２の通電制御リレー４０２ｂを制御して共通接点ｃを接点ａ２に接触させる（図３（ｂ）参照）。
【００５２】
これにより、商用電源２２と、トライアック２１と、電極３０３ａと、第１の抵抗発熱体Ｈ１と、共通電極３０３ｃと、第１の通電制御リレー４０２ａと、商用電源２２とで１つの閉回路が構成される。また、商用電源２２と、トライアック２１と、第２の通電制御リレー４０２ｂと、電極３０３ｂと、第２の抵抗発熱体Ｈ２と、共通電極３０３ｃと、第１の通電制御リレー４０２ａと、商用電源２２とで他の１つの閉回路が構成される。即ち、第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２が並列接続された第２の導通経路が構成される。
【００５３】
次に制御部２０は、トライアック２２をオン（ＯＮ）すると共に、トライアック２２を制御してヒータ３００の第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２との総抵抗値が１０Ωとなるようにする。トライアック２２がオンされることで商用電源２２からトライアック２２に電力が印加され、トライアック２２から上記総抵抗値に応じた電力がヒータ３００の第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２に供給される。これにより第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２に通電されて第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２が発熱する。
【００５４】
この第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２の発熱により表面保護層１０７を介して定着フィルム１０２が加熱される。そして制御部２０は、温度検知素子１１２から出力される温度検知信号を取り込み、この温度検知信号に基づいて温度検知素子１１２が所定の定着温度（目標温度）を維持するようにトライアック２２を制御する。
【００５５】
加圧ローラ１０８を回転させ、かつ温度検知素子１１２の温度が所定の定着温度に維持された状態でトナー画像ｔを担持した記録材Ｐがトナー画像担持面を上向きにして定着ニップ部Ｎに導入（通紙）される。そして定着ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐは定着フィルム１０２表面と加圧ローラ１０８表面とで挟持されその状態に搬送（挟持搬送）される。この搬送過程においてトナー画像に熱と圧力が印加され、これによりトナー画像ｔは記録材上に加熱定着される。定着ニップ部Ｎを通った記録材Ｐは定着フィルム１０２表面から分離されて定着ニップ部Ｎから排出される。
【００５６】
本実施例の定着装置６では、電源電圧検知部４０１による判断に基づいて、ヒータ３００の第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２の接続を直列接続或いは並列接続に切り替えている。
【００５７】
即ち、電源電圧検知部４０１が２００Ｖ系と判断した場合、第２の通電制御リレー４０１ｂによって第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２は直列に接続され、ヒータ３００の総抵抗値が４０Ωとなるようにする。一方、電源電圧検知部４０１が１００Ｖ系と判断した場合は、第１の通電制御リレー４０１ａと第２の通電制御リレー４０２ｂによって第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２は並列に接続され、ヒータ３００の総抵抗値が１０Ωとなるようにする。このように１００Ｖ系と２００Ｖ系で総抵抗値を切り替えることで、１００Ｖ系と２００Ｖ系で投入される最大電力を同等とすることができる。
【００５８】
また、本実施例の定着装置６では、後述のように、定着フィルム１０２内面の温度を温度検知素子１１２の検知温度に基づいて第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２へ供給する電力を制御する。これにより第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２の直列接続或いは並列接続によらず、同一の定着性を得ることが可能となる。
【００５９】
ここで、加熱定着動作の際における、ヒータ３００の第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２の発熱について説明する。
【００６０】
図４は加熱定着動作時（最大電力を投入した場合の開始から５秒後）のヒータ３００の短手方向の発熱分布の違いを説明した図である。図４において、（ａ）は第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２の直列接続および並列接続のそれぞれについてヒータ抵抗発熱体部分の短手方向の温度分布を説明した図である。（ｂ）は第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２の直列接続および並列接続のそれぞれについて第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２の発熱量を説明した図である。（ｃ）は第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２の直列接続および並列接続のそれぞれについて第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２の温度、抵抗値、発熱量を表にまとめたものである。
【００６１】
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示したように最大電力を投入した場合で比較すると、５秒後には、第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２の温度は、第１の抵抗発熱体Ｈ１、第２の抵抗発熱体Ｈ２の順に直列接続で１８５℃、３８５℃である。並列接続では１９５℃、３６５℃である。従って、直列接続、並列接続ともに、ヒータ３００の記録材搬送方向下流側の第２の抵抗発熱体Ｈ２の温度が記録材搬送方向上流側の第１の抵抗発熱体Ｈ１に比べて高く、最高温度で２０℃の差が生じている。
【００６２】
このときの第１の抵抗発熱体Ｈ１、第２の抵抗発熱体Ｈ２の抵抗値は、ＴＣＲの影響により、直列接続、並列接続ともに、記録材搬送方向下流側の第２の抵抗発熱体Ｈ２の抵抗値のほうが高い状態となっている（上流側／下流側⇒約２３Ω／約２７Ω）。
【００６３】
発熱量は、直列接続では４６０Ｗ、５４０Ｗ、並列接続では５３４Ｗ、４６６Ｗであり、直列接続では記録材搬送方向下流側の第２の抵抗発熱体Ｈ２の発熱量が多く、並列接続では記録材搬送方向上流側の発熱量が多い状態となっている。即ち、接続方法によって、第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２の発熱量、温度分布が異なっている。
【００６４】
直列と並列による接続方法の違いによって、第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２の発熱量、温度分布に差異が生じる理由としては、以下のように考えられる。
【００６５】
一般に、フィルム加熱方式の定着装置は、定着フィルム１０２の回転によって回転方向上流側から回転方向下流側に熱が運ばれるため、定着フィルム１０２の回転動作時のヒータ３００の記録材搬送方向下流部の温度は記録材搬送方向上流部より高くなる。このとき、記録材搬送方向下流部に位置する第２の発熱抵抗体Ｈ２は、記録材搬送方向上流部に位置する第１の発熱抵抗体Ｈ１より温度が高くなるため、ＴＣＲの影響により第２の発熱抵抗体Ｈ２の抵抗は第１の発熱抵抗体Ｈ１より高くなる。
【００６６】
直列接続の場合は、記録材搬送方向上流部に位置する第１の発熱抵抗体Ｈ１と記録材搬送方向下流部に位置する第２の発熱抵抗体Ｈ２で同じ電流経路となる。そのため、抵抗値の高い記録材搬送方向下流部に位置する第２の発熱抵抗体Ｈ２の発熱量は記録材搬送方向上流部に位置する発熱抵抗体Ｈ１より多くなる。これに対し、並列接続の場合は、記録材搬送方向上流部に位置する第１の発熱抵抗体Ｈ１と記録材搬送方向下流部に位置する第２の発熱抵抗体Ｈ２で別々の電流経路となる。そのため、抵抗の高い記録材搬送方向下流部に位置する第２の発熱抵抗体Ｈ２には電流が流れにくくなる。従って、上記したように接続方法の違いによって発熱量に差異が生じる。
【００６７】
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は定着装置６の定着動作開始時の最大電力が投入された場合であり、複数枚の連続通紙時など、紙種や通紙モードによっては投入電力が小さくなるため、第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２の温度分布の差も小さくなる。
【００６８】
以上説明したように、ヒータ３００の第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２の直列接続のほうが、ヒータ３００の記録材搬送方向下流部温度（最高温度）が高くなるため、トナー画像ｔの加熱定着における記録材（紙）の温度も直列接続の方が高くなる。その結果、直列と並列による接続方法の違いによって、トナー画像ｔの画像パターンや、記録材Ｐの種類（紙種）によってはホットオフセットや、定着性などの画像品質に差異が生じる場合がある。
【００６９】
そこで、本実施例の定着装置６では、直列接続或いは並列接続のとき、制御部２０で温度検知素子１１２からの出力信号に基づいてトライアック２１を制御し、商用電源から第１の抵抗発熱体と第２の抵抗発熱体へ所定の電力を供給する構成とした。
【００７０】
即ち、制御部２０は、ヒータ３００の第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２を直列接続或いは並列接続したとき、温度検知素子１１２が検知した定着フィルム１０２内面（可撓性部材の内面）の検知温度（温度）を取り込む。そしてこの検知温度がトナー画像を加熱定着するために必要な同じ所定の定着温度となるように、商用電源２２から第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２へ供給する電力をトライアック２１により制御する。これによりヒータの第１の抵抗発熱体と第２の抵抗発熱体を直列接続或いは並列接続に切り替えて定着装置を使用する場合、記録材（紙）に与える熱量（紙の温度）を同じにすることができ、直列接続と並列接続で同等の良好な画像品質を得ることができる。
【００７１】
図５は比較例１の定着装置の横断側面構成模式図である。図５に示す定着装置では本実施例の定着装置６の部材と共通する部材には同じ符号を付している。比較例１の定着装置では、ヒータ３００の基板１０５の定着ニップ部Ｎが形成される側と反対側の基板面（以下、基板裏面と記す）に温度検知素子１１２を配設している。そしてこの温度検知素子１１２で検知したヒータ３００の基板裏面の温度、すなわち定着温度が１９０℃となるようにトライアック２１により商用電源２２から第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２へ供給する電力を制御している。これらの点を除いて比較例１の定着装置は本実施例の定着装置６と同じ構成としてある。
【００７２】
比較例２の定着装置においても本実施例の定着装置６の部材と共通する部材には同じ符号を付している。比較例２の定着装置では、温度検知素子１１２の位置は比較例１の定着装置と同じとし、定着温度のみ１８０℃に設定した。これらの点を除いて比較例２の定着装置は本実施例の定着装置６と同じ構成としてある。
【００７３】
本実施例の定着装置６の効果を確認するため、本実施例の定着装置６と、比較例１の定着装置と、比較例２の定着装置をそれぞれ搭載した画像形成装置を用いて、２００Ｖ系／１００Ｖ系（直列時／並列時）で画出し評価を行った。図６に画出し評価の記録材の温度、画像評価（定着性試験、オフセット評価）結果を示した。
【００７４】
ここで定着性とは、定着装置６が冷えた状態から、ハーフトーン画像を印字したラフ紙を連続２０枚、定着ニップ部へ搬送する。そして、ハーフトーン画像を定着処理済の記録材Ｐについて擦り試験をおこない、ある一定条件下で擦り試験前後での光学式濃度差を測定する。即ち記録材の画像形成面上に紙を介して所定重量（２００ｇ）のおもりを載せ、前記重量をかけつつ介在させた紙で画像形成面を摺擦し、その摺擦の前後で画像の濃度低下率を求める。２０枚通紙した中で、濃度低下率が２０％以上ある場合、市場にて許容できないレベルと判断し×、濃度低下率が２０％未満の場合は市場にて許容できるレベルと判断し、○と表記している。
【００７５】
またオフセット評価は、定着装置６が冷えた状態から、ハーフトーン画像、文字画像を織り交ぜた画像を連続５０枚、定着フィルムの約１周分印字した平滑紙を定着ニップ部へ搬送する。オフセットが悪い場合、記録材Ｐ上にある未定着トナーの一部は、定着分より過剰な熱を受け、定着フィルム１０２表面に付着する。そして、定着フィルム１０２表面上のトナーは、定着フィルム１周後に、記録材Ｐに転移する。このため定着フィルム１周後に、オフセットした画像が現れることになる。オフセット評価では、この部分に着目し主観評価を行い、市場にて許容できるレベルと判断した際は○、市場にて許容できないレベルと判断した際は×とした。
【００７６】
記録材の温度については、定着装置６から排出された直後の温度をサーモトレーサーにて測定した。また測定箇所は、記録材１枚について中央部で、定着装置６が冷えた状態から２０枚通紙した平均値とした。
【００７７】
結果は、本実施例の定着装置６のみ、定着性、オフセットを満足し、比較例１の定着装置については直列接続のときのオフセットが、比較例２の定着装置においては並列接続のときの定着性を満足することができなかった。これは、本実施例の定着装置６においては直列接続と並列接続ともに紙温度は１１０℃で同じとなっており、温度差などによる画像不良の発生を抑制して、良好な画像品質が得られたためである。一方、比較例１の定着装置では、直列接続のときの紙温度が１２０℃で、並列接続のときの紙温度１１０℃に比べ高くなり、ホットオフセットが低下した。比較例２の定着装置では、並列接続のときの紙温度が１００℃で、直列接続のときの紙温度１１０℃に比べ低くなり、定着性が低下した。
【００７８】
このような結果となった理由として、以下のように考えられる。先述したように、記録材は定着ニップ部Ｎを通過する際に、ヒータ３００より熱を受け、温度が上昇していく。直列接続のほうが、ヒータ３００の記録材搬送方向下流部温度（最高温度）が高くなるため、トナー画像ｔの加熱定着における記録材（紙）の温度も直列接続の方が高くなる。その結果、比較例のように、ヒータ３００の基板裏面に設けた温度検知素子１１２温度が一定になるように定着温度を制御した場合、直列と並列接続で定着性とオフセットを両立できない。一方、本実施例のように定着フィルム１０２内面に設けた温度検知素子１１２温度が一定になるように定着温度を制御した場合、直列と並列接続に依らず記録材温度をほぼ同じ温度にすることが可能となり、結果、定着性とオフセットの両立を図ることができる。
【００７９】
[実施例２]
定着装置６の他の例を説明する。図７は本実施例に係る定着装置６の横断側面構成模式図である。
【００８０】
本実施例に示す定着装置６は、温度検知素子１１２で定着フィルム１０２外面の温度を検知した点、及び定着温度を１５０℃に設定した点を除いて、実施例１の定着装置６と同じ構成としてある。
【００８１】
本実施例の定着装置６では、制御部２０は、ヒータ３００の第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２を直列接続或いは並列接続したとき、温度検知素子１１２が検知した定着フィルム１０２外面（可撓性部材の外面）の検知温度（温度）を取り込む。そしてこの検知温度がトナー画像を加熱定着するために必要な同じ所定の定着温度１５０℃となるように、商用電源２２から第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２へ供給する電力をトライアック２１により制御する。
【００８２】
これによりヒータの第１の抵抗発熱体と第２の抵抗発熱体を直列接続或いは並列接続に切り替えて定着装置を使用する場合、記録材（紙）に与える熱量（紙の温度）を同じにすることができ、直列接続と並列接続で同等の良好な画像品質を得ることができる。
【００８３】
［実施例３］
定着装置６の他の例を説明する。図８は本実施例に係る定着装置６の定着フィルム１０２の横断側面図である。
【００８４】
本実施例に示す定着装置６は、定着フィルム１０２を基層２０３と弾性層２０２と離型層２０１の３層で構成した点、及び前述の定着性、オフセットを考慮して定着温度を１７５℃に設定した点を除いて、実施例１の定着装置６と同じ構成としてある。本実施例の定着装置６では、温度検知素子１１２で定着フィルム１０２内面または定着フィルム１０２外面の温度を検知している。
【００８５】
定着フィルム１０２において、筒状の基層２０３は厚さ６０μｍのポリイミドからなっている。基層２０３の外周面上に設けられた弾性層２０２は厚さ２００μｍのシリコーンゴムからなっている。そして弾性層２０２の外周面上に設けられた最表層となる離型層２０１は厚さ１５μｍのＰＦＡ樹脂からなっている。つまり、定着フィルム１０２は３層のうち１層は弾性層２０２である。
【００８６】
本実施例の定着装置６では、制御部２０は、ヒータ３００の第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２を直列接続或いは並列接続したとき、温度検知素子１１２が検知した定着フィルム１０２の検知温度を取り込む。そしてこの検知温度がトナー画像を加熱定着するために必要な同じ所定の定着温度１５０℃となるように、商用電源２２から第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２へ供給する電力をトライアック２１により制御する。これによりヒータの第１の抵抗発熱体と第２の抵抗発熱体を直列接続或いは並列接続に切り替えて定着装置を使用する場合、記録材（紙）に与える熱量（紙の温度）を同じにすることができ、直列接続と並列接続で同等の良好な画像品質を得ることができる。
【００８７】
また、本実施例の定着装置６は、定着フィルム１０２が弾性層２０２を有していることで、定着ニップ部Ｎのニップ幅が拡がり、記録材（紙）の粗さ起因によるムラ、高光沢などの画質を向上させることが可能となる。
【００８８】
ところが、本実施例の定着装置６のように定着フィルム１０２に弾性層２０２を設けると、定着フィルム１０２の膜厚が増すこと、また熱伝導性が低いシリコーンゴムを用いることから、ヒータ３００で発熱した熱は記録材（紙）に伝わり難くなる。本実施例の定着フィルム１０２を比較例１の定着装置に適用し、温度検知素子で検知したヒータの基板裏面の温度に基づいて商用電源から第１の抵抗発熱体と第２の抵抗発熱体へ供給する電力を制御する場合、以下のような課題ある。
【００８９】
比較例１の定着装置において、記録材（紙）Ｐが定着ニップ部Ｎを通過した際、定着フィルム１０２の温度が低下する。その後、ヒータ３００、ヒータ３００の基板１０５裏面の温度が下がる。その低下した温度分、ヒータ３００を発熱することで、トナー画像の加熱定着に必要な熱量を補うことになる。しかし、比較例１の定着装置では、定着フィルムの熱伝導が低下すると、記録材（紙）に与える熱量即ち記録材（紙）の温度と、ヒータの発熱量を制御するために検知している基板の裏面温度の応答性が低下する。結果、記録材（紙）に必要な温度が足りずトナー画像の定着不良の発生や、逆に記録材（紙）の温度が過剰に高くなることでオフセットなどの画像不良が発生する。
【００９０】
これに対し、本実施例の定着装置６では、温度検知素子１１２でこの定着フィルム１０２の温度を検知しているため、記録材（紙）に与える熱量即ち記録材（紙）の温度と、温度検知素子の検知温度とで応答性が向上する。結果、トナー画像の定着不良やオフセットの発生を抑制できる効果がある。
【００９１】
［他の実施例］
実施例１乃至実施例３に示す定着装置において、第１の発熱抵抗体と第２の発熱抵抗体の直列と並列の接続方法の違いによるヒータの発熱量や、記録材Ｐに与える熱量は、トナー画像形成のプロセス条件、発熱抵抗体材質（ＴＣＲ）によって異なる。また定着ニップ部のニップ幅、発熱抵抗体の配設位置などによっても異なる。このため、トナー画像の最適な定着条件はそれぞれの装置構成に応じて決定される。
【００９２】
実施例１乃至実施例２に示す定着装置は未定着トナー画像を記録材に加熱定着する定着装置としての使用に限られない。例えば未定着トナー画像を加熱して記録材に仮定着する像加熱装置、或いは記録材に加熱定着されたトナー画像を加熱してトナー画像表面の光沢を増大させる像加熱装置としても使用することができる。
【符号の説明】
【００９３】
６‥‥定着装置、２２‥‥商用電源、１０２‥‥定着フィルム、１０５‥‥ヒータ基板、１０８‥‥加圧ローラ、３００‥‥ヒータ、４０２‥‥切替え部、Ｈ１‥‥第１の発熱抵抗体、Ｈ２‥‥第２の発熱抵抗体、Ｐ‥‥記録材、Ｎ‥‥定着ニップ部、ｔ‥‥未定着トナー画像
【図６】
2013003503.tif 000003
【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７】
2013003503.tif 000009
【図８】
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【図９】
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