(57)【要約】【課題】本発明の目的は、発熱部材の長手方向において均一な温度分布を確保することである。【解決手段】絶縁性の基板と、前記基板の長手方向と交差する短手方向における一端側と他端側にそれぞれ前記基板の長手方向に沿って設けられた電極と、前記基板の短手方向において前記電極の間に電気的に繋がれている発熱抵抗体と、を有する発熱部材において、前記電極は、前記基板の長手方向に沿って設けられ前記発熱抵抗体と接している導電部と、前記導電部に接続され前記導電部に通電するための給電部と、を有し、前記給電部から前記発熱抵抗体と接している導電部への接点部を前記長手方向における中央部に設けた。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性の基板と、前記基板の長手方向と交差する短手方向における一端側と他端側にそれぞれ前記基板の長手方向に沿って設けられた電極と、前記基板の短手方向において前記電極の間に電気的に繋がれている発熱抵抗体と、を有する発熱部材において、
前記電極は、前記基板の長手方向に沿って設けられ前記発熱抵抗体と接している導電部と、前記導電部に接続され前記導電部に通電するための給電部と、を有し、
前記給電部から前記発熱抵抗体と接している導電部への接点部を前記長手方向における中央部に設けたことを特徴とする発熱部材。
【請求項２】
前記電極の前記発熱抵抗体と接している導電部への接点部は、前記短手方向における一端側と他端側の前記導電部にそれぞれ設けられ、前記発熱抵抗体の長手方向における両端部からの中点に位置することを特徴とする請求項１に記載の発熱部材。
【請求項３】
前記電極の給電部を前記基板の長手方向における一方の端部に設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発熱部材。
【請求項４】
前記電極の給電部を前記基板の長手方向における両端部に設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発熱部材。
【請求項５】
前記発熱抵抗体は、抵抗温度特性が１０００ｐｐｍ／℃以上のものを使用していることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の発熱部材。
【請求項６】
発熱部材を内包した加熱部材と、前記加熱部材に圧接してニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記加熱部材と前記加圧部材により記録材を挟持搬送しつつ前記ニップ部にて記録材が担持する画像を加熱定着する定着装置において、前記加熱部材が内包する発熱部材が請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の発熱部材であることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
記録材に画像を形成する画像形成部と、記録材に転写された画像を定着する定着装置と、を有する画像形成装置であって、前記定着装置として、請求項６に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
発熱部材を内包した加熱部材と、前記加熱部材に圧接してニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記加熱部材と前記加圧部材により記録材を挟持搬送しつつ前記ニップ部にて記録材が担持する画像を加熱定着する定着装置において、
前記発熱部材は、絶縁性の基板と、前記基板の長手方向と交差する短手方向における一端側と他端側にそれぞれ前記基板の長手方向に沿って設けられた電極と、前記基板の短手方向において前記電極の間に電気的に繋がれている発熱抵抗体と、を有し、
前記電極は、前記基板の長手方向に沿って設けられ前記発熱抵抗体と接している導電部と、前記導電部に接続され前記導電部に通電するための給電部と、を有し、
片側の電極の、前記給電部から前記発熱抵抗体と接している導電部への接点部を複数設けるとともに、前記複数の接点部を前記長手方向の中央部を基準に対称に設けて、その通電を個別に制御することを特徴とする定着装置。
【請求項９】
前記複数の接点部のうち、１箇所は前記長手方向の中央部に設け、少なくとも２箇所は前記長手方向の両端部に設けたことを特徴とする請求項８に記載の定着装置。
【請求項１０】
定着装置の温度を検知するための温度検知手段を複数設け、前記温度検知手段の結果に応じて、前記複数の接点部への通電を制御することを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１１】
記録材に画像を形成する画像形成部と、記録材に転写された画像を定着する定着装置と、を有する画像形成装置であって、前記定着装置として、請求項８ないし請求項１０のいずれか１項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
記録材の前記長手方向のサイズを検知するための検知手段と、前記検知手段の結果に応じて前記複数の接点部への通電を制御する制御手段と、を有することを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱部材、及びその発熱部材を用いる定着装置及び画像形成装置に関するものであり、特に、電子写真複写機、電子写真プリンタなどの画像形成装置に搭載される定着装置に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を採用する複写機、プリンタ等の画像形成装置にあっては、その多くが、未定着画像を担持する記録材に定着処理を施すための手段として、熱定着方式を採用する定着装置を備えている。定着装置は、フィルムガイドに沿って回転する定着フィルムと、定着フィルム内に配設され定着フィルムを加熱する加熱手段たる発熱部材と、アルミニウムや鉄の芯金に耐熱弾性層を形成した加圧ローラとを備えている。この定着装置にあっては、加熱手段たる発熱部材を備えた定着フィルムと加圧ローラとが圧接されており、その圧接により定着ニップ部が形成される。この定着装置の定着ニップ部に、未定着画像（以下未定着トナー画像とする）を担持する記録材を通紙して加熱及び加圧することにより、未定着トナー画像が記録材に定着される。
【０００３】
上記構成の定着装置において、前述の定着ニップ部に小サイズの記録材を連続通紙すると、定着ニップ部を通過する小サイズの記録材に熱を奪われる領域に対して、定着ニップ部の長手方向において記録材が通過しない領域の温度が徐々に上昇する現象（非通紙領域昇温）が発生する。この定着ニップ部において非通紙領域の温度が高くなり過ぎる（例えば２５５℃になる）と、加圧ローラ等の部品の損傷など、装置内の各部品にダメージが生じるおそれがある。また、非通紙領域昇温が生じている状態で大サイズの記録材を通紙すると、小サイズの記録材の場合の非通紙領域に相当する領域で、過昇温によりトナーが溶け過ぎて定着せず、高温オフセットといった画像不良が発生してしまう。
【０００４】
そこで、このような非通紙領域の過昇温の対策として、小サイズの記録材の連続通紙を行うときに、先行する記録材と次の記録材の間隔を広げる制御を行うことで、非通紙領域の過昇温を緩和する方法がある。しかし、このような制御を行うと、小サイズの記録材の単位時間あたりの出力枚数が、大幅に減ってしまうという課題がある。
【０００５】
そこで、これらの問題を解決するために、特許文献１に開示されているように、非通紙領域の過昇温を抑制するヒータ（発熱部材）が提案されている。この従来のヒータの構成を図３に示す。
【０００６】
図３に示すように、従来のヒータは、細長い基板と、前記基板の長手方向と直交する短手方向（記録材の通紙方向）における一端側と他端側にそれぞれ前記基板の長手方向に沿って設けられた電極を有している。さらに前記電極は、前記基板の長手方向における一方の端部に給電部を設け、それぞれの電極の間に電気的に繋がれた発熱抵抗体を有している。この発熱抵抗体は温度が上昇すると抵抗値が上昇する正の抵抗温度特性を有している。なお、前記給電部から前記電極を介して発熱抵抗体に通電を行うことで発熱抵抗体は発熱する。
【０００７】
上記ヒータに小サイズの記録材を通紙すると、記録材が通過する通紙領域は記録材に熱を奪われるので温度が上昇しにくい。そのため、通紙領域の発熱抵抗体は抵抗値が上がりにくく、通紙領域の発熱抵抗体への通電は維持される。逆に非通紙領域では過昇温により発熱体の抵抗値が上昇するので電流が流れにくくなり、発熱抵抗体の非通紙領域の過昇温を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−１９６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記ヒータは長手方向に沿った電極が僅かながらに抵抗値を有することから、長手方向一端側の給電部から通電を行ったときに、長手方向他端側（給電部とは反対側）に向かって電圧降下が生じる。これにより、発熱抵抗体にかかる電圧が、長手方向において給電部に近い側の端部から遠い側の端部に向かって減少し、長手方向で不均一な温度勾配が生じる。現状としては、図６に示す一点鎖線状の温度分布となり、長手方向において温度差（図６では約５４℃）が生じる。この状態で記録材を通紙したときに給電部とは反対側の長手方向他端側において定着不良が発生する可能性がある。
【００１０】
本発明は、上記従来の技術を更に発展させたものであり、その目的は、発熱部材の長手方向において均一な温度分布を確保することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、絶縁性の基板と、前記基板の長手方向と交差する短手方向における一端側と他端側にそれぞれ前記基板の長手方向に沿って設けられた電極と、前記基板の短手方向において前記電極の間に電気的に繋がれている発熱抵抗体と、を有する発熱部材において、前記電極は、前記基板の長手方向に沿って設けられ前記発熱抵抗体と接している導電部と、前記導電部に接続され前記導電部に通電するための給電部と、を有し、前記給電部から前記発熱抵抗体と接している導電部への接点部を前記長手方向における中央部に設けたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、発熱部材を内包した加熱部材と、前記加熱部材に圧接してニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記加熱部材と前記加圧部材により記録材を挟持搬送しつつ前記ニップ部にて記録材が担持する画像を加熱定着する定着装置において、前記発熱部材は、絶縁性の基板と、前記基板の長手方向と交差する短手方向における一端側と他端側にそれぞれ前記基板の長手方向に沿って設けられた電極と、前記基板の短手方向において前記電極の間に電気的に繋がれている発熱抵抗体と、を有し、前記電極は、前記基板の長手方向に沿って設けられ前記発熱抵抗体と接している導電部と、前記導電部に接続され前記導電部に通電するための給電部と、を有し、片側の電極の、前記給電部から前記発熱抵抗体と接している導電部への接点部を複数設けるとともに、前記複数の接点部を前記長手方向の中央部を基準に対称に設けて、その通電を個別に制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電極の給電部から発熱抵抗体と接している導電部への接点部を、長手方向における中央部に設けることで、長手方向における温度勾配を抑制することが可能となり、発熱部材の長手方向において均一な温度分布を確保することができる。また、発熱部材の長手方向における両端部が中央付近と比較すると低い温度を示す分布となっているため、小サイズの記録材の連続通紙時の非通紙領域の昇温を抑制することができる。
【００１４】
また、本発明によれば、電極の給電部から発熱抵抗体と接している導電部への接点部を、長手方向で複数設け、その通電を個別に制御することで、小サイズ通紙時の非通紙領域の昇温防止と大サイズ通紙時の端部温度低下防止の両立が可能である。これにより、記録材のサイズにかかわらず、発熱部材の長手方向において均一な温度分布を確保することができ、小サイズ通紙時の生産性ダウンと大サイズ通紙時の端部定着不良やフィルム破損の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１のヒータの構成を示す説明図であって、（ａ）はヒータの正面図、（ｂ）はヒータの背面図、（ｃ）は（ａ）のヒータのＤ−Ｄ′断面とヒータ周りの回路を模式的に表した図
【図２】実施例１のヒータの構成を示す説明図
【図３】比較例のヒータの構成を示す説明図
【図４】ヒータを備えた定着装置の構成を示す縦断面図
【図５】ヒータを備えた定着装置の構成を示す横断面図
【図６】実施例１のヒータと比較例のヒータの長手方向の温度分布を比較した図
【図７】実施例１のヒータの長手方向３点の温度分布を表す図
【図８】実施例１におけるヒータの温度制御部材、安全装置の構成例を示す図
【図９】実施例１におけるヒータの温度制御部材、安全装置の構成例を示す図
【図１０】比較例のヒータと実施例２のヒータの長手方向の温度分布を比較した図
【図１１】抵抗温度特性とヒータ長手方向温度差の関係
【図１２】画像形成装置の構成を示す模式断面図
【図１３】定着ユニットの構成を表した概略断面図
【図１４】実施例３のヒータの構成を示す説明図であって、（ａ）はヒータの正面図、（ｂ）（ｃ）はヒータの断面図
【図１５】通紙方向通電タイプのヒータにおいて長手方向端部から給電した場合の長手方向の温度分布を表す図
【図１６】通紙方向通電タイプのヒータにおいて長手方向中央から給電した場合の長手方向の温度分布を表す図
【図１７】実施例３のヒータにおいて長手方向中央から給電した場合の長手方向の温度分布を表す図
【図１８】実施例３のヒータにおいて長手方向に均等に給電した場合の長手方向の温度分布を表す図
【図１９】実施例４の画像形成装置における制御系の構成を示すブロック図
【図２０】実施例４の制御の流れを示したフローチャート
【図２１】比較例と実施例４の効果を比較した表図
【図２２】実施例５のヒータにおける温度検知センサの配置図
【図２３】実施例５の画像形成装置における制御系の構成を示すブロック図
【図２４】均等通電において異常昇温した場合のヒータの温度分布を表す図
【図２５】実施例５の温度検知センサの検知結果により電圧供給部を切り替えた場合のヒータの温度分布を表す図
【図２６】実施例５の制御の流れを示したフローチャート
【図２７】比較例と実施例５の効果を比較した表図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１７】
〔実施例１〕
（１）画像形成装置
図１２は本実施例に係る発熱部材を用いた定着装置を搭載した画像形成装置の一例を示す模式断面図である。ここでは画像形成装置として、電子写真プロセスを利用したレーザプリンタを例示している。画像形成装置は、記録材に画像を形成する画像形成部を有している。この画像形成部は、以下に説明する感光体ドラム１、帯電ローラ２、現像装置４などにより構成されている。
【００１８】
１は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下感光体ドラム）であり、周方向に所定の速度で回転を行う。この感光体ドラム１は、ＯＰＣ，アモルファスシリコンドラム等の感光材料をアルミニウムやニッケル等のシリンダ状の基板上に形成して構成される。
【００１９】
回転中の感光体ドラム１の表面は帯電ローラ２と接触回転することによって前記感光体ドラム１の表面上を均一に帯電される。表面が一様に帯電された感光体ドラム１に対して、画像露光手段としてのレーザビームスキャナ３から出力された画像情報に対応して変調されたレーザ光Ｌによる走査露光がなされる。これにより感光体ドラム１の表面上に画像情報に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像上に現像装置４によりトナー（現像剤）によってトナー像として現像される。
【００２０】
一方、記録材Ｐは給送カセット５から給送ローラ６によって１枚ずつ分離給送され、レジストローラ７に送られる。前記レジストローラ７によって記録材Ｐは感光体ドラム１の表面に形成されたトナー画像と同期を取り、シートパス８ａを通じて感光体ドラム１と転写ローラ９とで形成された転写ニップ部Ｔに導入される。感光体ドラム１上のトナー画像の先端と記録材Ｐの先端が転写ニップ部Ｔに入るタイミングが同じになるように、レジストローラ７により搬送制御されている。
【００２１】
転写ニップ部Ｔに導入された記録材Ｐは転写ニップ部Ｔで挟持搬送されて、その間に転写ローラ９には不図示の転写バイアス印加電源からトナーと逆極性の転写バイアスが印加されて感光体ドラム１上のトナー画像が静電的特性により、記録材Ｐ上に転写される。
【００２２】
転写ニップ部Ｔにおいてトナー像の転写を受けた記録材Ｐは、感光体ドラム１の表面から分離されてシートパス８ｂを通って定着装置１１へ搬送される。そして、その定着装置１１によって、記録材Ｐ上のトナー像は加熱、加圧されることによって記録材Ｐ上に定着される。定着装置１１を出た記録材Ｐはシートパス８ｃを通って排出口１３から排出トレイ１４上に排出される。
【００２３】
トナー像の転写後、感光体ドラム１表面上の残留トナー、紙粉はクリーニング装置１０によって除去されて感光体ドラム１の表面を清掃し、繰り返して作像に使用する。
【００２４】
（２）定着装置
次に前記画像形成装置における定着装置について説明する。図４は定着装置１１の縦断面図である。図５は定着装置１１の横断面図である。
【００２５】
以下の説明において、定着装置又はその定着装置を構成している部材に関して、長手方向とは記録材の搬送方向に関して交差する幅方向であり、短手方向とは記録材の搬送方向と同一の方向である。
【００２６】
本実施例に示す定着装置１１は、発熱部材としてのセラミックヒータ２３と、可撓性部材としての定着フィルム２２と、ガイド部材としてのステー２１と、加圧部材としての加圧ローラ２４と、を有する。ステー２１と、ヒータ２３と、加圧ローラ２４はいずれも長手方向に細長い部材である。セラミックヒータ２３と定着フィルム２２とステー２１により、発熱部材を内包した加熱部材を構成している。
【００２７】
ステー２１は耐熱性及び剛性を有する所定の材料を用いて縦断面桶型形状で形成されており、ステー２１上にヒータ２３を保持させている。フィルム２２は耐熱性を持ち、エンドレス（円筒状）に形成してある。そのフィルム２２はステー２１に外嵌されている。フィルム２２の内周長とステー２１の外周長は、フィルム２２の方を例えば３ｍｍ程度大きくしている。従ってフィルム２２は周長に余裕を持ってステー２１に外嵌されている。フィルム２２の内周面とステー２１の外周面との間には潤滑剤（不図示）を介在させてある。これにより、ステー２１とフィルム２２の内周面とが接触回転するときの摺動抵抗を低下させている。
【００２８】
定着装置１１内の各部材について詳しく説明する。
【００２９】
（３）定着フィルム
フィルム２２において、熱容量を小さくして立ち上げ時間を早めるために、フィルム膜厚は１００μｍ以下であることが好ましい。フィルム２２の材料として、耐熱性のあるＰＴＦＥ，ＰＦＡ，ＦＥＰ等の単層フィルム、或いはポリイミド、ポリアミドイミド，ＰＥＥＫ，ＰＥＳ，ＰＰＳ等のフィルムの外周表面にＰＴＦＥ，ＰＦＡ，ＦＥＰ等をコーティングした複合層フィルムを使用できる。本実施例では膜厚７５μｍのポリイミドフィルムの外周面にＰＦＡ，ＰＴＦＡをコーティングしたものをフィルム２２として用いた。フィルム２２の外径は２４．０ｍｍとした。
【００３０】
（４）ステー
ステー２１は、例えば、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，金属，ガラス等との複合材料等により構成できる。本実施例では液晶ポリマーにより、縦断面桶型形状に形成されたステー２１とした。このステー２１は長手方向の両端部が定着装置１１の不図示の側板対に保持されている。ステー２１の加圧ローラ２４側の面には、長手方向に沿って凹字形状の溝２１ａが設けられており、その溝にヒータ２３が保持されている。
【００３１】
（５）加圧ローラ
加圧ローラ２４は、芯金２４ａと、その芯金２４ａの周囲に設けられた弾性体層２４ｂと、その弾性体層２４ｂの周囲に設けられた最外層の離型層２４ｃと、を有する。その加圧ローラ２４は、芯金２４ａの長手方向の両端部が定着装置１１の不図示の側板対に固定された軸受３２Ｌ，３２Ｒにより回転自在状態で保持されている。本実施例では、芯金２４ａはアルミニウムを、弾性体層２４ｂはマイクロバルーンを配合したシリコンゴムを、離型層２４ｃにはＰＦＡチューブを用いた。加圧ローラ２４の外径は２０ｍｍ、離型層の厚みは３０μｍとした。そして、加圧ローラ２４の上方においてヒータ２３を保持しているステー２１は、不図示の側板対に固定された加圧バネ等の加圧手段によって加圧ローラ２４側に加圧されている。これにより、加圧ローラ２４の表面とヒータ２３との間にフィルム２２を挟んで記録材Ｐ上の未定着トナー画像の加熱定着に必要な所定幅のニップ部Ｎを形成している。
【００３２】
（６）ヒータ
図１に本実施例にかかる発熱部材としてのヒータ２３の一例を示す。図１（ａ）はヒータ２３の表面図、図１（ｂ）はヒータ２３の裏面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のヒータ２３のＤ−Ｄ断面図と、そのヒータ２３に用いられる通電制御回路の一例を表す図である。
【００３３】
ヒータ２３は、長手方向に細長い耐熱性・絶縁性・良熱伝導性の基板２７と、基板２７の長手方向と交差する短手方向における一端側と他端側にそれぞれ基板２７の長手方向に沿って設けられた電極２９，３０と、基板２７の短手方向において電極２９，３０間に電気的に繋がれている発熱抵抗体２６と、を有している。ヒータ２３は、さらに耐熱性のオーバーコート層２８（図４参照）を有している。電極２９，３０は、それぞれ、基板２７の長手方向に沿って設けられ発熱抵抗体２６と接している導電部２９ｂ，３０ｂと、導電部２９ｂ，３０ｂに接続され導電部２９ｂ，３０ｂに通電するための給電部としての給電用電極部２９ａ，３０ａと、を有している。ヒータ２３は、基板２７の表面（ニップ部Ｎ側の面）において、短手方向における一端側と他端側にそれぞれ基板２７の長手方向に沿って導電部２９ｂ，３０ｂを設け、その導電部２９ｂ，３０ｂ間に正の抵抗温度特性を持った発熱抵抗体２６を設けている。そして、基板２７の長手方向における一端側に電極２９，３０の給電用電極部２９ａ，３０ａを設けている。
【００３４】
なお、図２に示すように電極２９，３０の給電用電極部２９ａ，３０ａを基板２７の長手方向における両端側に設けても構わない。給電用電極部２９ａ，３０ａを基板２７の長手方向における両端側に設けることで、一端側に給電用電極部を寄せる構成よりも、余分なスペースが狭まり、発熱抵抗体２６の長手幅を広げることが可能である。
【００３５】
発熱抵抗体２６は、酸化ルテニウム・ガラス粉末（無機結着剤）・有機結着剤を混練して調合したペーストをスクリーン印刷により、基板２７上に線帯状に形成して得たものである。本実施例では、発熱抵抗体は長手方向における長さ２２０ｍｍ，短手方向における幅５．０ｍｍ，厚さ１０μｍの発熱体を使用している。発熱抵抗体２６の材料としては、酸化ルテニウム以外にも、銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ），Ｔａ２Ｎ等の電気抵抗材料を用いてもよい。また、発熱抵抗体の抵抗値は１７Ωとしており、抵抗温度特性は５００ｐｐｍ／℃とした。
【００３６】
基板２７は、例えばアルミナや窒化アルミニウム等のセラミック材料が用いられる。本実施例では、基板は短手方向における幅７ｍｍ，長手方向における長さ２７０ｍｍ，厚さ１ｍｍの基板を使用している。電極２９，３０は銀のスクリーンパターンを用いた。オーバーコート層２８は、発熱抵抗体２６とヒータ２３表面との電気的な絶縁性と、ヒータ２３表面との電気的な絶縁性と、ヒータ２３表面とフィルム２２内周面との摺動性と、を確保することが主な目的である。
【００３７】
上記ヒータ２３はステー２１の溝内に基板２７が基板表面をニップ部Ｎ面に向けて固定される。これによりヒータ２３のオーバーコート層２８をフィルム２２内周面に接触させている。
【００３８】
オーバーコート層２８は、発熱抵抗体２６と、電極２９，３０とを覆うようにして基板２７表面に設けられている（図４参照）。本実施例ではオーバーコート層２８として厚さ６０μｍの耐熱性ガラス層を用いた。図１においては電極２９，３０、発熱抵抗体２６との関係を容易に理解できるようにするためにオーバーコート層は省略してある。
【００３９】
給電用電極部２９ａ，３０ａは、それぞれ基板２７の短手方向に対して所定の間隔を保つように離間されて設けられた所定幅（ここでは約０．７ｍｍ幅）の導電部２９ｂ，３０ｂに接続されている。すなわち、一方の導電部２９ｂと給電用電極部２９ａは電気的に繋がっており、他方の導電部３０ｂと給電用電極部３０ａは電気的に繋がっている。給電用電極部２９ａ，３０ａはそれぞれ対応する導電部２９ｂ，３０ｂに通電するためのものである。給電用電極部２９ａ，３０ａは導電部２９ｂ，３０ｂと同じ材料によって作られている。
【００４０】
発熱抵抗体２６はそれぞれの導電部２９ｂ，３０ｂの間を接続するように導電部２９ｂ，３０ｂの間に基板２７の長手方向に沿って所定の長さ（ここでは２２０ｍｍ程度）形成されている。発熱抵抗体２６は給電用コネクタ（不図示）に繋がれた給電用電極部２９ａ，３０ａから導電部２９ｂ，３０ｂに給電されて発熱する。本実施例では図１（ａ）に示すように、給電用電極部２９ａ，３０ａから発熱抵抗体２６と接している導電部２９ｂ，３０ｂへの入力位置となる接点部２９ｃ，３０ｃを、長手方向の中央部に設けている。すなわち、図１（ａ）に示すヒータ２３において、接点部２９ｃ，３０ｃが、発熱抵抗体２６の長手方向における両端部からの中点に位置している。このとき、給電用電極部２９ａ，３０ａから発熱抵抗体２６と接している導電部２９ｂ，３０ｂへの入力位置（接点部２９ｃ，３０ｃ）は、短手方向における上流側、下流側ともに発熱抵抗体２６の長手方向両端部からの中点に配置している。そして、この中点は発熱抵抗体の長手方向において記録材が必ず通過する最小サイズ通紙領域内に位置している。上記構成にすることで、電極による電圧降下を長手方向において左右対称にすることができ、長手方向における温度差を従来構成（比較例）よりも軽減することが可能である。
【００４１】
比較例として、従来構成であるヒータを図３に示す。比較例では給電用電極部２９ａ，３０ａから発熱抵抗体２６と接触している導電部２９ｂ，３０ｂへの入力位置が、発熱抵抗体の長手方向における給電用電極部側の端部に位置している。ヒータに入力電圧３０Ｖを加えたときのヒータの長手方向の温度分布をサーモグラフィーで確認した結果を図６に示す。図６に示す温度測定結果は飽和状態となったときの温度であるため、ヒータの長手方向における温度差は起こりうる最大値であるといえる。図６中の一点鎖線で示す比較例のヒータでは長手方向における温度差が最大で５４℃なのに対して、図６中の実線で示す本実施例のヒータは１４℃であり、比較例のヒータに比べて、約３０℃の温度差の軽減が確認できた。また、図６中の実線で示すように、本実施例のヒータは、給電用電極部と導電部との接点部（中央部）を基準にして長手方向の両側に均一（左右均一）な温度分布を実現できるために、従来の左右不均一な温度分布よりも温度制御が容易となる。
【００４２】
ヒータの長手方向における温度差を１５℃以下に抑えることで、均一な定着性を確保することが可能である。逆に温度差が１５℃を超えてしまうと長手方向における均一な定着性の確保が難しくなるために、実用上はヒータの長手方向における温度差は１５℃以下であることが望まれている。また、本実施例におけるヒータ２３において、３０Ｖの入力電圧を加えたときに発熱抵抗体の長手方向の中央部と両端部の３区間でヒータ２３にかかる電圧値をそれぞれ測定した。なお、３区間は図１に示すＡＡ，ＢＢ，ＣＣ間を示している。ＡＡ間は導電部２９ｂ，３０ｂ上の発熱抵抗体の長手方向における給電用電極部側とは反対側の端部に位置しており、測定結果は２６Ｖであった。ＢＢ間は導電部２９ｂ．３０ｂにおける発熱抵抗体の長手方向における中点（中央部）に位置しており、測定結果は３０Ｖであった。ＣＣ間は導電部２９ｂ，３０ｂにおける発熱抵抗体の長手方向における給電用電極部側の端部に位置しており、測定結果は２６Ｖであった。この測定結果から、ヒータの長手方向両側に相当するＡＡ間、ＣＣ間の電圧値（２６Ｖ）は、長手方向中央に相当するＢＢ′間にかかる電圧値（３０Ｖ）と比較すると、４Ｖ程度小さくなっていることがわかる。つまり、小サイズの記録材を連続通紙したとしても、上記の構成から非通紙領域における発熱量を通紙領域と比較して抑制することができ、非通紙領域となる長手方向端部の昇温を抑えられる。
【００４３】
また、実際の画像形成装置における使用状況を踏まえて、一般的に使用される入力電圧である１００Ｖを本実施例のヒータに入力したときの温度分布と発熱抵抗体２６の長手方向における３区間で発熱抵抗体にかかる電圧値を測定した。このとき、サーミスタをヒータの裏面に一定の圧力で当接させることで、ヒータの温度が２００℃となるように温調制御した。その測定結果を図７に示す。ヒータの長手方向における温度差は１２℃以内に収まっており、ヒータの長手方向における温度差を１５℃以下に抑えることができたため、均一な定着性の確保ができた。また、発熱抵抗体にかかる電圧値は、両端部が８５Ｖ、中央が１００Ｖであり、ヒータの長手方向の端部と中央を比較すると、端部が１５Ｖ低い構成となっている。つまり、小サイズの記録材を連続通紙したとしても、上記の構成から非通紙領域における発熱量を通紙領域と比較して抑制することができた。上記の結果から、実際の画像形成装置における使用条件においても同様の効果を得ることができるとわかる。
【００４４】
（７）温度検知素子／安全装置の配置模様
ヒータ２３は基板２７の裏面（ニップ部Ｎと反対側の面）に複数の温度検知素子２５ａ，２５ｂを有する。温度検知素子２５ａ，２５ｂはヒータ２３の温度を検知するために設けられた温度検知手段である。本実施例では、温度検知素子として、ヒータ２３の裏側に接触されたサーミスタを用いている。このサーミスタは、例えば支持体（不図示）上に断熱層を設け、その断熱層の上にチップサーミスタの素子を固定させて、その素子を基板２７の裏面に所定の加圧力により加圧して支持体を基板２７の裏面に当接させるような構成をとる。
【００４５】
本実施例では、図１（ｂ）（ｃ）に示すように、サーミスタ２５ａ，２５ｂは発熱抵抗体の長手方向に２ヶ所設置されている。そのうちの一方のサーミスタ２５ａは発熱抵抗体の長手方向における記録材Ｐが必ず通過する。例えば、郵政はがき(100mm×148mm)のような最小サイズ通紙領域内に設けられている。他方のサーミスタ２５ｂは発熱抵抗体の長手方向におけるＢ５サイズ(182mm×257mm)記録材を通紙したときに非通紙領域にあたる部分に設置している。しかし、A4サイズ(210mm×297mm)のような最大サイズよりも内側に設置している。この配置形式により、通紙領域の温度をサーミスタ２５ａにより制御して、小サイズ通紙時の非通紙領域の温度をサーミスタ２５ｂにより制御する。つまり、通紙領域の温度制御をサーミスタ２５ａにより行い、小サイズ連続通紙時の非通紙領域の異常昇温が発生しないようにサーミスタ２５ｂによりスループット制御を行っている。スループット制御とは記録材の搬送間隔を広げることで非通紙領域の異常昇温を抑制する制御であるが、本実施例では非通紙領域の昇温は発生しにくい構成であるため、このような制御を実施することは稀である。なお、サーミスタの数、配置はこれに限定されるものではない。
【００４６】
また、ヒータ２３は基板２７の裏面（ニップ部Ｎと反対側の面）に安全装置を有している。この安全装置は、ヒータの異常昇温発生時に通電を遮断させるために設けられたものである。本実施例では安全装置としてサーモスイッチ３１を使用している。サーモスイッチ３１の構成として内部にバイメタルを設け、バイメタルをアルミニウムのキャップ部材が覆っている。ヒータの基板の裏面にサーモスイッチのキャップ部材が接触することで、ヒータの温度をキャップ部材を介してバイメタルまで伝えている。この構成により、ヒータが異常昇温したときにヒータの温度がバイメタルまで伝わり、臨界温度に達するとバイメタルが変形し、ヒータへの通電を遮断する構成になっている。本実施例では安全装置としてサーモスイッチを用いているが、温度ヒューズ等の安全装置でも構わない。
【００４７】
なお、このサーモスイッチ３１の配置は、サーミスタ２５ａの位置に対して、ヒータ２３の発熱抵抗体２６の長手方向の長さにおける中央（接点部２９ｃ，３０ｃの位置）を基準に対称となる位置に設置している。これにより、ヒータ２３の長手方向における電圧降下を考慮したとしても、サーモスイッチ３１が検知する温度はサーミスタ２５ａが制御している温度と同等の値になる。そのため、ヒータの高温部の温度検知が可能となり、ヒータの異常昇温をより正確に制御ができる。最良の構成としては、図８に示すようにサーミスタ２５ａとサーモスイッチ３１を発熱抵抗体２６の長手方向における両端部からの中央部に最大限近付け、中央を基準に対称となる位置に当接させている構成である。上記構成により、サーミスタ２５ａで検知する温度がヒータの長手方向における最大温度箇所付近になり、過昇温の抑制が容易に可能になる。また、サーモスイッチ３１で検知する温度がヒータの長手方向における最大温度箇所付近となるために、いち早く異常昇温を検知でき、安全性を高めることができる。また、図９に示すようにサーモスイッチ３１を発熱抵抗体２６における長手方向の中央部に設置してもよい。この構成により、ヒータの長手方向における最大温度箇所と同等の位置へのサーモスイッチの当接が可能になる。つまり、安全性の面では図９のようなサーモスイッチを中心にする構成が最適な構成であるといえる。
【００４８】
（８）定着装置の加熱定着動作
図５の加圧ローラ２４の芯金２４ａの端部に設けられた駆動ギアＧが定着モータ（不図示）によって回転駆動されることにより、加圧ローラ２４が図４に示す矢印方向に回転する。この加圧ローラ２４の回転により、ニップ部Ｎにおいて加圧ローラ２４表面とフィルム２２表面との摩擦力によりフィルム２２に回転力が作用し、フィルム２２が従動回転する。このとき、フィルム２２内部においてヒータ２３の表面に密着して摺動しながらステー２１の外回りを図４に示す矢印方向に加圧ローラの回転速度と同じ速度で従動回転することでヒータ２３の熱をフィルム２２を介してニップ部Ｎ内の記録材Ｐに伝える。
【００４９】
図１（ｃ）にヒータの通電制御経路を示す。印刷動作の信号を受けるとヒータ２３への通電が開始されて、制御手段としての制御部４１は通電制御手段としてのトライアック４２をオンにする。これにより、交流電源４３から安全装置３１を介してヒータ２３の給電用電極部２９ａ，３０ａに通電される。ヒータ２３は給電用電極部２９ａ，３０ａを通じて導電部２９ｂ，３０ｂに通電されることで発熱抵抗体２６全域が発熱し、昇温する。その昇温に応じて加熱される基板２７の温度をサーミスタ２５ａ，２５ｂが検知し、目標温度に基板２７の温度が到達するまで通電を続け、その間、制御部４１はサーミスタ２５ａ，２５ｂの出力（検知温度）をＡ／Ｄ変換して取り込む。目標温度に到達すると、サーミスタ２５ａ，２５ｂからの出力信号に基づいて、トライアック４２によりヒータ２３に通電する電力を位相制御あるいは波数制御等により制御して、ヒータ２３の温調制御を行う。すなわち、制御部４１はサーミスタ２５ａ，２５ｂの検知温度が所定の設定温度より低い場合にはヒータに給電させて、設定温度よりも高い場合にはヒータ２３に給電させないようにトライアック４２を制御することで、ヒータ２３を設定温度に保っている。
【００５０】
ヒータ２３の温度が設定温度に立ち上がり、かつ加圧ローラ２４の回転によるフィルム２２の回転周速度が安定した状態において、ニップ部Ｎに記録材Ｐが導入される。そして、記録材Ｐがフィルム２２とともにニップ部Ｎでヒータ２３の基板２７の長手方向と交差する短手方向に挟持搬送される。これによりヒータ２３の熱がフィルム２２を介して記録材Ｐに付与されて、記録材Ｐ上の未定着トナー画像ｔが記録材Ｐに加熱定着される。ニップ部Ｎを出た記録材Ｐはフィルム２２表面から分離されて搬送される。これらの印刷動作が終了すると、トライアック４２はオフにされてヒータ２３への通電が終了する。
【００５１】
上述したように、本実施例によれば、給電用電極部２９ａ，３０ａから発熱抵抗体２６と接している導電部２９ｂ，３０ｂへの接点部２９ｃ，３０ｃを、長手方向における中央部に設けることで、長手方向における温度勾配を抑制することが可能となり、ヒータ２３の長手方向において均一な温度分布を確保することができる。また、ヒータ２３の長手方向における両端部が中央付近と比較すると低い温度を示す分布となっているため、小サイズの記録材の連続通紙時の非通紙領域の昇温を抑制することができる。
【００５２】
〔実施例２〕
本実施例と実施例１との違いはヒータにおける発熱抵抗体の抵抗温度特性を実施例１より大きくした点であり、本実施例に係るヒータは、ヒータ２３における発熱抵抗体と接触している電極への入力接点（接点部）を、実施例１のヒータと同様に、短手方向の上流側、下流側ともに、発熱抵抗体の長手方向における中央部に設けている。本実施例に係るヒータの、サーミスタ、サーモスイッチ等の配置構成は、実施例１において説明した図８に示す構成であり、ヒータ２３における発熱抵抗体２６の抵抗温度特性を１０００ｐｐｍ／℃とした。
【００５３】
発熱抵抗体のペーストの酸化ルテニウムの割合を増加させることで、発熱抵抗体における抵抗温度特性を増加させることが可能である。本実施例では、発熱抵抗体の抵抗温度特性を、実施例１にて例示した５００ｐｐｍ／℃と比べて、１０００ｐｐｍ／℃と大きくすることで、ヒータの長手方向における温度差を更に軽減することが可能である。
【００５４】
具体的には発熱抵抗体の抵抗温度特性を大きくすることで、本実施例におけるヒータの長手方向の端部と中央部の温度差により、抵抗温度特性５００ｐｐｍ／℃時と比較してヒータの長手方向の端部と中央部に大きい抵抗差が生まれる。これにより、長手方向の端部と中央部で発熱抵抗体に流れる電流量が、長手方向における端部で増加する。つまり、ヒータの長手方向端部における発熱抵抗体２６の発熱量が増加することで、長手方向端部と長手方向中央部における温度差の軽減ができる。
【００５５】
図３に示す比較例のヒータと図１に示す本実施例のヒータにおいて、１００Ｖの入力電圧を加えたときの長手方向における温度分布の比較結果を図１０に示す。図３に示す比較例のヒータの温度差５４℃と比較すると、本実施例のヒータの長手方向における温度差を５４℃から９℃まで下げることができた。つまり、ヒータの長手方向における温度分布をより均一に近づけることが可能となり、均一な定着性を確保できる。
【００５６】
なお、本実施例では抵抗温度特性１０００ｐｐｍ／℃の発熱抵抗体を使用したが、１０００ｐｐｍ／℃以上のものであれば均一な温度分布を確保することが可能であるので、抵抗温度特性１０００ｐｐｍ／℃以上であればいくつでも構わない。なお、抵抗温度特性の特徴上、抵抗温度特性を大きい値にすればするほどヒータの長手方向における温度分布を均一にする効果をより発揮することが分かっている。理論上は抵抗温度特性を１８０００ｐｐｍ／℃以上にすることで、ヒータの長手方向における温度分布を完全に均一な温度分布とすることが可能となる。また、抵抗温度特性が１８０００ｐｐｍ／℃であると、１６Ｋサイズのような記録材を連続通紙し、非通紙領域の温度が上昇したとしても非通紙領域の抵抗値が増加することにより、非通紙領域の温度が２３０℃付近で飽和状態に達する。つまり、非通紙領域の温度が２３０℃を超えることはなくなる。加圧ローラは一般的に２３０℃以上になるとゴム層、表層等の熱劣化が始まる。そのため、ヒータの非通紙領域の温度が２３０℃以上に到達しないのであれば、小サイズの記録材を連続通紙したとしてもスループットダウンの必要性は無くなる。
【００５７】
抵抗温度特性の値による比較実験として、図１２に示す画像形成装置を利用して、１６Ｋサイズの記録材を２０枚／分の速度で連続通紙したときのヒータ発熱抵抗体の通紙領域の面温度と非通紙領域の面温度の差を熱シミュレーションにて解析した。このとき、サーミスタにより、通紙領域の温度は常に２００℃となるように温調制御を行っており、画像形成装置の電源へ１００Ｖ入力した。測定の結果を図１１に示す。図１１に示す測定結果から、本実施例の発熱抵抗体の抵抗温度特性を比較例に比べて上げることで、ヒータの通紙領域と非通紙領域の温度差を軽減させることができる。具体的には、抵抗温度特性が１８０００ｐｐｍ／℃になると、ヒータの通紙領域の温度と非通紙領域の温度差を３０℃以内に抑えることができる。通紙領域は２００℃になるように制御を行っているため、非通紙領域の温度は２３０℃以下となる。つまり、非通紙領域の発熱抵抗体の抵抗温度特性を１８０００ｐｐｍ／℃とすることが、ヒータの長手方向における温度分布を完全に均一にすることが可能となり、小サイズ記録材の連続通紙時も非通紙領域が２３０℃以上に到達しないため、最良の構成であるといえる。
【００５８】
〔実施例３〕
本実施例と実施例１との違いは電圧供給接点部を複数にすることでヒータの長手方向における温度分布を均一にして大サイズ記録材の定着性を満足させる点であり、以下、実施例３に係る発熱部材を用いた定着装置を搭載した画像形成装置を図面に基づいて説明する。なお、画像形成装置の全体構成は、前述した実施例にて図１２を用いて説明したものと同様であるため、ここでは詳しい説明は省略する。
【００５９】
図１３は定着ユニットの構成を表した概略断面図である。図１３に示すように、定着装置としての定着ユニット５０の構成は、加熱部材としてのφ４８のフィルムユニット５１と、加圧部材としてのφ３０の加圧ローラ５２から構成されている。フィルムユニット５１は、発熱部材としての加熱源５３、定着フィルム５４、フィルムガイド５５、ステー５６、温度検知素子５７から構成されている。加熱源５３はセラミックヒータであり、セラミック基板上に発熱ペーストを印刷した発熱抵抗体、該発熱抵抗体の保護と絶縁性を確保するためのガラスコーティング層等から構成されたものであり、発熱抵抗体へ電力制御されたＡＣ電流が供給されて発熱する。定着フィルム５４はポリイミドでできており、厚さ約７０μｍの円筒形で加熱源５３からの熱を効率良く記録材Ｐ上のトナー５９へ伝える。フィルムガイド５５は長手方向にいくつものリブがあり、これにより定着フィルム５４との抵抗を抑えながら定着フィルム５４の摺動を補助する。ステー５６は鋼板でできており、加圧力を均一に加える。また、セラミック基板の裏にある温度検知手段としての温度検知素子（サーミスタ）５７は、ヒータ５３の温度変化を検知する。制御手段（不図示）が、この検知結果を基に、ヒータ５３の温度を目標温度（プリント温度）に保つように、ヒータ５３への電力制御を行う。また、加圧ローラ５２は、φ２０のアルミニウムから成る芯金５８に１×１０５Ω・ｃｍ程度の体積低効率の導電シリコンゴムを被覆し、その上に約６０μｍの絶縁チューブを被覆して形成されている。加圧ローラ５２はバネにより、定着フィルム５４を挟んでヒータ５３に対して所定の圧力（ニップ圧）で圧接してフィルムユニット５１と加圧ローラ５２からなる５〜８ｍｍの定着ニップ部Ｎを形成している。加圧ローラ５２は駆動手段により回転駆動され、定着フィルム５４を従動回転させると共に定着ニップ部Ｎに導入された記録材Ｐを定着フィルム５４と密着させた状態で搬送する。このように記録材Ｐが定着ニップ部Ｎに搬送されることで、記録材上に形成担持された未定着のトナー像が、ヒータ５３の熱と定着ニップ部の圧力とにより定着処理される。
【００６０】
図１４に本実施例にかかる発熱部材としてのヒータ５３の一例を示す。図１４（ａ）はヒータ５３の表面図、図１４（ｂ）はヒータ５３の長手方向の断面図、図１４（ｃ）はヒータ５３の短手方向の断面図である。図１４に示すように、ヒータ５３は、絶縁性の基板６１と、基板６１の長手方向と交差する短手方向における一端側と他端側にそれぞれ基板６１の長手方向に沿って設けられた電極６２と、基板６１の短手方向において電極６２間に電気的に繋がれている発熱抵抗体６３と、を有している。
【００６１】
基板６１は、アルミナまたは窒化アルミなどの材料で、厚み約１．５ｍｍ、長手方向の長さ約３００ｍｍ、短手方向の長さ約１５ｍｍに形成する。電極６２は、基板６１の長手方向に沿って設けられ発熱抵抗体６３と接している導電部６４と、導電部６４に接続され導電部６４に通電するための給電部としての給電用電極部６５と、を有している。導電部６４は銀系等の材料を主体とし基板６１の長手方向に沿って互いに形成し、短手方向の一端側と他端側に並行して２ｍｍ幅に２本形成する。発熱抵抗体６３は、比較的抵抗値の高い材料（例えば酸化ルテニウム材）で、基板６１の長手方向に平行に沿って、且つ２本の導電部６４間に形成された発熱抵抗体ペーストを約７ｍｍ幅でスクリーン印刷した後、高温で焼成して所定の抵抗値（例えば２０Ω）を有する。給電用電極部６５は銀系等の材料を主体として基板６１の長手方向の端部に設けられている。２本の導電部６４のうち、一方の導電部である搬送方向上流側の導電部６４には、給電用電極部６５から発熱抵抗体６３と接している導電部６４への電圧供給接点部６６が所定の幅（ここでは２ｍｍ幅）で複数設けられている。本実施例では、搬送方向上流側の導電部６４に、３つの電圧供給接点部６６を設けた構成を例示して説明する。この搬送方向上流側の導電部６４に接続された３つの電圧供給接点部６６の電圧供給位置は、記録材の搬送方向と直交する幅方向の中央位置に１箇所、記録材の幅方向中央に対して左右対象でかつ小サイズ通紙時に非通紙領域となる位置にそれぞれ１箇所ずつ設け、それぞれ発熱抵抗体６３へ電圧を印加する。また発熱抵抗体６３より下流側は回路形成のため、下流側の導電部６４の長手方向中央と給電用電極部６５を接続して電極を形成している。絶縁層６７はガラスなどの材料で発熱抵抗体６３を覆うよう約１００μｍ設ける。なお、複数の接点部の数、配置は、上記構成に限定されるものではなく、複数の接点部のうち、１箇所は前記長手方向の中央部に設け、少なくとも２箇所は長手方向の両端部に設けた構成であればよい。
【００６２】
図１５は通紙方向通電タイプのヒータにおいて長手方向の一方の端部から給電し、ヒータを発熱させた場合の長手方向の温度分布を表す図である。ここで用いるヒータは、前述した実施例１，２において図３を用いて説明した比較例のヒータである。図１５に示すように、例えばヒータの長手方向の中央部を２２８℃で温度制御した場合、長手方向において、導電部の抵抗により給電用電極部から導電部への入力位置（長手方向端部）に近い側の発熱抵抗体の発熱量が大きく、入力位置から遠い側の発熱抵抗体の発熱量が小さくなってしまう。この特性により、給電用電極部に近い部分（端部Ｂ）のヒータ温度は約２４０℃であるのに対し、給電用電極部から遠い部分（端部Ｃ）のヒータ温度は約２０５℃であり、給電用電極部に近い部分の発熱量が多いことがわかる。このように長手方向の両端部で約３５℃の温度差が生じると、温度が高い側の加圧ローラが膨張し、搬送力が増大することでフィルムが寄り、最終的にフィルムが破損するおそれがある。
【００６３】
図１６は通紙方向通電タイプのヒータにおいて長手方向の中央から給電し、ヒータを発熱させた場合の長手方向の温度分布を表す図である。ここで用いるヒータは、前述した実施例１において図１を用いて説明したヒータである。図１６に示すように、例えばヒータの長手方向の中央部を２２８℃で温度制御した場合、長手方向において、導電部の抵抗により給電用電極部から導電部への入力位置（長手方向中央）に近い側の発熱抵抗体の発熱量が大きく、入力位置から遠い側の発熱抵抗体の発熱量が小さくなってしまう。この特性により、入力位置である中央部（Ａ）は温度制御されるため約２２８℃であるのに対し、両端部（Ｂ）（Ｃ）は約２０５℃となる。これは中央部から給電すると中央部から両端部までの電圧降下が等しくなることで、中央部に対し左右の発熱が均等になるからである。中央部（Ａ）に対し両端部（Ｂ）（Ｃ）の温度が約２３℃下がり、かつ左右の温度差はなくなることがわかる。これにより小サイズの記録材を通紙した際の非通紙領域の昇温も抑えることができる。
【００６４】
しかし、加熱定着装置の特徴として端部は放熱しやすく温度が低下する傾向がある。加えて、通紙方向通電タイプのヒータで給電用電極部から導電部への接点部を長手方向の中央に設け、端部の発熱量が低下する。そのため、長手方向中央部と端部で約２３℃の温度差が生じた場合、低温環境下において大サイズの記録材を連続通紙すると端部の定着性が低下する可能性がある。
【００６５】
そこで、導電部の抵抗により給電用電極部から導電部への入力位置に近い側の発熱抵抗体の発熱量が大きく、入力位置から遠い側の発熱抵抗体の発熱量が小さくなってしまう特性を生かしつつ、弊害を低減させるため、発熱部材としてのヒータを以下のように構成する。すなわち、本実施例のヒータは、前述したように、絶縁性の基板６１と、基板６１の長手方向に沿って互いに並行して形成された第１および第２の電極６２と、この電極６２の間に電気的に繋がれている発熱抵抗体６３と、を有している（図１４参照）。さらに各電極は、基板の長手方向に沿って設けられ発熱抵抗体と接している導電部と、導電部に接続され導電部に通電するための給電部としての給電用電極部と、を有している。さらに、一方の導電部に給電用電極部からの複数の電圧供給接点部を設け、一方の導電部に設けた複数の電圧供給接点部から発熱抵抗体を介して他方の導電部へ通電できるように構成している。以下、図面を用いて詳しく説明する。
【００６６】
図１７は本実施例のヒータで長手方向の中央部から給電した図である。ここで用いているヒータは、図１４を用いて説明した本実施例のヒータである。図１７に示すように、２２８℃に温調制御し、一方の導電部６４の長手方向中央部へ給電する給電用電極部（電極１）から発熱抵抗体６３へ通電することで、通紙方向通電タイプのヒータで電圧供給接点部を長手方向の中央部に設けた場合と同じように、中央部（Ａ）は温度制御している約２２８℃で推移し、両端部（Ｂ）（Ｃ）は約２０５℃で推移し、中央部（Ａ）と両端部（Ｂ）（Ｃ）は約２３℃の温度差が生じ、端部昇温を抑制することが可能となる。
【００６７】
図１８は本実施例のヒータで長手方向に均等に給電した図である。ここで用いているヒータは、図１４を用いて説明した本実施例のヒータである。図１８に示すように、２２８℃に温調制御し、一方の導電部６４の長手方向中央部と両端部の電圧供給接点部から均等に通電する。すなわち、図１８に示す通電パターンにしたがって、発熱抵抗体の中央部へ給電する給電用電極部（電極１）と発熱抵抗体の端部へ給電する給電用電極部（電極２と電極３）にそれぞれ１０ｍｓｅｃ毎に均等に発熱抵抗体へ通電する。これにより、ヒータの中央部（Ａ）の温度は約２２８℃となり、両端部（Ｂ）（Ｃ）の温度は約２３０℃となり、中央部（Ａ）と両端部（Ｂ）（Ｃ）の温度差は約２℃となり、長手方向の温度ムラをより防止することができる。
【００６８】
なお、長手方向の中央部と両端部の電圧供給接点部からの通電パターンなどの制御方法は、図１８に示す通電パターンに限定するものではない。
【００６９】
以上説明したように、本実施例によれば、一方の導電部に設けた複数の電圧供給接点部により、個別に通電を可能にし、それぞれ独立で制御することで、ヒータの長手方向の温度分布をより均一にすることが可能となる。
【００７０】
〔実施例４〕
本実施例と実施例３との違いは複数の電圧供給接点部への電圧供給を切換えることでヒータの長手方向における非通紙領域の昇温を抑制する点であり、実施例４に係る発熱部材を用いた定着装置を搭載した画像形成装置について説明する。なお、画像形成装置の全体構成は、前述した実施例１と同様であるため、図１２を用いた説明を援用するものとし、ここでは詳しい説明は省略する。また、発熱部材を用いた定着装置の構成は、前述した実施例３と同様であるため、図１３を用いた説明を援用するものとし、ここでは詳しい説明は省略する。
【００７１】
図１９は実施例４の画像形成装置における制御系の構成を示すブロック図である。図１９に示すように、本実施例の画像形成装置は、給送される記録材の幅（搬送方向と交差する幅方向の長さ）を検知する紙幅検知センサ（紙幅検知手段）７１を有している。そして、制御手段としてのＣＰＵ（中央処理装置）７２により紙幅検知結果から発熱抵抗体６３にＡＣ電圧を通電する通電パターン（図１７又は図１８）と、第１〜第３電極のいずれかに供給する給電用電極部６５を選択し、切替スイッチ７３により、選択した給電用電極部６５のみにＡＣ電圧を印加する。これにより、一方の導電部６４に設けた複数の電圧供給接点部６６から個別に通電を制御し、ヒータ５３を発熱させる構成である。個別に通電を制御する通電パターンは、図１８に示すように、９半波を１ブロックのパターンとし、５０Ｈｚの場合、１半波は１０ｍｓｅｃとなるため、１０ｍｓｅｃ毎に給電用電極部を切り換えるなどがある。なお、個別に制御する方法はこれに限定するものではない。
【００７２】
実施例４のヒータで小サイズの記録材を通紙する場合、図１７に示すように、２２８℃に温調制御し、一方の導電部６４の長手方向中央部へ給電する給電用電極部（電極１）から発熱抵抗体６３へ通電する通電パターンを採用する。これにより、通紙方向通電タイプのヒータで給電用電極部を長手方向中央部に設けた場合と同じように、中央部（Ａ）は温度制御している約２２８℃で推移し、両端部（Ｂ）（Ｃ）は約２０５℃で推移し、中央部（Ａ）と両端部（Ｂ）（Ｃ）は約２３℃の温度差が生じ、端部昇温を抑制することが可能となる。
【００７３】
一方、実施例４のヒータで大サイズの記録材を通紙する場合、図１８に示すように、２２８℃に温調制御し、一方の導電部６４の長手方向中央部へ給電する給電用電極部（電極１）と長手方向端部へ給電する給電用電極部（電極２と電極３）からそれぞれ１０ｍｓｅｃ毎に均等に発熱抵抗体へ通電する。これにより、中央部（Ａ）の温度は約２２８℃となり、両端部（Ｂ）（Ｃ）の温度は約２３０℃となり、中央部（Ａ）と両端部（Ｂ）（Ｃ）の温度差は約２℃となり、長手方向の温度ムラをより防止することができ、大サイズ通紙時の端部温度低下を防止することができる。
【００７４】
図２０は実施例４の制御の流れを示したフローチャートである。なお、図２０に示している記録材のサイズは一例であって、これに限定するものではない。
【００７５】
図２０に示すように、ＪＯＢ開始時に紙幅検知センサにより記録材が小サイズか大サイズかを検知する。例えば、Ａ４サイズを大サイズ、Ａ４より小さいサイズを小サイズとした場合、Ｂ５サイズを小サイズと事前に決定しておき、各サイズの通電パターンを記憶させておく。例えば紙サイズ検知（Ｓ１）がＢ５サイズと判断（Ｓ２）した場合は、図１７に示す小サイズ通電パターンを採用（Ｓ３）し、長手方向の中央部に給電する第１電極のスイッチをＯＮ（Ｓ４）に切り替え、第１電極である給電用電極部に印加し、通電させ（Ｓ５）、ＪＯＢが終わると同時に通電をＯＦＦに切り替える（Ｓ６，Ｓ７）。例えば紙幅検知センサにより紙サイズ検知が行われ（Ｓ１）、Ａ４サイズと判断（Ｓ２）した場合は、図１８に示す大サイズ通電パターンを採用（Ｓ８）し、長手方向の中央部に給電する第１電極と両端部に給電する第２電極と第３電極にそれぞれ均等に通電する。まず第１電極のスイッチをＯＮ（Ｓ９）に切り替え、第１電極である給電用電極部に印加し、通電後（Ｓ１０）、第１電極のスイッチをＯＦＦ（Ｓ１１）に切り替える。次に第２電極のスイッチをＯＮ（Ｓ１２）に切り替え、第２電極である給電用電極部に印加し、通電後（Ｓ１３）、第２電極のスイッチをＯＦＦ（Ｓ１４）に切り替える。最後に第３電極のスイッチをＯＮ（Ｓ１５）に切り替え、第３電極である給電用電極部に印加し、通電後（Ｓ１６）、第３電極のスイッチをＯＦＦ（Ｓ１７）に切り替える。連続ＪＯＢと判断（Ｓ１８）した場合は、再度大サイズ通電パターンに移行して第１電極のスイッチをＯＮに切り替え、前述した通電の切り替えを繰り返す。そして、ＪＯＢが終わると同時に通電をＯＦＦさせる。
【００７６】
図２１は比較例と比較した実施例４の効果を示す表図である。図２１に示すように、比較例で示した非通紙方向通電タイプでは小サイズ通紙時に端部が昇温し生産性が維持できない。また、比較例で示した通紙方向通電タイプの端部電極による給電では長手方向で温度ムラが生じフィルム破損や、端部温度不足により大サイズ端部定着性が生じる。しかし、実施例４の通紙方向通電タイプの端部電極と中央電極による給電によると、端部電極と中央電極から均等に発熱抵抗体へ通電することで、長手方向の温度ムラが防止でき、フィルム破損と大サイズ端部定着性が確保できる。また中央電極から発熱抵抗体へ通電することで端部昇温が防止でき、小サイズの生産性が維持できる。
【００７７】
以上説明したように、本実施例によれば、一方の導電部に設けた複数の電圧供給接点部に対しそれぞれ独立で制御し、発熱させたい部分の通電を多くする通電パターンを予め設け、長手方向で発熱制御を変更する。これにより、ヒータの長手方向の温度分布が制御可能となり、小サイズ通紙時の非通紙領域の昇温防止と大サイズ通紙時の端部温度の低下防止の両立を可能にし、小サイズ生産性ダウンと大サイズ端部定着性不良の発生を抑制することができる。
【００７８】
〔実施例５〕
実施例５は給紙搬送される記録材の位置が極端にずれている場合に発生する異常昇温を抑制するため、温度検知センサの検知結果により複数の電圧供給接点部を切り替える構成の例について説明する。尚、前述した実施例３，４と同一要素については説明を省略する。
【００７９】
図２２はヒータにおける温度検知センサの配置図である。図２２に示すように、ヒータ５３の発熱抵抗体６３とは反対の部分に、長手方向で複数の温度検知センサ５７を設ける。ここでは、温度検知センサ５７を、長手方向中央に１つと小サイズの非通紙領域に左右それぞれ１つ設けている。温度検知センサは温度サーミスタなどを用いる。また、温度検知センサ５７と発熱抵抗体６３との関係は、図２２に示す基板６１の裏面側ではなく、基板６１の表面側（発熱抵抗体側）に設けても良い。なお、その他のヒータ５３の構成については図１４を用いて説明したヒータの構成と同じである。
【００８０】
図２３は実施例５の画像形成装置における制御系の構成を示すブロック図である。図２３に示すように、本実施例の画像形成装置は、ヒータ５３の長手方向の温度を検知する複数の温度検知センサ５７を有している。そして、制御手段としてのＣＰＵ（中央処理装置）７２により温度検知結果から発熱抵抗体６３にＡＣ電圧を通電する通電パターンと、第１〜第３電極のいずれかに供給する給電用電極部を選択し、切替スイッチ７３により、選択した給電用電極部６５のみにＡＣ電圧を印加する。これにより、一方の導電部６４に設けた複数の電圧供給接点部６６から個別に通電を制御し、ヒータ５３を発熱させる構成である。個別に通電を制御する通電パターンは、図１８に示すように、９半波を１ブロックのパターンとし、５０Ｈｚの場合、１半波は１０ｍｓｅｃとなるため、１０ｍｓｅｃ毎に給電用電極部を切り換えるなどがある。なお、個別に制御する方法はこれに限定するものではない。
【００８１】
図２４は均等通電において異常昇温をした場合の説明図である。図２４に示すように、例えば実施例４で示した方法においても、マルチ給紙などから、２２８℃に温調制御し大サイズを通紙する場合、ヒータへの通電を均等に制御する。しかし、記録材が正規の位置に設置されていないと、記録材が通る部分である長手方向の中央（Ａ）と端部（Ｂ）は約２３０℃で推移するのに対し、記録材がヒータの長手方向にずれて、本来記録材が通るはずの部分で記録材が通らない片側の端部（Ｃ）は約２３０℃で推移させたいところが約２５５℃まで異常昇温する。以下、異常昇温とは制御したい温度以上になった状態を指す。この異常昇温状態では、部品の溶けやフィルム破損などの弊害が生じるおそれがある。
【００８２】
図２５は実施例５の温度検知センサの検知結果により電圧供給接点部を切り替えた場合のヒータの温度分布を表す図である。図２５に示すように、長手方向で複数の温度検知センサを設け、２２８℃に温調制御し、異常昇温していないと検知（約２３０℃検知）している中央部（Ａ）と端部（Ｂ）は９半波１ブロックの制御のうち、各３半波通電させる。しかし、異常昇温していると検知している端部（Ｃ）は９半波１ブロックの制御のうち、１半波のみ通電させる。このように、異常昇温していない部分に対し異常昇温している側の通電比率を下げ、発熱させないように異常昇温防止用の通電パターンを用いて制御する。これにより、端部（Ｃ）の温度を約２３０℃に抑え、端部の過昇温を防止する。
【００８３】
図２６は実施例５の制御の流れを示したフローチャートである。図２６に示すように、ＪＯＢ開始時に温度検知センサによりヒータの温度を検知（Ｓ２１）し、その検知結果に基づいてＣＰＵにより通常の温度分布か異常温度分布かを判断（Ｓ２２）する。以下、通常温度部分布とは長手方向の温度を制御したい温度で推移できている状態を指す。例えば通常温度分布であれば、図１７又は図１８に示す通常温度分布用の通電パターン（Ｓ２３）を用い、給電する電極のスイッチを選択してＯＮ（Ｓ２４）し、選択した電極に通電（Ｓ２５）させる。そして、ＪＯＢ中に異常昇温しているかを判断（Ｓ２６）し、異常昇温していなければ連続ＪＯＢかを判断（Ｓ２７）し、連続ＪＯＢであれば再び通常温度分布用の通電パターンを用いて制御（Ｓ２３）する。一方、連続ＪＯＢでなければ電極スイッチをＯＦＦ（Ｓ２８）し、ＪＯＢを終了させる。また、ＪＯＢ開始時（Ｓ２１）もしくはＪＯＢ途中（Ｓ２６）で異常昇温を検知した場合は、図２５に示すような異常昇温防止用の通電パターン（Ｓ２９）を用い、給電する電極のスイッチを選択してＯＮ（Ｓ３０）し、選択した電極に通電（Ｓ３１）させる。そして、ＪＯＢ中に異常昇温しているか判断（Ｓ３２）し、異常昇温していれば連続ＪＯＢかを判断（Ｓ３３）し、連続ＪＯＢであれば再び異常昇温防止用の通電パターン（Ｓ２９）を用いて制御する。ＪＯＢ途中で異常昇温していないと判断（Ｓ３２）した場合で連続ＪＯＢであると判断（Ｓ２７）した場合は通常温度分布用の通電パターン（Ｓ２３）に切り替えて制御する。このように状況に応じてＪＯＢ途中で通電パターンを切り替えることで、ヒータを最適な温度分布を維持しながら制御することが可能となる。
【００８４】
図２７は比較例と比較した実施例５の効果を示す表図である。図２７に示すように、前述したとおり実施例３，４で説明した方法では異常昇温時にはヒータの特性だけで、すばやく長手方向の温度を均等にできず、長手方向の温度ムラにより上述と同じ理由によりフィルム破損などが生じるおそれがある。そこで温度検知センサの検知結果に基づいて、ヒータへの通電を制限することで、すばやく長手方向の温度を均等にすることができる。しかし、温度検知だけでは記録材のサイズ（紙幅）が分からず、異常昇温か適正な昇温かの判断ができず適正な通電が困難となる。そのため、記録材が小サイズ時の昇温と区別するなどのために紙幅検知センサと温度検知センサを組み合わせて、一方の導電部に設けた複数の電圧供給接点部から個別に通電を制御し、ヒータを発熱させることで、すばやい制御補正が可能となり、より最適にヒータの長手方向の温度分布を維持することができる。
【００８５】
また、図示しないが温度検知センサは温度分布が予測できる別のセンサで制御しても良い。例えば、画像の密度が極端に差が生じた場合、画像密度が低い場合は温度が奪われないので高い温度が維持できるが、画像密度が高いと温度が奪われ温度低下することが予測できる。そのため画像パターン（画像密度）を判断するセンサを設け、そのセンサからの情報に基づいて温度を予測し、一方の導電部に設けた複数の電圧供給接点部から個別に通電を制御させても良い。
【００８６】
以上説明したように、本実施例によれば、一方の導電部に設けた複数の電圧供給接点部に対しそれぞれ独立で制御し、発熱を抑えたい部分の通電を少なくする通電パターンを予め設け、また温度検知に応じて通電パターンを制御する。これにより、ヒータの長手方向で異常昇温を検知した場合に長手方向で発熱制御を変更することが可能となり、よりすばやい長手方向の温度分布の補正制御が可能となる。これにより、異常昇温時の昇温防止が可能となり、異常昇温に起因する部品の溶けや高温オフセットなどの発生を抑制することができる。
【符号の説明】
【００８７】
Ｎ    …定着ニップ部
Ｐ    …記録材
１１  …定着装置
２１  …ステー
２２  …定着フィルム
２３  …セラミックヒータ
２４  …加圧ローラ
２５  …温度検知素子
２６  …発熱抵抗体
２７  …基板
２８  …オーバーコート層
２９，３０ …電極
２９ａ，３０ａ …給電用電極部
２９ｂ，３０ｂ …導電部
２９ｃ，３０ｃ …接点部
３１  …サーモスイッチ
４１  …制御部
４２  …トライアック
４３  …交流電源
５１  …フィルムユニット
５２  …加圧ローラ
５３  …加熱源
５４  …定着フィルム
５５  …フィルムガイド
５６  …ステー
５７  …温度検知素子
６１  …基板
６２  …電極
６３  …発熱抵抗体
６４  …導電部
６５  …給電用電極部
６６  …電圧供給接点部
６７  …絶縁層
７３  …切替スイッチ
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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