(57)【要約】【課題】  面状発熱体を用いたベルト定着装置において、制御温度に対するオーバーシュートによる遅延時間を回避して、即応性が良好な高精度の温度制御が可能であり、加熱むらが発生するのを抑制して均一な定着性を達成可能な定着装置を提供する。【解決手段】  制御手段９０は、面状発熱体２０の長手方向において分割された複数の発熱パターンを形成する抵抗発熱体２２，２５，２８に対する給電を制御する。制御手段９０においては、検出部９２が、各抵抗発熱体に流れる電流値および印加電圧値を検出する。そして、電力算出部９３が、検出部９２によって検出された電流値および電圧値から電力値を算出する。さらに、給電制御部３３が、電力算出部９３によって算出された算出電力値に基づいて、各抵抗発熱体が定着ベルト６４表面を所定の温度範囲内で加熱するように、各抵抗発熱体に対する給電を制御する。【選択図】      図１
2009282335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着部材と加熱部材との間に張架された無端状定着ベルトと、前記定着ベルトを介して前記定着部材に対向する加圧部材とを備え、前記加熱部材が前記定着ベルトと接触して定着ベルトを加熱し、前記定着ベルトと前記加圧部材とで形成する定着ニップ部において、記録媒体上に担持されているトナー像を記録媒体上に加熱加圧して定着する定着装置であって、
前記加熱部材において前記定着ベルトと接触して定着ベルトを加熱する加熱部には、通電によって発熱する抵抗発熱体が、全体として一定の形状の面を構成して発熱パターンを形成し、絶縁層の厚み方向一表面に形成されてなる面状発熱体が形成され、
前記発熱パターンは、前記絶縁層の長手方向に分割されて複数形成されて、それぞれ区別された状態で、制御手段によって通電を制御されるように構成され、
前記制御手段は、
前記複数の発熱パターンを構成するそれぞれの抵抗発熱体に流れる電流値および印加される電圧値を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された電流値および電圧値から電力値を算出する電力算出部と、
前記電力算出部によって算出された算出電力値に基づいて、前記複数の発熱パターンを構成するそれぞれの抵抗発熱体が所定の温度範囲内で発熱するように、抵抗発熱体に対する給電を制御する給電制御部とを備えることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
定着部材と加熱部材との間に張架された無端状定着ベルトと、前記定着ベルトを介して前記定着部材に対向する加圧部材とを備え、前記加熱部材が前記定着ベルトと接触して定着ベルトを加熱し、前記定着ベルトと前記加圧部材とで形成する定着ニップ部において、記録媒体上に担持されているトナー像を記録媒体上に加熱加圧して定着する定着装置であって、
前記加熱部材において前記定着ベルトと接触して定着ベルトを加熱する加熱部には、通電によって発熱する抵抗発熱体が、全体として一定の形状の面を構成して発熱パターンを形成し、絶縁層の厚み方向一表面に形成されてなる面状発熱体が形成され、
前記発熱パターンは、前記絶縁層の長手方向に分割されて複数形成されて、それぞれ区別された状態で、制御手段によって通電を制御されるように構成され、
前記制御手段は、
前記複数の発熱パターンを構成するそれぞれの抵抗発熱体に印加される電圧値を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された電圧値および前記抵抗発熱体の固有の電気抵抗値から電力値を算出する電力算出部と、
前記電力算出部によって算出された算出電力値に基づいて、前記複数の発熱パターンを構成するそれぞれの抵抗発熱体が所定の温度範囲内で発熱するように、抵抗発熱体に対する給電を制御する給電制御部とを備えることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
前記面状発熱体の抵抗発熱体は、正の抵抗温度特性を有し、
前記給電制御部は、前記電力算出部によって算出された算出電力値が、前記抵抗発熱体の所定温度における電気抵抗値に基づいて予め設定された設定電力値以下となったときに抵抗発熱体に対する給電を遮断し、前記抵抗発熱体の温度が所定温度に達したときに抵抗発熱体に対する給電を再開することを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記定着ベルトに対して非接触状態で、定着ベルトの表面の温度を検出する非接触温度検出手段を備え、
前記制御手段は、前記非接触温度検出手段が検出した温度に基づいて、前記面状発熱体に対する通電を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項５】
前記抵抗発熱体は、
前記絶縁層の長手方向と略直交する方向に延びて、それぞれ略平行な状態で前記絶縁層の一表面に形成される複数の線状部と、
隣接する前記線状部の延在方向端部同士を、前記絶縁層の長手方向に延びて１本の線路となるように接続して前記絶縁層の一表面に形成される接続部とを含み、
前記複数の線状部の延在方向は、面状発熱体の長手方向に対して所定の角度で傾斜していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項６】
前記面状発熱体において、隣接する複数の線状部同士の間隔は、面状発熱体の長手方向両端部の所定領域内で、中央部から両端部側に向かうにつれて、小さくなるように設定されることを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】
前記加熱部材の加熱部は、
高い熱伝導性を有する材料からなる基材の一方表面に面状発熱体が形成され、
前記定着ベルトと接触する側の面には、定着ベルトとの間の摩擦力が低減可能なコート層が形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項８】
前記コート層は、フッ素を含有するＰＴＦＥ樹脂とＰＦＡ樹脂との少なくともいずれか１つからなることを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面状発熱体を有する加熱部材が備えられる定着装置および該定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンター等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置として、熱ローラ定着方式の定着装置が多用されている。熱ローラ定着方式の定着装置は、互いに圧接されたローラ対（定着ローラおよび加圧ローラ）を備え、このローラ対の両方あるいはいずれか一方の内部に配置されたハロゲンランプ等からなる加熱手段によってローラ対を所定の温度（定着温度）に加熱した後、定着トナー像が形成された記録紙などの記録媒体をローラ対の圧接部（定着ニップ部）に給紙し、圧接部を通過させることで、熱と圧力によって記録紙にトナー像の定着を行うようになっている。
【０００３】
ところで、カラー画像形成装置に備えられる定着装置においては、定着ローラ表層にシリコンゴム等からなる弾性層を設けた弾性ローラを用いることが一般的である。定着ローラを弾性ローラとすることで、定着ローラ表面が、未定着トナー像の凸凹に対応して弾性変形し、トナー像面を覆い包むように接触するため、モノクロに比べてトナー量の多いカラーの未定着トナー像に対して良好に加熱定着を行うことが可能となる。また、定着ニップ部での弾性層の歪開放効果によって、モノクロに比べてオフセットしやすいカラートナーに対して離型性を向上することができる。さらに、定着ニップのニップ形状が上（定着ローラ側）に凸（所謂、逆ニップ形状）となることから、記録紙の剥離性能を向上させることができ、剥離爪等の剥離手段を用いずとも記録紙の剥離が可能となり（セルフストリッピング）、剥離手段に起因する画像欠陥を解消することができる。
【０００４】
ところで、このようなカラー画像形成装置に備えられる定着装置において、高速化に対応するには、定着ニップ部のニップ幅を広くする必要がある。ニップ幅を広くする方法としては、定着ローラの弾性層の層厚を厚くすることや、定着ローラ径を大きくするなどの方法がある。しかしながら、弾性層を具備した定着ローラでは、弾性層の熱伝導性が非常に低いので、定着ローラ内部に加熱手段がある場合、プロセス速度を高速化した場合に定着ローラ温度が追従しなくなる問題がある。一方、定着ローラ径を大きくした場合には、ウオームアップ時間が長くなったり、消費電力が増大するといった問題がある。
【０００５】
このような問題を解決するカラー画像形成装置に備えられる定着装置として、特許文献１には、定着ローラと加熱ローラとの間に定着ベルトを掛け渡し、定着ベルトを介して定着ローラと加圧ローラとを圧接させた構成のベルト定着方式の定着装置が開示されている。このベルト定着方式の定着装置では、熱容量が小さい定着ベルトを加熱するため、ウオームアップ時間が短く、また定着ローラにハロゲンランプ等の熱源を内蔵する必要がないので、スポンジゴム等からなる低硬度の弾性層を厚く設けることができ、広いニップ幅を確保することができる。
【０００６】
さらに、特許文献２には、ベルト定着方式の定着装置において、加熱手段を面状発熱体とした面状発熱ベルト定着方式の定着装置が開示されている。この面状発熱ベルト定着方式の定着装置では、加熱手段の熱容量が小さくなると同時に、加熱手段としての面状発熱体が直接発熱することから、ハロゲンランプ等を用いて間接的に加熱ローラを加熱する方式に比べて熱応答速度も向上し、ウオームアップ時間の更なる短縮や更なる省エネ化が達成できる。
【０００７】
以上のような熱容量の小さなベルト定着方式の定着装置を用いたプリンターなどの各種画像形性装置は、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、待ち時間の解消などの多くの利点を有しており、小型低速機だけでなく大型機・高速機への導入が期待されている。
【０００８】
また、特許文献３には、面状発熱体を用いた定着ローラ方式の定着装置において、面状発熱体の温度状態を、面状発熱体自身の電気抵抗値変化から読み取り、定着ローラの設定温度に対する面状発熱体の基準温度と比較することにより温度制御を行う技術が開示されている。
【０００９】
しかしながら、面状発熱体自身の電気抵抗値はある公差を持っており、また印加電圧も公差を有するため、面状発熱体に供給される電力量は変動する。そのため、面状発熱体の温度には、ばらつきが生じる。さらに、面状発熱体がセラミックヒータからなる発熱体である場合には熱容量が大きいため、昇温速度が遅く、即熱性は達成できない。したがって、セラミックヒータの電気抵抗値のみから温度制御を行うには問題があった。
【００１０】
また、定着装置を大小さまざまなサイズの記録紙に対応させさがら高速対応させる場合には、非通紙部昇温と呼ばれる問題が発生する。これは、定着装置の加熱部材の長手方向に対して、小さな幅の小サイズの記録紙を連続通紙させるときに、記録紙の通紙しない領域（非通紙部）における定着ニップ部の温度が過剰に上昇し、周辺部材の耐熱温度を上回って定着装置に熱変形の損傷が生じたり、加圧ローラの局所的な膨張を招いて、次に通常サイズの記録紙を通紙した場合に、長手方向に定着むらが生じたり、記録紙の搬送むらによる皺の発生を招くものである。特に、ウオームアップ時間を短縮するために定着ローラを低熱容量化すると、紙幅方向の熱伝導性が低下するため、この課題がより顕著となる。
【００１１】
このような非通紙部昇温に対しては、小サイズの記録紙を通紙する場合のみ定着速度、スループットを下げる、あるいは印刷を一時休止して冷却するなどで対処することができるが、いずれの場合も、小サイズの記録紙に対するプリント生産性が低下することになる。また、熱源がハロゲンランプである定着装置では、非通紙部昇温に対して、紙幅に対応した複数のランプを使い分けて対処する方法が一般的である。
【００１２】
ベルト定着方式の定着装置においても、上記の非通紙部昇温は重大な問題であり、特に低熱容量の定着ベルトを用いているため、非通紙部の加圧ローラが膨張して、非通紙部のベルト搬送力が通紙部よりも高くなり、定着ベルトに長手方向の搬送むらが生じて、定着ベルトの破損を招くという問題も生じる。
【００１３】
このような非通紙部昇温の問題を解決する加熱装置として、特許文献４には、加熱体に面状発熱体を用い、記録紙のサイズに応じて複数の発熱部を設け、各発熱部に取り付けた接触式サーミスタによって検出した温度に基づいて、加熱体の温度制御を行う技術が開示されている。
【００１４】
【特許文献１】特開平１０−３０７４９６号公報
【特許文献２】特開２００２−３３３７８８号公報
【特許文献３】特開昭５８−１９２０６５号公報
【特許文献４】特開２００２−１５１２３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、特許文献４に開示される加熱装置を、ベルト定着装置の定着ベルトを加熱する装置に適用した場合、以下のような課題がある。
【００１６】
すなわち、特許文献４に開示される加熱装置のように、接触式サーミスタによって各発熱部の温度を検出する構成では、検出までの応答時間が通常２〜３秒以上かかる。立ち上がり時間が３０〜４０秒と遅い定着装置では、上記のような応答時間でも問題とならないが、特に高速機の画像形成装置に備える定着装置においては、上記のような応答時間では応答性が低いので、昇温速度が速いと、制御温度に対するオーバーシュート、アンダーシュートが顕著になるという不具合が生じ、加熱むらが発生する場合がある。
【００１７】
また、前述したように、面状発熱体自身の電気抵抗値はある公差を持っており、また印加電圧も公差を有するため、面状発熱体に供給される電力量は変動する。印加電圧が低いと、面状発熱体における温度上昇が速く、逆に印加電圧が高いと、温度上昇は遅くなる。面状発熱体自身の電気抵抗値公差、印加電圧公差は、オーバーシュートなど面状発熱体の温度の時間的変動のばらつきを大きくすることになり、加熱にむらが生じる。
【００１８】
さらに、接触式サーミスタを定着部材表面に接触して配置する構成では、定着部材が定着ベルトと接触する界面において、接触式サーミスタが定着ベルトの表面離型層を摩耗させる場合がある。このようにして定着ベルトの表面離型層が損傷、劣化した場合には、画像にその影響を及ぼし、劣悪な画像となる。
【００１９】
したがって本発明の目的は、面状発熱体を用いたベルト定着装置において、制御温度に対するオーバーシュートによる遅延時間を回避して、即応性が良好な高精度の温度制御が可能であり、加熱むらが発生するのを抑制して均一な定着性を達成可能な定着装置を提供することである。また、本発明の目的は、該定着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】
【００２０】
本発明は、定着部材と加熱部材との間に張架された無端状定着ベルトと、前記定着ベルトを介して前記定着部材に対向する加圧部材とを備え、前記加熱部材が前記定着ベルトと接触して定着ベルトを加熱し、前記定着ベルトと前記加圧部材とで形成する定着ニップ部において、記録媒体上に担持されているトナー像を記録媒体上に加熱加圧して定着する定着装置であって、
前記加熱部材において前記定着ベルトと接触して定着ベルトを加熱する加熱部には、通電によって発熱する抵抗発熱体が、全体として一定の形状の面を構成して発熱パターンを形成し、絶縁層の厚み方向一表面に形成されてなる面状発熱体が形成され、
前記発熱パターンは、前記絶縁層の長手方向に分割されて複数形成されて、それぞれ区別された状態で、制御手段によって通電を制御されるように構成され、
前記制御手段は、
前記複数の発熱パターンを構成するそれぞれの抵抗発熱体に流れる電流値および印加される電圧値を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された電流値および電圧値から電力値を算出する電力算出部と、
前記電力算出部によって算出された算出電力値に基づいて、前記複数の発熱パターンを構成するそれぞれの抵抗発熱体が所定の温度範囲内で発熱するように、抵抗発熱体に対する給電を制御する給電制御部とを備えることを特徴とする定着装置である。
【００２１】
また本発明は、定着部材と加熱部材との間に張架された無端状定着ベルトと、前記定着ベルトを介して前記定着部材に対向する加圧部材とを備え、前記加熱部材が前記定着ベルトと接触して定着ベルトを加熱し、前記定着ベルトと前記加圧部材とで形成する定着ニップ部において、記録媒体上に担持されているトナー像を記録媒体上に加熱加圧して定着する定着装置であって、
前記加熱部材において前記定着ベルトと接触して定着ベルトを加熱する加熱部には、通電によって発熱する抵抗発熱体が、全体として一定の形状の面を構成して発熱パターンを形成し、絶縁層の厚み方向一表面に形成されてなる面状発熱体が形成され、
前記発熱パターンは、前記絶縁層の長手方向に分割されて複数形成されて、それぞれ区別された状態で、制御手段によって通電を制御されるように構成され、
前記制御手段は、
前記複数の発熱パターンを構成するそれぞれの抵抗発熱体に印加される電圧値を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された電圧値および前記抵抗発熱体の固有の電気抵抗値から電力値を算出する電力算出部と、
前記電力算出部によって算出された算出電力値に基づいて、前記複数の発熱パターンを構成するそれぞれの抵抗発熱体が所定の温度範囲内で発熱するように、抵抗発熱体に対する給電を制御する給電制御部とを備えることを特徴とする定着装置である。
【００２２】
また本発明は、前記面状発熱体の抵抗発熱体は、正の抵抗温度特性を有し、
前記給電制御部は、前記電力算出部によって算出された算出電力値が、前記抵抗発熱体の所定温度における電気抵抗値に基づいて予め設定された設定電力値以下となったときに抵抗発熱体に対する給電を遮断し、前記抵抗発熱体の温度が所定温度に達したときに抵抗発熱体に対する給電を再開することを特徴とする。
【００２３】
また本発明は、前記定着ベルトに対して非接触状態で、定着ベルトの表面の温度を検出する非接触温度検出手段を備え、
前記制御手段は、前記非接触温度検出手段が検出した温度に基づいて、前記面状発熱体に対する通電を制御することを特徴とする。
【００２４】
また本発明は、前記抵抗発熱体は、
前記絶縁層の長手方向と略直交する方向に延びて、それぞれ略平行な状態で前記絶縁層の一表面に形成される複数の線状部と、
隣接する前記線状部の延在方向端部同士を、前記絶縁層の長手方向に延びて１本の線路となるように接続して前記絶縁層の一表面に形成される接続部とを含み、
前記複数の線状部の延在方向は、面状発熱体の長手方向に対して所定の角度で傾斜していることを特徴とする。
【００２５】
また本発明は、前記面状発熱体において、隣接する複数の線状部同士の間隔は、面状発熱体の長手方向両端部の所定領域内で、中央部から両端部側に向かうにつれて、小さくなるように設定されることを特徴とする。
【００２６】
また本発明は、前記加熱部材の加熱部は、
高い熱伝導性を有する材料からなる基材の一方表面に面状発熱体が形成され、
前記定着ベルトと接触する側の面には、定着ベルトとの間の摩擦力が低減可能なコート層が形成されることを特徴とする。
【００２７】
また本発明は、前記コート層は、フッ素を含有するＰＴＦＥ樹脂とＰＦＡ樹脂との少なくともいずれか１つからなることを特徴とする。
【００２８】
また本発明は、前記定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、定着ベルトを加熱する加熱部材の加熱部には、面状発熱体が形成されている。その面状発熱体は、全体として一定の形状の面を構成して発熱パターンを形成する抵抗発熱体が、絶縁層の厚み方向一表面に形成されてなる。発熱パターンは、絶縁層の長手方向に分割されて複数形成され、それぞれ区別された状態で、制御手段によって通電を制御されるように構成されている。そして、前記制御手段においては、検出部が、複数の発熱パターンを構成するそれぞれの抵抗発熱体に流れる電流値および印加される電圧値を検出する。そして、電力算出部が、検出部によって検出された電流値および電圧値から電力値を算出する。さらに、給電制御部が、電力算出部によって算出された算出電力値に基づいて、複数の発熱パターンを構成するそれぞれの抵抗発熱体が所定の温度範囲内で発熱するように、抵抗発熱体に対する給電を制御する。
【００３０】
このようにして、複数の発熱パターンを構成するそれぞれの抵抗発熱体に対する給電を制御するので、抵抗発熱体の電気抵抗値が公差を有し、印加電圧も公差を有する場合であっても、抵抗発熱体に供給される電力量の変動を的確に捉えて、オーバーシュートなど抵抗発熱体の温度の時間的変動のばらつきが大きくなるのを抑制することができる。そのため、抵抗発熱体の制御温度に対するオーバーシュートなどによる遅延時間を回避して、即応性が良好な高精度の温度制御が可能となる。したがって、面状発熱体が発熱することによって定着ベルトを加熱するときに、加熱むらが発生するのを抑制して、均一な定着性を達成可能な定着装置を提供することができる。
【００３１】
また本発明によれば、制御手段においては、検出部が、複数の発熱パターンを構成するそれぞれの抵抗発熱体に印加される電圧値を検出する。そして、電力算出部が、検出部によって検出された電圧値および抵抗発熱体の固有の電気抵抗値から電力値を算出する。さらに、給電制御部が、電力算出部によって算出された算出電力値に基づいて、複数の発熱パターンを構成するそれぞれの抵抗発熱体が所定の温度範囲内で発熱するように、抵抗発熱体に対する給電を制御する。
【００３２】
このようにして、複数の発熱パターンを構成するそれぞれの抵抗発熱体に対する給電を制御するので、抵抗発熱体の電気抵抗値が公差を有し、印加電圧も公差を有する場合であっても、抵抗発熱体に供給される電力量の変動を的確に捉えて、オーバーシュートなど抵抗発熱体の温度の時間的変動のばらつきが大きくなるのを抑制することができる。そのため、抵抗発熱体の制御温度に対するオーバーシュートなどによる遅延時間を回避して、即応性が良好な高精度の温度制御が可能となる。したがって、面状発熱体が発熱することによって定着ベルトを加熱するときに、加熱むらが発生するのを抑制して、均一な定着性を達成可能な定着装置を提供することができる。
【００３３】
また本発明によれば、面状発熱体の抵抗発熱体は、正の抵抗温度特性を有する。正の抵抗温度特性を有する抵抗発熱体は、温度が上昇するにつれて、発熱体自身の電気抵抗値が大きくなる。そのため、発熱体を流れる電流値が小さくなり、電力量が低下する。このような正の抵抗温度特性を有する抵抗発熱体に対する通電を制御する制御手段において、給電制御部は、電力算出部によって算出された算出電力値が、抵抗発熱体の所定温度における電気抵抗値に基づいて予め設定された設定電力値以下となったときに、抵抗発熱体に対する給電を遮断する。このように給電制御部は、設定電力値以下となったときに抵抗発熱体に対する給電を遮断して、抵抗発熱体の制御温度に対するオーバーシュートなどによる遅延時間を回避する。
【００３４】
また本発明によれば、定着ベルトに対して非接触状態で、定着ベルトの表面の温度を検出する非接触温度検出手段を備える。これによって、定着ベルトの表面が摩耗されるのを防止した状態で、定着ベルト表面の温度を検出することができる。そして、制御手段は、非接触温度検出手段が検出した温度に基づいて、面状発熱体に対する通電を制御する。これによって、制御手段は、電力算出部が算出した算出電力値だけではなく、非接触温度検出手段が検出した温度も含めて面状発熱体に対する通電を制御するので、面状発熱体における温度制御をより高精度に行うことができる。
【００３５】
また本発明によれば、抵抗発熱体は、線状部と接続部とを含んで構成される。そして、線状部は、絶縁層の長手方向と略直交する方向に延びて、それぞれ略平行な状態で絶縁層の一表面に形成される。また、接続部は、隣接する線状部の延在方向端部同士を、絶縁層の長手方向に延びて１本の線路となるように接続して絶縁層の一表面に形成される。さらに、線状部の延在方向は、面状発熱体の長手方向に対して所定の角度で傾斜している。このように、線状部の延在方向が面状発熱体の長手方向に対して傾斜するように線状部を形成することによって、面状発熱体において発熱量が小さい部分および発熱しない部分の温度低下を補うことができ、面状発熱体から熱が伝達される定着ベルトの温度分布を均一にすることができる。
【００３６】
また本発明によれば、面状発熱体において、隣接する複数の線状部同士の間隔は、面状発熱体の長手方向両端部の所定領域内で、中央部から両端部側に向かうにつれて、小さくなるように設定される。これによって、所定領域内における電力密度を上げることができる。そのため、面状発熱体の所定領域に対応する両端部からの放熱損失を抑制して、面状発熱体の長手方向における温度分布の均一化が可能となる。したがって、記録媒体上のトナー像に対して均一な定着性を実現することができる。
【００３７】
また本発明によれば、加熱部材の加熱部は、高い熱伝導性を有する材料からなる基材の一方表面に面状発熱体が形成される。そして、加熱部において定着ベルトと接触する側の面には、定着ベルトとの間の摩擦力が低減可能なコート層が形成される。これによって、加熱部材と定着ベルトとの間の摩擦力を低減することができ、定着ベルトが摩耗するのを防止して定着ベルトの高い耐久性を確保することができる。
【００３８】
また本発明によれば、フッ素を含有するＰＴＦＥ樹脂とＰＦＡ樹脂との少なくともいずれか１つからなる材料によって、加熱部材と定着ベルトとの間の摩擦力が低減可能なコート層を実現することができる。
【００３９】
また本発明によれば、画像形成装置は、前記定着装置を備えることによって実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
図１は、本発明の実施の一形態である画像形成装置１００の構成を示す図である。画像形成装置１００は、読み取った原稿の画像データやネットワーク等を介して送信された画像データに基づいて記録紙に対して多色および単色の画像を形成する装置である。画像形成装置１００は、露光ユニット１０、感光体ドラム１０１（１０１ａ〜１０１ｄ）、現像装置１０２（１０２ａ〜１０２ｄ）、帯電ローラ１０３（１０３ａ〜１０３ｄ）、クリーニングユニット１０４（１０４ａ〜１０４ｄ）、中間転写ベルト１１、一次転写ローラ１３（１３ａ〜１３ｄ）、二次転写ローラ１４、定着装置１５、用紙搬送路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３、給紙カセット１６、手差し給紙トレイ１７および排紙トレイ１８を備えている。
【００４１】
画像形成装置１００は、ブラック（Ｋ）およびカラー画像を色分解して得られる減法混色の３原色であるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色の各色相に対応した画像データを用いて、各色相に対応した画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおいて画像形成を行う。各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、同様の構成であり、たとえば、ブラック（Ｋ）の画像形成部Ｐａは、感光体ドラム１０１ａ、現像装置１０２ａ、帯電ローラ１０３ａ、転写ローラ１３ａおよびクリーニングユニット１０４ａ等から構成される。この画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、中間転写ベルト１１の移動方向（副走査方向）に一列に配列されている。
【００４２】
帯電ローラ１０３は、感光体ドラム１０１の表面を所定の電位に均一に帯電させる接触方式の帯電器である。帯電ローラ１０３に代えて、帯電ブラシを用いた接触方式の帯電器、または、帯電ワイヤを用いた非接触方式の帯電器を用いることもできる。
【００４３】
露光ユニット１０は、図示しない半導体レーザ、ポリゴンミラー４、第１反射ミラー７、第２反射ミラー８等を備えており、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）の各色相の画像データによって変調されたレーザビーム等の光ビームのそれぞれを感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれに照射する。各感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）の各色相の画像データによる静電潜像を形成する。
【００４４】
現像装置１０２は、静電潜像が形成された感光体ドラム１０１の表面に現像剤であるトナーを供給し、静電潜像をトナー像に現像する。現像装置１０２ａ〜１０２ｄのそれぞれは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）の各色相のトナーを収納しており、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれに形成された各色相の静電潜像を、各色相のトナー像に顕像化する。クリーニングユニット１０４は、現像・画像転写後における感光体ドラム１０１上の表面に残留したトナーを除去・回収する。
【００４５】
中間転写ベルト１１は、感光体ドラム１０１の上方に配置されており、駆動ローラ１１ａと従動ローラ１１ｂとの間に張架されてループ状の移動経路を形成している。中間転写ベルト１１の外周面は、感光体ドラム１０１ｄ、感光体ドラム１０１ｃ、感光体ドラム１０１ｂおよび感光体ドラム１０１ａにこの順に対向する。この中間転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄに対向する位置に、一次転写ローラ１３ａ〜１３ｄが配置されている。中間転写ベルト１１が感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄに対向する位置のそれぞれが一次転写位置である。また、中間転写ベルト１１は、厚さ１００〜１５０μｍ程度のフィルムで形成されている。
【００４６】
一次転写ローラ１３ａ〜１３ｄには、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄの表面に担持されたトナー像を中間転写ベルト１１上に転写するために、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写バイアスが定電圧制御によって印加される。これによって、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄに形成された各色相のトナー像は、中間転写ベルト１１の外周面に順次重ねて転写され、中間転写ベルト１１の外周面にフルカラーのトナー像が形成される。
【００４７】
ただし、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の色相の一部のみの画像データが入力された場合には、４つの感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄのうち、入力された画像データの色相に対応する一部の感光体１０１のみにおいて静電潜像およびトナー像の形成が行われる。たとえば、モノクロ画像形成時には、ブラックの色相に対応した感光体ドラム１０１ａのみにおいて静電潜像の形成およびトナー像の形成が行われ、中間転写ベルト１１の外周面にはブラックのトナー像のみが転写される。
【００４８】
各一次転写ローラ１３ａ〜１３ｄは、直径８〜１０ｍｍのステンレスなどの金属を基材とする軸の表面を導電性の弾性材（たとえばＥＰＤＭ、発泡ウレタン等）によって被覆して構成されており、導電性の弾性材によって中間転写ベルト１１に均一に高電圧を印加する。
【００４９】
各一次転写位置において中間転写ベルト１１の外周面に転写されたトナー像は、中間転写ベルト１１の回転によって、二次転写ローラ１４との対向位置である二次転写位置に搬送される。二次転写ローラ１４は、画像形成時において、内周面が駆動ローラ１１ａの周面に接触する中間転写ベルト１１の外周面に所定のニップ圧で圧接されている。給紙カセット１６または手差し給紙トレイ１７から給紙された記録紙が、二次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間を通過する際に、二次転写ローラ１４にトナーの帯電極性とは逆極性の高電圧が印加される。これによって、中間転写ベルト１１の外周面から記録紙の表面にトナー像が転写される。
【００５０】
なお、感光体ドラム１０１から中間転写ベルト１１に付着したトナーのうち、記録紙上に転写されずに中間転写ベルト１１上に残存したトナーは、次工程での混色を防止するために、転写クリーニングユニット１２によって回収される。
【００５１】
トナー像が転写された記録紙は、後述する本発明の定着装置１５，８０に導かれ、定着ローラ１５ａおよび加熱部材６０，７０の間に張架された定着ベルト６４と、加圧ローラ１５ｂとの間に形成される定着ニップ部を通過して加熱および加圧を受ける。これによって、トナー像が、記録紙の表面に堅牢に定着する。トナー像が定着した記録紙は、排紙ローラ１８ａによって排紙トレイ１８上に排出される。
【００５２】
また、画像形成装置１００には、用紙カセット１６に収納されている記録紙を、二次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間および定着装置１５，８０を経由して、排紙トレイ１８に送るための略垂直方向に延びる用紙搬送路Ｐ１が設けられている。用紙搬送路Ｐ１には、用紙カセット１６内の記録紙を一枚ずつ用紙搬送路Ｐ１内に繰り出すピックアップローラ１６ａ、繰り出された記録紙を上方に向けて搬送する搬送ローラ１６ｂ、搬送されてきた記録紙を所定のタイミングで２次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間に導くレジストローラ１９、記録紙を排紙トレイ１８に排出する排紙ローラ１８ａが配置されている。
【００５３】
また、画像形成装置１００の内部には、手差し給紙トレイ１７からレジストローラ１９に至る間に、ピックアップローラ１７ａおよび搬送ローラ１６ｂを配置した用紙搬送路Ｐ２が形成されている。さらに、排紙ローラ１８ａから用紙搬送路Ｐ１におけるレジストローラ１９の上流側に至る間には、用紙搬送路Ｐ３が形成されている。
【００５４】
排紙ローラ１８ａは、正逆両方向に回転自在にされており、記録紙の片面に画像を形成する片面画像形成時、および、記録紙の両面に画像を形成する両面画像形成における第２面画像形成時に正転方向に駆動されて記録紙を排紙トレイ１８に排出する。一方、両面画像形成における第１面画像形成時には、排出ローラ１８ａは、用紙の後端が定着装置１５，７０を通過するまで正転方向に駆動された後、記録紙の後端部を挟持した状態で逆転方向に駆動されて記録紙を用紙搬送路Ｐ３内に導く。これによって、両面画像形成時に片面のみに画像が形成された記録紙は、表裏面および前後端を反転した状態で用紙搬送路Ｐ１に導かれる。
【００５５】
レジストローラ１９は、用紙カセット１６または手差し給紙トレイ１７から給紙され、または、用紙搬送路Ｐ３を経由して搬送された記録紙を、中間転写ベルト１１の回転に同期したタイミングで２次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間に導く。このため、レジストローラ１９は、感光体ドラム１０１や中間転写ベルト１１の動作開始時には回転を停止しており、中間転写ベルト１１の回転に先立って給紙または搬送された記録紙は、前端をレジストローラ１９に当接させた状態で用紙搬送路Ｐ１内における移動を停止する。この後、レジストローラ１９は、２次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１とが圧接する位置で、記録紙の前端部と中間転写ベルト１１上に形成されたトナー像の前端部とが対向するタイミングで回転を開始する。
【００５６】
なお、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの全てにおいて画像形成が行われるフルカラー画像形成時には、一次転写ローラ１３ａ〜１３ｄが中間転写ベルト１１を感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄの全てに圧接させる。一方、画像形成部Ｐａのみにおいて画像形成が行われるモノクロ画像形成時には、一次転写ローラ１３ａのみを中間転写ベルト１１を感光体ドラム１０１ａに圧接させる。
【００５７】
図２は、本発明の第１実施形態である定着装置１５の構成を示す図である。定着装置１５は、定着ローラ１５ａと、加圧ローラ１５ｂと、定着ベルト６４と、加熱部材６０とを含んで構成される。定着装置１５においては、定着ベルト６４が定着ローラ１５ａと加熱部材５０との間に張架され、加圧ローラ１５ｂが定着ベルト６４を介して定着ローラ１５ａに対向するように配置されている。そして、定着ローラ１５ａと加熱部材６０とは、定着ローラ１５ａの軸線方向において、略平行となるように配置されている。そのため、定着ローラ１５ａと加熱部材６０との間に張架される定着ベルト６４が摺動するとき、蛇行するのを防止して、定着ベルト６４の耐久性を高く維持することができる。
【００５８】
定着装置１５は、加熱部材６０が定着ベルト６４と接触して定着ベルト６４を加熱し、定着ベルト６４と加圧ローラ１５ｂとで形成する定着ニップ部１５ｃを、所定の定着速度および複写速度で記録媒体である記録紙８２が通過したとき、記録紙８２上に担持されている未定着のトナー像８１を記録紙８２上に加熱加圧して定着する装置である。
【００５９】
なお、未定着のトナー像８１は、たとえば、非磁性一成分現像剤（非磁性トナー）、非磁性二成分現像剤（非磁性トナーおよびキャリア）、磁性現像剤（磁性トナー）などの現像剤（トナー）によって形成される。また、定着速度とは所謂プロセス速度であり、複写速度とは１分あたりのコピー枚数のことである。また、記録紙８２が定着ニップ部１５ｃを通過するときには、定着ベルト５４は、記録紙８２のトナー像担持面とは反対側の面に当接するようになっている。
【００６０】
定着ローラ１５ａは、定着ベルト６４を介して加圧ローラ１５ｂに圧接することで定着ニップ部１５ｃを形成すると同時に、定着ベルト６４を介して加圧ローラ１５ｂに対向しかつ圧接し、回転軸線まわりに回転自在に設けられている。加圧ローラ１５ｂは、定着ローラ１５ａの回転に従動して回転方向Ｙ１方向に回転する。定着ローラ１５ａは、直径が３０ｍｍで、その内側から順に芯金、弾性層が形成された２層構造からなり、芯金には、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属あるいはそれらの合金等が用いられる。また、弾性層にはシリコンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性を有するゴム材料が適している。なお、本実施の形態では、定着ローラ１５ａが定着ベルト６４を介して加圧ローラ１５ｂに圧接するときの力は、２１６Ｎ程度である。
【００６１】
加圧ローラ１５ｂは、図示しない駆動モーター（駆動手段）により回転軸線まわりに回転方向Ｙ２方向に回転駆動することによって、定着ベルト６４を搬送する。加圧ローラ１５ｂは、その内側から順に芯金、弾性層、離型層が形成された３層構造からなっている。芯金には、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属あるいはそれらの合金等が用いられる。また、弾性層にはシリコンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性を有するゴム材料が適しており、離型層にはＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂が適している。また、加圧ローラ１５ｂの内部には、加圧ローラ１５ｂを加熱するヒータランプ６６が配置されている。後述する主制御部９１が電源回路からヒータランプ６６に電力を供給（通電）させることによって、ヒータランプ６６が発光し、ヒータランプ６６から赤外線が放射される。これによって、加圧ローラ１５ｂの内周面が赤外線を吸収して加熱され、加圧ローラ１５ｂ全体が加熱される。
【００６２】
定着ベルト６４は、加熱部材６０によって所定の温度に加熱され、定着ニップ部１５ｃを通過する未定着トナー像８１および記録紙８２を加熱する。定着ベルト６４は、直径５０ｍｍの無端状のベルトで、加熱部材６０と定着ローラ１５ａによって懸架され、定着ローラ１５ａに所定の角度で巻きかかっている。定着ベルト６４は、定着ローラ１５ａの回転時には、定着ローラ１５ａに従動して回転方向Ｙ１方向に回転するようになっている。定着ベルト６４は、ポリイミド等の耐熱性樹脂あるいはステンレスやニッケル等の金属材料からなる中空円筒状の基材の表面に、弾性層として耐熱性および弾性に優れたエラストマー材料（たとえばシリコンゴム）が形成され、さらにその表面に離型層として耐熱性および離型性に優れた合成樹脂材料（たとえばＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂）が形成された３層構造となっている。また、基材のポリイミドにフッ素樹脂を内添してもよい。これによって、加熱部材６０との摺動負荷を低減することができる。
【００６３】
また、定着装置１５においては、温度検出手段として、定着ベルト６４の周面には発熱体側サーミスタ６３、加圧ローラ１５ｂの周面には加圧ローラ側サーミスタ６５が配設されており、それぞれの表面温度を検出するようになっている。発熱体側サーミスタ６３によって検出された定着ベルト６４の表面温度に基づいて、後述する面状発熱体２０，４０に対する通電が制御される。本実施の形態における発熱体側サーミスタ６３は、非接触式の温度検出手段であり、赤外線検知型の温度センサである。接触式の温度検出手段を定着ベルトに接触して配置する構成では、定着ベルトと接触する界面において、接触式温度検出手段が定着ベルトの表面離型層を摩耗させる場合がある。このようにして定着ベルトの表面離型層が損傷、劣化した場合には、画像にその影響を及ぼし、劣悪な画像となる。また、加圧ローラ側サーミスタ６５によって検出された加圧ローラ１５ｂの表面温度に基づいて、ヒータランプ６６に対する通電が制御される。
【００６４】
図３は、定着装置１５が有する加熱部材６０の構成を示す図である。加熱部材６０は、定着ベルト６４に接触して、定着ベルト６４を所定の温度に加熱するための部材である。加熱部材６０は、基材６２と、後述する面状発熱体２０または４０とを含んで構成される。
【００６５】
基材６２は、胴部６０ａとジャーナル部６０ｂとからなる中空のロール形状であり、胴部６０ａは下半分が切断された切り欠き部を有する略半円弧状の断面形状となっている。胴部６０ａは、定着ベルト６４と接触する部分であり、半円弧状の内側表面には後述する面状発熱体２０または４０が、その長手方向が基材６２の軸線方向に対応するように固着配置されて、面状発熱体２０，４０で発生する熱を定着ベルト６４に伝達するための部分である。そのため、基材６２は、高い熱伝導性を有する材料から形成する必要がある。基材６２を構成する材料としては、アルミニウムなどの金属を挙げることができる。
【００６６】
また、定着ベルト６４と接触する部分となる基材６２の胴部６０ａには、定着ベルト６４との間の摩擦力が低減可能なトップコート層が形成されるのが好ましい。トップコート層を構成する材料としては、ＰＴＦＥ樹脂とＰＦＡ樹脂との少なくともいずれか１つの材料を挙げることができる。これによって、加熱部材６０と定着ベルト６４との間の摩擦力を低減することができ、定着ベルト６４が摩耗するのを防止して定着ベルト６４の高い耐久性を確保することができるとともに、定着ベルト６４を駆動する定着ローラ１５ａおよび加圧ローラ１５ｂへの負荷も低減することができ各ローラ１５ａ，１５ｂの耐久性も確保し、低電力で駆動することが可能となる。
【００６７】
ジャーナル部６０ｂは、胴部６０ａの両端部に形成される部分であり、加熱部材６０自身が定着ベルト６４との摩擦力で回転しないように、定着装置１５のサイドフレーム６７に固定されている。このように、加熱部材６０自身は回転しないように構成されているので、面状発熱体２０，４０が発熱するときに面状発熱体２０，４０に高電流が供給されても、安全性を充分確保することができる。
【００６８】
さらに、ジャーナル部６０ｂには、定着ベルト６４が回転摺動するときに、蛇行するのを防止する蛇行防止用カラー６６が定着ベルト６４の端部に接触するように形成されている。なお、蛇行防止用カラー６６としては、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）からなるカラーを用いることができるが、これに限定されるものではなく、加熱部材６０と独立で回転できる構成のものであればよい。このように、蛇行防止用カラー６６が独自に回転自在であるので、定着ベルト６４が蛇行防止用カラー６６に当接しても負荷がかかることなく摺動せず、定着ベルト６４がわれてしまうのを防止して、定着ベルト６４の耐久性を高く維持することができる。
【００６９】
次に、加熱部材６０が有する面状発熱体２０，４０について説明する。図４は、加熱部材６０が有する面状発熱体の第１例である面状発熱体２０の構成を示す図である。また、図５は、抵抗発熱体２２，２５，２８において接続部２２ｂ、２５ｂ、２８ｂが形成される領域を示す図である。
【００７０】
面状発熱体２０は、絶縁層３１の厚み方向一表面に、発熱領域となる発熱パターンが形成されている。さらに、面状発熱体２０は、複数の発熱パターンから構成されており、複数の分割された発熱領域を有する。本実施の形態では、面状発熱体２０は、絶縁層３１の長手方向に対して両端部の発熱領域と、中央部の発熱領域との２つに分割された発熱領域が形成されるように、絶縁層３１の長手方向中央部に発熱パターン２１、両端部にそれぞれ発熱パターン２４，２７が形成されている。
【００７１】
絶縁層３１は、アルミナなどのセラミックス材料や、ポリイミド樹脂などの耐熱性ポリマー材料などによって形成される層であり、発熱パターン２１，２４，２７が形成される面状発熱体２０の基層となる。
【００７２】
各発熱パターン２１，２４，２７は、電圧が印加されて通電することによってジュール発熱する抵抗発熱体が、全体として一定の形状の面を構成して形成される。ここで、抵抗発熱体は、正の抵抗温度特性を有することが好ましい。負の抵抗温度特性を有する発熱体は、温度が上昇するにつれて発熱体自身の電気抵抗値が低下するため、発熱体に流れる電流が大きくなり、電力量が大きくなる。そのため、負の抵抗温度特性を有する発熱体は、省エネ性の観点から好ましくない。
【００７３】
面状発熱体２０に形成される発熱パターン２１は複数の線状部２２ａおよび接続部２２ｂを含む抵抗発熱体２２を有し、発熱パターン２４は複数の線状部２５ａおよび接続部２５ｂを含む抵抗発熱体２５を有し、発熱パターン２７は複数の線状部２８ａおよび接続部２８ｂを含む抵抗発熱体２８を有する。
【００７４】
線状部２２ａ，２５ａ，２８ａは、絶縁層３１の長手方向（面状発熱体２０の長手方向）と略直交する方向に延びて、それぞれ略平行な状態で絶縁層３１の一表面に形成されている。また、線状部２２ａ，２５ａ，２８ａは、体積抵抗率が１０７．３×１０−８Ωｃｍ程度のニッケルクロムを主成分とした材料などからなる。
【００７５】
接続部２２ｂ，２５ｂ，２８ｂは、隣接する線状部２２ａ，２５ａ，２８ａの延在方向端部同士を、面状発熱体２０の長手方向に延びて１本の線路となるように接続して、絶縁層３１の一表面に形成されている。つまり、本発明の発熱パターン２１，２４，２７を形成する抵抗発熱体２２，２５，２８では、この接続部２２ｂ，２５ｂ，２８ｂが抵抗発熱体２２，２５，２８における折れ曲がり部分となる。
【００７６】
接続部２２ｂ，２５ｂ，２８ｂを構成する材料は、線状部２２ａ，２５ａ，２８ａと同一の材料であってもよいが、本実施の形態では、線状部２２ａ，２５ａ，２８ａを構成する材料の体積抵抗率に対して１／１０以下の体積抵抗率を有する低体積抵抗材料からなる。これによって、線状部２２ａ，２５ａ，２８ａでは十分に発熱する一方、折れ曲がり部分となる接続部２２ｂ，２５ｂ，２８ｂが、線状部２２ａ，２５ａ，２８ａを構成する材料よりも低い体積抵抗率の材料によって形成されるので、折れ曲がり部分において局所的に電流が集中して流れるのを防止することができる。
【００７７】
低体積抵抗材料としては、体積抵抗率が５．９×１０−８Ωｃｍ程度の亜鉛、体積抵抗率が２．０５×１０−８Ωｃｍ程度の金、体積抵抗率が１．５５×１０−８Ωｃｍ程度の銅、体積抵抗率が１．４７×１０−８Ωｃｍ程度の銀などを挙げることができるが、その中でも体積抵抗率が小さく低コストである銀または銅が好ましい。
【００７８】
また、抵抗発熱体２２，２５，２８が通電されると発熱するが、接続部２２ｂ，２５ｂ，２８ｂを低体積抵抗率の材料から形成した場合、その発熱量は、線状部２２ａ，２５ａ，２８ａと比較して小さくなる。そのため、接続部２２ｂ，２５ｂ，２８ｂの面積割合が大きすぎると、面状発熱体２０表面の温度分布が不均一となる。したがって、抵抗発熱体２２，２５，２８における、全線状部２２ａ，２５ａ，２８ａの面積に対する全接続部２２ｂ，２５ｂ，２８ｂの面積割合は、面状発熱体２０表面の温度分布が均一になるように設定する。
【００７９】
ここで、抵抗発熱体２２，２５，２８における折れ曲がり部分であり、接続部２２ｂ，２５ｂ，２８ｂが形成される領域は、抵抗発熱体２２，２５，２８が屈曲する角部を含んでいればよく、図５（ａ）に示すような抵抗発熱体２２，２５，２８における角部から屈曲して面状発熱体２０の長手方向に延びる部分を含む領域、図５（ｂ）に示すような抵抗発熱体２２，２５，２８における角部から屈曲して面状発熱体２０の長手方向に延びる一部を含む領域、図５（ｃ）に示すような抵抗発熱体２２，２５，２８における角部のみを含む領域である。
【００８０】
そして、面状発熱体２０においては、面状発熱体２０の長手方向中央部の発熱パターン２１と、両端部の発熱パターン２４，２７とが、区別された状態で通電可能となるように、給電制御部３３によって通電制御される。
【００８１】
具体的には、発熱パターン２１の抵抗発熱体２２は、その両端部が面状発熱体２０の長手方向両端部に形成される給電端子部２３に接続されている。そして、抵抗発熱体２２は、給電端子部２３に給電制御部３３を介して電源３２からの電圧が印加されて通電することによって発熱する。発熱パターン２４の抵抗発熱体２５と発熱パターン２７の抵抗発熱体２８とは、一端部同士が接続部と同じ材料からなるパターン接続部３０によって電気的に接続され、各他端部が給電端子部２３とは異なる端子である給電端子部２９に接続されている。そして、抵抗発熱体２５および抵抗発熱体２８は、給電端子部２９に給電制御部３３を介して電源３２からの電圧が印加されて通電することによって、抵抗発熱体２２とは区別された状態で発熱する。
【００８２】
以上のように、面状発熱体２０においては、面状発熱体２０の長手方向における発熱量を、通電状態を切替えることによって調整することができ、面状発熱体２０表面における温度分布が所望の温度分布となるように調整することができる。
【００８３】
ここで、給電制御部３３は、制御手段９０によって制御されて、発熱体側サーミスタ６３により検出された温度と、抵抗発熱体２２，２５，２８に設定される電力値とから、供給電力を制御するように構成されている。
【００８４】
図６は、面状発熱体２０において通電を制御する制御手段９０の構成を示すブロック図である。制御手段９０は、主制御部９１と、検出部９２と、電力算出部９３と、給電制御部３３とを含んで構成される。主制御部９１は、検出部９２と、電力算出部９３と、給電制御部３３とを統括的に制御する。
【００８５】
制御手段９０における面状発熱体２０に対する通電制御は、以下に示す２つの通電制御例を挙げることができる。
【００８６】
第１の通電制御例において、制御手段９０の検出部９２は、発熱パターン２１，２４，２７を構成するそれぞれの抵抗発熱体２２，２５，２８に流れる電流値および給電端子部２３，２９に印加される電圧値を検出する。電力算出部９３は、検出部９２によって検出された電流値および電圧値に基づいて、各抵抗発熱体２２，２５，２８に供給される電力値を算出する。そして、給電制御部３３は、電力算出部９３によって算出された算出電力値に基づいて、各抵抗発熱体２２，２５，２８が定着温度に基づいて設定される所定の温度範囲内で発熱するように、各抵抗発熱体２２，２５，２８に対する給電を制御する。
【００８７】
第２の通電制御例において、制御手段９０の検出部９２は、発熱パターン２１，２４，２７を構成するそれぞれの抵抗発熱体２２，２５，２８に対応する給電端子部２３，２９に印加される電圧値を検出する。電力算出部９３は、検出部９２によって検出された電圧値および各抵抗発熱体２２，２５，２８の電気抵抗値に基づいて、各抵抗発熱体２２，２５，２８に供給される電力値を算出する。そして、給電制御部３３は、電力算出部９３によって算出された算出電力値に基づいて、各抵抗発熱体２２，２５，２８が定着温度に基づいて設定される所定の温度範囲内で発熱するように、各抵抗発熱体２２，２５，２８に対する給電を制御する。
【００８８】
また、本実施の形態では、主制御部９１は、発熱体側サーミスタ６３によって検出された定着ベルト６４表面の温度情報を給電制御部３３に伝送し、温度情報が伝送された給電制御部３３は、算出電力値に加えて温度情報も含めて、各抵抗発熱体２２，２５，２８に対する給電を制御する。
【００８９】
次に、制御手段９０における面状発熱体２０に対する通電制御を、図７〜１０を用いて具体的に説明する。図７は、抵抗発熱体の電気抵抗値の違いにおける印加電圧と電力との関係を示すグラフである。抵抗発熱体の両端部に接続される給電端子部に印加される電圧値が大きくなると、その印加電圧値に比例して、抵抗発熱体における電力値が上昇する。このとき、２５℃における電気抵抗値が異なる３種の抵抗発熱体１〜３（抵抗発熱体１：電気抵抗値９．０Ω、抵抗発熱体２：電気抵抗値１０．０Ω、抵抗発熱体３：電気抵抗値１１．０Ω）を比較すると、抵抗発熱体の電気抵抗値が大きくなるにつれて、電力値は小さくなる。
【００９０】
ここで、一般的に、抵抗発熱体の電気抵抗値は、製造時のばらつき等によって公差を有しており、印加電圧値も公差を有している。前述したように、抵抗発熱体の電気抵抗値および印加電圧値は、抵抗発熱体における電力値と密接に関係しているので、抵抗発熱体の電気抵抗値の公差および印加電圧値の公差は、抵抗発熱体に供給される電力量を変動させる要因となる。
【００９１】
図８は、抵抗発熱体の電気抵抗値の違いにおける、抵抗発熱体の温度と電気抵抗値との関係、および抵抗発熱体の温度と電力値との関係を示すグラフである。また、図９は、抵抗発熱体の電気抵抗値および印加電圧値の違いにおける、抵抗発熱体に対する通電時間と電力値との関係、および抵抗発熱体に対する通電時間と温度との関係を示すグラフである。
【００９２】
正の抵抗温度特性を有する抵抗発熱体は、図８に示すように、温度が上昇するにつれて、発熱体自身の電気抵抗値が大きくなる。そのため、抵抗発熱体を流れる電流値が小さくなり、電力値が低下する。
【００９３】
たとえば、２５℃（Ｔ１）における電気抵抗値が１０．０Ωの抵抗発熱体２では、温度Ｔ１における電気抵抗値および材料の抵抗温度係数から、定着温度に基づいて設定される所定の設定温度（Ｔ３）における電気抵抗値（Ｒ２−Ｔ３）を算出することができる。抵抗発熱体２に電圧を印加して、抵抗発熱体２の電気抵抗値が所望の値（Ｒ２−Ｔ３）になったときに通電を遮断することによって、過昇温を防止した状態で温度制御が可能である。
【００９４】
これに対して、温度Ｔ１における電気抵抗値が９．０Ωであり、抵抗発熱体２に対して電気抵抗値が小さい抵抗発熱体１では、温度Ｔ３における電気抵抗値（Ｒ１−Ｔ３）が抵抗発熱体２よりも小さくなるので、温度Ｔ３における電力値（Ｗ１−Ｔ３）は抵抗発熱体２の電力値（Ｗ２−Ｔ３）よりも大きくなる。所定の設定温度Ｔ３における電力値が抵抗発熱体２よりも大きい抵抗発熱体１は、図９に示すように、温度Ｔ３に到達するまでの通電時間が短くなる。
【００９５】
また、温度Ｔ１における電気抵抗値が１１．０Ωであり、抵抗発熱体２に対して電気抵抗値が大きい抵抗発熱体３では、温度Ｔ３における電気抵抗値（Ｒ３−Ｔ３）が抵抗発熱体２よりも大きくなるので、温度Ｔ３における電力値（Ｗ３−Ｔ３）は抵抗発熱体２の電力値（Ｗ２−Ｔ３）よりも小さくなる。所定の設定温度Ｔ３における電力値が抵抗発熱体２よりも小さい抵抗発熱体３は、図９に示すように、温度Ｔ３に到達するまでの通電時間が長くなる。
【００９６】
以上のことから、抵抗発熱体において電気抵抗値の公差および印加電圧値の公差があった場合、抵抗発熱体の電力値にばらつきが発生し、所定の設定温度Ｔ３に到達するまでの通電時間にばらつきが発生することがわかる。そのため、抵抗発熱体に対して一定の通電時間を設定した場合、電気抵抗値が小さい抵抗発熱体では、設定温度Ｔ３よりも高い温度（Ｔ４）まで上昇してオーバーシュートが発生し、電気抵抗値が大きい抵抗発熱体では、設定温度Ｔ３よりも低い温度（Ｔ２）までしか到達せずにアンダーシュートが発生する。
【００９７】
そこで、本発明の定着装置１５に備えられる制御手段９０は、前述したように、面状発熱体２０の長手方向中央部の発熱パターン２１と、両端部の発熱パターン２４，２７とが区別された状態で、各発熱パターン２１，２４，２７を構成するそれぞれの抵抗発熱体２２，２５，２８に対応する算出電力値に基づいて、通電制御する。
【００９８】
発熱パターン２１が定着ベルト６４表面における通紙部に対応し、発熱パターン２４，２７が非通紙部に対応した場合における制御手段９０の通電制御を、図１０を用いて以下に説明する。図１０は、面状発熱体２０に対する通電制御における、抵抗発熱体に対する通電時間と算出電力値との関係、および抵抗発熱体に対する通電時間と温度との関係を示すグラフである。
【００９９】
定着装置１５においては、所定の定着温度が予め設定されている。また、抵抗発熱体２２，２５，２８の定着温度における電気抵抗値に基づいて、設定電力値が予め設定されている。
【０１００】
制御手段９０の主制御部９１は、定着装置１５の主電源がＯＮされると、検出部９２と、電力算出部９３と、給電制御部３３とを統括的に制御して、各抵抗発熱体２２，２５，２８に対する通電制御を開始させる。
【０１０１】
まず、給電制御部３３は、電源３２を制御して給電端子部２３，２９に電圧を印加させる。給電端子部２３，２９に電圧が印加されると、各抵抗発熱体２２，２５，２８には電流が流れる。そして、検出部９２は、所定の時間間隔で、各抵抗発熱体２２，２５，２８に流れる電流値および給電端子部２３，２９に印加された電圧値を検出し、電力算出部９３は、検出部９２によって検出された電流値および電圧値に基づいて、各抵抗発熱体２２，２５，２８に供給される電力値を算出する。
【０１０２】
各抵抗発熱体２２，２５，２８は、給電端子部２３，２９に電圧が印加されて電流が流れると、正の抵抗温度特性を有して発熱する。各抵抗発熱体２２，２５，２８は、発熱して温度が上昇するにつれて、電気抵抗値が大きくなり、電流値が小さくなるが、この電流値の変化を検出部９２が検出し、検出結果に基づいて電力算出部９３が電力値を算出する。
【０１０３】
給電制御部３３は、発熱体側サーミスタ６３から伝送される定着ベルト６４表面の温度情報に基づいて、各抵抗発熱体２２，２５，２８の温度が定着温度に到達したと判断し、かつ電力算出部９３が算出した算出電力値が設定電力値以下になった場合に給電を遮断する。このとき、定着ベルト６４表面の温度が定着温度に到達した定着装置１５では、通紙が開始される。
【０１０４】
給電が遮断された各抵抗発熱体２２，２５，２８では、算出電力値は瞬時にゼロになるが、温度は所定温度範囲内で上昇した後、下降する。このとき、各抵抗発熱体２２，２５，２８における温度の下降速度は、非通紙部に対応した抵抗発熱体２５，２８の方が通紙部に対応した抵抗発熱体２２よりも速い。これは、非通紙部に対応した抵抗発熱体２５，２８では放熱が起こるからである。このような、抵抗発熱体２２，２５，２８における温度の下降速度に基づいて、抵抗発熱体２５，２８に対応する部分が非通紙部であると判断することができる。給電制御部３３は、非通紙部に対応する抵抗発熱体２５，２８に対しては、給電制御は行わず、給電を遮断した状態を維持する。
【０１０５】
そして、給電制御部３３は、発熱体側サーミスタ６３から伝送される定着ベルト６４表面の温度情報に基づいて、抵抗発熱体２２の温度が定着温度まで下降したと判断すると、抵抗発熱体２２に対する通電を復帰させる。給電が復帰された抵抗発熱体２２では、温度が下降を続ける間は電流値が上昇するので算出電力値が上昇するが、その後、給電復帰にともなって温度が上昇すると算出電力値が下降する。そして、算出電力値が設定電力値以下になった場合に給電を遮断する。以降、給電制御部３３は、給電遮断と復帰とを、前述のようにして繰り返す。
【０１０６】
本発明の定着装置１５では、前述のように、抵抗発熱体２２，２５，２８の電流値および電圧値の変動を的確に捉えて電力値を算出し、その算出電力値に基づいて、制御手段９０による通電制御が繰り返されて行われるので、抵抗発熱体２２，２５，２８の電気抵抗値が公差を有し、印加電圧も公差を有する場合であっても、オーバーシュートなど抵抗発熱体２２，２５，２８の温度の時間的変動のばらつきが大きくなるのを抑制することができる。そのため、抵抗発熱体２２，２５，２８の制御温度に対するオーバーシュートなどによる遅延時間を回避して、即応性が良好な高精度の温度制御が可能となる。したがって、定着装置１５は、抵抗発熱体２２，２５，２８が発熱することによって定着ベルト６４を加熱するときに、加熱むらが発生するのが抑制されて、均一な定着性を達成可能な装置となる。
【０１０７】
また、面状発熱体２０においては、各発熱パターン２１，２４，２７を構成する抵抗発熱体の線状部２２ａ，２５ａ，２８ａの延在方向は、面状発熱体２０の長手方向に対して所定の角度θだけ傾斜していることが好ましい。これによって、発熱量が小さい部分および発熱しない部分の温度低下を補うことになるため、面状発熱体２０から熱が伝達される定着ベルト６４の温度分布を均一にすることができる。特に、複数の発熱パターン２１，２４，２７を有する場合であっても、面状発熱体２０の長手方向両端部に形成される発熱パターン２４，２７において、急激な温度変化が発生するのを防止することができる。
【０１０８】
また、面状発熱体２０においては、面状発熱体２０の長手方向両端部側に形成される発熱パターン２４，２７での線状部同士の間隔を、所定領域内で、内側から外側に向かうにつれて小さくなるように設定することによって、所定領域内における電力密度を上げることができる。そのため、面状発熱体２０の所定領域に対応する発熱パターン２４，２７の端部からの放熱損失を抑制して、面状発熱体２０の長手方向における温度分布の均一化が可能となる。
【０１０９】
図１１は、面状発熱体２０の両端部における発熱パターンを示す図である。面状発熱体２０の発熱パターン２４，２７において、前記所定領域内に形成される複数の線状部同士の間隔は、それぞれ１つずつ変化させてもよいし、同じでもよい。
【０１１０】
たとえば、発熱パターン２４，２７を構成する抵抗発熱体の線状部同士の間隔を、外側から内側に向かう順に、間隔Ａ１、間隔Ａ２、間隔Ａ３、間隔Ａ４とした場合、線状部同士の間隔の設定例としては、図１１（ａ）に示すように、間隔Ａ１＝Ａ２＜Ａ３＝Ａ４を満たすような設定例を挙げることができる。また、図１１（ｂ）に示すような、間隔Ａ１＜Ａ２＜Ａ３＝Ａ４を満たすような設定例、図１１（ｃ）に示すような、間隔Ａ１＜Ａ２＜Ａ３＜Ａ４を満たすような設定例も挙げることができる。
【０１１１】
本実施の形態では、面状発熱体２０の長手方向両端部側に形成される発熱パターン２４，２７における前記所定領域の範囲は、発熱パターン２４において最も外側に配置される２本の線状部２５ａを含んだ範囲、発熱パターン２７において最も外側に配置される２本の線状部２８ａを含んだ範囲に設定される。そして、所定領域内の２本の線状部２５ａ同士の間隔と、２本の線状部２８ａ同士の間隔とは、同一の間隔（３．０ｍｍ）に設定され、その他の線状部２５ａ同士、２８ａ同士の間隔は、発熱パターン２１を構成する線状部２２ａ同士の間隔と同一の３．５ｍｍに設定されている。
【０１１２】
ここで、前記所定領域の範囲は、たとえば、定着装置１５に通紙される記録紙の幅などを考慮して設定すればよい。具体的には、定着ベルト６４に対向して配置される面状発熱体２０の前記所定領域が、記録紙の通紙幅両端部よりも外側に配置されることがないように、前記所定領域の範囲を設定する。これによって、定着装置１５に通紙される記録紙は、記録紙の通紙幅で発熱量が大きい状態の定着ベルト６４と接触することになる。そのため、記録紙は、幅手方向両端部での放熱損失が抑制された状態で両端部と中央部とで温度差がなく、通紙幅全領域にわたって温度分布の均一化が図られた状態で通紙される。
【０１１３】
また、面状発熱体２０においては、絶縁層３１上に形成される発熱パターン２１，２４，２７を覆うように、低摩擦係数の材料からなるコート層を形成してもよい。後述する定着装置８０が備える定着ベルト６４を加熱する部材として面状発熱体２０を、定着ベルト６４と接触するように配置した場合、面状発熱体２０の表面にコート層を設けることにより、面状発熱体２０と定着ベルト６４との間の摩擦力を低減することができ、定着ベルト６４が摩耗するのを防止して定着ベルト６４の高い耐久性を確保することができる。コート層を構成する材料としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）樹脂とＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）樹脂との少なくともいずれか１つの材料を挙げることができる。
【０１１４】
なお、面状発熱体２０における、線状部２２ａ，２５ａ，２８ａおよび接続部２２ｂ，２５ｂ，２８ｂを有する抵抗発熱体２２，２５，２８を絶縁層３１上に形成する方法は、この分野で常用される方法を適用することができ、たとえば、塗装、溶射、印刷、接着などの方法を挙げることができる。
【０１１５】
図１２は、面状発熱体の第２例である面状発熱体４０の構成を示す図である。面状発熱体４０は、前述した面状発熱体２０が有する絶縁層３１と同様に構成される絶縁層５０を含み、その絶縁層５０の厚み方向一表面に、発熱領域となる発熱パターンが形成されている。さらに、面状発熱体４０は、複数の発熱パターンから構成されており、複数の分割された発熱領域を有する。本実施の形態では、面状発熱体４０は、絶縁層５０の長手方向に対して一端部の発熱領域と、他端部の発熱領域と、中央部の発熱領域との３つに分割された発熱領域が形成されるように、絶縁層５０の長手方向中央部に発熱パターン４１、一端部に発熱パターン４４、他端部に発熱パターン４７が形成されている。
【０１１６】
発熱パターン４１は線状部４２ａおよび接続部４２ｂを含む抵抗発熱体４２を有し、発熱パターン４４は線状部４５ａおよび接続部４５ｂを含む抵抗発熱体４５を有し、発熱パターン４７は線状部４８ａおよび接続部４８ｂを含む抵抗発熱体４８を有する。
【０１１７】
面状発熱体４０における線状部４２ａ，４５ａ，４８ａは、前述した面状発熱体２０の線状部２２ａ，２５ａ，２８ａと同様に構成される。そして、面状発熱体４０における接続部４２ｂ，４５ｂ，４８ｂは、面状発熱体２０の接続部２２ｂ，２５ｂ，２８ｂと同様に低体積抵抗率の材料によって形成してもよいが、本実施の形態では、線状部と同様の材料によって形成され、それ以外は、面状発熱体２０の接続部２２ｂ，２５ｂ，２８ｂと同様に構成される。
【０１１８】
そして、面状発熱体４０においては、面状発熱体４０の長手方向中央部の発熱パターン４１と、一端部の発熱パターン４４と、他端部の発熱パターン４７とが、区別された状態で通電可能となるように、給電制御部５２によって通電制御される。このとき、給電制御部５２は、前述した面状発熱体２０の給電制御部３３と同様に、発熱体側サーミスタ６３により検出された温度と、各抵抗発熱体４２，４５，４８に対する算出電力値とから、３つに分割された発熱領域への給電を制御するように構成されている。
【０１１９】
具体的には、発熱パターン４１の抵抗発熱体４２は、その両端部が、発熱パターン４１に対応して面状発熱体４０の長手方向中央部に形成される給電端子部４３に接続されている。そして、抵抗発熱体４２は、給電端子部４３に給電制御部５２を介して電源５１からの電圧が印加されて通電することによって発熱する。発熱パターン４４の抵抗発熱体４５は、その両端部が、発熱パターン４４に対応して面状発熱体４０の長手方向一端部に形成される給電端子部４６に接続されている。そして、抵抗発熱体４５は、給電端子部４６に給電制御部５２を介して電源５１からの電圧が印加されて通電することによって、抵抗発熱体４２とは区別された状態で発熱する。発熱パターン４７の抵抗発熱体４８は、その両端部が、発熱パターン４７に対応して面状発熱体４０の長手方向他端部に形成される給電端子部４９に接続されている。そして、抵抗発熱体４８は、給電端子部４９に給電制御部５２を介して電源５１からの電圧が印加されて通電することによって、抵抗発熱体４２，４５とは区別された状態で発熱する。
【０１２０】
以上のように、面状発熱体４０においては、面状発熱体４０の長手方向における発熱量を、通電状態を切替えることによって調整することができ、面状発熱体４０から熱が伝達される定着ベルト６４表面の温度分布を均一にすることができる。
【０１２１】
また、定着装置１５において、面状発熱体２０，４０は、定着ローラ１５ａの軸線方向に平行に延びて、胴部５０ａの半円弧状内側表面に沿うように形成される。このとき、面状発熱体２０，４０が有する絶縁層３１，５０が、基材６２の胴部６０ａと接触する側となるように形成されるのが好ましい。これによって、面状発熱体２０，４０が有する抵抗発熱体と基材６２との間の絶縁を確保することができ、より安全な加熱部材６０とすることができる。
【０１２２】
図１３は、本発明の第２実施形態である定着装置８０の構成を示す図である。定着装置８０は、前述した定着装置１５と類似しており、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。定着装置８０においては、加熱部材７０が有する基材７２の胴部における層構成が、定着装置１５の加熱部材６０とは異なる。ここで、定着装置８０が備える加熱部材７０の面状発熱体２０，４０に対する通電は、前述した定着装置１５と同様に、制御手段９０によって制御される。
【０１２３】
定着装置８０において、面状発熱体２０，４０は、定着ローラ１５ａの軸線方向に平行に延びて、胴部の半円弧状外側表面に沿うように形成される。つまり、面状発熱体２０，４０が、定着ベルト６４と接触することになる。このとき、面状発熱体２０，４０が有するコート層が、加熱部材７０の胴部における最外層であり定着ベルト６４と接触する層となるように、面状発熱体２０，４０を基材７２の外側表面に形成させるのが好ましい。これによって、加熱部材７０と定着ベルト６４との間の摩擦力を低減することができ、定着ベルト６４が摩耗するのを防止して定着ベルト６４の高い耐久性を確保することができるとともに、定着ベルト６４を駆動する定着ローラ１５ａおよび加圧ローラ１５ｂへの負荷も低減することができ各ローラ１５ａ，１５ｂの耐久性も確保し、低電力で駆動することが可能となる。
【０１２４】
また、面状発熱体２０，４０のコート層が加熱部材７０の胴部における最外層となるように面状発熱体２０，４０が基材７２の外側表面に固着形成された場合、面状発熱体２０，４０の絶縁層３１，５０は、基材７２と接触する層となる。これによって、面状発熱体２０，４０が有する抵抗発熱体と基材７２との間の絶縁を確保することができ、より安全な加熱部材７０とすることができる。
【０１２５】
［実施例］
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【０１２６】
（実施例１）
実施例１において使用した定着装置は、前述した定着装置８０である。この定着装置８０を複写機（商品名：ＭＸ−７０００Ｎ、シャープ株式会社製）に搭載した。実施例１における詳細条件は、以下のようにした。
【０１２７】
＜定着ローラ＞
直径が３０ｍｍで、芯金が直径１５ｍｍのステンレス鋼、弾性層が厚さ３ｍｍのシリコンスポンジゴムであるものを使用した。
【０１２８】
＜加圧ローラ＞
直径が３０ｍｍでシリコンソリッドゴムからなり、離型層には厚さ３０μｍのＰＦＡチューブ、内部に定格電力４００Ｗのヒータランプを配置したものを使用した。
【０１２９】
＜定着ベルト＞
ベルト基材に厚さ７０μｍのポリイミド、弾性層に厚さ１５０μｍのシリコンゴム、離型層に厚さ３０μｍのＰＴＦＥコートが形成されたベルトを使用した。
【０１３０】
＜蛇行防止用カラー＞
内径２０ｍｍ、直径３２ｍｍ、幅７ｍｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）カラーを、定着ベルト端部と接するように配置した。
【０１３１】
＜加熱部材＞
基材：胴部の直径が２８ｍｍ、ジャーナル部の直径が２０ｍｍであり、肉厚１ｍｍのアルミ製パイプ、ベルト摺動部は半分をカットした円弧状とした。
【０１３２】
面状発熱体：実施例１において使用した面状発熱体は、前述した面状発熱体２０である。面状発熱体において、定着ローラの軸線方向に対応して延びる方向である長手方向の長さは３３０ｍｍとし、基材の円弧状外側表面に、プラズマ溶射にて、アルミナからなる絶縁層を形成し、面状発熱体２０の発熱パターン２１，２４，２７に従いマスキング材を貼付け、それらの表面に抵抗発熱体としてニッケルクロムを主成分とした材料（体積抵抗率：１０７．３×１０−８Ωｃｍ）を用いて線状部を、さらに銅（体積抵抗率：１．５５×１０−８Ωｃｍ）を用いて接続部を、プラズマ溶射してパターンを形成した後、マスキング材を除去し、それらの表面にＰＴＦＥ層を２０μｍの厚みでコーティングし、給電端子部にリード線を接続した。このとき、加熱部材の全発熱体の電気抵抗は、２５℃で１０．１０Ωであった。
【０１３３】
なお、抵抗発熱体は、その幅は６．６ｍｍであり、隣接する線状部同士の間隔および線状部の傾斜角θは、発熱領域の電力量、印加電圧および使用する抵抗発熱体の体積抵抗率から設置する線状部の幅、長さおよび膜厚を試算し、画像領域の定着ベルトの表面温度分布を放射温度計で実測するとともに定着画像の定着性を確認することにより調整して決定した。なお、線状部の傾斜角θは７０°であった。
【０１３４】
＜サーミスタ＞
発熱体側サーミスタとして非接触赤外線方式のセンサを軸方向中央部に１台設置し、加圧ローラ側サーミスタとして接触式サーミスタを使用した。
【０１３５】
＜制御手段＞
発熱体側サーミスタによって検出された温度と、各抵抗発熱体に対する算出電力値とから、分割された発熱領域に対する給電を制御するようにした。また、加圧ローラ側サーミスタによって検出された温度に基づいて、加圧ローラのヒータランプに対する給電を制御するようにした。
【０１３６】
＜定着条件＞
定着ニップ部長さ：７ｍｍ（定着ニップ部の記録紙搬送方向の長さ）
定着速度：２２０ｍｍ／ｓｅｃ
加熱ニップ部長さ：４４ｍｍ（定着ベルトと加熱部材との記録紙搬送方向の接触長さ）
加熱ニップ部幅：３３０ｍｍ（定着ローラの軸線方向に対応する長さ）
【０１３７】
加熱部材に１００Ｖ電源および制御手段を接続し、放射温度計を用いて測定した表面温度が２００℃まで昇温したときの面状発熱体の各抵抗発熱体の電気抵抗値を測定したところ、全体の電気抵抗値が１０．１４Ωであり、中央部が１６．９０Ω、両端部が５０．７Ωであった。
【０１３８】
次に、複写機におけるウオームアップ時間、５０枚の連続通紙した場合の温度むら、小サイズ紙を通紙した場合の端部昇温を観察した。
【０１３９】
１００Ｖの電圧を面状発熱体全体に印加した場合、定着ローラ上の定着ベルト表面温度全体が２００℃に到達する時間（ウオームアップ時間）は、２６．６ｓｅｃであった。面状発熱体両端部の発熱領域に対応する抵抗発熱体の電力供給制御に、設定電力値として１９７Ｗを設定した。連続通紙での画像濃度むらはほとんどなく、高品質の画像が得られた。さらに、小サイズ紙を通紙したときの、面状発熱体両端部の温度を、発熱体側サーミスタで測定したところ、過昇温は観られず、消費電力も効率よく抑制できた。
【０１４０】
さらに、供給電圧のばらつきを考慮して、電圧を９０Ｖおよび１１０Ｖに設定して、同様な評価を実施した。面状発熱体両端部の発熱領域に対応する抵抗発熱体に対する設定電力値は、９０Ｖで１５９Ｗ、１１０Ｖで２３８Ｗとした。面状発熱体全体に通電した場合のウオームアップ時間は、９０Ｖの電圧を印加した場合が２９．５ｓｅｃ、１１０Ｖの電圧を印加した場合が２４．１ｓｅｃであった。供給電圧のばらつきによらず、目標とする３０ｓｅｃ以下のウオームアップ時間を達成することができた。
【０１４１】
設定電圧を９０Ｖ，１１０Ｖとした場合においても、連続通紙での画像濃度むらはほとんどなく、高品質の画像が得られた。さらに、小サイズ紙を通紙したときの、面状発熱体両端部の温度を、発熱体側サーミスタで測定したところ、過昇温は観られず、消費電力も効率よく抑制できた。
【０１４２】
また、面状発熱体の表面にはＰＴＦＥ樹脂からなるコート層が形成されているため、面状発熱体と定着ベルトとの間の摩擦力が抑制され、摩擦抵抗のないスムースな摺動となり、また定着ベルトへの伝熱効率もよく、定着ベルトの蛇行の抑制ができ、さらに定着ベルト表面の温度検知に非接触式のサーミスタを使用したため、ベルと表面の損傷もなく、ベルトライフは２００Ｋを確保できた。
【０１４３】
さらに、面状発熱体両端部では、抵抗発熱体の密度が高いため、両端部における電力密度は中央部よりも高く、両端部からの放熱による温度むらが抑制され、定着性も均一で高品質な画像が得られた。
【０１４４】
したがって、長期に亘り信頼性と安全性を確保し、加熱部材の寿命を維持するだけでなく、省エネ仕様の定着装置を備えた複写機を提供することができた。
【０１４５】
（実施例２）
実施例２において使用した定着装置は、前述した定着装置１５である。そして、実施例２において使用した面状発熱体は、前述した面状発熱体４０である。具体的には、絶縁層として厚み２５μｍのポリイミドフィルムを用い、抵抗発熱体としてステンレス箔を面状発熱体４０の発熱パターン４１，４４，４７に従ってエッチィングパターン形成し、該パターンステンレス箔の上にポリイミドフィルムを接着剤を用いて絶縁カバーし、面状発熱体であるフィルムヒータを得た。このフィルムヒータを、ポリイミド樹脂からなる耐熱性接着剤にて、アルミニウムからなる基材の内側表面に接着させて貼付けた。さらに、基材の外側表面であり、定着ベルトと接触する部分には、ＰＴＦＥ樹脂およびＰＦＡ樹脂からなる厚み２０μｍのトップコート層を形成させた。以上のこと以外は実施例１と同様にした。
【０１４６】
評価に際しては、抵抗発熱体であるステンレス箔の製造時のばらつきを考慮して、ステンレス箔の厚みを変えて、電気抵抗値の異なる３種の面状発熱体を用いた。評価に用いた３種の面状発熱体の電気抵抗値は、２５℃での電気抵抗値がそれぞれ９．０Ω±１％、１０．０Ω±１％、１１．０Ω±１％であり、２００℃での電気抵抗値がそれぞれ１０．５３Ω、１１．５３Ω、１２．５３Ωであった。
【０１４７】
まず、面状発熱体であるフィルムヒータに対する印加電圧を１００Ｖに設定し、複写機におけるウオームアップ時間、５０枚の連続通紙した場合の温度むら、小サイズ紙を通紙した場合の端部昇温を観察した。
【０１４８】
定着ローラ上の定着ベルト表面温度全体が２００℃に到達する時間（ウオームアップ時間）は、電気抵抗値が９．０Ωの面状発熱体の場合で２３．７ｓｅｃ、電気抵抗値が１０．０Ωの場合で２６．３ｓｅｃ、電気抵抗値が１１．０Ωの場合で２８．９ｓｅｃであった。面状発熱体の電気抵抗値のばらつきによらず、目標とする３０ｓｅｃ以下のウオームアップ時間を達成することができた。
【０１４９】
また、面状発熱体の抵抗発熱体に対して供給する設定電力値として、電気抵抗値が９．０Ωの場合に両端部で１９０Ｗかつ中央部で５７０Ｗ、電気抵抗値が１０．０Ωの場合に両端部で１７３Ｗかつ中央部で５２０Ｗ、電気抵抗値が１１．０Ωの場合に両端部で１６０Ｗかつ中央部で４７９Ｗとした。
【０１５０】
このように面状発熱体の抵抗発熱体に対して供給する設定電力値を設定することによって、連続通紙での画像濃度むらはほとんどなく、高品質の画像が得られた。さらに、小サイズ紙を通紙したときの、面状発熱体両端部の温度を、発熱体側サーミスタで測定したところ、過昇温は観られず、消費電力も効率よく抑制できた。
【０１５１】
また、基材の外側表面にはＰＴＦＥ樹脂およびＰＦＡ樹脂からなるトップコート層が形成されているため、基材と定着ベルトとの間の摩擦力が抑制され、摩擦抵抗のないスムースな摺動となり、また定着ベルトへの伝熱効率もよく、定着ベルトの蛇行の抑制ができ、さらに定着ベルト表面の温度検知に非接触式のサーミスタを使用したため、ベルと表面の損傷もなく、ベルトライフは２００Ｋを確保できた。
【０１５２】
さらに、面状発熱体両端部では、抵抗発熱体の密度が高いため、両端部における電力密度は中央部よりも高く、両端部からの放熱による温度むらが抑制され、定着性も均一で高品質な画像が得られた。
【０１５３】
したがって、長期に亘り信頼性と安全性を確保し、加熱部材の寿命を維持するだけでなく、省エネ仕様の定着装置を備えた複写機を提供することができた。
【０１５４】
（比較例１）
加熱部材に使用する面状発熱体における発熱パターンを、面状発熱体４０の発熱パターン４１，４４，４７から、従来技術における面状発熱体２００の発熱パターン２０１に代えた。図１４は、従来技術の定着装置が備える面状発熱体２００の構成を示す図である。面状発熱体２００は、全体として一定の面を構成する抵抗発熱体２０２からなる発熱パターン２０１を有している。この抵抗発熱体２０２からなる発熱パターン２０１は、定着ベルトの軸方向Ｘに対して所定の角度θだけ傾斜して配置された略平行な複数の線状部２０２ａを含んで構成されて、絶縁層２０３表面に形成されている。このとき、抵抗発熱体２０２は、隣接する線状部２０２ａの延在方向両端部同士を、面状発熱体２００の長手方向に延びて１本の線路となるように接続部２０２ｂが接続して、絶縁層２０３の一表面に形成されている。そして、抵抗発熱体２０２の両端は、通電制御部２０５を介して電源２０４に接続されている。このとき、面状発熱体２００は、発熱体側サーミスタにより検出された温度のみに基づいて、通電制御部２０５が通電制御するように構成されている。以上のこと以外は実施例２と同様にした。評価に用いた面状発熱体の抵抗発熱体の電気抵抗値は、２５℃において１０．０Ω±１０％で、２００℃において１１．５３Ωであった。
【０１５５】
まず、面状発熱体の抵抗発熱体への印加電圧を１００Ｖに設定し、ウオームアップ時間、５０枚の連続通紙した場合の温度むら、小サイズ紙を通紙した場合の端部昇温を評価した。定着ローラ上の定着ベルト表面温度全体が２００℃に到達する時間（ウオームアップ時間）は、２６．３ｓｅｃであった。
【０１５６】
比較例１では、連続通紙での画像濃度むらが生じ、画像不良となった。さらに、小サイズ紙を通紙したときの、面状発熱体両端部の温度を、発熱体側サーミスタで測定したところ、過昇温が発生し、加熱部材および定着部材の損傷が発生した。
【０１５７】
また、比較例１においても、基材の外側表面にはＰＴＦＥ樹脂およびＰＦＡ樹脂からなるトップコート層が形成されているが、上記のように小サイズ紙を通紙したときに、面状発熱体両端部における放熱抑制ができていないため、定着ベルトの摺動抵抗のバランスが悪く、スムースな摺動とならず、定着ベルトの蛇行の抑制ができなかった。このため、定着ベルトは、１０Ｋで端部割れが生じた。
【図面の簡単な説明】
【０１５８】
【図１】本発明の実施の一形態である画像形成装置１００の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態である定着装置１５の構成を示す図である。
【図３】定着装置１５が有する加熱部材６０の構成を示す図である。
【図４】加熱部材６０が有する面状発熱体の第１例である面状発熱体２０の構成を示す図である。
【図５】抵抗発熱体２２，２５，２８において接続部２２ｂ、２５ｂ、２８ｂが形成される領域を示す図である。
【図６】面状発熱体２０において通電を制御する制御手段９０の構成を示すブロック図である。
【図７】抵抗発熱体の電気抵抗値の違いにおける印加電圧と電力との関係を示すグラフである。
【図８】抵抗発熱体の電気抵抗値の違いにおける、抵抗発熱体の温度と電気抵抗値との関係、および抵抗発熱体の温度と電力値との関係を示すグラフである。
【図９】抵抗発熱体の電気抵抗値および印加電圧値の違いにおける、抵抗発熱体に対する通電時間と電力値との関係、および抵抗発熱体に対する通電時間と温度との関係を示すグラフである。
【図１０】面状発熱体２０に対する通電制御における、抵抗発熱体に対する通電時間と算出電力値との関係、および抵抗発熱体に対する通電時間と温度との関係を示すグラフである。
【図１１】面状発熱体２０の両端部における発熱パターンを示す図である。
【図１２】面状発熱体の第２例である面状発熱体４０の構成を示す図である。
【図１３】本発明の第２実施形態である定着装置８０の構成を示す図である。
【図１４】従来技術の定着装置が備える面状発熱体２００の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１５９】
１５，８０  定着装置
２０，４０  面状発熱体
２１，２４，２７，４１，４４，４７  発熱パターン
２２，２５，２８，４２，４５，４８  抵抗発熱体
３１，５０  絶縁層
３３，５２  給電制御部
６０，７０  加熱部材
６２，７２  基材
６３  発熱体側サーミスタ
６４  定着ベルト
６５  加圧ローラ側サーミスタ
９０  制御手段
９１  主制御部
９２  検出部
９３  電力算出部
１００  画像形成装置
【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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