像加熱装置
【課題】自己温度制御型の正の抵抗温度特性を有する抵抗発熱体を加熱体に用いて、ニップ部が形成される側の温度を目標温度まで昇温でき、非通紙部昇温の発生を低減できるようにした像加熱装置を提供すること。
【解決手段】加熱体（３）は、通電により発熱する第１の抵抗発熱体であって自己温度制御型の正の抵抗温度特性を有する第１の抵抗発熱体（７）と、通電により発熱する第２の抵抗発熱体であって記録材搬送方向に対して垂直な方向で前記第１の抵抗発熱体に積層された第２の抵抗発熱体（６）と、を有し、前記第１の抵抗発熱体の抵抗値Ｒ１と、前記第２の抵抗発熱体の抵抗値Ｒ２の関係が、トナー像を加熱するための目標温度よりも高い温度であって前記第１の抵抗発熱体の自己温度制御を行う温度Ｔ１以下ではＲ１＜Ｒ２であり、前記温度Ｔ１を超えてＲ１＞Ｒ２となることを特徴とする。
【解決手段】加熱体（３）は、通電により発熱する第１の抵抗発熱体であって自己温度制御型の正の抵抗温度特性を有する第１の抵抗発熱体（７）と、通電により発熱する第２の抵抗発熱体であって記録材搬送方向に対して垂直な方向で前記第１の抵抗発熱体に積層された第２の抵抗発熱体（６）と、を有し、前記第１の抵抗発熱体の抵抗値Ｒ１と、前記第２の抵抗発熱体の抵抗値Ｒ２の関係が、トナー像を加熱するための目標温度よりも高い温度であって前記第１の抵抗発熱体の自己温度制御を行う温度Ｔ１以下ではＲ１＜Ｒ２であり、前記温度Ｔ１を超えてＲ１＞Ｒ２となることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタ等の画像形成装置に搭載される定着装置（定着器）として用いれば好適な像加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式の複写機やプリンタに搭載される定着装置（定着器）として、フィルム加熱方式の定着装置が知られている。このフィルム加熱方式の定着装置は、セラミックス製の基板上に通電により発熱する抵抗発熱体を有するヒータと、ヒータと接触しつつ移動する筒状の定着フィルムと、定着フィルムを介してヒータとニップ部を形成する加圧ローラと、を有している。未定着トナー画像を担持する記録材はニップ部で挟持搬送されつつ加熱され、これにより記録材上の画像は記録材に加熱定着される。
【０００３】
この定着装置は、ヒータへの通電を開始し定着可能温度まで昇温するのに要する時間が短いというメリットがある。従ってこの定着装置を搭載するプリンタは、プリント指令の入力後、１枚目の画像を出力するまでの時間（ＦＰＯＴ：Ｆｉｒｓｔ Ｐｒｉｎｔ Ｏｕｔ Ｔｉｍｅ）が短くできる。またこのタイプの定着装置は、プリント指令を待つ待機中の消費電力が少ないというメリットもある。
【０００４】
ところで、定着フィルムを用いた定着装置を搭載するプリンタで小サイズの記録材を大サイズの記録材と同じプリント間隔で連続プリントすると、ヒータの記録材が通過しない領域（非通紙領域）が過度に昇温（非通紙部昇温）することが知られている。
【０００５】
銀パラジウム等、一般に使用されるヒータの抵抗発熱体は正の抵抗温度特性を有する。そのため、ヒータの記録材搬送方向と直交する長手方向に配設された抵抗発熱体に給電する場合は、一度非通紙部昇温が生じると通紙部よりも非通紙部の抵抗発熱体の電気抵抗値が大きくなる。それにともなって電力（発熱量）も通紙部よりも非通紙部の方が大きくなるため、非通紙部昇温はますます増大していくのである。
【０００６】
この非通紙部昇温の発生を防止するという課題に対して、特許文献１では、自己温度制御型の正の抵抗温度特性を有する抵抗発熱体を具備した加熱体を用い、抵抗発熱体への給電方向を加熱体の厚み方向とする加熱装置を提案している。
【０００７】
この特許文献１の加熱体は、キュリー温度と呼ばれる転移温度に到達すると、電気抵抗値がキュリー温度以下のときよりも桁違いに高くなり給電をカットさせ、電力を急激に低下させるという特性を有している。したがって検温素子による温度制御をすることなく、キュリー温度で加熱体を自己温度制御することができるのである。つまりこの特性を用いることによって、非通紙部昇温をキュリー温度で止めることが可能となる。また、抵抗発熱体への給電方向が加熱体の厚み方向であるので、非通紙部の給電がカットされた場合でも通紙部の給電はカットされることはなく、通紙部の電力不足を引き起こすことはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０７−１９９６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特に大きな正の抵抗温度特性を有することで自己温度制御型の抵抗発熱体の材料として好適に用いられるのがチタン酸バリウムである。チタン酸バリウムをヒータの構成材料として用いる場合には、熱伝導率がアルミナや窒化アルミニウム等のセラミックスと比較してかなり低いことと、耐電圧に注意する必要がある。
【００１０】
従来のフィルム加熱方式の定着装置で用いられているヒータは定着フィルムの内側でステーに支持されている。このヒータのセラミックス基板（以下では基板と記す）にはアルミナや窒化アルミニウム等の材料が用いられる。アルミナ及び窒化アルミニウムの熱伝導率はそれぞれ約２０Ｗ／ｍＫ、２００Ｗ／ｍＫであるから、基板の厚みが約１ｍｍのものを使用した場合でも基板全体に熱を良く伝えることができる。
【００１１】
そのためヒータと定着フィルムが摺動するニップ部側（以下ではニップ側と記す）の温度を、ヒータの基板厚み方向のニップ側とは反対側（以下ではステー側と記す）に設けられた検温素子によって検知することができる。これによってニップ側の温度制御をすることができるのである。
【００１２】
一方、チタン酸バリウムの熱伝導率は約１Ｗ／ｍＫであり、アルミナや窒化アルミニウムと比較するとかなり低い。そのため、特許文献１のようにバルク状の加熱体（以下ではバルク状加熱体と記す）を用いた場合にはニップ側とステー側で大きな温度差を生じることがあり、ステー側に設けられた検温素子によってニップ側の温度を検知することができないことがある。そのため、バルク状加熱体を用いた場合には、検温素子をニップ側に設けることが望ましい。
【００１３】
しかし、検温素子はニップ側の温度を検知することができるようになる。ところが、ニップ側の温度を所定の設定温度（以下では目標温度と記す）まで昇温させるより先に、熱を奪われることがないステー側の温度がキュリー温度まで昇温し、バルク状加熱体全体の給電をカットしてしまうという問題がある。このときキュリー温度を目標温度よりも高く設定しておくことによって、ニップ側の温度を目標温度まで昇温させるようにすることはできるようになる。しかし、ニップ側の温度が目標温度に達するときステー側の温度はステーの耐熱温度を超えるほど高温になるため、このような構成は用いることはできない。
【００１４】
また、バルク状加熱体の長手方向で非通紙部昇温が発生した際には、ニップ側の非通紙部温度が、加圧ローラの耐熱温度を超えるほど高温になるため、チタン酸バリウムの本来の目的である非通紙部昇温の抑制効果が得られなくなってしまう。
【００１５】
これらの課題を解決するため、チタン酸バリウムの高熱伝導化が求められるが、チタン酸バリウムは上記特性を出すため内部に多くの空孔を含んでおり、高熱伝導化は難しい。
【００１６】
バルク状加熱体の厚みを薄くしていくことによってニップ側とステー側の温度差を少なくすることも考えられるが、チタン酸バリウムには耐電圧という問題があり、これも容易にはできない。
【００１７】
耐電圧とはチタン酸バリウムに温度制御なしに一定時間印加しても耐えられる電圧のことであり、これを超える電圧を印加した場合チタン酸バリウムは破壊に至る。耐電圧は電極間のチタン酸バリウムの厚みとその体積抵抗率で決まり、耐電圧を満足させるとき、厚みを厚くするほど体積抵抗率を低くすることができ、逆に厚みを薄くすると体積抵抗率は高くなるという傾向がある。つまり耐電圧を満足させながら厚みを薄くしていくと、チタン酸バリウムの抵抗値が加熱体として望ましい抵抗値よりも高くなってしまうため、極端に薄くすることはできない。
【００１８】
本発明の目的は、自己温度制御型の正の抵抗温度特性を有する抵抗発熱体を加熱体に用いて、ニップ部が形成される側の温度を目標温度まで昇温でき、非通紙部昇温の発生を低減できるようにした像加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するための本発明に係る像加熱装置の構成は、加熱体と、前記加熱体と接触しつつ移動する可撓性部材と、前記加熱体と共に前記可撓性部材を挟んでニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で記録材が担持するトナー像を挟持搬送しつつトナー像を加熱する像加熱装置において、前記加熱体は、通電により発熱する第１の抵抗発熱体であって自己温度制御型の正の抵抗温度特性を有する第１の抵抗発熱体と、通電により発熱する第２の抵抗発熱体であって記録材搬送方向に対して垂直な方向で前記第１の抵抗発熱体に積層された第２の抵抗発熱体と、を有し、前記第１の抵抗発熱体は前記ニップ部が形成される側とは反対側に配設され、前記第２の抵抗発熱体は前記ニップ部が形成される側に配設され、前記第１の抵抗発熱体と前記第２の抵抗発熱体が記録材搬送方向に対して垂直な方向で電気的に直列に接続されていて、前記第１の抵抗発熱体の抵抗値Ｒ１と、前記第２の抵抗発熱体の抵抗値Ｒ２の関係が、トナー像を加熱するための目標温度よりも高い温度であって前記第１の抵抗発熱体の自己温度制御を行う温度Ｔ１以下ではＲ１＜Ｒ２であり、前記温度Ｔ１を超えてＲ１＞Ｒ２となることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、自己温度制御型の正の抵抗温度特性を有する抵抗発熱体を加熱体に用いたときに、ニップ部が形成される側の温度を目標温度まで昇温でき、非通紙部昇温の発生を低減できるようにした像加熱装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例１の定着装置の横断面概略構成模式図である。
【図２】実施例１の定着装置の通紙部と非通紙部の説明図である。
【図３】画像形成装置の一例の概略構成模式図である。
【図４】実施例１のヒータの断面図である。
【図５】実施例１のヒータの第１の抵抗発熱体、第２の抵抗発熱体、及び第１の抵抗発熱体＋第２の抵抗発熱体の抵抗温度特性を表すグラフである。
【図６】実施例１の定着装置のヒータの温度を表すグラフである（その１）。
【図７】実施例１の定着装置のヒータの温度を表すグラフである（その２）。
【図８】比較例のヒータの断面図である。
【図９】比較例の定着装置のヒータの温度を表すグラフである。
【図１０】実施例２のヒータの断面図である。
【図１１】実施例３のヒータの断面図である。
【図１２】実施例３のヒータに検温素子を取り付けた説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［実施例１］
（１）画像形成装置例
図３は本発明に係る像加熱装置を定着装置（定着器）として搭載する画像形成装置の一例の概略構成模式図である。この画像形成装置は電子写真式のレーザービームプリンタである。
【００２３】
本実施例に示す画像形成装置は、像担持体としてのドラム形状の電子写真感光体（以下では感光ドラムと記す）１０１と、帯電部材としての帯電ローラ１０２と、露光装置としてのレーザー走査装置１０３などを有している。また同画像形成装置は、現像スリーブ、現像ブレード及び１成分磁性トナー（以下ではトナーと記す）などを具備する現像装置１０４と、クリーニングブレード１０７と、転写ローラ１０６と、定着装置１０７などを有している。
【００２４】
本実施例の画像形成装置は、プリント指令に応じて駆動モータ（不図示）を回転駆動させることにより感光ドラム１０１を矢印方向へ所定の周速度（プロセススピード）で回転する。この感光ドラム１０１の外周面（表面）は帯電ローラ１０２によって一様に負の電荷に帯電される（帯電工程）。
【００２５】
そして感光ドラム１０１表面の帯電面に対しレーザー走査装置１０３から目的の画像情報に応じたレーザービームを照射して感光ドラム１０１表面の帯電面に静電潜像を形成する（露光工程）。
【００２６】
現像装置１０４はトナーを現像スリーブの外周面（表面）に付着させると共にその現像スリーブ表面のトナーを現像ブレードで摩擦帯電させて感光ドラム１０１表面の静電潜像に付着させる（現像工程）。これにより感光ドラム１０１表面の静電潜像がトナーにより現像されてトナー画像となる。
【００２７】
一方、給紙カセット１０８に積載された記録紙などの記録材Ｐは送りローラ１０９で搬送ローラ１１０に送り出される。そしてこの搬送ローラ１１０はその記録材Ｐを所定のタイミングで感光ドラム１０１表面と転写ローラ１０６の外周面（表面）とで形成された転写ニップ部Ｔｎに搬送する。この記録材Ｐは転写ニップ部Ｔｎで感光ドラム１０１表面と転写ローラ１０６表面とで挟持搬送される。そしてこの記録材Ｐの搬送過程において感光ドラム１０１表面のトナー画像が転写ローラ１０６によって記録材上に転写される（転写工程）。トナー画像転写後に感光ドラム１０１は感光ドラム１０１表面の残留トナーがクリーニングブレード１０７で除去されて次の画像形成に供される。
【００２８】
トナー画像を担持した記録材Ｐは定着装置１０７の後述する定着ニップ部Ｎに導入され、定着ニップ部Ｎでトナー画像に熱と圧力を印加することによりトナー画像は記録材上に加熱定着される。定着ニップ部Ｎから排出された記録材Ｐは排出ローラ１１１により排出トレー１１２に排出される。
【００２９】
（２）定着装置（像加熱装置）１０７
以下の説明において、定着装置及び定着装置を構成する部材に関し、長手方向とは記録材搬送方向と直交する方向をいう。短手方向とは記録材搬送方向と平行な方向である。長さとは長手方向の寸法である。幅とは短手方向の寸法である。記録材に関し、長手方向とは記録材搬送方向と平行な方向をいう。幅方向とは記録材搬送方向と直交する方向をいう。長さとは長手方向の寸法である。幅とは幅方向の寸法である。
【００３０】
図１は実施例１に係る定着装置の横断面概略構成模式図である。図２は同定着装置の通紙部と非通紙部の説明図である。この定着装置はフィルム加熱方式の定着装置である。
【００３１】
本実施例に示す定着装置１０７は、可撓性及び耐熱性を有する筒状の可撓性部材としての定着フィルム２と、加熱体としてのヒータ３と、ガイド部材としてのガイドステー１と、加圧部材としての加圧ローラ４などを有している。定着フィルム２と、ヒータ３と、ガイドステー１と、加圧ローラ４は、何れも長手方向に長い部材である。
【００３２】
定着フィルム２は、ヒータ３を支持しているガイドステー１の外周にルーズに外嵌させてある。この定着フィルム２の内周長とガイドステー１の外周長は定着フィルム２の方を例えば３ｍｍ程度大きくしてあり、従って定着フィルム２は周長に余裕を持ってガイドステー１の外周に外嵌されている。本実施例では、定着フィルム２の内周長は５７ｍｍとした。
【００３３】
ガイドステー１は、定着フィルム２の回転をガイドするために横断面略凹字形状に形成されている。このガイドステー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の材料を用いて作製されている。本実施例ではガイドステー１の材料として液晶ポリマーを用いた。そしてこのガイドステー１の定着フィルム２の長手方向両端から長手方向に突出させた被支持部１ａ（図２参照）を定着装置１０７の長手方向両側の支持フレーム（不図示）に支持させ固定している。
【００３４】
定着フィルム２としては、定着フィルム２の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、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等の単層フィルムを使用できる。或は、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ等のフィルム基層の外周表面に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。この他に、膜厚３０μｍ以下のステンレス製のフィルム基層の外周表面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等をコーティングした複合層フィルムも使用できる。本実施例では、定着フィルム２として、膜厚約５０μｍのポリイミドのフィルム基層の外周表面にＰＴＦＥをコーティングしたものを用いた。
【００３５】
加圧ローラ４は、丸軸形状の芯金４ａと、芯金４ａの長手方向両側の軸部４ａ１（図２参照）間の外周面上に設けられた弾性体層４ｂと、弾性体層４ｂの外周面上に設けられた最外層の離形層４ｃなどを有している。本実施例では、芯金４ａは鉄芯金を用い、弾性体層４ｂはシリコーンゴムを用い、離形層４ｃはＰＦＡを弾性体層４ｂの外周面上に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。
【００３６】
この加圧ローラ４は、定着フィルム２内側のヒータ２と定着フィルム２を介して対向するように配設され、芯金４ａの長手方向両側の軸部４ａ１を上記支持フレームに軸受（不図示）を介して回転可能に支持させている。そしてその芯金４ａの長手方向両側にある軸受を加圧バネ（不図示）により定着フィルム２側に加圧して加圧ローラ４の外周面（表面）を定着フィルム２の外周面（表面）に加圧状態に接触させている。これにより加圧ローラ４の弾性体層４ｂを弾性変形させて加圧ローラ４表面と定着フィルム２表面とで所定の幅の定着ニップ部（ニップ部）Ｎを形成している。つまり、加圧ローラ４はヒータ２と共に定着フィルム２を挟んで定着ニップ部Ｎを形成している。
【００３７】
図４において、（ａ）は本実施例のヒータ３の短手方向の断面図、（ｂ）は同ヒータ３の長手方向の断面図である。ヒータ３は、ガイドステー１の短手方向中央の下面で長手方向に沿って設けられた溝１ｂ（図１参照）に嵌合させて支持されている。このヒータ３は、通電により発熱する抵抗発熱体であり定着ニップ部Ｎが形成される側とは反対側に配設された第１の抵抗発熱体７と、通電により発熱する抵抗発熱体であり定着ニップ部Ｎが形成される側に配設された第２の抵抗発熱体６などを有している。以下、ヒータ３及びヒータ３を構成する部材に関し、定着ニップ部Ｎが形成される側とは反対側をステー側と記し、定着ニップ部Ｎが形成される側をニップ側と記す。
【００３８】
ヒータ３は、加熱体基板としてのヒータ基板（以下では基板と記す）８を有している。そしてこの基板８のステー側に、給電用電極３ａと、第２の抵抗発熱体６と、第１の抵抗発熱体７と、給電用電極３ｂをその順に有している。基板８には、厚さ０．５ｍｍ、幅８ｍｍ、長さ２２０ｍｍとした長手方向に細長いアルミナ基板を用いている。本実施例では、後述のように基板８のニップ側の面を定着フィルム１の外周面（内面）に接触させることによりヒータ３と定着フィルム１との摺動性及び絶縁性を確保している。
【００３９】
この基板８のステー側の面に厚さ５０μｍ、幅６ｍｍ、長さ２２０ｍｍの給電用電極３ａをスクリーン印刷により塗工して形成した。給電用電極３ａの材料は銀である。この給電用電極３ａのステー側の面に厚さ１００μｍ、幅６ｍｍ、長さ２２０ｍｍの第２の抵抗発熱体６をスクリーン印刷により塗工して形成した。第２の抵抗発熱体６の材料は抵抗温度係数が４００ｐｐｍ／℃の銀パラジウムである。
【００４０】
第２の抵抗発熱体６のステー側の面に厚さ１ｍｍ、幅６ｍｍ、長さ２２０ｍｍの第１の抵抗発熱体７をスクリーン印刷により塗工して形成した。第１の抵抗発熱体７の材料は熱伝導率が１Ｗ／ｍＫのバルク状のチタン酸バリウムである。つまり、第１の抵抗発熱体７は、自己温度制御型の正の抵抗温度係数を有する材料を用いて長手方向に細長い板状に形成してある。第２の抵抗発熱体６は、自己の温度にかかわらず抵抗値がほぼ一定の材料を用いて長手方向に細長い板状に形成されていて、記録材搬送方向ａ（図１参照）に対して垂直な方向で第１の抵抗発熱体７に積層されている。
【００４１】
第１の抵抗発熱体７のステー側の面に厚さ５０μｍ、幅６ｍｍ、長さ２２０ｍｍの給電用電極３ｂをスクリーン印刷により塗工して形成した。給電用電極３ｂの材料は給電用電極３ａと同じ銀である。
【００４２】
図１に示すように、ヒータ３は基板８を定着フィルム２の内周面（内面）に接触させるように下向きにしてガイドステー１の溝１ｂに支持されている。そしてヒータ３の短手方向において基板８の定着ニップ部Ｎ上流側の突出部８ａ上に温度検知部材としての検温素子５を配設している。
【００４３】
図５はヒータ３の第１の抵抗発熱体７、第２の抵抗発熱体６、及び第１の抵抗発熱体７＋第２の抵抗発熱体６の抵抗温度特性を表すグラフである。図５に示すように、第１の抵抗発熱体７と第２の抵抗発熱体６の室温（２５℃）における電気抵抗値を、それぞれ、Ｒ１＝１Ω、Ｒ２＝１５Ωとした。
【００４４】
本実施例では、後述のように記録材Ｐが担持するトナー画像Ｔを記録材上に加熱定着するためのヒータ３の温調温度（定着温度（目標温度））を２００℃としている。このため、第１の抵抗発熱体７のキュリー温度Ｔ１（自己温度制御を行う温度Ｔ１）は温調を妨げることのないよう温調温度（トナー像を加熱するための目標温度）２００℃よりもわずかに高い２２０℃とした。つまり、第１の抵抗発熱体７の抵抗値Ｒ１と、第２の抵抗発熱体６の抵抗値Ｒ２の関係が、温調温度よりも高い温度であって第１の抵抗発熱体７のキュリー温度Ｔ１以下ではＲ１＜Ｒ２であり、キュリー温度Ｔ１を超えてＲ１＞Ｒ２となる。
【００４５】
本実施例の定着装置１０７は、ＣＰＵとＲＯＭやＲＡＭなどのメモリからなる制御手段としての制御部２４がプリント指令に応じて給電制御手段としてのトライアック２５をオンし、これにより商用電源２６からヒータ３の給電用電極３ａ，３ｂに給電される。
【００４６】
ヒータ３は、給電用電極３ａ，３ｂに対する給電により第２の抵抗発熱体６が長手全長に亘って発熱することで昇温する。このとき、第１の抵抗発熱体７と第２の抵抗発熱体６は電気的に直列に接続されているため共に発熱するが、電気抵抗値の関係（Ｒ１＜Ｒ２）から第１の抵抗発熱体７の電力（発熱量）は第２の抵抗発熱体６の１／１５となる。このため、第１の抵抗発熱体７は自己温度制御を行うキュリー温度Ｔ１以下ではほとんど発熱しない（図５参照）。
【００４７】
検温素子５はヒータ３の温度を検知し、制御部２４は検温素子５からの出力信号をＡ／Ｄ変換器（不図示）を介して取り込む。そして制御部２４は検温素子５からの出力信号に基づいてトライアック２５により第２の抵抗発熱体６と第１の抵抗発熱体７に通電する電力を位相、波数制御等により制御して、ヒータ３の温度制御がなされる。即ち、検温素子５の検知温度が温調温度より低い場合にヒータ３が昇温するように給電用電極３ａ，３ｂへの通電を制御し、温調温度より高い場合にはヒータ３が降温するように給電用電極３ａ，３ｂへの通電を制御する。これによりヒータ３は一定の温調温度（２００℃）に保たれる。
【００４８】
また制御部２４はプリント指令に応じて定着用の駆動モータ（不図示）を回転駆動することにより加圧ローラ４の芯金４ａを回転させる。これにより加圧ローラ４は図１に示す矢印方向へ回転する。この加圧ローラ４の回転は定着ニップ部Ｎで加圧ローラ４表面と定着フィルム２表面との摩擦力により定着フィルム２に伝わる。これにより定着フィルム２は定着フィルム２内面がヒータ３の基板８のニップ部側の面と接触しながら加圧ローラ４の回転に追従して図１に示す矢印方向へ回転（移動）する。
【００４９】
ヒータ３に通電され、かつ加圧ローラ４を回転させた状態において、トナー画像Ｔを担持した記録材Ｐがトナー画像担持面を上向きにして定着ニップ部Ｎに導入（通紙）される。そして定着ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐは定着フィルム２表面と加圧ローラ４表面とで挟持されその状態に搬送（挟持搬送）される。この搬送過程においてトナー画像Ｔに熱と圧力が印加され、これによりトナー画像Ｔは記録材上に加熱定着される。定着ニップ部Ｎを通った記録材Ｐは定着フィルム２表面から分離されて定着ニップ部Ｎから排出される。
【００５０】
図６は本実施例における定着装置１０７の定着ニップ部Ｎで記録材Ｐを挟持搬送したときのヒータ３のニップ側及びステー側温度を示したグラフである。ヒータ３のニップ側の温度は給電用電極３ａの通紙部にサーミスタ（不図示）を貼り付けて測定した。ヒータ３のステー側の温度は給電用電極３ｂの通紙部にサーミスタ（不図示）を貼り付けて測定した。
【００５１】
ヒータ３のニップ側の温度（給電用電極３ａの温度）は、第２の抵抗発熱体６の発熱により温調温度の２００℃に維持されている。一方、ヒータ３のステー側の温度（給電用電極３ｂの温度）は、ニップ側の第２の抵抗発熱体６よりも第１の抵抗発熱体７の発熱量が少ないため立ち上げ時（給電開始時）は約７０℃までしか昇温していない。その後、第１の抵抗発熱体７にニップ側から第２の抵抗発熱体６の熱が伝達されることによってヒータ３のステー側の温度はニップ側と同じく２００℃まで昇温し、そこで飽和した。したがって、ヒータ３のステー側の温度がキュリー温度の２２０℃に到達することがなくなり、ヒータ３全体の給電が止まることはなかった。
【００５２】
また、ヒータ３のニップ側の第２の抵抗発熱体６は立ち上げ時から温調温度２００℃まで昇温させることができるため、定着不良が発生することはなく、良好な定着画像が得られた。
【００５３】
図７は本実施例のヒータ３における第１の抵抗発熱体７の非通紙部昇温抑制効果を示したグラフである。本実施例では、第１の抵抗発熱体７の発熱長さ２２０ｍｍに対し、これよりも狭い１０４．６ｍｍ幅で長さ２４１．３ｍｍの記録材を３５ｐｐｍの通紙速度（搬送速度）でヒータ３の長手中央位置と記録材の幅中央位置を一致させて定着ニップ部Ｎに通紙した。そしてこのときのヒータ３の通紙部（図２参照）におけるニップ側温度と、非通紙部（図２参照）におけるニップ側温度（非通紙部昇温）を測定した。ヒータ３の通紙部におけるニップ側温度と非通紙部におけるニップ側温度は、給電用電極３ａの通紙部と非通紙部に対応する位置に、それぞれ、サーミスタ（不図示）を貼り付けて測定した。
【００５４】
ヒータ３の通紙部におけるニップ側温度（図７で実線にて示すニップ側通紙部の温度）は、第２の抵抗発熱体６の発熱により温調温度の２００℃に維持されている。一方、ヒータ３の非通紙部におけるニップ側温度（図７で破線にて示すニップ側非通紙部の温度）は、記録材の通紙が開始されてから数枚の区間において第２の抵抗発熱体６の発熱によって温調温度２００℃よりも高い２３０℃まで昇温する。
【００５５】
すると、第１の抵抗発熱体７は、第２の抵抗発熱体６が２３０℃まで昇温した直後に、キュリー温度２２０℃まで昇温する（図５参照）。このとき、第１の抵抗発熱体７は第２の抵抗発熱体６との電気抵抗値の関係（Ｒ１＞Ｒ２）から自己温度制御を行う。これにより第１の抵抗発熱体７に電流が流れ難くなって第１の抵抗発熱体７の発熱量が減少する。つまり、第１の抵抗発熱体７への給電がカットされ、ヒータ３の非通紙部におけるニップ側温度はキュリー温度２２０℃で飽和する。
【００５６】
この第１の抵抗発熱体７の非通紙部昇温抑制効果により、ヒータ３の非通紙部におけるニップ側温度が、ヒータ３と接触するガイドステー１、定着フィルム２、及び定着フィルム２と接触する加圧ローラ４の耐熱温度（何れも約２４０℃）を上回ることがなくなる。これによりヒータ３の熱でガイドステー１、定着フィルム２、及び加圧ローラ４などの部材を損傷するようなことを防止できる。
【００５７】
上述の構成のヒータ３を用いることにより、ヒータ３のニップ側の温度を温調温度まで昇温できて良好な定着画像を得ることができ、且つ非通紙部昇温をガイドステー１、定着フィルム２、及び加圧ローラ４などの部材の耐熱温度以下に抑えることができる。
【００５８】
（比較例）
比較例のヒータを説明する。比較例のヒータを具備する定着装置、及びその定着装置を搭載する画像形成装置の構成は実施例１と同じである。
【００５９】
比較例のヒータ３Ａでは、図８に示すように実施例１と同じく厚さ１ｍｍ、幅６ｍｍ、長さ２２０ｍｍ、キュリー温度を２２０℃としたバルク状のチタン酸バリウム（以下では第１の抵抗発熱体７と記す）を用いている。そしてこの第１の抵抗発熱体７のニップ側及びステー側に厚さ５０μｍ、幅６ｍｍ、長さ２２０ｍｍの銀からなる給電用電極３ａ，３ｂをスクリーン印刷により塗工して形成した。実施例１と異なり、第２の抵抗発熱体６を有していないため、第１の抵抗発熱体７の電気抵抗値を１６Ωとし、第１の抵抗発熱体７全体を発熱させた。
【００６０】
実施例１ではヒータ３のニップ側に発熱を集中させ、ステー側をなるべく発熱させない構成になっていた。比較例では第１の抵抗発熱体７（ヒータ３Ａ）の全体を均等に発熱させるため、ニップ側の発熱量は実施例１よりも小さくなり、ステー側の発熱量は実施例１よりも大きくなっている。
【００６１】
図９は比較例のヒータ３Ａの通紙部におけるニップ側温度及びステー側温度を示したものである。図９では、ヒータ３Ａのニップ側温度を実線（ニップ側通紙部）にて示し、ステー側温度を破線（ステー側通紙部）にて示している。
【００６２】
検温素子５によってヒータ３Ａのニップ側の温度を検知しているものの、ニップ側温度を温調温度２００℃まで昇温させるより先に、加圧ローラや記録材によって大きく熱を奪われることがないステー側温度が、実施例１と異なり発熱量が大きくなった。そのためにステー側温度がキュリー温度２２０℃まで昇温し、第１の抵抗発熱体７が自己温度制御を行い、第１の抵抗発熱体７への給電がカットされてしまった。この結果、ステー側温度はキュリー温度の２２０℃で飽和した。一方、実施例１よりも発熱量が小さくなったニップ側温度は１２０℃までしか昇温することができず、その結果、定着不良を生じた。
【００６３】
比較例のヒータ３Ａにおいて、ステー側温度がキュリー温度２２０℃で飽和するということはステー側をキュリー温度２２０℃で自己温度制御したことと同じであると考えられる。そこで、検温素子５を用いてステー側を２００℃で温度制御してみたが、図９と同様にニップ側とステー側の大きな温度差を引き起こし、定着不良を生じてしまった。
【００６４】
本実施例のヒータ３を具備する定着装置１０７は、ヒータ３のニップ側の発熱量を大きく、ステー側の発熱量を小さくすることができるため、ヒータ３のニップ側に検温素子５を設けることによってニップ側の温度を温調温度まで昇温させることができる。さらに、ヒータ３のステー側の発熱量はニップ側よりも小さいため、非通紙部昇温の発生を低減できる。よって、定着不良を発生させることなく、良好な定着画像を得ることができる。
【００６５】
［実施例２］
ヒータ３の他の実施例を説明する。本実施例のヒータ３以外の定着装置１０７及び画像形成装置の構成は実施例１と同じである。図１０において、（ａ）は本実施例のヒータ３の短手方向の断面図、（ｂ）は同ヒータ３の長手方向の断面図である。
【００６６】
ヒータ３の第１の抵抗発熱体７を構成する長いバルク状のチタン酸バリウムは、製造過程においてたわむことがあり、生産性が低くなることから、短いバルクにすることで生産性を高めることができる。実施例１のヒータ３では、長さ２２０ｍｍのバルク状のチタン酸バリウムを１つ用いてこれを第１の抵抗発熱体７とした。
【００６７】
本実施例に示すヒータ３は、図１０に示すように、実施例１の長さ２２０ｍｍの１／５のサイズである長さ４４ｍｍのバルク状のチタン酸バリウムを長手方向に５つ一列に並べて合計長さを実施例１と同じく２２０ｍｍにしたものを第１の発熱抵抗体７とした。第１の発熱抵抗体７、第２の抵抗発熱体６、給電用電極３ａ，３ｂは実施例１と同じ材料のものを用い、層構成や厚み方向サイズ、幅方向サイズも実施例１と同じとした。長さに関しては、第１の発熱抵抗体７、第２の抵抗発熱体６、給電用電極３ａ，３ｂの全てにおいて実施例１の２２０ｍｍの１／５のサイズである４４ｍｍとした。
【００６８】
即ち、ヒータ３は、第１の発熱抵抗体７と第２の抵抗発熱体６と給電用電極３ａ，３ｂとを有する１つのヒータピース（加熱体ピース）を長手方向に複数個一列に並べて形成される。
【００６９】
また本実施例のヒータ３は、長手方向に５つ並べた全てのヒータピースに給電するために、その５つのヒータピース全ての給電用電極３ａのニップ側の面とステー側の面に、それぞれ、銅板電極９ａ，９ｂを導電性の接着剤を用いて密着させて積層させてある。銅板電極９ａ，９ｂのサイズは厚み０．５ｍｍ、幅６ｍｍ、長さ２２０ｍｍである。そしてこのヒータ３を具備する定着装置１０７を搭載した画像形成装置を用いて画像形成を行った。
【００７０】
定着装置１０７ではヒータ３の２枚の銅板電極９ａ，９ｂを通じて給電用電極３ａ，３ｂに給電を行った。銅板電極９ａ，９ｂの熱伝導率は約４００Ｗ／ｍＫと非常に高いため、銅板電極９ａ，９ｂの厚みが０.５ｍｍであってもヒータ３の熱を定着フィルム２内面に良く伝えることができる。したがって、銅板電極９ａ，９ｂがあることによってトナー画像Ｔの加熱定着に影響を及ぼすことはなかった。
【００７１】
本実施例のヒータ３を用いても、ヒータ３のニップ側の温度を温調温度まで昇温できて良好な定着画像を得ることができ、且つ非通紙部昇温をガイドステー１、定着フィルム２、及び加圧ローラ４などの部材の耐熱温度以下に抑えることができる。したがって、本実施例のヒータ３を具備する定着装置１０７は、定着不良を発生させることなく、良好な定着画像を得ることができる。
【００７２】
本実施例では、ヒータ３のヒータピースの長さを実施例１のヒータ３の1／５のサイズとしたが、ヒータピースの長さはこれに限られない。ヒータピースの長さが実施例１のヒータ３の１／ｎサイズ（但し、ｎは正の整数）であれば合計ｎ個のヒータピースを長手方向に並べれば良いということである。即ち、ヒータピースを所定の数（＝ｎ個）用いて構成したヒータ３であっても実施例１のヒータ３と同じ作用効果を得ることができる。
【００７３】
［実施例３］
ヒータ３の他の実施例を説明する。本実施例のヒータ３以外の定着装置１０７及び画像形成装置の構成は実施例１と同じである。図１１において、（ａ）は本実施例のヒータ３の短手方向の断面図、（ｂ）は同ヒータ３の長手方向の断面図である。
【００７４】
本実施例に示すヒータ３は、図１１に示すとおり、基板８として、短手方向から見たときに凸字形状のアルミナ基板を用いている。そしてこの基板８において、短手方向中央の突部８ｂの短手方向両側の平坦部８ｃ上に、同じサイズの給電用電極３ｃ，３ｄと２つの第１の抵抗発熱体７をその順に積層している。さらにその短手方向両側の２つの第１の抵抗発熱体７を電気的に直列につなぐように第２の抵抗発熱体６を積層している。本実施例のヒータ３は、実施例１と同じく、ヒータ３の第１の抵抗発熱体６がある面をニップ側になるようにしてガイドステー１に支持される。
【００７５】
本実施例のヒータ３は、基板８の熱伝導率は２０Ｗ／ｍＫであり、厚みはステー側の底面から給電用電極３ｃ，３ｄを積層させる面までを０．５ｍｍ、さらにこの面から突部８ｂの表面までを０．５ｍｍとした。基板８の幅は６ｍｍであり、給電用電極３ｃ，３ｄを積層させる平坦部８ｃの幅を２ｍｍ（基板８の短手方向両端で合計４ｍｍ）、突部８ｂ表面の幅を２ｍｍとし、基板８の長さは２２０ｍｍとした。
【００７６】
給電用電極３ｃ，３ｄの材料には銀を用い、厚さ５０μｍ、幅２ｍｍ、長さ２２０ｍｍのものを基板８の平坦部８ｃ上にスクリーン印刷により塗工して形成した。
【００７７】
第１の抵抗発熱体７は、熱伝導率が１Ｗ／ｍＫのものを、厚さ０.５ｍｍ、幅２ｍｍ、長さ２２０ｍｍのバルク状チタン酸バリウムを用い、これを導電性の接着剤を用いて給電用電極３ｃ，３ｄ上に積層させた。
【００７８】
積層方向（ヒータ３の厚み方向）において、第１の抵抗発熱体７の表面と基板８の突部８ｂの表面はほぼフラットにつながるようにしてある。そしてこのフラットにつながった第１の抵抗発熱体７の表面と基板８の突部８ｂの表面全体に抵抗温度係数が４００ｐｐｍ／℃の銀パラジウムを厚さ１００μｍ、幅６ｍｍ、長さ２２０ｍｍでスクリーン印刷により塗工して第２の抵抗発熱体６としている。
【００７９】
２つの第１の抵抗発熱体７の室温（２５℃）における電気抵抗値はそれぞれ０.５Ωである。そしてこの２つの第１の抵抗発熱体７が第２の抵抗発熱体６を挟んで電気的に直列に接続されるため、２つの第１の抵抗発熱体７の室温における合計の電気抵抗値は１Ωとなる。一方、第２の抵抗発熱体６の室温（２５℃）における電気抵抗値は１５Ωとした。そのため、第１の抵抗発熱体７と第２の抵抗発熱体６の電気抵抗値の関係は図５に示した実施例１と同じ関係となった。
【００８０】
本実施例のヒータ３を用いても、ヒータ３のニップ側の温度を温調温度まで昇温できて良好な定着画像を得ることができ、且つ非通紙部昇温をガイドステー１、定着フィルム２、及び加圧ローラ４などの部材の耐熱温度以下に抑えることができる。したがって、本実施例のヒータ３を具備する定着装置１０７は、定着不良を発生させることなく、良好な定着画像を得ることができる。
【００８１】
また、本実施例のヒータ３は、実施例１のヒータ３と異なり、凸字形状に形成した基板８の突部８ｂに第２の抵抗発熱体６を接触させている。基板８の材料は熱伝導率の低いチタン酸バリウムではなく熱伝導率の高いアルミナ基板であるため、この基板８を伝って第２の抵抗発熱体６の熱をヒータ３のステー側に速やかに伝えることができる。
【００８２】
したがって、図１２に示すように検温素子５をヒータ３のステー側、即ちヒータ３の短手方向中央付近で基板８に接触させることによって、第２の抵抗発熱体６の温度を検知することができる。検温素子５をヒータ３のステー側で基板８に接触させても定着不良を発生させることなく、良好な定着画像を得ることができた。また非通紙部昇温に対する効果も実施例１のヒータ３と同じ効果が得られた。
【００８３】
［他の実施例］
実施例１乃至実施例３に示す定着装置は未定着トナー画像を記録材に加熱定着する定着装置としての使用に限られない。例えば未定着トナー画像を加熱して記録材に仮定着する像加熱装置、或いは記録材に加熱定着されたトナー画像を加熱してトナー画像表面の光沢を増大させる像加熱装置としても使用することができる。
【符号の説明】
【００８４】
２：定着フィルム、３：ヒータ、４：加圧ローラ、６：第２の抵抗発熱体、７：第１の抵抗発熱体、１０７：定着装置、Ｎ：定着ニップ部、Ｐ：記録材、Ｔ：トナー画像、ａ：記録材搬送方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタ等の画像形成装置に搭載される定着装置（定着器）として用いれば好適な像加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式の複写機やプリンタに搭載される定着装置（定着器）として、フィルム加熱方式の定着装置が知られている。このフィルム加熱方式の定着装置は、セラミックス製の基板上に通電により発熱する抵抗発熱体を有するヒータと、ヒータと接触しつつ移動する筒状の定着フィルムと、定着フィルムを介してヒータとニップ部を形成する加圧ローラと、を有している。未定着トナー画像を担持する記録材はニップ部で挟持搬送されつつ加熱され、これにより記録材上の画像は記録材に加熱定着される。
【０００３】
この定着装置は、ヒータへの通電を開始し定着可能温度まで昇温するのに要する時間が短いというメリットがある。従ってこの定着装置を搭載するプリンタは、プリント指令の入力後、１枚目の画像を出力するまでの時間（ＦＰＯＴ：Ｆｉｒｓｔ Ｐｒｉｎｔ Ｏｕｔ Ｔｉｍｅ）が短くできる。またこのタイプの定着装置は、プリント指令を待つ待機中の消費電力が少ないというメリットもある。
【０００４】
ところで、定着フィルムを用いた定着装置を搭載するプリンタで小サイズの記録材を大サイズの記録材と同じプリント間隔で連続プリントすると、ヒータの記録材が通過しない領域（非通紙領域）が過度に昇温（非通紙部昇温）することが知られている。
【０００５】
銀パラジウム等、一般に使用されるヒータの抵抗発熱体は正の抵抗温度特性を有する。そのため、ヒータの記録材搬送方向と直交する長手方向に配設された抵抗発熱体に給電する場合は、一度非通紙部昇温が生じると通紙部よりも非通紙部の抵抗発熱体の電気抵抗値が大きくなる。それにともなって電力（発熱量）も通紙部よりも非通紙部の方が大きくなるため、非通紙部昇温はますます増大していくのである。
【０００６】
この非通紙部昇温の発生を防止するという課題に対して、特許文献１では、自己温度制御型の正の抵抗温度特性を有する抵抗発熱体を具備した加熱体を用い、抵抗発熱体への給電方向を加熱体の厚み方向とする加熱装置を提案している。
【０００７】
この特許文献１の加熱体は、キュリー温度と呼ばれる転移温度に到達すると、電気抵抗値がキュリー温度以下のときよりも桁違いに高くなり給電をカットさせ、電力を急激に低下させるという特性を有している。したがって検温素子による温度制御をすることなく、キュリー温度で加熱体を自己温度制御することができるのである。つまりこの特性を用いることによって、非通紙部昇温をキュリー温度で止めることが可能となる。また、抵抗発熱体への給電方向が加熱体の厚み方向であるので、非通紙部の給電がカットされた場合でも通紙部の給電はカットされることはなく、通紙部の電力不足を引き起こすことはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０７−１９９６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特に大きな正の抵抗温度特性を有することで自己温度制御型の抵抗発熱体の材料として好適に用いられるのがチタン酸バリウムである。チタン酸バリウムをヒータの構成材料として用いる場合には、熱伝導率がアルミナや窒化アルミニウム等のセラミックスと比較してかなり低いことと、耐電圧に注意する必要がある。
【００１０】
従来のフィルム加熱方式の定着装置で用いられているヒータは定着フィルムの内側でステーに支持されている。このヒータのセラミックス基板（以下では基板と記す）にはアルミナや窒化アルミニウム等の材料が用いられる。アルミナ及び窒化アルミニウムの熱伝導率はそれぞれ約２０Ｗ／ｍＫ、２００Ｗ／ｍＫであるから、基板の厚みが約１ｍｍのものを使用した場合でも基板全体に熱を良く伝えることができる。
【００１１】
そのためヒータと定着フィルムが摺動するニップ部側（以下ではニップ側と記す）の温度を、ヒータの基板厚み方向のニップ側とは反対側（以下ではステー側と記す）に設けられた検温素子によって検知することができる。これによってニップ側の温度制御をすることができるのである。
【００１２】
一方、チタン酸バリウムの熱伝導率は約１Ｗ／ｍＫであり、アルミナや窒化アルミニウムと比較するとかなり低い。そのため、特許文献１のようにバルク状の加熱体（以下ではバルク状加熱体と記す）を用いた場合にはニップ側とステー側で大きな温度差を生じることがあり、ステー側に設けられた検温素子によってニップ側の温度を検知することができないことがある。そのため、バルク状加熱体を用いた場合には、検温素子をニップ側に設けることが望ましい。
【００１３】
しかし、検温素子はニップ側の温度を検知することができるようになる。ところが、ニップ側の温度を所定の設定温度（以下では目標温度と記す）まで昇温させるより先に、熱を奪われることがないステー側の温度がキュリー温度まで昇温し、バルク状加熱体全体の給電をカットしてしまうという問題がある。このときキュリー温度を目標温度よりも高く設定しておくことによって、ニップ側の温度を目標温度まで昇温させるようにすることはできるようになる。しかし、ニップ側の温度が目標温度に達するときステー側の温度はステーの耐熱温度を超えるほど高温になるため、このような構成は用いることはできない。
【００１４】
また、バルク状加熱体の長手方向で非通紙部昇温が発生した際には、ニップ側の非通紙部温度が、加圧ローラの耐熱温度を超えるほど高温になるため、チタン酸バリウムの本来の目的である非通紙部昇温の抑制効果が得られなくなってしまう。
【００１５】
これらの課題を解決するため、チタン酸バリウムの高熱伝導化が求められるが、チタン酸バリウムは上記特性を出すため内部に多くの空孔を含んでおり、高熱伝導化は難しい。
【００１６】
バルク状加熱体の厚みを薄くしていくことによってニップ側とステー側の温度差を少なくすることも考えられるが、チタン酸バリウムには耐電圧という問題があり、これも容易にはできない。
【００１７】
耐電圧とはチタン酸バリウムに温度制御なしに一定時間印加しても耐えられる電圧のことであり、これを超える電圧を印加した場合チタン酸バリウムは破壊に至る。耐電圧は電極間のチタン酸バリウムの厚みとその体積抵抗率で決まり、耐電圧を満足させるとき、厚みを厚くするほど体積抵抗率を低くすることができ、逆に厚みを薄くすると体積抵抗率は高くなるという傾向がある。つまり耐電圧を満足させながら厚みを薄くしていくと、チタン酸バリウムの抵抗値が加熱体として望ましい抵抗値よりも高くなってしまうため、極端に薄くすることはできない。
【００１８】
本発明の目的は、自己温度制御型の正の抵抗温度特性を有する抵抗発熱体を加熱体に用いて、ニップ部が形成される側の温度を目標温度まで昇温でき、非通紙部昇温の発生を低減できるようにした像加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するための本発明に係る像加熱装置の構成は、加熱体と、前記加熱体と接触しつつ移動する可撓性部材と、前記加熱体と共に前記可撓性部材を挟んでニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で記録材が担持するトナー像を挟持搬送しつつトナー像を加熱する像加熱装置において、前記加熱体は、通電により発熱する第１の抵抗発熱体であって自己温度制御型の正の抵抗温度特性を有する第１の抵抗発熱体と、通電により発熱する第２の抵抗発熱体であって記録材搬送方向に対して垂直な方向で前記第１の抵抗発熱体に積層された第２の抵抗発熱体と、を有し、前記第１の抵抗発熱体は前記ニップ部が形成される側とは反対側に配設され、前記第２の抵抗発熱体は前記ニップ部が形成される側に配設され、前記第１の抵抗発熱体と前記第２の抵抗発熱体が記録材搬送方向に対して垂直な方向で電気的に直列に接続されていて、前記第１の抵抗発熱体の抵抗値Ｒ１と、前記第２の抵抗発熱体の抵抗値Ｒ２の関係が、トナー像を加熱するための目標温度よりも高い温度であって前記第１の抵抗発熱体の自己温度制御を行う温度Ｔ１以下ではＲ１＜Ｒ２であり、前記温度Ｔ１を超えてＲ１＞Ｒ２となることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、自己温度制御型の正の抵抗温度特性を有する抵抗発熱体を加熱体に用いたときに、ニップ部が形成される側の温度を目標温度まで昇温でき、非通紙部昇温の発生を低減できるようにした像加熱装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例１の定着装置の横断面概略構成模式図である。
【図２】実施例１の定着装置の通紙部と非通紙部の説明図である。
【図３】画像形成装置の一例の概略構成模式図である。
【図４】実施例１のヒータの断面図である。
【図５】実施例１のヒータの第１の抵抗発熱体、第２の抵抗発熱体、及び第１の抵抗発熱体＋第２の抵抗発熱体の抵抗温度特性を表すグラフである。
【図６】実施例１の定着装置のヒータの温度を表すグラフである（その１）。
【図７】実施例１の定着装置のヒータの温度を表すグラフである（その２）。
【図８】比較例のヒータの断面図である。
【図９】比較例の定着装置のヒータの温度を表すグラフである。
【図１０】実施例２のヒータの断面図である。
【図１１】実施例３のヒータの断面図である。
【図１２】実施例３のヒータに検温素子を取り付けた説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［実施例１］
（１）画像形成装置例
図３は本発明に係る像加熱装置を定着装置（定着器）として搭載する画像形成装置の一例の概略構成模式図である。この画像形成装置は電子写真式のレーザービームプリンタである。
【００２３】
本実施例に示す画像形成装置は、像担持体としてのドラム形状の電子写真感光体（以下では感光ドラムと記す）１０１と、帯電部材としての帯電ローラ１０２と、露光装置としてのレーザー走査装置１０３などを有している。また同画像形成装置は、現像スリーブ、現像ブレード及び１成分磁性トナー（以下ではトナーと記す）などを具備する現像装置１０４と、クリーニングブレード１０７と、転写ローラ１０６と、定着装置１０７などを有している。
【００２４】
本実施例の画像形成装置は、プリント指令に応じて駆動モータ（不図示）を回転駆動させることにより感光ドラム１０１を矢印方向へ所定の周速度（プロセススピード）で回転する。この感光ドラム１０１の外周面（表面）は帯電ローラ１０２によって一様に負の電荷に帯電される（帯電工程）。
【００２５】
そして感光ドラム１０１表面の帯電面に対しレーザー走査装置１０３から目的の画像情報に応じたレーザービームを照射して感光ドラム１０１表面の帯電面に静電潜像を形成する（露光工程）。
【００２６】
現像装置１０４はトナーを現像スリーブの外周面（表面）に付着させると共にその現像スリーブ表面のトナーを現像ブレードで摩擦帯電させて感光ドラム１０１表面の静電潜像に付着させる（現像工程）。これにより感光ドラム１０１表面の静電潜像がトナーにより現像されてトナー画像となる。
【００２７】
一方、給紙カセット１０８に積載された記録紙などの記録材Ｐは送りローラ１０９で搬送ローラ１１０に送り出される。そしてこの搬送ローラ１１０はその記録材Ｐを所定のタイミングで感光ドラム１０１表面と転写ローラ１０６の外周面（表面）とで形成された転写ニップ部Ｔｎに搬送する。この記録材Ｐは転写ニップ部Ｔｎで感光ドラム１０１表面と転写ローラ１０６表面とで挟持搬送される。そしてこの記録材Ｐの搬送過程において感光ドラム１０１表面のトナー画像が転写ローラ１０６によって記録材上に転写される（転写工程）。トナー画像転写後に感光ドラム１０１は感光ドラム１０１表面の残留トナーがクリーニングブレード１０７で除去されて次の画像形成に供される。
【００２８】
トナー画像を担持した記録材Ｐは定着装置１０７の後述する定着ニップ部Ｎに導入され、定着ニップ部Ｎでトナー画像に熱と圧力を印加することによりトナー画像は記録材上に加熱定着される。定着ニップ部Ｎから排出された記録材Ｐは排出ローラ１１１により排出トレー１１２に排出される。
【００２９】
（２）定着装置（像加熱装置）１０７
以下の説明において、定着装置及び定着装置を構成する部材に関し、長手方向とは記録材搬送方向と直交する方向をいう。短手方向とは記録材搬送方向と平行な方向である。長さとは長手方向の寸法である。幅とは短手方向の寸法である。記録材に関し、長手方向とは記録材搬送方向と平行な方向をいう。幅方向とは記録材搬送方向と直交する方向をいう。長さとは長手方向の寸法である。幅とは幅方向の寸法である。
【００３０】
図１は実施例１に係る定着装置の横断面概略構成模式図である。図２は同定着装置の通紙部と非通紙部の説明図である。この定着装置はフィルム加熱方式の定着装置である。
【００３１】
本実施例に示す定着装置１０７は、可撓性及び耐熱性を有する筒状の可撓性部材としての定着フィルム２と、加熱体としてのヒータ３と、ガイド部材としてのガイドステー１と、加圧部材としての加圧ローラ４などを有している。定着フィルム２と、ヒータ３と、ガイドステー１と、加圧ローラ４は、何れも長手方向に長い部材である。
【００３２】
定着フィルム２は、ヒータ３を支持しているガイドステー１の外周にルーズに外嵌させてある。この定着フィルム２の内周長とガイドステー１の外周長は定着フィルム２の方を例えば３ｍｍ程度大きくしてあり、従って定着フィルム２は周長に余裕を持ってガイドステー１の外周に外嵌されている。本実施例では、定着フィルム２の内周長は５７ｍｍとした。
【００３３】
ガイドステー１は、定着フィルム２の回転をガイドするために横断面略凹字形状に形成されている。このガイドステー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の材料を用いて作製されている。本実施例ではガイドステー１の材料として液晶ポリマーを用いた。そしてこのガイドステー１の定着フィルム２の長手方向両端から長手方向に突出させた被支持部１ａ（図２参照）を定着装置１０７の長手方向両側の支持フレーム（不図示）に支持させ固定している。
【００３４】
定着フィルム２としては、定着フィルム２の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、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等の単層フィルムを使用できる。或は、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ等のフィルム基層の外周表面に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。この他に、膜厚３０μｍ以下のステンレス製のフィルム基層の外周表面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等をコーティングした複合層フィルムも使用できる。本実施例では、定着フィルム２として、膜厚約５０μｍのポリイミドのフィルム基層の外周表面にＰＴＦＥをコーティングしたものを用いた。
【００３５】
加圧ローラ４は、丸軸形状の芯金４ａと、芯金４ａの長手方向両側の軸部４ａ１（図２参照）間の外周面上に設けられた弾性体層４ｂと、弾性体層４ｂの外周面上に設けられた最外層の離形層４ｃなどを有している。本実施例では、芯金４ａは鉄芯金を用い、弾性体層４ｂはシリコーンゴムを用い、離形層４ｃはＰＦＡを弾性体層４ｂの外周面上に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。
【００３６】
この加圧ローラ４は、定着フィルム２内側のヒータ２と定着フィルム２を介して対向するように配設され、芯金４ａの長手方向両側の軸部４ａ１を上記支持フレームに軸受（不図示）を介して回転可能に支持させている。そしてその芯金４ａの長手方向両側にある軸受を加圧バネ（不図示）により定着フィルム２側に加圧して加圧ローラ４の外周面（表面）を定着フィルム２の外周面（表面）に加圧状態に接触させている。これにより加圧ローラ４の弾性体層４ｂを弾性変形させて加圧ローラ４表面と定着フィルム２表面とで所定の幅の定着ニップ部（ニップ部）Ｎを形成している。つまり、加圧ローラ４はヒータ２と共に定着フィルム２を挟んで定着ニップ部Ｎを形成している。
【００３７】
図４において、（ａ）は本実施例のヒータ３の短手方向の断面図、（ｂ）は同ヒータ３の長手方向の断面図である。ヒータ３は、ガイドステー１の短手方向中央の下面で長手方向に沿って設けられた溝１ｂ（図１参照）に嵌合させて支持されている。このヒータ３は、通電により発熱する抵抗発熱体であり定着ニップ部Ｎが形成される側とは反対側に配設された第１の抵抗発熱体７と、通電により発熱する抵抗発熱体であり定着ニップ部Ｎが形成される側に配設された第２の抵抗発熱体６などを有している。以下、ヒータ３及びヒータ３を構成する部材に関し、定着ニップ部Ｎが形成される側とは反対側をステー側と記し、定着ニップ部Ｎが形成される側をニップ側と記す。
【００３８】
ヒータ３は、加熱体基板としてのヒータ基板（以下では基板と記す）８を有している。そしてこの基板８のステー側に、給電用電極３ａと、第２の抵抗発熱体６と、第１の抵抗発熱体７と、給電用電極３ｂをその順に有している。基板８には、厚さ０．５ｍｍ、幅８ｍｍ、長さ２２０ｍｍとした長手方向に細長いアルミナ基板を用いている。本実施例では、後述のように基板８のニップ側の面を定着フィルム１の外周面（内面）に接触させることによりヒータ３と定着フィルム１との摺動性及び絶縁性を確保している。
【００３９】
この基板８のステー側の面に厚さ５０μｍ、幅６ｍｍ、長さ２２０ｍｍの給電用電極３ａをスクリーン印刷により塗工して形成した。給電用電極３ａの材料は銀である。この給電用電極３ａのステー側の面に厚さ１００μｍ、幅６ｍｍ、長さ２２０ｍｍの第２の抵抗発熱体６をスクリーン印刷により塗工して形成した。第２の抵抗発熱体６の材料は抵抗温度係数が４００ｐｐｍ／℃の銀パラジウムである。
【００４０】
第２の抵抗発熱体６のステー側の面に厚さ１ｍｍ、幅６ｍｍ、長さ２２０ｍｍの第１の抵抗発熱体７をスクリーン印刷により塗工して形成した。第１の抵抗発熱体７の材料は熱伝導率が１Ｗ／ｍＫのバルク状のチタン酸バリウムである。つまり、第１の抵抗発熱体７は、自己温度制御型の正の抵抗温度係数を有する材料を用いて長手方向に細長い板状に形成してある。第２の抵抗発熱体６は、自己の温度にかかわらず抵抗値がほぼ一定の材料を用いて長手方向に細長い板状に形成されていて、記録材搬送方向ａ（図１参照）に対して垂直な方向で第１の抵抗発熱体７に積層されている。
【００４１】
第１の抵抗発熱体７のステー側の面に厚さ５０μｍ、幅６ｍｍ、長さ２２０ｍｍの給電用電極３ｂをスクリーン印刷により塗工して形成した。給電用電極３ｂの材料は給電用電極３ａと同じ銀である。
【００４２】
図１に示すように、ヒータ３は基板８を定着フィルム２の内周面（内面）に接触させるように下向きにしてガイドステー１の溝１ｂに支持されている。そしてヒータ３の短手方向において基板８の定着ニップ部Ｎ上流側の突出部８ａ上に温度検知部材としての検温素子５を配設している。
【００４３】
図５はヒータ３の第１の抵抗発熱体７、第２の抵抗発熱体６、及び第１の抵抗発熱体７＋第２の抵抗発熱体６の抵抗温度特性を表すグラフである。図５に示すように、第１の抵抗発熱体７と第２の抵抗発熱体６の室温（２５℃）における電気抵抗値を、それぞれ、Ｒ１＝１Ω、Ｒ２＝１５Ωとした。
【００４４】
本実施例では、後述のように記録材Ｐが担持するトナー画像Ｔを記録材上に加熱定着するためのヒータ３の温調温度（定着温度（目標温度））を２００℃としている。このため、第１の抵抗発熱体７のキュリー温度Ｔ１（自己温度制御を行う温度Ｔ１）は温調を妨げることのないよう温調温度（トナー像を加熱するための目標温度）２００℃よりもわずかに高い２２０℃とした。つまり、第１の抵抗発熱体７の抵抗値Ｒ１と、第２の抵抗発熱体６の抵抗値Ｒ２の関係が、温調温度よりも高い温度であって第１の抵抗発熱体７のキュリー温度Ｔ１以下ではＲ１＜Ｒ２であり、キュリー温度Ｔ１を超えてＲ１＞Ｒ２となる。
【００４５】
本実施例の定着装置１０７は、ＣＰＵとＲＯＭやＲＡＭなどのメモリからなる制御手段としての制御部２４がプリント指令に応じて給電制御手段としてのトライアック２５をオンし、これにより商用電源２６からヒータ３の給電用電極３ａ，３ｂに給電される。
【００４６】
ヒータ３は、給電用電極３ａ，３ｂに対する給電により第２の抵抗発熱体６が長手全長に亘って発熱することで昇温する。このとき、第１の抵抗発熱体７と第２の抵抗発熱体６は電気的に直列に接続されているため共に発熱するが、電気抵抗値の関係（Ｒ１＜Ｒ２）から第１の抵抗発熱体７の電力（発熱量）は第２の抵抗発熱体６の１／１５となる。このため、第１の抵抗発熱体７は自己温度制御を行うキュリー温度Ｔ１以下ではほとんど発熱しない（図５参照）。
【００４７】
検温素子５はヒータ３の温度を検知し、制御部２４は検温素子５からの出力信号をＡ／Ｄ変換器（不図示）を介して取り込む。そして制御部２４は検温素子５からの出力信号に基づいてトライアック２５により第２の抵抗発熱体６と第１の抵抗発熱体７に通電する電力を位相、波数制御等により制御して、ヒータ３の温度制御がなされる。即ち、検温素子５の検知温度が温調温度より低い場合にヒータ３が昇温するように給電用電極３ａ，３ｂへの通電を制御し、温調温度より高い場合にはヒータ３が降温するように給電用電極３ａ，３ｂへの通電を制御する。これによりヒータ３は一定の温調温度（２００℃）に保たれる。
【００４８】
また制御部２４はプリント指令に応じて定着用の駆動モータ（不図示）を回転駆動することにより加圧ローラ４の芯金４ａを回転させる。これにより加圧ローラ４は図１に示す矢印方向へ回転する。この加圧ローラ４の回転は定着ニップ部Ｎで加圧ローラ４表面と定着フィルム２表面との摩擦力により定着フィルム２に伝わる。これにより定着フィルム２は定着フィルム２内面がヒータ３の基板８のニップ部側の面と接触しながら加圧ローラ４の回転に追従して図１に示す矢印方向へ回転（移動）する。
【００４９】
ヒータ３に通電され、かつ加圧ローラ４を回転させた状態において、トナー画像Ｔを担持した記録材Ｐがトナー画像担持面を上向きにして定着ニップ部Ｎに導入（通紙）される。そして定着ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐは定着フィルム２表面と加圧ローラ４表面とで挟持されその状態に搬送（挟持搬送）される。この搬送過程においてトナー画像Ｔに熱と圧力が印加され、これによりトナー画像Ｔは記録材上に加熱定着される。定着ニップ部Ｎを通った記録材Ｐは定着フィルム２表面から分離されて定着ニップ部Ｎから排出される。
【００５０】
図６は本実施例における定着装置１０７の定着ニップ部Ｎで記録材Ｐを挟持搬送したときのヒータ３のニップ側及びステー側温度を示したグラフである。ヒータ３のニップ側の温度は給電用電極３ａの通紙部にサーミスタ（不図示）を貼り付けて測定した。ヒータ３のステー側の温度は給電用電極３ｂの通紙部にサーミスタ（不図示）を貼り付けて測定した。
【００５１】
ヒータ３のニップ側の温度（給電用電極３ａの温度）は、第２の抵抗発熱体６の発熱により温調温度の２００℃に維持されている。一方、ヒータ３のステー側の温度（給電用電極３ｂの温度）は、ニップ側の第２の抵抗発熱体６よりも第１の抵抗発熱体７の発熱量が少ないため立ち上げ時（給電開始時）は約７０℃までしか昇温していない。その後、第１の抵抗発熱体７にニップ側から第２の抵抗発熱体６の熱が伝達されることによってヒータ３のステー側の温度はニップ側と同じく２００℃まで昇温し、そこで飽和した。したがって、ヒータ３のステー側の温度がキュリー温度の２２０℃に到達することがなくなり、ヒータ３全体の給電が止まることはなかった。
【００５２】
また、ヒータ３のニップ側の第２の抵抗発熱体６は立ち上げ時から温調温度２００℃まで昇温させることができるため、定着不良が発生することはなく、良好な定着画像が得られた。
【００５３】
図７は本実施例のヒータ３における第１の抵抗発熱体７の非通紙部昇温抑制効果を示したグラフである。本実施例では、第１の抵抗発熱体７の発熱長さ２２０ｍｍに対し、これよりも狭い１０４．６ｍｍ幅で長さ２４１．３ｍｍの記録材を３５ｐｐｍの通紙速度（搬送速度）でヒータ３の長手中央位置と記録材の幅中央位置を一致させて定着ニップ部Ｎに通紙した。そしてこのときのヒータ３の通紙部（図２参照）におけるニップ側温度と、非通紙部（図２参照）におけるニップ側温度（非通紙部昇温）を測定した。ヒータ３の通紙部におけるニップ側温度と非通紙部におけるニップ側温度は、給電用電極３ａの通紙部と非通紙部に対応する位置に、それぞれ、サーミスタ（不図示）を貼り付けて測定した。
【００５４】
ヒータ３の通紙部におけるニップ側温度（図７で実線にて示すニップ側通紙部の温度）は、第２の抵抗発熱体６の発熱により温調温度の２００℃に維持されている。一方、ヒータ３の非通紙部におけるニップ側温度（図７で破線にて示すニップ側非通紙部の温度）は、記録材の通紙が開始されてから数枚の区間において第２の抵抗発熱体６の発熱によって温調温度２００℃よりも高い２３０℃まで昇温する。
【００５５】
すると、第１の抵抗発熱体７は、第２の抵抗発熱体６が２３０℃まで昇温した直後に、キュリー温度２２０℃まで昇温する（図５参照）。このとき、第１の抵抗発熱体７は第２の抵抗発熱体６との電気抵抗値の関係（Ｒ１＞Ｒ２）から自己温度制御を行う。これにより第１の抵抗発熱体７に電流が流れ難くなって第１の抵抗発熱体７の発熱量が減少する。つまり、第１の抵抗発熱体７への給電がカットされ、ヒータ３の非通紙部におけるニップ側温度はキュリー温度２２０℃で飽和する。
【００５６】
この第１の抵抗発熱体７の非通紙部昇温抑制効果により、ヒータ３の非通紙部におけるニップ側温度が、ヒータ３と接触するガイドステー１、定着フィルム２、及び定着フィルム２と接触する加圧ローラ４の耐熱温度（何れも約２４０℃）を上回ることがなくなる。これによりヒータ３の熱でガイドステー１、定着フィルム２、及び加圧ローラ４などの部材を損傷するようなことを防止できる。
【００５７】
上述の構成のヒータ３を用いることにより、ヒータ３のニップ側の温度を温調温度まで昇温できて良好な定着画像を得ることができ、且つ非通紙部昇温をガイドステー１、定着フィルム２、及び加圧ローラ４などの部材の耐熱温度以下に抑えることができる。
【００５８】
（比較例）
比較例のヒータを説明する。比較例のヒータを具備する定着装置、及びその定着装置を搭載する画像形成装置の構成は実施例１と同じである。
【００５９】
比較例のヒータ３Ａでは、図８に示すように実施例１と同じく厚さ１ｍｍ、幅６ｍｍ、長さ２２０ｍｍ、キュリー温度を２２０℃としたバルク状のチタン酸バリウム（以下では第１の抵抗発熱体７と記す）を用いている。そしてこの第１の抵抗発熱体７のニップ側及びステー側に厚さ５０μｍ、幅６ｍｍ、長さ２２０ｍｍの銀からなる給電用電極３ａ，３ｂをスクリーン印刷により塗工して形成した。実施例１と異なり、第２の抵抗発熱体６を有していないため、第１の抵抗発熱体７の電気抵抗値を１６Ωとし、第１の抵抗発熱体７全体を発熱させた。
【００６０】
実施例１ではヒータ３のニップ側に発熱を集中させ、ステー側をなるべく発熱させない構成になっていた。比較例では第１の抵抗発熱体７（ヒータ３Ａ）の全体を均等に発熱させるため、ニップ側の発熱量は実施例１よりも小さくなり、ステー側の発熱量は実施例１よりも大きくなっている。
【００６１】
図９は比較例のヒータ３Ａの通紙部におけるニップ側温度及びステー側温度を示したものである。図９では、ヒータ３Ａのニップ側温度を実線（ニップ側通紙部）にて示し、ステー側温度を破線（ステー側通紙部）にて示している。
【００６２】
検温素子５によってヒータ３Ａのニップ側の温度を検知しているものの、ニップ側温度を温調温度２００℃まで昇温させるより先に、加圧ローラや記録材によって大きく熱を奪われることがないステー側温度が、実施例１と異なり発熱量が大きくなった。そのためにステー側温度がキュリー温度２２０℃まで昇温し、第１の抵抗発熱体７が自己温度制御を行い、第１の抵抗発熱体７への給電がカットされてしまった。この結果、ステー側温度はキュリー温度の２２０℃で飽和した。一方、実施例１よりも発熱量が小さくなったニップ側温度は１２０℃までしか昇温することができず、その結果、定着不良を生じた。
【００６３】
比較例のヒータ３Ａにおいて、ステー側温度がキュリー温度２２０℃で飽和するということはステー側をキュリー温度２２０℃で自己温度制御したことと同じであると考えられる。そこで、検温素子５を用いてステー側を２００℃で温度制御してみたが、図９と同様にニップ側とステー側の大きな温度差を引き起こし、定着不良を生じてしまった。
【００６４】
本実施例のヒータ３を具備する定着装置１０７は、ヒータ３のニップ側の発熱量を大きく、ステー側の発熱量を小さくすることができるため、ヒータ３のニップ側に検温素子５を設けることによってニップ側の温度を温調温度まで昇温させることができる。さらに、ヒータ３のステー側の発熱量はニップ側よりも小さいため、非通紙部昇温の発生を低減できる。よって、定着不良を発生させることなく、良好な定着画像を得ることができる。
【００６５】
［実施例２］
ヒータ３の他の実施例を説明する。本実施例のヒータ３以外の定着装置１０７及び画像形成装置の構成は実施例１と同じである。図１０において、（ａ）は本実施例のヒータ３の短手方向の断面図、（ｂ）は同ヒータ３の長手方向の断面図である。
【００６６】
ヒータ３の第１の抵抗発熱体７を構成する長いバルク状のチタン酸バリウムは、製造過程においてたわむことがあり、生産性が低くなることから、短いバルクにすることで生産性を高めることができる。実施例１のヒータ３では、長さ２２０ｍｍのバルク状のチタン酸バリウムを１つ用いてこれを第１の抵抗発熱体７とした。
【００６７】
本実施例に示すヒータ３は、図１０に示すように、実施例１の長さ２２０ｍｍの１／５のサイズである長さ４４ｍｍのバルク状のチタン酸バリウムを長手方向に５つ一列に並べて合計長さを実施例１と同じく２２０ｍｍにしたものを第１の発熱抵抗体７とした。第１の発熱抵抗体７、第２の抵抗発熱体６、給電用電極３ａ，３ｂは実施例１と同じ材料のものを用い、層構成や厚み方向サイズ、幅方向サイズも実施例１と同じとした。長さに関しては、第１の発熱抵抗体７、第２の抵抗発熱体６、給電用電極３ａ，３ｂの全てにおいて実施例１の２２０ｍｍの１／５のサイズである４４ｍｍとした。
【００６８】
即ち、ヒータ３は、第１の発熱抵抗体７と第２の抵抗発熱体６と給電用電極３ａ，３ｂとを有する１つのヒータピース（加熱体ピース）を長手方向に複数個一列に並べて形成される。
【００６９】
また本実施例のヒータ３は、長手方向に５つ並べた全てのヒータピースに給電するために、その５つのヒータピース全ての給電用電極３ａのニップ側の面とステー側の面に、それぞれ、銅板電極９ａ，９ｂを導電性の接着剤を用いて密着させて積層させてある。銅板電極９ａ，９ｂのサイズは厚み０．５ｍｍ、幅６ｍｍ、長さ２２０ｍｍである。そしてこのヒータ３を具備する定着装置１０７を搭載した画像形成装置を用いて画像形成を行った。
【００７０】
定着装置１０７ではヒータ３の２枚の銅板電極９ａ，９ｂを通じて給電用電極３ａ，３ｂに給電を行った。銅板電極９ａ，９ｂの熱伝導率は約４００Ｗ／ｍＫと非常に高いため、銅板電極９ａ，９ｂの厚みが０.５ｍｍであってもヒータ３の熱を定着フィルム２内面に良く伝えることができる。したがって、銅板電極９ａ，９ｂがあることによってトナー画像Ｔの加熱定着に影響を及ぼすことはなかった。
【００７１】
本実施例のヒータ３を用いても、ヒータ３のニップ側の温度を温調温度まで昇温できて良好な定着画像を得ることができ、且つ非通紙部昇温をガイドステー１、定着フィルム２、及び加圧ローラ４などの部材の耐熱温度以下に抑えることができる。したがって、本実施例のヒータ３を具備する定着装置１０７は、定着不良を発生させることなく、良好な定着画像を得ることができる。
【００７２】
本実施例では、ヒータ３のヒータピースの長さを実施例１のヒータ３の1／５のサイズとしたが、ヒータピースの長さはこれに限られない。ヒータピースの長さが実施例１のヒータ３の１／ｎサイズ（但し、ｎは正の整数）であれば合計ｎ個のヒータピースを長手方向に並べれば良いということである。即ち、ヒータピースを所定の数（＝ｎ個）用いて構成したヒータ３であっても実施例１のヒータ３と同じ作用効果を得ることができる。
【００７３】
［実施例３］
ヒータ３の他の実施例を説明する。本実施例のヒータ３以外の定着装置１０７及び画像形成装置の構成は実施例１と同じである。図１１において、（ａ）は本実施例のヒータ３の短手方向の断面図、（ｂ）は同ヒータ３の長手方向の断面図である。
【００７４】
本実施例に示すヒータ３は、図１１に示すとおり、基板８として、短手方向から見たときに凸字形状のアルミナ基板を用いている。そしてこの基板８において、短手方向中央の突部８ｂの短手方向両側の平坦部８ｃ上に、同じサイズの給電用電極３ｃ，３ｄと２つの第１の抵抗発熱体７をその順に積層している。さらにその短手方向両側の２つの第１の抵抗発熱体７を電気的に直列につなぐように第２の抵抗発熱体６を積層している。本実施例のヒータ３は、実施例１と同じく、ヒータ３の第１の抵抗発熱体６がある面をニップ側になるようにしてガイドステー１に支持される。
【００７５】
本実施例のヒータ３は、基板８の熱伝導率は２０Ｗ／ｍＫであり、厚みはステー側の底面から給電用電極３ｃ，３ｄを積層させる面までを０．５ｍｍ、さらにこの面から突部８ｂの表面までを０．５ｍｍとした。基板８の幅は６ｍｍであり、給電用電極３ｃ，３ｄを積層させる平坦部８ｃの幅を２ｍｍ（基板８の短手方向両端で合計４ｍｍ）、突部８ｂ表面の幅を２ｍｍとし、基板８の長さは２２０ｍｍとした。
【００７６】
給電用電極３ｃ，３ｄの材料には銀を用い、厚さ５０μｍ、幅２ｍｍ、長さ２２０ｍｍのものを基板８の平坦部８ｃ上にスクリーン印刷により塗工して形成した。
【００７７】
第１の抵抗発熱体７は、熱伝導率が１Ｗ／ｍＫのものを、厚さ０.５ｍｍ、幅２ｍｍ、長さ２２０ｍｍのバルク状チタン酸バリウムを用い、これを導電性の接着剤を用いて給電用電極３ｃ，３ｄ上に積層させた。
【００７８】
積層方向（ヒータ３の厚み方向）において、第１の抵抗発熱体７の表面と基板８の突部８ｂの表面はほぼフラットにつながるようにしてある。そしてこのフラットにつながった第１の抵抗発熱体７の表面と基板８の突部８ｂの表面全体に抵抗温度係数が４００ｐｐｍ／℃の銀パラジウムを厚さ１００μｍ、幅６ｍｍ、長さ２２０ｍｍでスクリーン印刷により塗工して第２の抵抗発熱体６としている。
【００７９】
２つの第１の抵抗発熱体７の室温（２５℃）における電気抵抗値はそれぞれ０.５Ωである。そしてこの２つの第１の抵抗発熱体７が第２の抵抗発熱体６を挟んで電気的に直列に接続されるため、２つの第１の抵抗発熱体７の室温における合計の電気抵抗値は１Ωとなる。一方、第２の抵抗発熱体６の室温（２５℃）における電気抵抗値は１５Ωとした。そのため、第１の抵抗発熱体７と第２の抵抗発熱体６の電気抵抗値の関係は図５に示した実施例１と同じ関係となった。
【００８０】
本実施例のヒータ３を用いても、ヒータ３のニップ側の温度を温調温度まで昇温できて良好な定着画像を得ることができ、且つ非通紙部昇温をガイドステー１、定着フィルム２、及び加圧ローラ４などの部材の耐熱温度以下に抑えることができる。したがって、本実施例のヒータ３を具備する定着装置１０７は、定着不良を発生させることなく、良好な定着画像を得ることができる。
【００８１】
また、本実施例のヒータ３は、実施例１のヒータ３と異なり、凸字形状に形成した基板８の突部８ｂに第２の抵抗発熱体６を接触させている。基板８の材料は熱伝導率の低いチタン酸バリウムではなく熱伝導率の高いアルミナ基板であるため、この基板８を伝って第２の抵抗発熱体６の熱をヒータ３のステー側に速やかに伝えることができる。
【００８２】
したがって、図１２に示すように検温素子５をヒータ３のステー側、即ちヒータ３の短手方向中央付近で基板８に接触させることによって、第２の抵抗発熱体６の温度を検知することができる。検温素子５をヒータ３のステー側で基板８に接触させても定着不良を発生させることなく、良好な定着画像を得ることができた。また非通紙部昇温に対する効果も実施例１のヒータ３と同じ効果が得られた。
【００８３】
［他の実施例］
実施例１乃至実施例３に示す定着装置は未定着トナー画像を記録材に加熱定着する定着装置としての使用に限られない。例えば未定着トナー画像を加熱して記録材に仮定着する像加熱装置、或いは記録材に加熱定着されたトナー画像を加熱してトナー画像表面の光沢を増大させる像加熱装置としても使用することができる。
【符号の説明】
【００８４】
２：定着フィルム、３：ヒータ、４：加圧ローラ、６：第２の抵抗発熱体、７：第１の抵抗発熱体、１０７：定着装置、Ｎ：定着ニップ部、Ｐ：記録材、Ｔ：トナー画像、ａ：記録材搬送方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱体と、前記加熱体と接触しつつ移動する可撓性部材と、前記加熱体と共に前記可撓性部材を挟んでニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で記録材が担持するトナー像を挟持搬送しつつトナー像を加熱する像加熱装置において、
前記加熱体は、通電により発熱する第１の抵抗発熱体であって自己温度制御型の正の抵抗温度特性を有する第１の抵抗発熱体と、通電により発熱する第２の抵抗発熱体であって記録材搬送方向に対して垂直な方向で前記第１の抵抗発熱体に積層された第２の抵抗発熱体と、を有し、前記第１の抵抗発熱体は前記ニップ部が形成される側とは反対側に配設され、前記第２の抵抗発熱体は前記ニップ部が形成される側に配設され、前記第１の抵抗発熱体と前記第２の抵抗発熱体が記録材搬送方向に対して垂直な方向で電気的に直列に接続されていて、前記第１の抵抗発熱体の抵抗値Ｒ１と、前記第２の抵抗発熱体の抵抗値Ｒ２の関係が、トナー像を加熱するための目標温度よりも高い温度であって前記第１の抵抗発熱体の自己温度制御を行う温度Ｔ１以下ではＲ１＜Ｒ２であり、前記温度Ｔ１を超えてＲ１＞Ｒ２となることを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
前記自己温度制御型の正の抵抗温度特性を有する第１の抵抗発熱体の材料が、チタン酸バリウムであ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】
前記加熱体は、前記第１の抵抗発熱体と前記第２の抵抗発熱体とを有する１つの加熱体ピースを前記可撓性部材の記録材搬送方向と直交する長手方向に複数個一列に並べて形成され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１】
加熱体と、前記加熱体と接触しつつ移動する可撓性部材と、前記加熱体と共に前記可撓性部材を挟んでニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で記録材が担持するトナー像を挟持搬送しつつトナー像を加熱する像加熱装置において、
前記加熱体は、通電により発熱する第１の抵抗発熱体であって自己温度制御型の正の抵抗温度特性を有する第１の抵抗発熱体と、通電により発熱する第２の抵抗発熱体であって記録材搬送方向に対して垂直な方向で前記第１の抵抗発熱体に積層された第２の抵抗発熱体と、を有し、前記第１の抵抗発熱体は前記ニップ部が形成される側とは反対側に配設され、前記第２の抵抗発熱体は前記ニップ部が形成される側に配設され、前記第１の抵抗発熱体と前記第２の抵抗発熱体が記録材搬送方向に対して垂直な方向で電気的に直列に接続されていて、前記第１の抵抗発熱体の抵抗値Ｒ１と、前記第２の抵抗発熱体の抵抗値Ｒ２の関係が、トナー像を加熱するための目標温度よりも高い温度であって前記第１の抵抗発熱体の自己温度制御を行う温度Ｔ１以下ではＲ１＜Ｒ２であり、前記温度Ｔ１を超えてＲ１＞Ｒ２となることを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
前記自己温度制御型の正の抵抗温度特性を有する第１の抵抗発熱体の材料が、チタン酸バリウムであ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】
前記加熱体は、前記第１の抵抗発熱体と前記第２の抵抗発熱体とを有する１つの加熱体ピースを前記可撓性部材の記録材搬送方向と直交する長手方向に複数個一列に並べて形成されることを特徴とする請求項１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】
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【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−１１６４９（Ｐ２０１３−１１６４９Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４２７３２（Ｐ２０１１−１４２７３２）
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【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２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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