像加熱装置
【課題】商用電源の異なる電圧に応じて加熱体の第１の発熱抵抗体と第２の発熱抵抗体を直列接続或いは並列接続に切り替える像加熱装置において、直列接続或いは並列接続で同等の良好な画像品質を得られるようにした像加熱装置を提供すること。
【解決手段】商用電源２０の異なる電圧に応じて加熱体３００の基板１０５上に設けられている第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２を直列接続或いは並列接続に切り替える像加熱装置において、前記基板の記録材搬送方向上流側にある前記第１の発熱抵抗体の抵抗値より、前記基板の記録材搬送方向下流側にある前記第２の発熱抵抗体の抵抗値の方が小さいことを特徴とする。
【解決手段】商用電源２０の異なる電圧に応じて加熱体３００の基板１０５上に設けられている第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２を直列接続或いは並列接続に切り替える像加熱装置において、前記基板の記録材搬送方向上流側にある前記第１の発熱抵抗体の抵抗値より、前記基板の記録材搬送方向下流側にある前記第２の発熱抵抗体の抵抗値の方が小さいことを特徴とする。
【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する定着装置（定着器）として好適の用いられる像加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式の複写機やプリンタに搭載される定着装置（定着器）として、フィルム加熱方式の定着装置が知られている。このフィルム加熱方式の定着装置は、セラミックス製の基板上に通電により発熱する抵抗発熱体を有するヒータと、ヒータと接触しつつ移動する筒状の定着フィルムと、定着フィルムを介してヒータとニップ部を形成する加圧ローラと、を有している。未定着トナー画像を担持する記録材はニップ部で挟持搬送されつつ加熱され、これにより記録材上の画像は記録材に加熱定着される。
【０００３】
この定着装置は、ヒータへの通電を開始し定着可能温度まで昇温するのに要する時間が短いというメリットがある。従ってこの定着装置を搭載するプリンタは、プリント指令の入力後、１枚目の画像を出力するまでの時間（ＦＰＯＴ：Ｆｉｒｓｔ Ｐｒｉｎｔ Ｏｕｔ Ｔｉｍｅ）が短くできる。またこのタイプの定着装置は、プリント指令を待つ待機中の消費電力が少ないというメリットもある。
【０００４】
上記フィルム加熱方式の定着装置では、商用電源の電圧が１００Ｖ系と２００Ｖ系の地域において、同じ抵抗値のヒータを用いる場合がある。この場合、ヒータに供給される電力は電圧の二乗に比例するため、ヒータに供給可能な最大電力は２００Ｖ系の地域では１００Ｖ系の４倍になる。ヒータに供給可能な最大電力が大きくなると、ヒータの電力制御で生じる高調波電流やフリッカ等が低下するので、１００Ｖ系と２００Ｖ系の商用電源電圧に応じて異なる抵抗値のヒータを有する定着装置を用いる場合が多い。
【０００５】
１００Ｖ系と２００Ｖ系の地域で共用できる定着装置を実現する手段としては、リレーなどスイッチ手段を用いて、ヒータの抵抗値を切り替える方法が提案されている。特許文献１に記載の定着装置では、ヒータは記録材搬送方向上流側に長手方向に沿って設けられた第１の抵抗発熱体と、同記録材搬送方向下流側に長手方向に沿って設けられた第２の抵抗発熱体を有している。そして第１の抵抗発熱体と第２の抵抗発熱体を直列に接続して通電する第１の動作状態と、第１の抵抗発熱体と第２の抵抗発熱体を並列に接続して通電する第２の動作状態で、ヒータの抵抗値を切り替える方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０９−３２９９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
商用電源電圧に合わせて抵抗発熱体を直列或いは並列に接続してヒータ抵抗値を切り換える方式の定着装置においては、接続方法の違いによってヒータの記録材搬送方向上流側の抵抗発熱体と記録材搬送方向下流側の抵抗発熱体の発熱分布に差が生じることがある。
【０００８】
即ち、フィルム加熱方式の定着装置は、定着フィルムの回転によって記録材搬送方向下流側に熱が運ばれるため、定着フィルムの回転動作時のヒータの記録材搬送方向下流側の温度は記録材搬送方向上流側より高くなる傾向にある。
定着装置の構成や、定着フィルムの回転速度によって違いはあるものの、ヒータの記録材搬送方向上流側に配置した抵抗発熱体と記録材搬送方向下流側に配置した抵抗発熱体の温度差は１００℃程度にもなる。このため、発熱抵抗体のＴＣＲ（温度抵抗係数）の影響で温度によって抵抗値が異なるため、直列接続、並列接続の接続方法により、ヒータの記録材搬送方向上流側に配置した抵抗発熱体と記録材搬送方向下流側に配置した抵抗発熱体の発熱分布も異なってくる。以下、説明の都合上、記録材搬送方向上流側に配置した抵抗発熱体を上流側抵抗発熱体と記し、記録材搬送方向下流側に配置した抵抗発熱体を下流側抵抗発熱体と記す。
【０００９】
この理由としては、次のように考えられる。直列接続の場合、上流側抵抗発熱体と下流側抵抗発熱体に流れる電流は同じである。このため、温度が高く抵抗値も高い下流側発熱抵抗体の方が、上流側発熱抵抗体より発熱量も大きく、ヒータの上流側抵抗発熱体と下流側抵抗発熱体の温度差は大きくなる。一方、並列接続の場合、ヒータの上流側抵抗発熱体と下流側抵抗発熱体に印加される電圧が同じである。このため、温度が低く抵抗値も低い上流側抵抗発熱体の方が、電流が多く流れ、発熱量が下流側抵抗発熱体より大きくなる。これにより、ヒータの上流側抵抗発熱体と下流側抵抗発熱体の温度差は解消される方に働く。
【００１０】
このように、直列或いは並列の接続方法によりヒータの上流側抵抗発熱体と下流側抵抗発熱体の温度分布が異なると、ヒータへの投入電力が同じであっても、ニップ部に通紙された記録材に与えられる熱量も異なる。これは、発熱抵抗体と記録材の温度差が大きいほど記録材に移動する熱量は多くなるためである。これにより、ヒータの上流側抵抗発熱体と下流側抵抗発熱体の温度差が大きい直列接続の方が、記録材がニップ部を通過する間、発熱抵抗体と記録材の温度差を大きく保つためと考えられる。
【００１１】
このため、直列接続或いは並列接続の接続方法により定着性、オフセットなどの画像品質に影響する場合があった。つまり、直列或いは並列の接続方法の違いによってヒータの上流側抵抗発熱体と下流側抵抗発熱体の発熱分布に差が生じ、記録材上の定着画像品質に差異を生ずる場合があった。
【００１２】
また、ヒータの所定の定着温度を超える温度上昇は、ヒータと接触する部材やヒータを支持する部材の熱劣化などの観点から好ましいものではない。特に、ＴＣＲ（温度抵抗係数）の大きい発熱抵抗体を用いる場合は、ヒータの上流側抵抗発熱体と下流側抵抗発熱体の温度差による抵抗値差が大きくなり、発熱量差も大きくなるので、上記の温度差は顕著である。
【００１３】
本発明の目的は、商用電源の異なる電圧に応じて加熱体の第１の発熱抵抗体と第２の発熱抵抗体を直列接続或いは並列接続に切り替える像加熱装置において、直列接続或いは並列接続で同等の良好な画像品質を得られるようにした像加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するための本発明に係る像加熱装置の構成は、基板と前記基板の上に商用電源から供給される電力によって発熱する第１の発熱抵抗体と第２の発熱抵抗体とを有する加熱体と、前記加熱体と接触しつつ移動する筒状の可撓性部材と、前記可撓性部材を介して前記加熱体と共にニップ部を形成するバックアップ部材と、前記商用電源の電圧に応じて前記第１の発熱抵抗体と前記第２の発熱抵抗体を直列接続或いは並列接続に切り替える切替え手段と、を有し、前記ニップ部で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ画像を加熱する像加熱装置において、前記基板の記録材搬送方向上流側にある前記第１の発熱抵抗体の抵抗値より、前記基板の記録材搬送方向下流側にある前記第２の発熱抵抗体の抵抗値の方が小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、商用電源の異なる電圧に応じて加熱体の第１の発熱抵抗体と第２の発熱抵抗体を直列接続或いは並列接続に切り替える像加熱装置において、直列接続或いは並列接続で同等の良好な画像品質を得られるようにした像加熱装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１に係る定着装置の横断側面構成模式図
【図２】実施例１に係る定着装置のヒータ、及びヒータの通電制御系の構成模式図
【図３】（ａ）はヒータの第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２の直列接続（２００Ｖ系）を表す説明図、（ｂ）は同ヒータの第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２の並列接続（１００Ｖ系）を表す説明図図２に示すヒータ及びヒータの通電制御系の説明図
【図４】図２に示すヒータの発熱分布を表す模式図
【図５】図２に示すヒータのプリント開始から発熱体抵抗値変化を示す図
【図６】画像評価結果を示す図
【図７】（ａ）は実施例２のヒータの基板表面側からの概略構成模式図、（ｂ）は比較例２のヒータの基板表面側からの概略構成模式図
【図８】（ａ）は実施例３のヒータの基板表面側からの概略構成模式図、（ｂ）は比較例３のヒータの基板表面側からの概略構成模式図
【図９】（ａ）は実施例４のヒータの基板表面側からの概略構成模式図、（ｂ）は比較例４のヒータの基板表面側からの概略構成模式図
【図１０】画像形成装置の一例の概略構成模式図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
[実施例１]
（１）画像形成装置例
図１０は本発明に係る像加熱装置を定着装置（定着器）として搭載した画像形成装置の一例の概略構成模式図である。この画像形成装置は電子写真式のレーザビームプリンタである。この画像形成装置の記録材の搬送基準は、定着装置の後述する定着フィルムの長手方向の中心と記録材の幅方向の中心を一致させて記録材を搬送する中央搬送基準である。
【００１８】
本実施例に示す画像形成装置は、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）１を有している。感光ドラム１は、ＯＰＣ・アモルファスＳｅ・アモルファスＳｉ等の感光材料層を、アルミニウムやニッケル等の金属材料により形成されたシリンダ（ドラム）状の導電性基体の外周面に形成した構成から成る。
【００１９】
感光ドラム１は、ホストコンピュータやネットワーク上の端末機等の外部装置から出力されるプリント指令に応じて矢印方向に所定の周速度（プロセススピード）にて回転される。そしてこの回転過程で感光ドラム１の外周面（表面）が帯電手段としての帯電ローラ２により所定の極性・電位に一様に帯電処理される。
【００２０】
この感光ドラム１表面の一様帯電面は、走査露光装置としてのレーザービームスキャナ３から出力される、外部装置からの画像情報に応じて変調制御（ＯＮ／ＯＦＦ制御）されたレーザービームＬＢによって走査露光がなされる。これにより感光ドラム１表面に目的の画像情報に応じた静電潜像（静電像）が形成される。
【００２１】
この感光ドラム１表面の潜像に現像手段としての現像装置４でトナー（現像剤）ＴＯを付着させ、感光ドラム１表面の潜像をトナー画像（現像像）として現像する。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像との組み合わせで用いられることが多い。
【００２２】
一方、給送ローラ８の回転により給送カセット９内に積載収納されている記録材Ｐが一枚ずつ繰り出されガイド１０を有するシートパスを通ってレジストローラ１１に搬送される。レジストローラ１１は、この記録材Ｐを感光ドラム１表面と転写ローラ５の外周面（表面）との間の転写ニップ部に所定の制御タイミングにて給送する。この記録材Ｐは転写ニップ部で挟持搬送され、この搬送過程において転写ローラ５に印加される転写バイアスによって感光ドラム１表面のトナー画像が順次に記録材上に転写されていく。これによって記録材Ｐは未定着のトナー画像を担持する。
【００２３】
未定着のトナー画像（未定着画像）を担持した記録材Ｐは感光ドラム１表面から順次に分離して転写ニップ部から排出され、搬送ガイド１２を通じて定着装置（定着器）６のニップ部Ｎに導入される。そしてこの記録材Ｐがニップ部Ｎを通過することによってトナー画像は記録材Ｐの面上に加熱定着される。定着装置６を出た記録材Ｐは搬送ローラ１３とガイド１４と排出ローラ１５とを有するシートパスを通って排出トレイ１６にプリントアウトされる。
【００２４】
記録材Ｐ分離後の感光ドラム１表面はクリーニング手段としてのクリーニング装置７により転写残りトナー等の付着汚染物の除去処理を受けて清浄面化され、感光ドラム１は次の画像形成に供される。
【００２５】
（２）定着装置（像加熱装置）６
以下の説明において、定着装置及びこの定着装置を構成する部材に関し、長手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向をいう。短手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と平行な方向でいう。長さとは長手方向の寸法をいう。幅とは短手方向の寸法をいう。記録材に関し、幅方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向をいう。幅とは幅方向の寸法をいう。
【００２６】
図１は定着装置６の横断側面構成模式図である。この定着装置６はフィルム加熱方式の定着装置である。
【００２７】
本実施例に示す定着装置６は、可撓性及び耐熱性を有する筒状の可撓性部材としての定着フィルム（エンドレスフィルム）１０２と、加熱体としてのヒータ３００と、支持部材としてのヒータホルダ１０１を有している。また定着装置６は、剛性部材としての剛性ステー１０４と、バックアップ部材としての加圧ローラ１０８などを有している。定着フィルム１０２と、ヒータ３００と、ヒータホルダ１０１と、剛性ステー１０４と、加圧ローラ１０８は、何れも長手方向に長い部材である。
【００２８】
定着フィルム１０２は、ポリイミド、ポリアミド、ＰＥＥＫ等の耐熱樹脂、またはステンレス等の金属からなる厚さ３０〜７０μｍの筒状の基層（不図示）を有している。そしてこの基層の外周面上に、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂からなる厚さ５〜３０μｍの離型層（不図示）を設けている。
【００２９】
本実施例では、定着フィルム１０２として、厚さ６０μｍのポリイミドからなる筒状の基層の外周面上に厚さ１５μｍのＰＦＡ樹脂からなる離型層を設けたφ２４、長さ２２０ｍｍの定着フィルムを用いている。
【００３０】
ヒータホルダ１０１は、ＬＣＰ（液晶ポリマ）等の耐熱樹脂材料により横断面略凹字形状に形成されている。このヒータホルダ１０１は、ヒータホルダ１０１の短手方向の下面中央で長手方向に沿って設けられた溝１０１ｂによりヒータ３００を後述の表面保護層１０７が下向きになるように支持している。このヒータホルダ１０１の短手方向の上面中央にはヒータホルダ１０１の変形を防止するための剛性ステー１０４が配設されている。この剛性ステー１０４は所定の金属材料により横断面略逆Ｕ字形状に形成してある。
【００３１】
ヒータ３００と剛性ステー１０４を備えた上記ヒータホルダ１０１の外周には定着フィルム１０２がルーズに外嵌されている。そしてヒータホルダ１０１及び剛性ステー１０４の長手方向両端部を定着装置６の長手方向両側の支持フレーム（不図示）に支持固定させている。定着フィルム１０２を外嵌させたヒータホルダ１０１は、ヒータホルダ１０１の短手方向両側で定着フィルム１０２の内周面（内面）に沿うように設けられた弧状突部１０１ａの外面により回転中（移動中）の定着フィルム１０２をガイドするようになっている。
【００３２】
図２にヒータ３００、及びヒータ３００の通電制御系の構成模式図を示す。ヒータ３００は、幅５〜１２ｍｍ、厚さ０．５〜１ｍｍで長さ２４０ｍｍに形成されたアルミナ等からなるセラミック製のヒータ基板（以下、基板と記す）１０５を有している。
【００３３】
この基板１０５の定着ニップ部（ニップ部）Ｎが形成される側の基板表面上（基板上）には、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）等からなる２つの発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２がパターン印刷により形成してある。２つの発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２のうち、発熱抵抗体Ｈ１は記録材搬送方向上流側端部の内側で基板１０５の長手方向に沿って形成され、発熱抵抗体Ｈ２は基板１０５の記録材搬送方向下流側端部の内側で基板１０５の長手方向に沿って形成されている。
【００３４】
本実施例では、ヒータとして、発熱抵抗体Ｈ１の抵抗値が２０．２Ω、発熱抵抗体Ｈ２の抵抗値が１９．８Ω、各々の発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２のＴＣＲ（温度抵抗係数）が１０００ｐｐｍ／℃のものを用いた。発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２において、発熱抵抗体の材料は同一のものを用いた。そしてヒータ３００の短手方向において、発熱抵抗体Ｈ１の幅を１９．８ｍｍ、発熱抵抗体Ｈ２の幅を２０．２ｍｍとすることで、抵抗値を変えた。上記２つの発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２を区別するために、発熱抵抗体Ｈ１を第１の発熱抵抗体Ｈ１と記し、発熱抵抗体Ｈ２を第２の発熱抵抗体Ｈ２と記す。
【００３５】
第１の発熱抵抗体Ｈ１は、基板１０５の同基板面上において、長手方向一端部の内側に設けられた給電用電極（以下、電極と記す）３０３ａ、及び長手方向他端部の内側に設けられた給電用共通電極（以下、共通電極と記す）３０３ｃと電気的に接続されている。第２の発熱抵抗体Ｈ２は、基板１０５の同基板面上において、長手方向一端部の内側に設けられた給電用電極（以下、電極と記す）３０３ｂ、及び共通電極３０３ｃと電気的に接続されている。そして第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２は基板１０５の同基板面上に設けられた厚さ０．０５〜０．１ｍｍの絶縁性（本実施例ではガラス）の表面保護層１０７によって覆われている。
【００３６】
通電制御系は、ＣＰＵとＲＡＭやＲＯＭなどのメモリからなる制御部（制御手段）１００と、第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２への供給電力を制御するトライアック（電力制御手段）２１を有している。また通電制御系は、商用電源２０から印加される電圧を検知する電圧検知回路などを備える電源電圧検知部（電源電圧検知手段）４０１とを有している。また通電制御系は、２つの通電切替スイッチとしての通電制御リレー４０１ａ，４０１ｂなどを備える切替え部（切替え手段）４０２などを有している。更に通電制御系は、温度検知素子１１２と、通電遮断手段としてのサーモスイッチ１１３を有している。
【００３７】
切替え部４０２の２つの通電制御リレー４０２ａ，４０２ｂのうち、第１の通電制御リレー４０２ａは可動接点ｍと接点ａを有している。第２の通電制御リレー４０２ｂは共通接点ｃと２つの接点ａ１，ａ２を有している。第１の通電制御リレー４０２ａにおいて、可動接点ｍは第１の抵抗発熱体Ｈ１の共通電極３０３ｃと電気的に接続され、接点ａは商用電源２２と電気的に接続されている。第２の通電制御リレー４０２ａにおいて、共通接点ｃは第２の抵抗発熱体Ｈ２の電極３０３ｂと電気的に接続され、接点ａ１は商用電源２２と電気的に接続され、接点ａ２はトライアック２１と共に第１の抵抗発熱体Ｈ１の電極３０３ａと電気的に接続されている。
【００３８】
温度検知素子１１２と、サーモスイッチ１１３は、それぞれ、ヒータ３００の基板１０５の定着ニップ部Ｎが形成される側とは反対側の基板裏面上（基板上）に設けられている。
【００３９】
温度検知素子１１２は、ヒータ３００の長手方向において記録材Ｐが通過する領域（通紙領域）の略中央に配設され、ヒータ３００の基板１０５の温度を検知して温度検知信号を制御部１００に出力するものである。
【００４０】
サーモスイッチ１１３は、ヒータ３００の長手方向において記録材Ｐの通紙領域の所定位置において第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２に接触させて配設してある。このサーモスイッチ１１３は、何等かの事情でヒータ３００の温度が所定の設定温度に達した場合に動作して第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２への通電を遮断するように構成されている。本実施例では、サーモスイッチ１１３の設定温度を２５０℃に設定した。
【００４１】
この通電制御系は、電源電圧検知部４０１で商用電源２０の電圧を検知し、その電圧に基づいて制御部１００が第１の通電制御リレー４０２ａと第２の通電制御リレー４０２ｂを制御するようになっている。
【００４２】
加圧ローラ１０８は、鉄やアルミニウム等からなる丸軸状の芯金１０９と、芯金１０９の長手方向両側の被支持部（不図示）間で芯金１０９の外周面上に設けられたシリコーンゴム等からなる厚さ２〜４ｍｍの弾性層１１０などを有している。
【００４３】
この加圧ローラ１０８は、定着フィルム１０２内側でヒータホルダ１０１が支持するヒータ３００と定着フィルム１０２を介して対向するように配設されている。そして芯金１０９の長手方向両側の被支持部が定着装置６の上記支持フレームに軸受（不図示）を介して回転可能に支持されている。そしてこの芯金１０９の長手方向両側の軸受を加圧ばねなどの加圧手段（不図示）により総圧９８〜２９４Ｎ（総圧１０〜３０ｋｇｆ）の圧力で定着フィルム１０２側に付勢している。
【００４４】
上記加圧手段の圧力により加圧ローラ１０８の外周面（表面）が定着フィルム１０２の外周面（表面）に加圧状態に接触する。これにより加圧ローラ１０８の弾性層１１０がヒータ３００の長手方向全域に渡って弾性変形して加圧ローラ１０８表面と定着フィルム１０２表面とで幅５〜１１ｍｍの定着ニップ部（ニップ部）Ｎを形成している。
【００４５】
本実施例では、加圧ローラ１０８として、アルミニウムからなる芯金１０９の外周面上にシリコーンゴムからなる弾性層１１０を設け、弾性層１１０の外周面上にＰＦＡからなる離型層１１１を設けた加圧ローラを用いている。芯金１０９はφ１８、弾性層１１０は厚さ３ｍｍ、離型層１１１は厚さ５０μｍ、加圧ローラはφ２４、長さ２２０ｍｍである。そしてこの加圧ローラ１０８を総圧１４７Ｎ（総圧１５ｋｇｆ）の圧力で定着フィルム１０２側に付勢して幅７ｍｍの定着ニップ部Ｎを形成した。
【００４６】
（３）定着装置６のトナー画像ｔの加熱定着動作
本実施例の定着装置６は、プリント指令に応じて回転駆動されるモータＭ（図１参照）の回転により加圧ローラ１０８が所定の周速度（プロセススピード）で矢印にて示す方向（図１参照）へ回転される。本実施例では記録材Ｐの搬送速度が３００ｍｍ／ｓｅｃとなるように加圧ローラ１０８を回転している。加圧ローラ１０８の回転は定着ニップ部Ｎで加圧ローラ表面と定着フィルム１０２表面との摩擦力により定着フィルム１０２に伝わる。これにより定着フィルム１０２は、定着フィルム１０２内面がヒータ３００の表面保護層１０７と接触した状態で加圧ローラ１０８の回転に追従して矢印にて示す方向（図１参照）へ回転（移動）する。
【００４７】
ここで、ヒータ３００の第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２を直列接続或いは並列接続に切り替える切替え部４０２の動作を説明する。
【００４８】
図３の（ａ）はヒータ３００の第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２の直列接続（２００Ｖ系）を表す説明図、（ｂ）は同ヒータ３００の第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２の並列接続（１００Ｖ系）を表す説明図である。
【００４９】
画像形成装置の主電源スイッチがオン（ＯＮ）されると、商用電源２２から電源電圧検知部４０１に電圧が印加される。電源電圧検知部４０１は、商用電源２０から印加される電圧実効値の範囲が１００Ｖ系（ｅｘ．１００Ｖ〜１２７Ｖ）か２００Ｖ系（ｅｘ．２００Ｖ〜２４０Ｖ）のどちらかを判断する。そして１００Ｖ系と判断した場合に１００Ｖ系を意味する電圧検知信号を出力し、２００Ｖ系と判断した場合に２００Ｖ系を意味する電圧検知信号を出力する。
【００５０】
制御部１００は、電源電圧検知部４０１から２００Ｖ系を意味する電圧検知信号を取り込む。すると制御部１００は、第２の通電制御リレー４０２ｂを制御して共通接点ｃを接点ａ１に接触させる（図３（ａ）参照）。
【００５１】
これにより、商用電源２０と、トライアック２１と、サーモスイッチ１１３と、電極３０３ａと、第１の発熱抵抗体Ｈ１と、共通電極３０３ｃと、第２の発熱抵抗体Ｈ２と、電極３０３ｂと、第２の通電制御リレー４０２ｂと、商用電源とで閉回路が構成される。即ち、第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２が直列接続された第１の導通経路が構成される。
【００５２】
次に制御部１００は、トライアック２１をオン（ＯＮ）すると共に、トライアック２１を制御してヒータ３００の第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２との総抵抗値が４０Ωとなるようにする。トライアック２１がオンされることで商用電源２０からトライアック２１に電力が印加され、トライアック２１から上記総抵抗値に応じた電力がヒータ３００の第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２に供給される。これにより第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２に通電されて第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２が発熱する。
【００５３】
この第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２の発熱により表面保護層１０７を介して定着フィルム１０２が加熱される。そして制御部１００は、温度検知素子１１２から出力される温度検知信号を取り込み、この温度検知信号に基づいて温度検知素子がトナー画像ｔを記録材上に加熱定着するために必要な所定の定着温度（目標温度）を維持するようにトライアック２１を制御する。本実施例では、定着温度（以下、制御目標温度とも記す）を１８５℃に設定した。
【００５４】
制御部１００は、電源電圧検知部４０１から１００Ｖ系を意味する電圧検知信号を取り込む。すると制御部１００は、第１の通電制御リレー４０２ａを制御して可動接点ｍを接点ａに接触させ、第２の通電制御リレー４０２ｂを制御して共通接点ｃを接点ａ２に接触させる（図３（ｂ）参照）。
【００５５】
これにより、商用電源２０と、トライアック２１と、サーモスイッチ１１３と、第２の通電制御リレー４０２ｂと、電極３０３ｂと、第２の抵抗発熱体Ｈ２と、共通電極３０３ｃと、第１の通電制御リレー４０２ａと、商用電源２０とで１つの閉回路が構成される。また、商用電源２０と、トライアック２１と、サーモスイッチ１１３と、電極３０３ａと、第１の抵抗発熱体Ｈ１と、共通電極３０３ｃと、第１の通電制御リレー４０２ａと、商用電源２０とで他の１つの閉回路が構成される。即ち、第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２が並列接続された第２の導通経路が構成される。
【００５６】
次に制御部１００は、トライアック２１をオン（ＯＮ）すると共に、トライアック２１を制御してヒータ３００の第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２との総抵抗値が１０Ωとなるようにする。トライアック２１がオンされることで商用電源２０からトライアック２１に電力が印加され、トライアック２１から上記総抵抗値に応じた電力がヒータ３００の第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２に供給される。これにより第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２に通電されて第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２が発熱する。
【００５７】
この第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２の発熱により表面保護層１０７を介して定着フィルム１０２が加熱される。そして制御部１００は、温度検知素子１１２から出力される温度検知信号を取り込み、この温度検知信号に基づいて温度検知素子１１２が上記定着温度を維持するようにトライアック２１を制御する。
【００５８】
加圧ローラ１０８を回転させ、かつ温度検知素子１１２の温度が所定の定着温度に維持された状態でトナー画像ｔを担持した記録材Ｐがトナー画像担持面を上向きにして定着ニップ部Ｎに導入（通紙）される。そして定着ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐは定着フィルム１０２表面と加圧ローラ１０８表面とで挟持されその状態に搬送（挟持搬送）される。この搬送過程においてトナー画像に熱と圧力が印加され、これによりトナー画像ｔは記録材上に加熱定着される。定着ニップ部Ｎを通った記録材Ｐは定着フィルム１０２表面から分離されて定着ニップ部Ｎから排出される。
【００５９】
本実施例の定着装置６では、電源電圧検知部４０１による判断に基づいて、ヒータ３００の第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２の接続を直列接続或いは並列接続に切り替えている。
【００６０】
即ち、電源電圧検知部４０１が２００Ｖ系と判断した場合、第２の通電制御リレー４０１ｂによって第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２は直列に接続され、ヒータ３００の総抵抗値が４０Ωとなるようにする。一方、電源電圧検知部４０１が１００Ｖ系と判断した場合は、第１の通電制御リレー４０１ａと第２の通電制御リレー４０２ｂによって第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２は並列に接続され、ヒータ３００の総抵抗値が１０Ωとなるようにする。このように１００Ｖ系と２００Ｖ系で総抵抗値を切り替えることで、１００Ｖ系と２００Ｖ系で投入される最大電力を同等とすることができる。
【００６１】
以下、図４、図５を用いて、本実施例のヒータ３００を備えた定着装置６を搭載する画像形成装置と、比較例1のヒータを備えた定着装置（不図示）を搭載する画像形成装置を用いて、プリントを行ったときの、各々のヒータの発熱について説明する。
【００６２】
比較例１のヒータは、常温での直列接続時と並列接続時の総抵抗値が本実施例のヒータ３００と同じとなる、発熱抵抗体Ｈ１、Ｈ２の抵抗値を各々２０Ω、またＴＣＲが１０００ｐｐｍ／℃のものを用いた点を除き、本実施例のヒータ３００と同じ構成としてある。比較例１のヒータを備えた定着装置は、上記のようにヒータの構成が異なる点を除き、本実施例の定着装置６と同じ構成としてある。また、比較例1のヒータを備えた定着装置では、定着温度を本実施例の定着装置と同じ１８５℃に設定した。
【００６３】
図４は、本実施例のヒータ３００を備えた定着装置６を搭載する画像形成装置と、比較例1のヒータを備えた定着装置を搭載する画像形成装置に、それぞれ、記録材を２０枚通紙（導入）した際に、ヒータ３００の短手方向の基板裏面の温度分布を示した図である。実線は発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２を直列接続した場合であり、点線は発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２を並列接続した場合である。
【００６４】
本実施例のヒータ３００を備えた定着装置６を搭載する画像形成装置では、ヒータ３００の発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２を直列接続した場合および並列接続した場合の温度分布はほぼ同じであり、温度分布の差は３℃以内であった。
【００６５】
一方、比較例１のヒータを備えた定着装置を搭載する画像形成装置では、ヒータにおいて特に温度が高くなる記録材搬送方向下流側で、発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２を直列接続した場合は２９３℃、並列接続した場合は２８８℃であった。よって本実施例よりも温度分布の差は５℃と大きくなっていることが分かる。
【００６６】
このように比較例１のヒータを備えた定着装置を搭載する画像形成装置で、発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２を直列接続した場合と並列接続した場合とで発熱量、温度分布に差異が生じた理由として、以下のように考えられる。
【００６７】
画像形成装置の電源投入直後や、プリント終了からの経過時間が長い場合など、定着装置６が冷えた状態でプリントを開始した直後は、発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２の抵抗値に応じた発熱量を示す。本実施例では、発熱抵抗体Ｈ１の抵抗値が発熱抵抗体Ｈ２の抵抗値より大きいので、直列接続の場合はヒータ３００の短手方向上流側、並列接続の場合はヒータ３００の短手方向下流側の発熱量が大きい。一方、比較例1では、発熱抵抗体Ｈ１と発熱抵抗体Ｈ２の抵抗値は同じであるので、直列接続と並列接続とも、ヒータ３００の短手方向上流側と短手方向下流側の発熱量は同じとなる。
【００６８】
しかし、プリント開始とともに定着フィルム１０２が回転すると、発熱抵抗体Ｈ１と発熱抵抗体Ｈ２で発生した熱の一部は、定着フィルム１０２の回転によってヒータ３００の記録材搬送方向下流側に熱が運ばれる。すると、ヒータ３００の記録材搬送方向下流側の温度は記録材搬送方向上流側より高くなる。そのため、ヒータ３００の記録材搬送方向上流部にある発熱抵抗体Ｈ１より、ヒータ３００の記録材搬送方向下流部にある発熱抵抗体Ｈ２の方が、抵抗上昇が大きくなる。
【００６９】
図５は、プリント開始からの経過時間（ｓｅｃ）による発熱体抵抗Ｈ１と発熱体抵抗Ｈ２の抵抗値変化を示した図である。
【００７０】
先ず図５（ａ）の比較例1の直列時（直列接続）の場合、プリント開始直後は、発熱抵抗体Ｈ１と発熱抵抗体Ｈ２の抵抗値は同じ２０Ωである。プリント開始後、前述の通りヒータ３００の記録材搬送方向下流側の温度は記録材搬送方向上流側より上昇するため、ヒータ３００の記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２の抵抗値の上昇が、記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１より大きくなる。さらに、発熱抵抗体Ｈ１と発熱抵抗体Ｈ２に流れる電流は同じであるので、温度上昇により抵抗値が大きいヒータ３００の記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２の方が、記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１より発熱量が多い。
【００７１】
よって、ヒータ３００の記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１と記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２との温度差はさらに拡がっていく。結果、定常状態で発熱抵抗体Ｈ１の抵抗値は２４．２Ω、発熱抵抗体Ｈ２の抵抗値は２５．４Ωとなる。ここで、定常状態とはヒータ３００内で温度変化がほぼ無くなる状態をいう。
【００７２】
一方、図５（ｂ）の比較例１の並列時（並列接続）の場合、プリント開始後、前述の通りヒータ３００の記録材搬送方向下流側の温度は記録材搬送方向上流側より上昇する。そのため、ヒータ３００の記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２の抵抗値の上昇が、記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１より大きくなる。しかし、発熱抵抗体Ｈ１と発熱抵抗体Ｈ２に印加される電圧は同じであるので、温度上昇の差により抵抗値が小さい発熱抵抗体Ｈ１に流れる電流の方が大きくなる。このため、ヒータ３００の記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１の方が、記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２より発熱量は多くなる。
【００７３】
これにより、ヒータ３００の記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１と記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２との温度差を解消する方に作用する。結果、定常状態で発熱抵抗体Ｈ１の抵抗値は２４．６Ω、発熱抵抗体Ｈ２の抵抗値は２４．９Ωとなる。
【００７４】
上記説明した理由から、比較例１では直列時と並列時で、ヒータ３００の記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１と記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２との温度分布に差が生じることになる。
【００７５】
図５（ｃ）の本実施例の場合、直列時（直列接続）と並列時（並列接続）で定常時の発熱抵抗体Ｈ１と発熱抵抗体Ｈ２の抵抗値が同じとなるように、温度とＴＣＲを考慮しつつ、発熱抵抗体Ｈ１と発熱抵抗体Ｈ２の抵抗値を設定している。ここで、定常時とはヒータ３００の温度変化が小さい状態をいう（記録材が連続通紙されている状況）。
【００７６】
具体的には、先ず発熱抵抗体Ｈ１と発熱抵抗体Ｈ２の抵抗値を変えたヒータ３００を試作し、直列時と並列時とも発熱体抵抗体Ｈ１と発熱抵抗体Ｈ２に流れる電流を測定できるようにした。そして、プリント中に直列時と並列時の電流が同じとなるような発熱体抵抗値の組み合わせを探した。本実施例では、発熱抵抗体Ｈ１の抵抗値を２０．２Ω、Ｈ２の抵抗値を１９．８Ωに設定した。
【００７７】
このように本実施例では、ヒータ３００の記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１の抵抗体値を記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２よりも大きく設定している。そのため、直列時はヒータ３００の短手方向上流側の発熱量も多く、ヒータ３００の記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１と記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２との温度差が解消するように作用する。やがて、ヒータ３００内で温度変化がほぼ無くなる定常状態となったとき、発熱抵抗体Ｈ１と発熱抵抗体Ｈ２の抵抗値が概ね同じとなる。並列時は、プリントを開始した直後は、ヒータ３００の記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２の方が記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１より抵抗値が小さいので、発熱抵抗体Ｈ２の方が発熱抵抗体Ｈ１より発熱量が大きい。
【００７８】
しかし、定着フィルム１０２の回転によってヒータ３００の記録材搬送方向下流側に熱が運ばれるため、ヒータ３００の記録材搬送方向下流側の温度は記録材搬送方向上流側より高くなっていく。これにより、ヒータ３００記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１より、記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２の抵抗上昇が大きくなる。やがて、ヒータ３００内で温度変化が概ね無くなる定常状態となったとき、発熱抵抗体Ｈ１と発熱抵抗体Ｈ２の抵抗値がほぼ同じ２４．８Ωとなる。上記説明した理由から、直列時と並列時での定常状態で発熱抵抗体Ｈ１とＨ２の抵抗値が概ね同じとなり、結果、ヒータ３００の記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１と記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２との温度分布に差が無くなる。
図６は、本実施例の効果を確認するため、実際の画像形成装置を用い、２００Ｖ系／１００Ｖ系（直列時／並列時）で画出し評価を行ったときの記録材の温度、画像評価（定着性試験、オフセット評価）結果を示したものである。
【００７９】
ここで定着性とは、定着装置が冷えた状態から、ハーフトーン画像を印字したラフ紙を連続２０枚、定着ニップ部へ搬送する。そして、ハーフトーン画像を定着処理済の記録材Ｐについて擦り試験をおこない、ある一定条件下で擦り試験前後での光学式濃度差を測定する。即ち記録材の画像形成面上に紙を介して所定重量（２００ｇ）のおもりを載せ、前記重量をかけつつ介在させた紙で画像形成面を摺擦し、その摺擦の前後で画像の濃度低下率を求める。２０枚通紙した中で、濃度低下率が２０％以上ある場合、市場にて許容できないレベルと判断し×、濃度低下率が２０％未満の場合は市場にて許容できるレベルと判断し、○と表記している。
【００８０】
またオフセット評価は、定着装置が冷えた状態から、ハーフトーン画像、文字画像を織り交ぜた画像を連続５０枚、定着フィルムの約１周分印字した平滑紙を定着ニップ部へ搬送する。オフセットが低い場合、記録材上にある未定着トナーの一部は、定着分より過剰な熱を受け、定着フィルム表面に付着する。そして、定着フィルム表面上のトナーは、定着フィルム１周後に、記録材に転移する。このため定着フィルム１周後に、オフセットした画像が現れることになる。オフセット評価では、この部分に着目し主観評価を行い、市場にて許容できるレベルと判断した際は○、市場にて許容できないレベルと判断した際は×とした。
【００８１】
本実施例（実施例１）においては制御目標温度を１８５℃に設定した。また、比較例１においては、温度検知素子１１１の検知温度誤差が概ね６℃あることを考慮し、制御目標温度を１９５℃、１８５℃、１７５℃に設定した。
【００８２】
結果は、本実施例では直列時、並列時とも、定着性、オフセットを満足している。一方、比較例１については同じ制御目標温度で、直列時のオフセットと並列時の定着性を満足することができなかった。これは、本実施例においては直列時と並列時ともに紙温度が同じとなっており、温度差などによる画像不良の発生を抑制して、良好な画像品質が得られたためと考えられる。
【００８３】
一方、比較例１で制御目標温度を１８５℃とした場合、直列時は紙温度が並列時に比べ高くなり、ホットオフセットが低下したと考えられる。また逆に、並列時は紙温度が直列時に比べ低くなり、定着性が低下したと考えられる。制御目標温度を１９５℃に上げた場合は、紙温度が上がるので、並列時の定着性が良化するものの、直列時のオフセットが低下する。また、制御目標温度を１７５℃に下げた場合は紙温度が下がるので、直列時のオフセット良化するものの、並列時の定着性は低下する。
【００８４】
以上説明したように、ヒータの記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１の抵抗値を、記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２の抵抗値より大きくした場合は、直列と並列の接続状態に係らず、同じ制御目標温度で定着性、オフセットを両立することが可能となる。
【００８５】
また別の効果として、本実施例では、直列時、並列時ともヒータ３００の基板裏面の最大温度を抑えることが可能となり、ヒータホルダ１０１の熱劣化を抑制することができる。
【００８６】
［実施例２］
実施例１のヒータ３００に代えて用いられるヒータ３００の他の例を説明する。図７の（ａ）は本実施例のヒータ３００の基板表面側からの概略構成模式図、（ｂ）は比較例２のヒータ３００の基板表面側からの概略構成模式図である。
【００８７】
本実施例に示すヒータ３００は、第１の発熱抵抗体Ｈ１における基板１０５の長手方向の単位長さあたりの抵抗値が、第１の発熱抵抗体Ｈ１の一部が第１の発熱抵抗体Ｈ１の一部を除く他の箇所と比較して大きいことを特徴としている。
【００８８】
図７の（ａ）に示すように、サーモスイッチ１１３は、ヒータ３００の基板裏面上で第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２に接触させて配設してあるため、ヒータ３００から熱を奪うことになる。すると、記録材Ｐに伝わる熱量が他の箇所よりも少なくなり、光沢のムラ、定着性の低下などの画像不良が発生する可能性がある。そこで、損失される熱量を補うように、発熱量を増やす必要がある。
【００８９】
本実施例では、図７の（ａ）のように、サーモスイッチ１１３が接触する箇所で、長手方向に８ｍｍ発熱抵抗体Ｈ１の幅を１９．８ｍｍから１８．８ｍｍに狭めた。これにより発熱抵抗体Ｈ１の長手方向の単位長さあたりの抵抗値を５％大きくし、サーモスイッチ１１３箇所で発生した光沢ムラを改善するようにした。
【００９０】
本実施例のヒータ３００は、発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２の長手方向において発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２のそれぞれにサーモスイッチ１１３が接触する一部の箇所の抵抗値を高くする際、ヒータ３００の記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１の方の抵抗値を高くしている。これにより、前述したように、直列時と並列時で、ヒータ３００の記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１と記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２の温度分布の差を小さくすることができ、同じ温調制御温度で定着性とオフセットを両立することが可能となる。
【００９１】
さらには、以下のような効果もある。ヒータ３００の基板裏面の温度は、前述のように記録材搬送方向上流側よりも記録材搬送方向下流側の方が高くなる。このため、図７の（ｂ）に示す比較例２のヒータ３００のように、ヒータ３００の記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２の抵抗値をサーモスイッチ１１３が接触する箇所で、長手方向に８ｍｍ発熱抵抗体Ｈ２の幅を２０．２ｍｍから１９．２ｍｍに狭める。このように発熱抵抗体Ｈ２の長手方向の単位長さあたりの抵抗値を５％大きくすると、サーモスイッチ１１３を配置した箇所でのヒータ３００の基板裏面の記録材搬送方向下流側の温度は、さらに高くなる。
【００９２】
このように比較例２のヒータ３００では、ヒータ３００の基板裏面の最大温度が高くなると、サーモスイッチ１１３、耐熱樹脂製のヒータホルダ１０１の熱劣化や、耐熱性を向上させるため、部品コストの増加、設計自由度の低下などが発生して好ましくない。
【００９３】
以上説明したように、サーモスイッチ１１３で奪われる熱量を補うため、発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２の一部で抵抗値を大きくする場合、サーモスイッチ１１３が接触する箇所で、発熱抵抗体Ｈ２より発熱抵抗体Ｈ１の抵抗を大きくしている。ここで、第１の発熱抵抗体Ｈ１の抵抗が大きい他の箇所は、第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２への通電を遮断するサーモスイッチ１１３と接触する箇所である。
【００９４】
これにより、直列時と並列時で、ヒータ３００の記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１と記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２の温度分布の差を小さくし、特別な制御を不要とすることが可能となる。更に直列時のヒータ３００の記録材搬送方向下流側での温度上昇を抑えられ、サーモスイッチ１１３などの熱劣化を抑制することが可能となる。
【００９５】
［実施例３］
実施例１のヒータ３００に代えて用いられるヒータ３００の他の例を説明する。図８の（ａ）は本実施例のヒータ３００の基板表面側からの概略構成模式図、（ｂ）は比較例３のヒータ３００の基板表面側からの概略構成模式図である。
【００９６】
本実施例に示すヒータ３００も、第１の発熱抵抗体Ｈ１における基板１０５の長手方向の単位長さあたりの抵抗値が、第１の発熱抵抗体Ｈ１の一部が第１の発熱抵抗体Ｈ１の一部を除く他の箇所と比較して大きいことを特徴としている。
【００９７】
本実施例のヒータ３００は、ヒータ３００の長手方向両端部から熱の流出量が多く、ヒータ３００の長手方向両端部の発熱量を高くしたい場合に用いて好適なものである。具体的には、ヒータ３００の発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２の長手方向の単位長さあたりの抵抗値を、記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ１より記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ２の方を大きくすることを特徴とする。つまり、ヒータ３００の長手方向両端部の温度低下を抑えるための構成で、記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１の長手方向両端部の幅を狭め、長手方向の単位長さあたりの抵抗値を大きくし、長手方向両端部の発熱量を大きくしている。
【００９８】
ヒータ３００の長手方向両端部の温度が低下する理由としては、定着フィルム１０２、加圧ローラ１０８、ヒータホルダ１０１などに伝わる熱損失や、対流、輻射による熱損失が、より温度差のある定着装置の長手方向両端部で大きくなることに起因する。
【００９９】
本実施例のヒータ３００では、図８（ａ）のように、発熱抵抗体Ｈ１の長手方向両端部の６ｍｍの箇所を、発熱抵抗体Ｈ１の幅を１９．８ｍｍから１８．８ｍｍに狭めた。これにより、発熱抵抗体Ｈ１の長手方向の単位長さあたりの抵抗値を５％大きくし、ヒータ３００の長手方向両端部での定着性を向上した。
【０１００】
このように、発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２の長手方向においてヒータ３００の長手方向両端部の抵抗値を高くする際、ヒータ３００の記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１の方の抵抗値を高くしている。これにより、前述したように、直列時と並列時で、ヒータ３００の記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１と記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２の温度分布の差を小さくすることができ、同じ温調制御温度で定着性とオフセットを両立することが可能となる。
【０１０１】
さらには、以下のような効果もある。ヒータ３００の基板裏面の温度は、前述のように記録材搬送方向上流側よりも記録材搬送方向下流側の方が高くなる。このため、図８の（ｂ）に示す比較例３のヒータ３００のように、発熱抵抗体Ｈ２の長手方向両端部の６ｍｍの箇所を、発熱抵抗体Ｈ２の幅を２０．２ｍｍから１９．２ｍｍに狭めることで、長手方向の単位長さあたりの抵抗値を５％大きくする。すると、ヒータ３００の記録材搬送方向下流側での発熱量がさらに大きくなる。これに加え、ヒータ３００の長手端部での温度も発熱量も記録材搬送方向下流側で増やしているため、その箇所のヒータ３００の基板裏面の記録材搬送方向下流側の温度は、さらに高くなる。
【０１０２】
このように比較例３のヒータ３００では、ヒータ３００の基板裏面の最大温度が高くなり、耐熱樹脂製のヒータホルダ１０１の熱劣化や、耐熱性を向上させるため、部品コストの増加、設計自由度の低下などが発生して好ましくない。
【０１０３】
本実施例のヒータ３００は、ヒータ３００の発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２の長手方向の単位長さあたりの抵抗値を、記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ１より記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ２の方を大きくしている。
【０１０４】
これにより、直列時と並列時で、ヒータ３００の記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１と記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２の温度分布の差を小さくし、特別な制御を不要とすることが可能となる。更に直列時のヒータ３００の記録材搬送方向下流側での温度上昇を抑えられ、ヒータホルダ１０１の熱劣化を抑制することが可能となる。
【０１０５】
［実施例４］
実施例１のヒータ３００に代えて用いられるヒータ３００の他の例を説明する。図９の（ａ）は本実施例のヒータ３００の基板表面側からの概略構成模式図、（ｂ）は比較例４のヒータ３００の基板表面側からの概略構成模式図である。
【０１０６】
本実施例に示すヒータ３００は、ヒータ３００の第２の発熱抵抗体Ｈ２における基板１０５の長手方向の単位長さあたりの抵抗値が、第１の発熱抵抗体Ｈ１の一部が第１の発熱抵抗体Ｈ１の一部を除く他の箇所と比較して小さい。そして第２の発熱抵抗体Ｈ２の抵抗値が小さい他の箇所は、基板１０５の長手方向において第２の発熱抵抗体Ｈ２の端部であることを特徴としている。
【０１０７】
本実施例のヒータ３００は、ヒータ３００の長手方向両端部の昇温を抑える場合に用いて好適なものである。具体的には、ヒータ３００端部の温度上昇を抑えるための構成で、発熱抵抗体Ｈ２の長手方向両端部の幅を大きくし、長手方向の単位長さあたりの抵抗値を小さくし、結果ヒータ３００の長手方向両端部の発熱量を小さくしている。
【０１０８】
ヒータ３００の長手方向両端部の温度上昇を抑える理由としては、次のとおりである。記録材の幅に係らずヒータ３００の長手方向の発熱量は変わらない。そのため、幅の狭い記録材が定着ニップ部Ｎに通紙された場合、本来記録材に伝わり失われる熱量が、ヒータ３００、定着フィルム１０２、加圧ローラ１０８、ヒータホルダ１０１などの部材に蓄積される。このため、ヒータ３００の長手方向両端部の温度が上がってしまい、各部材の耐久性、熱劣化などの観点からも好ましくない。一般的には、Ａ４サイズ幅の２１０ｍｍとＬＴＲサイズ幅の２１６ｍｍの両方に対応できるよう、発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２の長手方向両端部の形状が決定される。
【０１０９】
本実施例では、図９の（ａ）のように、発熱抵抗体Ｈ２の長手方向両端部の６ｍｍの箇所を、発熱抵抗体Ｈ２の幅を２０．２ｍｍから２１．２ｍｍに太くした。これにより、発熱抵抗体Ｈ２の長手方向の単位長さあたりの抵抗値を５％小さくし、Ａ４サイズとＬＴＲサイズが通紙された場合においても、記録材の幅方向両端部の定着性と、ヒータ３００の長手方向両端部の昇温抑制を両立できるようにした。
【０１１０】
このように、発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２の長手方向においてヒータ３００の長手方向端部の箇所の抵抗値を小さくする際、ヒータ３００の記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２の方の抵抗値を小さくしている。これにより、前述したように、直列時と並列時で、ヒータ３００の記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１と記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２の温度分布の差が小さくすることができ、同じ温調制御温度で定着性とオフセットを両立することが可能となる。
【０１１１】
さらには、以下のような効果もある。ヒータ３００の基板裏面の温度は、前述のように記録材搬送方向上流側よりも記録材搬送方向下流側の方が高くなる。このため、図９の（ｂ）に示す比較例４のヒータ３００のように、発熱抵抗体Ｈ１の長手方向両端部の６ｍｍの箇所を、発熱抵抗体Ｈ１の幅を１９．８ｍｍから２０．８ｍｍに太めることで、長手方向の単位長さあたりの抵抗値を５％小さくする。この比較例４のヒータ３００と本実施例のヒータ３００では、本実施例のヒータ３００方が、ヒータ３００の長手方向両端部が昇温し、ヒータ３００温度が最も高くなる記録材搬送方向下流側での発熱を抑えることができる。
【０１１２】
よって、本実施例のヒータ３００の方がヒータ３００の長手方向両端部の昇温を抑えることが可能となり、耐熱樹脂製のヒータホルダ１０１の熱劣化や、耐熱性を向上させるため、部品コストの増加、設計自由度の低下を抑制できる。
【０１１３】
本実施例のヒータ３００は、ヒータ３００の発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２の長手方向の単位長さあたりの抵抗値を、発熱抵抗体の長手方向両端部において記録材搬送方向下流側より記録材搬送方向上流側の方を大きくしている。
【０１１４】
これにより、直列時と並列時で、ヒータ３００の記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１と記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２の温度分布の差を小さくし、特別な制御を不要とすることが可能となる。更に直列時のヒータ３００の記録材搬送方向下流側での温度上昇を抑えられ、ヒータホルダ１０１の熱劣化を抑制することが可能となる。
【０１１５】
［他の実施例］
実施例１乃至実施例４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】
【０１１６】
６‥‥像加熱装置、２０‥‥商用電源、１０２‥‥定着フィルム、１０５‥‥基板、１０８‥‥加圧ローラ、３００‥‥ヒータ、４０２‥‥切替え部、Ｈ１‥‥第１の発熱抵抗体、Ｈ２‥‥第２の発熱抵抗体、Ｐ‥‥記録材、ｔ‥‥未定着トナー画像
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタ等の画像形成装置に搭載する定着装置（定着器）として好適の用いられる像加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式の複写機やプリンタに搭載される定着装置（定着器）として、フィルム加熱方式の定着装置が知られている。このフィルム加熱方式の定着装置は、セラミックス製の基板上に通電により発熱する抵抗発熱体を有するヒータと、ヒータと接触しつつ移動する筒状の定着フィルムと、定着フィルムを介してヒータとニップ部を形成する加圧ローラと、を有している。未定着トナー画像を担持する記録材はニップ部で挟持搬送されつつ加熱され、これにより記録材上の画像は記録材に加熱定着される。
【０００３】
この定着装置は、ヒータへの通電を開始し定着可能温度まで昇温するのに要する時間が短いというメリットがある。従ってこの定着装置を搭載するプリンタは、プリント指令の入力後、１枚目の画像を出力するまでの時間（ＦＰＯＴ：Ｆｉｒｓｔ Ｐｒｉｎｔ Ｏｕｔ Ｔｉｍｅ）が短くできる。またこのタイプの定着装置は、プリント指令を待つ待機中の消費電力が少ないというメリットもある。
【０００４】
上記フィルム加熱方式の定着装置では、商用電源の電圧が１００Ｖ系と２００Ｖ系の地域において、同じ抵抗値のヒータを用いる場合がある。この場合、ヒータに供給される電力は電圧の二乗に比例するため、ヒータに供給可能な最大電力は２００Ｖ系の地域では１００Ｖ系の４倍になる。ヒータに供給可能な最大電力が大きくなると、ヒータの電力制御で生じる高調波電流やフリッカ等が低下するので、１００Ｖ系と２００Ｖ系の商用電源電圧に応じて異なる抵抗値のヒータを有する定着装置を用いる場合が多い。
【０００５】
１００Ｖ系と２００Ｖ系の地域で共用できる定着装置を実現する手段としては、リレーなどスイッチ手段を用いて、ヒータの抵抗値を切り替える方法が提案されている。特許文献１に記載の定着装置では、ヒータは記録材搬送方向上流側に長手方向に沿って設けられた第１の抵抗発熱体と、同記録材搬送方向下流側に長手方向に沿って設けられた第２の抵抗発熱体を有している。そして第１の抵抗発熱体と第２の抵抗発熱体を直列に接続して通電する第１の動作状態と、第１の抵抗発熱体と第２の抵抗発熱体を並列に接続して通電する第２の動作状態で、ヒータの抵抗値を切り替える方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０９−３２９９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
商用電源電圧に合わせて抵抗発熱体を直列或いは並列に接続してヒータ抵抗値を切り換える方式の定着装置においては、接続方法の違いによってヒータの記録材搬送方向上流側の抵抗発熱体と記録材搬送方向下流側の抵抗発熱体の発熱分布に差が生じることがある。
【０００８】
即ち、フィルム加熱方式の定着装置は、定着フィルムの回転によって記録材搬送方向下流側に熱が運ばれるため、定着フィルムの回転動作時のヒータの記録材搬送方向下流側の温度は記録材搬送方向上流側より高くなる傾向にある。
定着装置の構成や、定着フィルムの回転速度によって違いはあるものの、ヒータの記録材搬送方向上流側に配置した抵抗発熱体と記録材搬送方向下流側に配置した抵抗発熱体の温度差は１００℃程度にもなる。このため、発熱抵抗体のＴＣＲ（温度抵抗係数）の影響で温度によって抵抗値が異なるため、直列接続、並列接続の接続方法により、ヒータの記録材搬送方向上流側に配置した抵抗発熱体と記録材搬送方向下流側に配置した抵抗発熱体の発熱分布も異なってくる。以下、説明の都合上、記録材搬送方向上流側に配置した抵抗発熱体を上流側抵抗発熱体と記し、記録材搬送方向下流側に配置した抵抗発熱体を下流側抵抗発熱体と記す。
【０００９】
この理由としては、次のように考えられる。直列接続の場合、上流側抵抗発熱体と下流側抵抗発熱体に流れる電流は同じである。このため、温度が高く抵抗値も高い下流側発熱抵抗体の方が、上流側発熱抵抗体より発熱量も大きく、ヒータの上流側抵抗発熱体と下流側抵抗発熱体の温度差は大きくなる。一方、並列接続の場合、ヒータの上流側抵抗発熱体と下流側抵抗発熱体に印加される電圧が同じである。このため、温度が低く抵抗値も低い上流側抵抗発熱体の方が、電流が多く流れ、発熱量が下流側抵抗発熱体より大きくなる。これにより、ヒータの上流側抵抗発熱体と下流側抵抗発熱体の温度差は解消される方に働く。
【００１０】
このように、直列或いは並列の接続方法によりヒータの上流側抵抗発熱体と下流側抵抗発熱体の温度分布が異なると、ヒータへの投入電力が同じであっても、ニップ部に通紙された記録材に与えられる熱量も異なる。これは、発熱抵抗体と記録材の温度差が大きいほど記録材に移動する熱量は多くなるためである。これにより、ヒータの上流側抵抗発熱体と下流側抵抗発熱体の温度差が大きい直列接続の方が、記録材がニップ部を通過する間、発熱抵抗体と記録材の温度差を大きく保つためと考えられる。
【００１１】
このため、直列接続或いは並列接続の接続方法により定着性、オフセットなどの画像品質に影響する場合があった。つまり、直列或いは並列の接続方法の違いによってヒータの上流側抵抗発熱体と下流側抵抗発熱体の発熱分布に差が生じ、記録材上の定着画像品質に差異を生ずる場合があった。
【００１２】
また、ヒータの所定の定着温度を超える温度上昇は、ヒータと接触する部材やヒータを支持する部材の熱劣化などの観点から好ましいものではない。特に、ＴＣＲ（温度抵抗係数）の大きい発熱抵抗体を用いる場合は、ヒータの上流側抵抗発熱体と下流側抵抗発熱体の温度差による抵抗値差が大きくなり、発熱量差も大きくなるので、上記の温度差は顕著である。
【００１３】
本発明の目的は、商用電源の異なる電圧に応じて加熱体の第１の発熱抵抗体と第２の発熱抵抗体を直列接続或いは並列接続に切り替える像加熱装置において、直列接続或いは並列接続で同等の良好な画像品質を得られるようにした像加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するための本発明に係る像加熱装置の構成は、基板と前記基板の上に商用電源から供給される電力によって発熱する第１の発熱抵抗体と第２の発熱抵抗体とを有する加熱体と、前記加熱体と接触しつつ移動する筒状の可撓性部材と、前記可撓性部材を介して前記加熱体と共にニップ部を形成するバックアップ部材と、前記商用電源の電圧に応じて前記第１の発熱抵抗体と前記第２の発熱抵抗体を直列接続或いは並列接続に切り替える切替え手段と、を有し、前記ニップ部で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ画像を加熱する像加熱装置において、前記基板の記録材搬送方向上流側にある前記第１の発熱抵抗体の抵抗値より、前記基板の記録材搬送方向下流側にある前記第２の発熱抵抗体の抵抗値の方が小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、商用電源の異なる電圧に応じて加熱体の第１の発熱抵抗体と第２の発熱抵抗体を直列接続或いは並列接続に切り替える像加熱装置において、直列接続或いは並列接続で同等の良好な画像品質を得られるようにした像加熱装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１に係る定着装置の横断側面構成模式図
【図２】実施例１に係る定着装置のヒータ、及びヒータの通電制御系の構成模式図
【図３】（ａ）はヒータの第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２の直列接続（２００Ｖ系）を表す説明図、（ｂ）は同ヒータの第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２の並列接続（１００Ｖ系）を表す説明図図２に示すヒータ及びヒータの通電制御系の説明図
【図４】図２に示すヒータの発熱分布を表す模式図
【図５】図２に示すヒータのプリント開始から発熱体抵抗値変化を示す図
【図６】画像評価結果を示す図
【図７】（ａ）は実施例２のヒータの基板表面側からの概略構成模式図、（ｂ）は比較例２のヒータの基板表面側からの概略構成模式図
【図８】（ａ）は実施例３のヒータの基板表面側からの概略構成模式図、（ｂ）は比較例３のヒータの基板表面側からの概略構成模式図
【図９】（ａ）は実施例４のヒータの基板表面側からの概略構成模式図、（ｂ）は比較例４のヒータの基板表面側からの概略構成模式図
【図１０】画像形成装置の一例の概略構成模式図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
[実施例１]
（１）画像形成装置例
図１０は本発明に係る像加熱装置を定着装置（定着器）として搭載した画像形成装置の一例の概略構成模式図である。この画像形成装置は電子写真式のレーザビームプリンタである。この画像形成装置の記録材の搬送基準は、定着装置の後述する定着フィルムの長手方向の中心と記録材の幅方向の中心を一致させて記録材を搬送する中央搬送基準である。
【００１８】
本実施例に示す画像形成装置は、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）１を有している。感光ドラム１は、ＯＰＣ・アモルファスＳｅ・アモルファスＳｉ等の感光材料層を、アルミニウムやニッケル等の金属材料により形成されたシリンダ（ドラム）状の導電性基体の外周面に形成した構成から成る。
【００１９】
感光ドラム１は、ホストコンピュータやネットワーク上の端末機等の外部装置から出力されるプリント指令に応じて矢印方向に所定の周速度（プロセススピード）にて回転される。そしてこの回転過程で感光ドラム１の外周面（表面）が帯電手段としての帯電ローラ２により所定の極性・電位に一様に帯電処理される。
【００２０】
この感光ドラム１表面の一様帯電面は、走査露光装置としてのレーザービームスキャナ３から出力される、外部装置からの画像情報に応じて変調制御（ＯＮ／ＯＦＦ制御）されたレーザービームＬＢによって走査露光がなされる。これにより感光ドラム１表面に目的の画像情報に応じた静電潜像（静電像）が形成される。
【００２１】
この感光ドラム１表面の潜像に現像手段としての現像装置４でトナー（現像剤）ＴＯを付着させ、感光ドラム１表面の潜像をトナー画像（現像像）として現像する。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像との組み合わせで用いられることが多い。
【００２２】
一方、給送ローラ８の回転により給送カセット９内に積載収納されている記録材Ｐが一枚ずつ繰り出されガイド１０を有するシートパスを通ってレジストローラ１１に搬送される。レジストローラ１１は、この記録材Ｐを感光ドラム１表面と転写ローラ５の外周面（表面）との間の転写ニップ部に所定の制御タイミングにて給送する。この記録材Ｐは転写ニップ部で挟持搬送され、この搬送過程において転写ローラ５に印加される転写バイアスによって感光ドラム１表面のトナー画像が順次に記録材上に転写されていく。これによって記録材Ｐは未定着のトナー画像を担持する。
【００２３】
未定着のトナー画像（未定着画像）を担持した記録材Ｐは感光ドラム１表面から順次に分離して転写ニップ部から排出され、搬送ガイド１２を通じて定着装置（定着器）６のニップ部Ｎに導入される。そしてこの記録材Ｐがニップ部Ｎを通過することによってトナー画像は記録材Ｐの面上に加熱定着される。定着装置６を出た記録材Ｐは搬送ローラ１３とガイド１４と排出ローラ１５とを有するシートパスを通って排出トレイ１６にプリントアウトされる。
【００２４】
記録材Ｐ分離後の感光ドラム１表面はクリーニング手段としてのクリーニング装置７により転写残りトナー等の付着汚染物の除去処理を受けて清浄面化され、感光ドラム１は次の画像形成に供される。
【００２５】
（２）定着装置（像加熱装置）６
以下の説明において、定着装置及びこの定着装置を構成する部材に関し、長手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向をいう。短手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と平行な方向でいう。長さとは長手方向の寸法をいう。幅とは短手方向の寸法をいう。記録材に関し、幅方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向をいう。幅とは幅方向の寸法をいう。
【００２６】
図１は定着装置６の横断側面構成模式図である。この定着装置６はフィルム加熱方式の定着装置である。
【００２７】
本実施例に示す定着装置６は、可撓性及び耐熱性を有する筒状の可撓性部材としての定着フィルム（エンドレスフィルム）１０２と、加熱体としてのヒータ３００と、支持部材としてのヒータホルダ１０１を有している。また定着装置６は、剛性部材としての剛性ステー１０４と、バックアップ部材としての加圧ローラ１０８などを有している。定着フィルム１０２と、ヒータ３００と、ヒータホルダ１０１と、剛性ステー１０４と、加圧ローラ１０８は、何れも長手方向に長い部材である。
【００２８】
定着フィルム１０２は、ポリイミド、ポリアミド、ＰＥＥＫ等の耐熱樹脂、またはステンレス等の金属からなる厚さ３０〜７０μｍの筒状の基層（不図示）を有している。そしてこの基層の外周面上に、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂からなる厚さ５〜３０μｍの離型層（不図示）を設けている。
【００２９】
本実施例では、定着フィルム１０２として、厚さ６０μｍのポリイミドからなる筒状の基層の外周面上に厚さ１５μｍのＰＦＡ樹脂からなる離型層を設けたφ２４、長さ２２０ｍｍの定着フィルムを用いている。
【００３０】
ヒータホルダ１０１は、ＬＣＰ（液晶ポリマ）等の耐熱樹脂材料により横断面略凹字形状に形成されている。このヒータホルダ１０１は、ヒータホルダ１０１の短手方向の下面中央で長手方向に沿って設けられた溝１０１ｂによりヒータ３００を後述の表面保護層１０７が下向きになるように支持している。このヒータホルダ１０１の短手方向の上面中央にはヒータホルダ１０１の変形を防止するための剛性ステー１０４が配設されている。この剛性ステー１０４は所定の金属材料により横断面略逆Ｕ字形状に形成してある。
【００３１】
ヒータ３００と剛性ステー１０４を備えた上記ヒータホルダ１０１の外周には定着フィルム１０２がルーズに外嵌されている。そしてヒータホルダ１０１及び剛性ステー１０４の長手方向両端部を定着装置６の長手方向両側の支持フレーム（不図示）に支持固定させている。定着フィルム１０２を外嵌させたヒータホルダ１０１は、ヒータホルダ１０１の短手方向両側で定着フィルム１０２の内周面（内面）に沿うように設けられた弧状突部１０１ａの外面により回転中（移動中）の定着フィルム１０２をガイドするようになっている。
【００３２】
図２にヒータ３００、及びヒータ３００の通電制御系の構成模式図を示す。ヒータ３００は、幅５〜１２ｍｍ、厚さ０．５〜１ｍｍで長さ２４０ｍｍに形成されたアルミナ等からなるセラミック製のヒータ基板（以下、基板と記す）１０５を有している。
【００３３】
この基板１０５の定着ニップ部（ニップ部）Ｎが形成される側の基板表面上（基板上）には、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）等からなる２つの発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２がパターン印刷により形成してある。２つの発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２のうち、発熱抵抗体Ｈ１は記録材搬送方向上流側端部の内側で基板１０５の長手方向に沿って形成され、発熱抵抗体Ｈ２は基板１０５の記録材搬送方向下流側端部の内側で基板１０５の長手方向に沿って形成されている。
【００３４】
本実施例では、ヒータとして、発熱抵抗体Ｈ１の抵抗値が２０．２Ω、発熱抵抗体Ｈ２の抵抗値が１９．８Ω、各々の発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２のＴＣＲ（温度抵抗係数）が１０００ｐｐｍ／℃のものを用いた。発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２において、発熱抵抗体の材料は同一のものを用いた。そしてヒータ３００の短手方向において、発熱抵抗体Ｈ１の幅を１９．８ｍｍ、発熱抵抗体Ｈ２の幅を２０．２ｍｍとすることで、抵抗値を変えた。上記２つの発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２を区別するために、発熱抵抗体Ｈ１を第１の発熱抵抗体Ｈ１と記し、発熱抵抗体Ｈ２を第２の発熱抵抗体Ｈ２と記す。
【００３５】
第１の発熱抵抗体Ｈ１は、基板１０５の同基板面上において、長手方向一端部の内側に設けられた給電用電極（以下、電極と記す）３０３ａ、及び長手方向他端部の内側に設けられた給電用共通電極（以下、共通電極と記す）３０３ｃと電気的に接続されている。第２の発熱抵抗体Ｈ２は、基板１０５の同基板面上において、長手方向一端部の内側に設けられた給電用電極（以下、電極と記す）３０３ｂ、及び共通電極３０３ｃと電気的に接続されている。そして第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２は基板１０５の同基板面上に設けられた厚さ０．０５〜０．１ｍｍの絶縁性（本実施例ではガラス）の表面保護層１０７によって覆われている。
【００３６】
通電制御系は、ＣＰＵとＲＡＭやＲＯＭなどのメモリからなる制御部（制御手段）１００と、第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２への供給電力を制御するトライアック（電力制御手段）２１を有している。また通電制御系は、商用電源２０から印加される電圧を検知する電圧検知回路などを備える電源電圧検知部（電源電圧検知手段）４０１とを有している。また通電制御系は、２つの通電切替スイッチとしての通電制御リレー４０１ａ，４０１ｂなどを備える切替え部（切替え手段）４０２などを有している。更に通電制御系は、温度検知素子１１２と、通電遮断手段としてのサーモスイッチ１１３を有している。
【００３７】
切替え部４０２の２つの通電制御リレー４０２ａ，４０２ｂのうち、第１の通電制御リレー４０２ａは可動接点ｍと接点ａを有している。第２の通電制御リレー４０２ｂは共通接点ｃと２つの接点ａ１，ａ２を有している。第１の通電制御リレー４０２ａにおいて、可動接点ｍは第１の抵抗発熱体Ｈ１の共通電極３０３ｃと電気的に接続され、接点ａは商用電源２２と電気的に接続されている。第２の通電制御リレー４０２ａにおいて、共通接点ｃは第２の抵抗発熱体Ｈ２の電極３０３ｂと電気的に接続され、接点ａ１は商用電源２２と電気的に接続され、接点ａ２はトライアック２１と共に第１の抵抗発熱体Ｈ１の電極３０３ａと電気的に接続されている。
【００３８】
温度検知素子１１２と、サーモスイッチ１１３は、それぞれ、ヒータ３００の基板１０５の定着ニップ部Ｎが形成される側とは反対側の基板裏面上（基板上）に設けられている。
【００３９】
温度検知素子１１２は、ヒータ３００の長手方向において記録材Ｐが通過する領域（通紙領域）の略中央に配設され、ヒータ３００の基板１０５の温度を検知して温度検知信号を制御部１００に出力するものである。
【００４０】
サーモスイッチ１１３は、ヒータ３００の長手方向において記録材Ｐの通紙領域の所定位置において第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２に接触させて配設してある。このサーモスイッチ１１３は、何等かの事情でヒータ３００の温度が所定の設定温度に達した場合に動作して第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２への通電を遮断するように構成されている。本実施例では、サーモスイッチ１１３の設定温度を２５０℃に設定した。
【００４１】
この通電制御系は、電源電圧検知部４０１で商用電源２０の電圧を検知し、その電圧に基づいて制御部１００が第１の通電制御リレー４０２ａと第２の通電制御リレー４０２ｂを制御するようになっている。
【００４２】
加圧ローラ１０８は、鉄やアルミニウム等からなる丸軸状の芯金１０９と、芯金１０９の長手方向両側の被支持部（不図示）間で芯金１０９の外周面上に設けられたシリコーンゴム等からなる厚さ２〜４ｍｍの弾性層１１０などを有している。
【００４３】
この加圧ローラ１０８は、定着フィルム１０２内側でヒータホルダ１０１が支持するヒータ３００と定着フィルム１０２を介して対向するように配設されている。そして芯金１０９の長手方向両側の被支持部が定着装置６の上記支持フレームに軸受（不図示）を介して回転可能に支持されている。そしてこの芯金１０９の長手方向両側の軸受を加圧ばねなどの加圧手段（不図示）により総圧９８〜２９４Ｎ（総圧１０〜３０ｋｇｆ）の圧力で定着フィルム１０２側に付勢している。
【００４４】
上記加圧手段の圧力により加圧ローラ１０８の外周面（表面）が定着フィルム１０２の外周面（表面）に加圧状態に接触する。これにより加圧ローラ１０８の弾性層１１０がヒータ３００の長手方向全域に渡って弾性変形して加圧ローラ１０８表面と定着フィルム１０２表面とで幅５〜１１ｍｍの定着ニップ部（ニップ部）Ｎを形成している。
【００４５】
本実施例では、加圧ローラ１０８として、アルミニウムからなる芯金１０９の外周面上にシリコーンゴムからなる弾性層１１０を設け、弾性層１１０の外周面上にＰＦＡからなる離型層１１１を設けた加圧ローラを用いている。芯金１０９はφ１８、弾性層１１０は厚さ３ｍｍ、離型層１１１は厚さ５０μｍ、加圧ローラはφ２４、長さ２２０ｍｍである。そしてこの加圧ローラ１０８を総圧１４７Ｎ（総圧１５ｋｇｆ）の圧力で定着フィルム１０２側に付勢して幅７ｍｍの定着ニップ部Ｎを形成した。
【００４６】
（３）定着装置６のトナー画像ｔの加熱定着動作
本実施例の定着装置６は、プリント指令に応じて回転駆動されるモータＭ（図１参照）の回転により加圧ローラ１０８が所定の周速度（プロセススピード）で矢印にて示す方向（図１参照）へ回転される。本実施例では記録材Ｐの搬送速度が３００ｍｍ／ｓｅｃとなるように加圧ローラ１０８を回転している。加圧ローラ１０８の回転は定着ニップ部Ｎで加圧ローラ表面と定着フィルム１０２表面との摩擦力により定着フィルム１０２に伝わる。これにより定着フィルム１０２は、定着フィルム１０２内面がヒータ３００の表面保護層１０７と接触した状態で加圧ローラ１０８の回転に追従して矢印にて示す方向（図１参照）へ回転（移動）する。
【００４７】
ここで、ヒータ３００の第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２を直列接続或いは並列接続に切り替える切替え部４０２の動作を説明する。
【００４８】
図３の（ａ）はヒータ３００の第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２の直列接続（２００Ｖ系）を表す説明図、（ｂ）は同ヒータ３００の第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２の並列接続（１００Ｖ系）を表す説明図である。
【００４９】
画像形成装置の主電源スイッチがオン（ＯＮ）されると、商用電源２２から電源電圧検知部４０１に電圧が印加される。電源電圧検知部４０１は、商用電源２０から印加される電圧実効値の範囲が１００Ｖ系（ｅｘ．１００Ｖ〜１２７Ｖ）か２００Ｖ系（ｅｘ．２００Ｖ〜２４０Ｖ）のどちらかを判断する。そして１００Ｖ系と判断した場合に１００Ｖ系を意味する電圧検知信号を出力し、２００Ｖ系と判断した場合に２００Ｖ系を意味する電圧検知信号を出力する。
【００５０】
制御部１００は、電源電圧検知部４０１から２００Ｖ系を意味する電圧検知信号を取り込む。すると制御部１００は、第２の通電制御リレー４０２ｂを制御して共通接点ｃを接点ａ１に接触させる（図３（ａ）参照）。
【００５１】
これにより、商用電源２０と、トライアック２１と、サーモスイッチ１１３と、電極３０３ａと、第１の発熱抵抗体Ｈ１と、共通電極３０３ｃと、第２の発熱抵抗体Ｈ２と、電極３０３ｂと、第２の通電制御リレー４０２ｂと、商用電源とで閉回路が構成される。即ち、第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２が直列接続された第１の導通経路が構成される。
【００５２】
次に制御部１００は、トライアック２１をオン（ＯＮ）すると共に、トライアック２１を制御してヒータ３００の第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２との総抵抗値が４０Ωとなるようにする。トライアック２１がオンされることで商用電源２０からトライアック２１に電力が印加され、トライアック２１から上記総抵抗値に応じた電力がヒータ３００の第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２に供給される。これにより第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２に通電されて第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２が発熱する。
【００５３】
この第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２の発熱により表面保護層１０７を介して定着フィルム１０２が加熱される。そして制御部１００は、温度検知素子１１２から出力される温度検知信号を取り込み、この温度検知信号に基づいて温度検知素子がトナー画像ｔを記録材上に加熱定着するために必要な所定の定着温度（目標温度）を維持するようにトライアック２１を制御する。本実施例では、定着温度（以下、制御目標温度とも記す）を１８５℃に設定した。
【００５４】
制御部１００は、電源電圧検知部４０１から１００Ｖ系を意味する電圧検知信号を取り込む。すると制御部１００は、第１の通電制御リレー４０２ａを制御して可動接点ｍを接点ａに接触させ、第２の通電制御リレー４０２ｂを制御して共通接点ｃを接点ａ２に接触させる（図３（ｂ）参照）。
【００５５】
これにより、商用電源２０と、トライアック２１と、サーモスイッチ１１３と、第２の通電制御リレー４０２ｂと、電極３０３ｂと、第２の抵抗発熱体Ｈ２と、共通電極３０３ｃと、第１の通電制御リレー４０２ａと、商用電源２０とで１つの閉回路が構成される。また、商用電源２０と、トライアック２１と、サーモスイッチ１１３と、電極３０３ａと、第１の抵抗発熱体Ｈ１と、共通電極３０３ｃと、第１の通電制御リレー４０２ａと、商用電源２０とで他の１つの閉回路が構成される。即ち、第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２が並列接続された第２の導通経路が構成される。
【００５６】
次に制御部１００は、トライアック２１をオン（ＯＮ）すると共に、トライアック２１を制御してヒータ３００の第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２との総抵抗値が１０Ωとなるようにする。トライアック２１がオンされることで商用電源２０からトライアック２１に電力が印加され、トライアック２１から上記総抵抗値に応じた電力がヒータ３００の第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２に供給される。これにより第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２に通電されて第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２が発熱する。
【００５７】
この第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２の発熱により表面保護層１０７を介して定着フィルム１０２が加熱される。そして制御部１００は、温度検知素子１１２から出力される温度検知信号を取り込み、この温度検知信号に基づいて温度検知素子１１２が上記定着温度を維持するようにトライアック２１を制御する。
【００５８】
加圧ローラ１０８を回転させ、かつ温度検知素子１１２の温度が所定の定着温度に維持された状態でトナー画像ｔを担持した記録材Ｐがトナー画像担持面を上向きにして定着ニップ部Ｎに導入（通紙）される。そして定着ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐは定着フィルム１０２表面と加圧ローラ１０８表面とで挟持されその状態に搬送（挟持搬送）される。この搬送過程においてトナー画像に熱と圧力が印加され、これによりトナー画像ｔは記録材上に加熱定着される。定着ニップ部Ｎを通った記録材Ｐは定着フィルム１０２表面から分離されて定着ニップ部Ｎから排出される。
【００５９】
本実施例の定着装置６では、電源電圧検知部４０１による判断に基づいて、ヒータ３００の第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２の接続を直列接続或いは並列接続に切り替えている。
【００６０】
即ち、電源電圧検知部４０１が２００Ｖ系と判断した場合、第２の通電制御リレー４０１ｂによって第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２は直列に接続され、ヒータ３００の総抵抗値が４０Ωとなるようにする。一方、電源電圧検知部４０１が１００Ｖ系と判断した場合は、第１の通電制御リレー４０１ａと第２の通電制御リレー４０２ｂによって第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２は並列に接続され、ヒータ３００の総抵抗値が１０Ωとなるようにする。このように１００Ｖ系と２００Ｖ系で総抵抗値を切り替えることで、１００Ｖ系と２００Ｖ系で投入される最大電力を同等とすることができる。
【００６１】
以下、図４、図５を用いて、本実施例のヒータ３００を備えた定着装置６を搭載する画像形成装置と、比較例1のヒータを備えた定着装置（不図示）を搭載する画像形成装置を用いて、プリントを行ったときの、各々のヒータの発熱について説明する。
【００６２】
比較例１のヒータは、常温での直列接続時と並列接続時の総抵抗値が本実施例のヒータ３００と同じとなる、発熱抵抗体Ｈ１、Ｈ２の抵抗値を各々２０Ω、またＴＣＲが１０００ｐｐｍ／℃のものを用いた点を除き、本実施例のヒータ３００と同じ構成としてある。比較例１のヒータを備えた定着装置は、上記のようにヒータの構成が異なる点を除き、本実施例の定着装置６と同じ構成としてある。また、比較例1のヒータを備えた定着装置では、定着温度を本実施例の定着装置と同じ１８５℃に設定した。
【００６３】
図４は、本実施例のヒータ３００を備えた定着装置６を搭載する画像形成装置と、比較例1のヒータを備えた定着装置を搭載する画像形成装置に、それぞれ、記録材を２０枚通紙（導入）した際に、ヒータ３００の短手方向の基板裏面の温度分布を示した図である。実線は発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２を直列接続した場合であり、点線は発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２を並列接続した場合である。
【００６４】
本実施例のヒータ３００を備えた定着装置６を搭載する画像形成装置では、ヒータ３００の発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２を直列接続した場合および並列接続した場合の温度分布はほぼ同じであり、温度分布の差は３℃以内であった。
【００６５】
一方、比較例１のヒータを備えた定着装置を搭載する画像形成装置では、ヒータにおいて特に温度が高くなる記録材搬送方向下流側で、発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２を直列接続した場合は２９３℃、並列接続した場合は２８８℃であった。よって本実施例よりも温度分布の差は５℃と大きくなっていることが分かる。
【００６６】
このように比較例１のヒータを備えた定着装置を搭載する画像形成装置で、発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２を直列接続した場合と並列接続した場合とで発熱量、温度分布に差異が生じた理由として、以下のように考えられる。
【００６７】
画像形成装置の電源投入直後や、プリント終了からの経過時間が長い場合など、定着装置６が冷えた状態でプリントを開始した直後は、発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２の抵抗値に応じた発熱量を示す。本実施例では、発熱抵抗体Ｈ１の抵抗値が発熱抵抗体Ｈ２の抵抗値より大きいので、直列接続の場合はヒータ３００の短手方向上流側、並列接続の場合はヒータ３００の短手方向下流側の発熱量が大きい。一方、比較例1では、発熱抵抗体Ｈ１と発熱抵抗体Ｈ２の抵抗値は同じであるので、直列接続と並列接続とも、ヒータ３００の短手方向上流側と短手方向下流側の発熱量は同じとなる。
【００６８】
しかし、プリント開始とともに定着フィルム１０２が回転すると、発熱抵抗体Ｈ１と発熱抵抗体Ｈ２で発生した熱の一部は、定着フィルム１０２の回転によってヒータ３００の記録材搬送方向下流側に熱が運ばれる。すると、ヒータ３００の記録材搬送方向下流側の温度は記録材搬送方向上流側より高くなる。そのため、ヒータ３００の記録材搬送方向上流部にある発熱抵抗体Ｈ１より、ヒータ３００の記録材搬送方向下流部にある発熱抵抗体Ｈ２の方が、抵抗上昇が大きくなる。
【００６９】
図５は、プリント開始からの経過時間（ｓｅｃ）による発熱体抵抗Ｈ１と発熱体抵抗Ｈ２の抵抗値変化を示した図である。
【００７０】
先ず図５（ａ）の比較例1の直列時（直列接続）の場合、プリント開始直後は、発熱抵抗体Ｈ１と発熱抵抗体Ｈ２の抵抗値は同じ２０Ωである。プリント開始後、前述の通りヒータ３００の記録材搬送方向下流側の温度は記録材搬送方向上流側より上昇するため、ヒータ３００の記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２の抵抗値の上昇が、記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１より大きくなる。さらに、発熱抵抗体Ｈ１と発熱抵抗体Ｈ２に流れる電流は同じであるので、温度上昇により抵抗値が大きいヒータ３００の記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２の方が、記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１より発熱量が多い。
【００７１】
よって、ヒータ３００の記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１と記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２との温度差はさらに拡がっていく。結果、定常状態で発熱抵抗体Ｈ１の抵抗値は２４．２Ω、発熱抵抗体Ｈ２の抵抗値は２５．４Ωとなる。ここで、定常状態とはヒータ３００内で温度変化がほぼ無くなる状態をいう。
【００７２】
一方、図５（ｂ）の比較例１の並列時（並列接続）の場合、プリント開始後、前述の通りヒータ３００の記録材搬送方向下流側の温度は記録材搬送方向上流側より上昇する。そのため、ヒータ３００の記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２の抵抗値の上昇が、記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１より大きくなる。しかし、発熱抵抗体Ｈ１と発熱抵抗体Ｈ２に印加される電圧は同じであるので、温度上昇の差により抵抗値が小さい発熱抵抗体Ｈ１に流れる電流の方が大きくなる。このため、ヒータ３００の記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１の方が、記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２より発熱量は多くなる。
【００７３】
これにより、ヒータ３００の記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１と記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２との温度差を解消する方に作用する。結果、定常状態で発熱抵抗体Ｈ１の抵抗値は２４．６Ω、発熱抵抗体Ｈ２の抵抗値は２４．９Ωとなる。
【００７４】
上記説明した理由から、比較例１では直列時と並列時で、ヒータ３００の記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１と記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２との温度分布に差が生じることになる。
【００７５】
図５（ｃ）の本実施例の場合、直列時（直列接続）と並列時（並列接続）で定常時の発熱抵抗体Ｈ１と発熱抵抗体Ｈ２の抵抗値が同じとなるように、温度とＴＣＲを考慮しつつ、発熱抵抗体Ｈ１と発熱抵抗体Ｈ２の抵抗値を設定している。ここで、定常時とはヒータ３００の温度変化が小さい状態をいう（記録材が連続通紙されている状況）。
【００７６】
具体的には、先ず発熱抵抗体Ｈ１と発熱抵抗体Ｈ２の抵抗値を変えたヒータ３００を試作し、直列時と並列時とも発熱体抵抗体Ｈ１と発熱抵抗体Ｈ２に流れる電流を測定できるようにした。そして、プリント中に直列時と並列時の電流が同じとなるような発熱体抵抗値の組み合わせを探した。本実施例では、発熱抵抗体Ｈ１の抵抗値を２０．２Ω、Ｈ２の抵抗値を１９．８Ωに設定した。
【００７７】
このように本実施例では、ヒータ３００の記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１の抵抗体値を記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２よりも大きく設定している。そのため、直列時はヒータ３００の短手方向上流側の発熱量も多く、ヒータ３００の記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１と記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２との温度差が解消するように作用する。やがて、ヒータ３００内で温度変化がほぼ無くなる定常状態となったとき、発熱抵抗体Ｈ１と発熱抵抗体Ｈ２の抵抗値が概ね同じとなる。並列時は、プリントを開始した直後は、ヒータ３００の記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２の方が記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１より抵抗値が小さいので、発熱抵抗体Ｈ２の方が発熱抵抗体Ｈ１より発熱量が大きい。
【００７８】
しかし、定着フィルム１０２の回転によってヒータ３００の記録材搬送方向下流側に熱が運ばれるため、ヒータ３００の記録材搬送方向下流側の温度は記録材搬送方向上流側より高くなっていく。これにより、ヒータ３００記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１より、記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２の抵抗上昇が大きくなる。やがて、ヒータ３００内で温度変化が概ね無くなる定常状態となったとき、発熱抵抗体Ｈ１と発熱抵抗体Ｈ２の抵抗値がほぼ同じ２４．８Ωとなる。上記説明した理由から、直列時と並列時での定常状態で発熱抵抗体Ｈ１とＨ２の抵抗値が概ね同じとなり、結果、ヒータ３００の記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１と記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２との温度分布に差が無くなる。
図６は、本実施例の効果を確認するため、実際の画像形成装置を用い、２００Ｖ系／１００Ｖ系（直列時／並列時）で画出し評価を行ったときの記録材の温度、画像評価（定着性試験、オフセット評価）結果を示したものである。
【００７９】
ここで定着性とは、定着装置が冷えた状態から、ハーフトーン画像を印字したラフ紙を連続２０枚、定着ニップ部へ搬送する。そして、ハーフトーン画像を定着処理済の記録材Ｐについて擦り試験をおこない、ある一定条件下で擦り試験前後での光学式濃度差を測定する。即ち記録材の画像形成面上に紙を介して所定重量（２００ｇ）のおもりを載せ、前記重量をかけつつ介在させた紙で画像形成面を摺擦し、その摺擦の前後で画像の濃度低下率を求める。２０枚通紙した中で、濃度低下率が２０％以上ある場合、市場にて許容できないレベルと判断し×、濃度低下率が２０％未満の場合は市場にて許容できるレベルと判断し、○と表記している。
【００８０】
またオフセット評価は、定着装置が冷えた状態から、ハーフトーン画像、文字画像を織り交ぜた画像を連続５０枚、定着フィルムの約１周分印字した平滑紙を定着ニップ部へ搬送する。オフセットが低い場合、記録材上にある未定着トナーの一部は、定着分より過剰な熱を受け、定着フィルム表面に付着する。そして、定着フィルム表面上のトナーは、定着フィルム１周後に、記録材に転移する。このため定着フィルム１周後に、オフセットした画像が現れることになる。オフセット評価では、この部分に着目し主観評価を行い、市場にて許容できるレベルと判断した際は○、市場にて許容できないレベルと判断した際は×とした。
【００８１】
本実施例（実施例１）においては制御目標温度を１８５℃に設定した。また、比較例１においては、温度検知素子１１１の検知温度誤差が概ね６℃あることを考慮し、制御目標温度を１９５℃、１８５℃、１７５℃に設定した。
【００８２】
結果は、本実施例では直列時、並列時とも、定着性、オフセットを満足している。一方、比較例１については同じ制御目標温度で、直列時のオフセットと並列時の定着性を満足することができなかった。これは、本実施例においては直列時と並列時ともに紙温度が同じとなっており、温度差などによる画像不良の発生を抑制して、良好な画像品質が得られたためと考えられる。
【００８３】
一方、比較例１で制御目標温度を１８５℃とした場合、直列時は紙温度が並列時に比べ高くなり、ホットオフセットが低下したと考えられる。また逆に、並列時は紙温度が直列時に比べ低くなり、定着性が低下したと考えられる。制御目標温度を１９５℃に上げた場合は、紙温度が上がるので、並列時の定着性が良化するものの、直列時のオフセットが低下する。また、制御目標温度を１７５℃に下げた場合は紙温度が下がるので、直列時のオフセット良化するものの、並列時の定着性は低下する。
【００８４】
以上説明したように、ヒータの記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１の抵抗値を、記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２の抵抗値より大きくした場合は、直列と並列の接続状態に係らず、同じ制御目標温度で定着性、オフセットを両立することが可能となる。
【００８５】
また別の効果として、本実施例では、直列時、並列時ともヒータ３００の基板裏面の最大温度を抑えることが可能となり、ヒータホルダ１０１の熱劣化を抑制することができる。
【００８６】
［実施例２］
実施例１のヒータ３００に代えて用いられるヒータ３００の他の例を説明する。図７の（ａ）は本実施例のヒータ３００の基板表面側からの概略構成模式図、（ｂ）は比較例２のヒータ３００の基板表面側からの概略構成模式図である。
【００８７】
本実施例に示すヒータ３００は、第１の発熱抵抗体Ｈ１における基板１０５の長手方向の単位長さあたりの抵抗値が、第１の発熱抵抗体Ｈ１の一部が第１の発熱抵抗体Ｈ１の一部を除く他の箇所と比較して大きいことを特徴としている。
【００８８】
図７の（ａ）に示すように、サーモスイッチ１１３は、ヒータ３００の基板裏面上で第１の抵抗発熱体Ｈ１と第２の抵抗発熱体Ｈ２に接触させて配設してあるため、ヒータ３００から熱を奪うことになる。すると、記録材Ｐに伝わる熱量が他の箇所よりも少なくなり、光沢のムラ、定着性の低下などの画像不良が発生する可能性がある。そこで、損失される熱量を補うように、発熱量を増やす必要がある。
【００８９】
本実施例では、図７の（ａ）のように、サーモスイッチ１１３が接触する箇所で、長手方向に８ｍｍ発熱抵抗体Ｈ１の幅を１９．８ｍｍから１８．８ｍｍに狭めた。これにより発熱抵抗体Ｈ１の長手方向の単位長さあたりの抵抗値を５％大きくし、サーモスイッチ１１３箇所で発生した光沢ムラを改善するようにした。
【００９０】
本実施例のヒータ３００は、発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２の長手方向において発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２のそれぞれにサーモスイッチ１１３が接触する一部の箇所の抵抗値を高くする際、ヒータ３００の記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１の方の抵抗値を高くしている。これにより、前述したように、直列時と並列時で、ヒータ３００の記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１と記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２の温度分布の差を小さくすることができ、同じ温調制御温度で定着性とオフセットを両立することが可能となる。
【００９１】
さらには、以下のような効果もある。ヒータ３００の基板裏面の温度は、前述のように記録材搬送方向上流側よりも記録材搬送方向下流側の方が高くなる。このため、図７の（ｂ）に示す比較例２のヒータ３００のように、ヒータ３００の記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２の抵抗値をサーモスイッチ１１３が接触する箇所で、長手方向に８ｍｍ発熱抵抗体Ｈ２の幅を２０．２ｍｍから１９．２ｍｍに狭める。このように発熱抵抗体Ｈ２の長手方向の単位長さあたりの抵抗値を５％大きくすると、サーモスイッチ１１３を配置した箇所でのヒータ３００の基板裏面の記録材搬送方向下流側の温度は、さらに高くなる。
【００９２】
このように比較例２のヒータ３００では、ヒータ３００の基板裏面の最大温度が高くなると、サーモスイッチ１１３、耐熱樹脂製のヒータホルダ１０１の熱劣化や、耐熱性を向上させるため、部品コストの増加、設計自由度の低下などが発生して好ましくない。
【００９３】
以上説明したように、サーモスイッチ１１３で奪われる熱量を補うため、発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２の一部で抵抗値を大きくする場合、サーモスイッチ１１３が接触する箇所で、発熱抵抗体Ｈ２より発熱抵抗体Ｈ１の抵抗を大きくしている。ここで、第１の発熱抵抗体Ｈ１の抵抗が大きい他の箇所は、第１の発熱抵抗体Ｈ１と第２の発熱抵抗体Ｈ２への通電を遮断するサーモスイッチ１１３と接触する箇所である。
【００９４】
これにより、直列時と並列時で、ヒータ３００の記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１と記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２の温度分布の差を小さくし、特別な制御を不要とすることが可能となる。更に直列時のヒータ３００の記録材搬送方向下流側での温度上昇を抑えられ、サーモスイッチ１１３などの熱劣化を抑制することが可能となる。
【００９５】
［実施例３］
実施例１のヒータ３００に代えて用いられるヒータ３００の他の例を説明する。図８の（ａ）は本実施例のヒータ３００の基板表面側からの概略構成模式図、（ｂ）は比較例３のヒータ３００の基板表面側からの概略構成模式図である。
【００９６】
本実施例に示すヒータ３００も、第１の発熱抵抗体Ｈ１における基板１０５の長手方向の単位長さあたりの抵抗値が、第１の発熱抵抗体Ｈ１の一部が第１の発熱抵抗体Ｈ１の一部を除く他の箇所と比較して大きいことを特徴としている。
【００９７】
本実施例のヒータ３００は、ヒータ３００の長手方向両端部から熱の流出量が多く、ヒータ３００の長手方向両端部の発熱量を高くしたい場合に用いて好適なものである。具体的には、ヒータ３００の発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２の長手方向の単位長さあたりの抵抗値を、記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ１より記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ２の方を大きくすることを特徴とする。つまり、ヒータ３００の長手方向両端部の温度低下を抑えるための構成で、記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１の長手方向両端部の幅を狭め、長手方向の単位長さあたりの抵抗値を大きくし、長手方向両端部の発熱量を大きくしている。
【００９８】
ヒータ３００の長手方向両端部の温度が低下する理由としては、定着フィルム１０２、加圧ローラ１０８、ヒータホルダ１０１などに伝わる熱損失や、対流、輻射による熱損失が、より温度差のある定着装置の長手方向両端部で大きくなることに起因する。
【００９９】
本実施例のヒータ３００では、図８（ａ）のように、発熱抵抗体Ｈ１の長手方向両端部の６ｍｍの箇所を、発熱抵抗体Ｈ１の幅を１９．８ｍｍから１８．８ｍｍに狭めた。これにより、発熱抵抗体Ｈ１の長手方向の単位長さあたりの抵抗値を５％大きくし、ヒータ３００の長手方向両端部での定着性を向上した。
【０１００】
このように、発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２の長手方向においてヒータ３００の長手方向両端部の抵抗値を高くする際、ヒータ３００の記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１の方の抵抗値を高くしている。これにより、前述したように、直列時と並列時で、ヒータ３００の記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１と記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２の温度分布の差を小さくすることができ、同じ温調制御温度で定着性とオフセットを両立することが可能となる。
【０１０１】
さらには、以下のような効果もある。ヒータ３００の基板裏面の温度は、前述のように記録材搬送方向上流側よりも記録材搬送方向下流側の方が高くなる。このため、図８の（ｂ）に示す比較例３のヒータ３００のように、発熱抵抗体Ｈ２の長手方向両端部の６ｍｍの箇所を、発熱抵抗体Ｈ２の幅を２０．２ｍｍから１９．２ｍｍに狭めることで、長手方向の単位長さあたりの抵抗値を５％大きくする。すると、ヒータ３００の記録材搬送方向下流側での発熱量がさらに大きくなる。これに加え、ヒータ３００の長手端部での温度も発熱量も記録材搬送方向下流側で増やしているため、その箇所のヒータ３００の基板裏面の記録材搬送方向下流側の温度は、さらに高くなる。
【０１０２】
このように比較例３のヒータ３００では、ヒータ３００の基板裏面の最大温度が高くなり、耐熱樹脂製のヒータホルダ１０１の熱劣化や、耐熱性を向上させるため、部品コストの増加、設計自由度の低下などが発生して好ましくない。
【０１０３】
本実施例のヒータ３００は、ヒータ３００の発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２の長手方向の単位長さあたりの抵抗値を、記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ１より記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ２の方を大きくしている。
【０１０４】
これにより、直列時と並列時で、ヒータ３００の記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１と記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２の温度分布の差を小さくし、特別な制御を不要とすることが可能となる。更に直列時のヒータ３００の記録材搬送方向下流側での温度上昇を抑えられ、ヒータホルダ１０１の熱劣化を抑制することが可能となる。
【０１０５】
［実施例４］
実施例１のヒータ３００に代えて用いられるヒータ３００の他の例を説明する。図９の（ａ）は本実施例のヒータ３００の基板表面側からの概略構成模式図、（ｂ）は比較例４のヒータ３００の基板表面側からの概略構成模式図である。
【０１０６】
本実施例に示すヒータ３００は、ヒータ３００の第２の発熱抵抗体Ｈ２における基板１０５の長手方向の単位長さあたりの抵抗値が、第１の発熱抵抗体Ｈ１の一部が第１の発熱抵抗体Ｈ１の一部を除く他の箇所と比較して小さい。そして第２の発熱抵抗体Ｈ２の抵抗値が小さい他の箇所は、基板１０５の長手方向において第２の発熱抵抗体Ｈ２の端部であることを特徴としている。
【０１０７】
本実施例のヒータ３００は、ヒータ３００の長手方向両端部の昇温を抑える場合に用いて好適なものである。具体的には、ヒータ３００端部の温度上昇を抑えるための構成で、発熱抵抗体Ｈ２の長手方向両端部の幅を大きくし、長手方向の単位長さあたりの抵抗値を小さくし、結果ヒータ３００の長手方向両端部の発熱量を小さくしている。
【０１０８】
ヒータ３００の長手方向両端部の温度上昇を抑える理由としては、次のとおりである。記録材の幅に係らずヒータ３００の長手方向の発熱量は変わらない。そのため、幅の狭い記録材が定着ニップ部Ｎに通紙された場合、本来記録材に伝わり失われる熱量が、ヒータ３００、定着フィルム１０２、加圧ローラ１０８、ヒータホルダ１０１などの部材に蓄積される。このため、ヒータ３００の長手方向両端部の温度が上がってしまい、各部材の耐久性、熱劣化などの観点からも好ましくない。一般的には、Ａ４サイズ幅の２１０ｍｍとＬＴＲサイズ幅の２１６ｍｍの両方に対応できるよう、発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２の長手方向両端部の形状が決定される。
【０１０９】
本実施例では、図９の（ａ）のように、発熱抵抗体Ｈ２の長手方向両端部の６ｍｍの箇所を、発熱抵抗体Ｈ２の幅を２０．２ｍｍから２１．２ｍｍに太くした。これにより、発熱抵抗体Ｈ２の長手方向の単位長さあたりの抵抗値を５％小さくし、Ａ４サイズとＬＴＲサイズが通紙された場合においても、記録材の幅方向両端部の定着性と、ヒータ３００の長手方向両端部の昇温抑制を両立できるようにした。
【０１１０】
このように、発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２の長手方向においてヒータ３００の長手方向端部の箇所の抵抗値を小さくする際、ヒータ３００の記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２の方の抵抗値を小さくしている。これにより、前述したように、直列時と並列時で、ヒータ３００の記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１と記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２の温度分布の差が小さくすることができ、同じ温調制御温度で定着性とオフセットを両立することが可能となる。
【０１１１】
さらには、以下のような効果もある。ヒータ３００の基板裏面の温度は、前述のように記録材搬送方向上流側よりも記録材搬送方向下流側の方が高くなる。このため、図９の（ｂ）に示す比較例４のヒータ３００のように、発熱抵抗体Ｈ１の長手方向両端部の６ｍｍの箇所を、発熱抵抗体Ｈ１の幅を１９．８ｍｍから２０．８ｍｍに太めることで、長手方向の単位長さあたりの抵抗値を５％小さくする。この比較例４のヒータ３００と本実施例のヒータ３００では、本実施例のヒータ３００方が、ヒータ３００の長手方向両端部が昇温し、ヒータ３００温度が最も高くなる記録材搬送方向下流側での発熱を抑えることができる。
【０１１２】
よって、本実施例のヒータ３００の方がヒータ３００の長手方向両端部の昇温を抑えることが可能となり、耐熱樹脂製のヒータホルダ１０１の熱劣化や、耐熱性を向上させるため、部品コストの増加、設計自由度の低下を抑制できる。
【０１１３】
本実施例のヒータ３００は、ヒータ３００の発熱抵抗体Ｈ１，Ｈ２の長手方向の単位長さあたりの抵抗値を、発熱抵抗体の長手方向両端部において記録材搬送方向下流側より記録材搬送方向上流側の方を大きくしている。
【０１１４】
これにより、直列時と並列時で、ヒータ３００の記録材搬送方向上流側の発熱抵抗体Ｈ１と記録材搬送方向下流側の発熱抵抗体Ｈ２の温度分布の差を小さくし、特別な制御を不要とすることが可能となる。更に直列時のヒータ３００の記録材搬送方向下流側での温度上昇を抑えられ、ヒータホルダ１０１の熱劣化を抑制することが可能となる。
【０１１５】
［他の実施例］
実施例１乃至実施例４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】
【０１１６】
６‥‥像加熱装置、２０‥‥商用電源、１０２‥‥定着フィルム、１０５‥‥基板、１０８‥‥加圧ローラ、３００‥‥ヒータ、４０２‥‥切替え部、Ｈ１‥‥第１の発熱抵抗体、Ｈ２‥‥第２の発熱抵抗体、Ｐ‥‥記録材、ｔ‥‥未定着トナー画像
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と前記基板の上に商用電源から供給される電力によって発熱する第１の発熱抵抗体と第２の発熱抵抗体とを有する加熱体と、前記加熱体と接触しつつ移動する筒状の可撓性部材と、前記可撓性部材を介して前記加熱体と共にニップ部を形成するバックアップ部材と、前記商用電源の電圧に応じて前記第１の発熱抵抗体と前記第２の発熱抵抗体を直列接続或いは並列接続に切り替える切替え手段と、を有し、前記ニップ部で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ画像を加熱する像加熱装置において、
前記基板の記録材搬送方向上流側にある前記第１の発熱抵抗体の抵抗値より、前記基板の記録材搬送方向下流側にある前記第２の発熱抵抗体の抵抗値の方が小さいことを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
前記第１の発熱抵抗体における前記基板の記録材搬送方向と直交する長手方向の単位長さあたりの抵抗値は、前記第１の発熱抵抗体の一部が前記第１の発熱抵抗体の前記一部を除く他の箇所と比較して大きい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】
前記第１の発熱抵抗体の抵抗が大きい他の箇所は、前記第１の発熱抵抗体と前記第２の発熱抵抗体への通電を遮断する通電遮断手段と接触する箇所であることを特徴とする請求項２に記載の像加熱装置。
【請求項４】
前記第１の発熱抵抗体の抵抗が大きい他の箇所は、前記基板の記録材搬送方向と直交する長手方向において前記第１の発熱抵抗体の端部であることを特徴とする請求項２に記載の像加熱装置。
【請求項５】
前記第２の発熱抵抗体における前記基板の記録材搬送方向と直交する長手方向の単位長さあたりの抵抗値は、前記第１の発熱抵抗体の一部が前記第１の発熱抵抗体の前記一部を除く他の箇所と比較して小さく、前記第２の発熱抵抗体の抵抗値が小さい他の箇所は、前記基板の記録材搬送方向と直交する長手方向において前記第２の発熱抵抗体の端部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１】
基板と前記基板の上に商用電源から供給される電力によって発熱する第１の発熱抵抗体と第２の発熱抵抗体とを有する加熱体と、前記加熱体と接触しつつ移動する筒状の可撓性部材と、前記可撓性部材を介して前記加熱体と共にニップ部を形成するバックアップ部材と、前記商用電源の電圧に応じて前記第１の発熱抵抗体と前記第２の発熱抵抗体を直列接続或いは並列接続に切り替える切替え手段と、を有し、前記ニップ部で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ画像を加熱する像加熱装置において、
前記基板の記録材搬送方向上流側にある前記第１の発熱抵抗体の抵抗値より、前記基板の記録材搬送方向下流側にある前記第２の発熱抵抗体の抵抗値の方が小さいことを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
前記第１の発熱抵抗体における前記基板の記録材搬送方向と直交する長手方向の単位長さあたりの抵抗値は、前記第１の発熱抵抗体の一部が前記第１の発熱抵抗体の前記一部を除く他の箇所と比較して大きい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】
前記第１の発熱抵抗体の抵抗が大きい他の箇所は、前記第１の発熱抵抗体と前記第２の発熱抵抗体への通電を遮断する通電遮断手段と接触する箇所であることを特徴とする請求項２に記載の像加熱装置。
【請求項４】
前記第１の発熱抵抗体の抵抗が大きい他の箇所は、前記基板の記録材搬送方向と直交する長手方向において前記第１の発熱抵抗体の端部であることを特徴とする請求項２に記載の像加熱装置。
【請求項５】
前記第２の発熱抵抗体における前記基板の記録材搬送方向と直交する長手方向の単位長さあたりの抵抗値は、前記第１の発熱抵抗体の一部が前記第１の発熱抵抗体の前記一部を除く他の箇所と比較して小さく、前記第２の発熱抵抗体の抵抗値が小さい他の箇所は、前記基板の記録材搬送方向と直交する長手方向において前記第２の発熱抵抗体の端部であ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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−３７０６５（Ｐ２０１３−３７０６５Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７０９５７（Ｐ２０１１−１７０９５７）
【出願日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【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２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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