像加熱装置
【課題】抵抗発熱体を像加熱装置のニップ部の外側にはみ出させた構成にした際に、セラミックス基板が急激に高温になり、セラミックス基板が割れるという可能性を抑制する。
【解決手段】加熱体は電気的に直列に接続された２本以上の抵抗発熱体を有し、ニップ部の内側に位置する抵抗発熱体の温度を制御する温度制御系を備え、ニップ部の外側に位置する抵抗発熱体が負の抵抗温度特性を有する。
【解決手段】加熱体は電気的に直列に接続された２本以上の抵抗発熱体を有し、ニップ部の内側に位置する抵抗発熱体の温度を制御する温度制御系を備え、ニップ部の外側に位置する抵抗発熱体が負の抵抗温度特性を有する。
【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。
【背景技術】
【０００２】
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。また、このほかにもフラッシュ加熱方式、オープン加熱方式、熱板加熱方式等種々の方式、構成のものが知られており、実用されている。
【０００３】
最近では、このような方式に代わって、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。
【０００４】
この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、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、ベルト加熱方式等の装置に比べ、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。
【０００５】
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。
【０００６】
このような尾引きを防止するため、抵抗発熱体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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１８６９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、抵抗発熱体が像加熱装置のニップ外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。これにより、例えばアルミナのような熱伝導率が２０Ｗ／ｍＫ、熱膨張率が７．２×１０−６／℃程度のセラミックス基板では、はみ出させたその一部分だけ膨張して熱応力が加わり、セラミックス基板が割れるという可能性があった。
【０００９】
本発明の目的は、尾引き現象を低減させるために前加熱（プレヒート）を与えるように抵抗発熱体を像加熱装置のニップ部の外側にはみ出させる構成にすると共に、基板の割れを簡便に抑制できる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】
【００１０】
上記目的を達成するために、この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に接続され、且つ、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の温度を制御する温度制御系を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、尾引き現象を低減させるために前加熱（プレヒート）を与えることが可能であり、かつ基板割れの恐れ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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る像加熱装置の概略構成図である。
【図２】本発明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の実施形態における加熱体の平面模型図である。
【図４】第１の実施形態における抵抗発熱体の抵抗温度特性の概略図である。
【図５】第１の実施形態と比較例における加熱体幅方向の温度分布の概念図である。
【図６】第１の実施形態と比較例における加熱体幅方向の熱応力分布の概念図である。
【図７】比較例における加熱体の平面模型図である。
【図８】比較例における抵抗発熱体の抵抗温度特性の概略図である。
【図９】第２の実施形態における加熱体の平面模型図である。
【図１０】第２の実施形態における抵抗発熱体の抵抗温度特性の概略図である。
【図１１】第２の実施形態と比較例における加熱体幅方向の温度分布の概念図である。
【図１２】第２の実施形態と比較例における加熱体幅方向の熱応力分布の概念図である。
【図１３】抵抗発熱体が３本で構成される場合の図である。
【図１４】（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１５】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】
【００１３】
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。
【００１４】
《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。
【００１５】
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。
【００１６】
（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。
【００１７】
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。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の外周長に関し、可撓性部材２の方を例えば３ｍｍ程度大きくしてあり、可撓性部材２が周長に余裕を持って外嵌しているものとする。本実施形態では、可撓性部材２の外径は１８ｍｍとした。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、好ましくは５０μｍ以下２０μｍ以上の耐熱性のあるＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等の単層可撓性部材を使用できる。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３０μｍ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。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をコーティングしたものを用いた。
【００２２】
（直列配置の抵抗発熱体を含む加熱体）
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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となるように制御される。
【００２６】
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。
【００２７】
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は銀パラジウムのスクリーン印刷パターン層を用いた。オーバーコート層３４は約５０μｍ厚の耐熱性ガラス層を用いた。
【００２８】
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、線状若しくは線帯状に塗工して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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。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。
【００３２】
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。
【００３３】
検温素子５をニップ部の外側に位置させた場合、検温素子５は上流側抵抗発熱体の温度を検知する。そのため、上流側抵抗発熱体の急激な温度上昇を抑制することができるようになるものの、ニップ部の内側に紙が通紙された際に生じる温度変化を検知することができなくなってしまう。その結果、紙の通紙に合わせて上下流の抵抗発熱体に流れる電流Ｉを制御することができなくなり、ニップ部の内側の温調温度と同等の温度にするために必要な発熱量Ｗ２を得ることができず、定着不良が発生した。
【００３４】
図４に本実施形態における上流側の抵抗発熱体６と下流側の抵抗発熱体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の抵抗発熱体６の抵抗温度特性を、破線が下流側の抵抗発熱体７の抵抗温度特性をそれぞれ示す。下流側では抵抗発熱体７の抵抗値が温度上昇に係らず、ほぼ一定（僅かに小さくなる）一方、上流側では抵抗発熱体６の抵抗値が温度上昇と共に小さくなる（負の抵抗温度特性）。
【００３５】
検温素子５およびＣＰＵ２４を備える下流側（ニップ部）の温度制御系により、直列配置される抵抗発熱体にかかる電流が制御される関係上、ニップ部の上流側で抵抗発熱体６の抵抗値が温度上昇と共に小さくなると、発熱量を小さく抑えられる。本実施形態では、上流側抵抗発熱体６の抵抗変化率を−５０００ｐｐｍ／℃、下流側抵抗発熱体７の抵抗変化率を−３００ｐｐｍ／℃とした。なお、本実施形態では上流側抵抗発熱体６、下流側抵抗発熱体７の夫々について酸化ルテニウムとガラスを混合したものを用いたが、混合比を変えることで上記抵抗変化率を変えた。
【００３６】
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。上流側の抵抗発熱体６の抵抗値をＲ１、下流側の抵抗発熱体７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、上流側の発熱量Ｗ１、下流側の発熱量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。
【００３７】
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、Ｒ１が負の抵抗温度係数をもつ場合、温度の上昇とともにＲ１が減少し、それにつれてＷ１も減少するため、上流側発熱体の温度上昇が抑えられる。そして、セラミックス基板内の温度差が広がることがなくなるので、セラミックス基板の割れを抑制することができる。逆に、Ｒ１が正の抵抗温度係数をもつ場合では、温度の上昇とともにＲ１が増大し、それにつれてＷ１も増大するため、ニップ部の内側のＷ２との発熱比が大きくなり、セラミックス基板内に大きな温度差が生じるため、セラミックス基板の割れが発生する恐れがある。
【００３８】
【表１】
【００３９】
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。ニップ部の外側の抵抗発熱体は約１００Ｗの電力では過剰に昇温することができないため、検温素子で温調しなくても、ニップ部の内側と同じ約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った。その結果、図６に示すように、基板内の温度差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ことがなかったため、セラミックス基板の割れは発生しなかった。
（比較例）
図７に比較例の正面図及び通電制御を行う回路を表す図を示す。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、図７に示す通り２本の抵抗発熱体は電気的に直列に接続されている。比較例では抵抗発熱体８の材料として上下流とも銀パラジウムとガラスの混合物を用いている。比較例の抵抗発熱体の抵抗値は、図８に示すように常温（２５℃）で上下流とも８．０Ω（総抵抗値１６．０Ω）であり、抵抗変化率は上下流とも５００ｐｐｍ／℃程度である。比較例の加熱体以外の像加熱装置の構成は第１の実施形態と同じである。
【００４０】
図６に示すように、比較例では、熱を奪われないニップ部の外側（上流側）の抵抗発熱体の発熱量がニップ部の内側（下流側）のそれに比べて大きくなるため、ニップ部の外側のセラミックス基板の温度の方がニップ部の内側よりも高くなっている。その結果、図６に示すように、比較例で発生した熱応力は、セラミックス基板が割れる最低熱応力を上回り、セラミックス基板が割れてしまった。
【００４１】
《第２の実施形態》
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る。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。
【００４２】
本実施形態では、上流側抵抗発熱体９が負の抵抗温度特性である点は第１の実施形態と同じであるが、下流側抵抗発熱体１０が正の抵抗温度特性で第１の実施形態と異なる。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の抵抗変化率を比較例と同じ５００ｐｐｍ／℃とした。
【００４３】
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の混合物を、下流側抵抗発熱体１０は比較例と同じく銀パラジウムとガラスを混合物を、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。
【００４４】
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１０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。
【００４５】
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。
【００４６】
【表２】
【００４７】
第１の実施形態と同じく、ニップ部の内側にある下流側の抵抗発熱体が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の抵抗発熱体では総電力の約１／５の約９０Ｗの電力が消費され、ニップ部の外側の抵抗発熱体は、約１９０℃となった。加熱体幅方向の温度分布は図１１に示すように、本実施形態では、加熱体幅方向においてほぼ対称的な温度分布となった。その結果、図１２に示すように、熱応力はセラミックス基板が割れる最低熱応力を上回ることがなかったため、セラミックス基板は割れなかった。
【００４８】
（変形例）
上述した実施形態においては、電気的に直列に接続された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。
【００４９】
例えば図１３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に配置）と電気的に直列に接続される関係となれば良い。ここで、抵抗発熱体Ｆと抵抗発熱体Ｅとは互いに電気的に並列に配置される他、直列に配置されても良い。
【００５０】
抵抗発熱体Ｆと抵抗発熱体Ｅとが互いに電気的に並列に配置されるものとして、例えば、図１３で抵抗発熱体Ｆと抵抗発熱体Ｇとが並列に配置され、抵抗発熱体Ｇを自己温度制御型の抵抗発熱体、Ｆを低抵抗とすることができる。自己温度制御型の抵抗発熱体は、キュリー温度（自己温度制御温度）で抵抗値が急に大きくなる抵抗発熱体で代表的にはチタン酸バリウムからなる。このような自己温度制御型の抵抗発熱体を用いることで、温度上昇と共に抵抗発熱体Ｇの抵抗値が急に大きくなり電流が抵抗発熱体Ｆの方だけに流れてもＦの抵抗値が小さいため、発熱量は小さく抑えられる。
【００５１】
同様に、下流側の抵抗発熱体が複数本の前記抵抗発熱体を電気的に並列に配置したものを含み、上流側の抵抗発熱体が少なくとも１本であって下流側の抵抗発熱体と電気的に直列に配置されるものであっても良い。また上流側、下流側のいずれもが複数本の前記抵抗発熱体を電気的に並列に配置したものを含み、上流側と下流側の抵抗発熱体が電気的に直列に配置されるものであっても良い。
【００５２】
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１４（Ａ）に示すようにニップ部Ｎの下流側に設けても良い。図１４（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。
【００５３】
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。
【００５４】
ニップ部下流側の抵抗発熱体Ｋに関しては、図１４（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１４（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。
【００５５】
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１５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１５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。
【００５６】
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。
【００５７】
なお、第１の実施形態、第２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】
【００５８】
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・・上流側の抵抗発熱体、７・・下流側の抵抗発熱体、２１、２２・・給電用電極、２４・・ＣＰＵ、２５・・トライアック、２６・・ＡＣ電源、Ｎ・・ニップ部、Ｐ・・記録材、Ｔ・・トナー、ａ・・記録材搬送方向
【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。
【背景技術】
【０００２】
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。また、このほかにもフラッシュ加熱方式、オープン加熱方式、熱板加熱方式等種々の方式、構成のものが知られており、実用されている。
【０００３】
最近では、このような方式に代わって、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。
【０００４】
この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、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、ベルト加熱方式等の装置に比べ、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。
【０００５】
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。
【０００６】
このような尾引きを防止するため、抵抗発熱体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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１８６９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、抵抗発熱体が像加熱装置のニップ外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。これにより、例えばアルミナのような熱伝導率が２０Ｗ／ｍＫ、熱膨張率が７．２×１０−６／℃程度のセラミックス基板では、はみ出させたその一部分だけ膨張して熱応力が加わり、セラミックス基板が割れるという可能性があった。
【０００９】
本発明の目的は、尾引き現象を低減させるために前加熱（プレヒート）を与えるように抵抗発熱体を像加熱装置のニップ部の外側にはみ出させる構成にすると共に、基板の割れを簡便に抑制できる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】
【００１０】
上記目的を達成するために、この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に接続され、且つ、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の温度を制御する温度制御系を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、尾引き現象を低減させるために前加熱（プレヒート）を与えることが可能であり、かつ基板割れの恐れ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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る像加熱装置の概略構成図である。
【図２】本発明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の実施形態における加熱体の平面模型図である。
【図４】第１の実施形態における抵抗発熱体の抵抗温度特性の概略図である。
【図５】第１の実施形態と比較例における加熱体幅方向の温度分布の概念図である。
【図６】第１の実施形態と比較例における加熱体幅方向の熱応力分布の概念図である。
【図７】比較例における加熱体の平面模型図である。
【図８】比較例における抵抗発熱体の抵抗温度特性の概略図である。
【図９】第２の実施形態における加熱体の平面模型図である。
【図１０】第２の実施形態における抵抗発熱体の抵抗温度特性の概略図である。
【図１１】第２の実施形態と比較例における加熱体幅方向の温度分布の概念図である。
【図１２】第２の実施形態と比較例における加熱体幅方向の熱応力分布の概念図である。
【図１３】抵抗発熱体が３本で構成される場合の図である。
【図１４】（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１５】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】
【００１３】
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。
【００１４】
《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。
【００１５】
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。
【００１６】
（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。
【００１７】
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。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の外周長に関し、可撓性部材２の方を例えば３ｍｍ程度大きくしてあり、可撓性部材２が周長に余裕を持って外嵌しているものとする。本実施形態では、可撓性部材２の外径は１８ｍｍとした。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、好ましくは５０μｍ以下２０μｍ以上の耐熱性のあるＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等の単層可撓性部材を使用できる。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３０μｍ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。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をコーティングしたものを用いた。
【００２２】
（直列配置の抵抗発熱体を含む加熱体）
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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となるように制御される。
【００２６】
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。
【００２７】
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は銀パラジウムのスクリーン印刷パターン層を用いた。オーバーコート層３４は約５０μｍ厚の耐熱性ガラス層を用いた。
【００２８】
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、線状若しくは線帯状に塗工して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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。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。
【００３２】
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。
【００３３】
検温素子５をニップ部の外側に位置させた場合、検温素子５は上流側抵抗発熱体の温度を検知する。そのため、上流側抵抗発熱体の急激な温度上昇を抑制することができるようになるものの、ニップ部の内側に紙が通紙された際に生じる温度変化を検知することができなくなってしまう。その結果、紙の通紙に合わせて上下流の抵抗発熱体に流れる電流Ｉを制御することができなくなり、ニップ部の内側の温調温度と同等の温度にするために必要な発熱量Ｗ２を得ることができず、定着不良が発生した。
【００３４】
図４に本実施形態における上流側の抵抗発熱体６と下流側の抵抗発熱体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の抵抗発熱体６の抵抗温度特性を、破線が下流側の抵抗発熱体７の抵抗温度特性をそれぞれ示す。下流側では抵抗発熱体７の抵抗値が温度上昇に係らず、ほぼ一定（僅かに小さくなる）一方、上流側では抵抗発熱体６の抵抗値が温度上昇と共に小さくなる（負の抵抗温度特性）。
【００３５】
検温素子５およびＣＰＵ２４を備える下流側（ニップ部）の温度制御系により、直列配置される抵抗発熱体にかかる電流が制御される関係上、ニップ部の上流側で抵抗発熱体６の抵抗値が温度上昇と共に小さくなると、発熱量を小さく抑えられる。本実施形態では、上流側抵抗発熱体６の抵抗変化率を−５０００ｐｐｍ／℃、下流側抵抗発熱体７の抵抗変化率を−３００ｐｐｍ／℃とした。なお、本実施形態では上流側抵抗発熱体６、下流側抵抗発熱体７の夫々について酸化ルテニウムとガラスを混合したものを用いたが、混合比を変えることで上記抵抗変化率を変えた。
【００３６】
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。上流側の抵抗発熱体６の抵抗値をＲ１、下流側の抵抗発熱体７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、上流側の発熱量Ｗ１、下流側の発熱量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。
【００３７】
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、Ｒ１が負の抵抗温度係数をもつ場合、温度の上昇とともにＲ１が減少し、それにつれてＷ１も減少するため、上流側発熱体の温度上昇が抑えられる。そして、セラミックス基板内の温度差が広がることがなくなるので、セラミックス基板の割れを抑制することができる。逆に、Ｒ１が正の抵抗温度係数をもつ場合では、温度の上昇とともにＲ１が増大し、それにつれてＷ１も増大するため、ニップ部の内側のＷ２との発熱比が大きくなり、セラミックス基板内に大きな温度差が生じるため、セラミックス基板の割れが発生する恐れがある。
【００３８】
【表１】
【００３９】
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。ニップ部の外側の抵抗発熱体は約１００Ｗの電力では過剰に昇温することができないため、検温素子で温調しなくても、ニップ部の内側と同じ約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った。その結果、図６に示すように、基板内の温度差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ことがなかったため、セラミックス基板の割れは発生しなかった。
（比較例）
図７に比較例の正面図及び通電制御を行う回路を表す図を示す。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、図７に示す通り２本の抵抗発熱体は電気的に直列に接続されている。比較例では抵抗発熱体８の材料として上下流とも銀パラジウムとガラスの混合物を用いている。比較例の抵抗発熱体の抵抗値は、図８に示すように常温（２５℃）で上下流とも８．０Ω（総抵抗値１６．０Ω）であり、抵抗変化率は上下流とも５００ｐｐｍ／℃程度である。比較例の加熱体以外の像加熱装置の構成は第１の実施形態と同じである。
【００４０】
図６に示すように、比較例では、熱を奪われないニップ部の外側（上流側）の抵抗発熱体の発熱量がニップ部の内側（下流側）のそれに比べて大きくなるため、ニップ部の外側のセラミックス基板の温度の方がニップ部の内側よりも高くなっている。その結果、図６に示すように、比較例で発生した熱応力は、セラミックス基板が割れる最低熱応力を上回り、セラミックス基板が割れてしまった。
【００４１】
《第２の実施形態》
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る。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。
【００４２】
本実施形態では、上流側抵抗発熱体９が負の抵抗温度特性である点は第１の実施形態と同じであるが、下流側抵抗発熱体１０が正の抵抗温度特性で第１の実施形態と異なる。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の抵抗変化率を比較例と同じ５００ｐｐｍ／℃とした。
【００４３】
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の混合物を、下流側抵抗発熱体１０は比較例と同じく銀パラジウムとガラスを混合物を、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。
【００４４】
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１０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。
【００４５】
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。
【００４６】
【表２】
【００４７】
第１の実施形態と同じく、ニップ部の内側にある下流側の抵抗発熱体が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の抵抗発熱体では総電力の約１／５の約９０Ｗの電力が消費され、ニップ部の外側の抵抗発熱体は、約１９０℃となった。加熱体幅方向の温度分布は図１１に示すように、本実施形態では、加熱体幅方向においてほぼ対称的な温度分布となった。その結果、図１２に示すように、熱応力はセラミックス基板が割れる最低熱応力を上回ることがなかったため、セラミックス基板は割れなかった。
【００４８】
（変形例）
上述した実施形態においては、電気的に直列に接続された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。
【００４９】
例えば図１３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に配置）と電気的に直列に接続される関係となれば良い。ここで、抵抗発熱体Ｆと抵抗発熱体Ｅとは互いに電気的に並列に配置される他、直列に配置されても良い。
【００５０】
抵抗発熱体Ｆと抵抗発熱体Ｅとが互いに電気的に並列に配置されるものとして、例えば、図１３で抵抗発熱体Ｆと抵抗発熱体Ｇとが並列に配置され、抵抗発熱体Ｇを自己温度制御型の抵抗発熱体、Ｆを低抵抗とすることができる。自己温度制御型の抵抗発熱体は、キュリー温度（自己温度制御温度）で抵抗値が急に大きくなる抵抗発熱体で代表的にはチタン酸バリウムからなる。このような自己温度制御型の抵抗発熱体を用いることで、温度上昇と共に抵抗発熱体Ｇの抵抗値が急に大きくなり電流が抵抗発熱体Ｆの方だけに流れてもＦの抵抗値が小さいため、発熱量は小さく抑えられる。
【００５１】
同様に、下流側の抵抗発熱体が複数本の前記抵抗発熱体を電気的に並列に配置したものを含み、上流側の抵抗発熱体が少なくとも１本であって下流側の抵抗発熱体と電気的に直列に配置されるものであっても良い。また上流側、下流側のいずれもが複数本の前記抵抗発熱体を電気的に並列に配置したものを含み、上流側と下流側の抵抗発熱体が電気的に直列に配置されるものであっても良い。
【００５２】
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１４（Ａ）に示すようにニップ部Ｎの下流側に設けても良い。図１４（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。
【００５３】
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。
【００５４】
ニップ部下流側の抵抗発熱体Ｋに関しては、図１４（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１４（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。
【００５５】
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１５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１５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。
【００５６】
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。
【００５７】
なお、第１の実施形態、第２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】
【００５８】
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・・上流側の抵抗発熱体、７・・下流側の抵抗発熱体、２１、２２・・給電用電極、２４・・ＣＰＵ、２５・・トライアック、２６・・ＡＣ電源、Ｎ・・ニップ部、Ｐ・・記録材、Ｔ・・トナー、ａ・・記録材搬送方向
【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に接続され、
且つ、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の温度を制御する温度制御系を有することを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
前記ニップ部の内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】
前記ニップ部の内側に位置する前記抵抗発熱体が正の抵抗温度特性を有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乃至請求項３のいずれか１項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自己温度制御型を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３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５に記載の像加熱装置。
【請求項７】
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６のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項８】
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６のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項９】
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、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ることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項１０】
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９のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項１１】
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９のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項１２】
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１１のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【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に接続され、
且つ、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の温度を制御する温度制御系を有することを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
前記ニップ部の内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】
前記ニップ部の内側に位置する前記抵抗発熱体が正の抵抗温度特性を有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乃至請求項３のいずれか１項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自己温度制御型を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３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５に記載の像加熱装置。
【請求項７】
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６のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項８】
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６のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項９】
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、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ることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項１０】
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９のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項１１】
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９のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項１２】
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１１のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−７８６３１（Ｐ２０１２−７８６３１Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２４６６７（Ｐ２０１０−２２４６６７）
【出願日】平成２２年１０月４日（２０１０．１０．４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月４日（２０１０．１０．４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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