加熱装置
【課題】フィルム加熱方式の加熱装置の非通紙部昇温を改善するともに、被加熱材搬送方向の発熱分布に関する自由度を高めることにより、被加熱材の加熱性と非通紙部昇温対策の両立を図る。
【解決手段】加熱体２５の通電発熱体４３の裏面に絶縁層４５を設け、絶縁層４５に開口部４６を形成し、開口部４６から電極を確保して絶縁層４５上に導電パターン５１〜５６を形成することにより、通電発熱体４３の長手方向発熱領域を調整することを可能にする。
【解決手段】加熱体２５の通電発熱体４３の裏面に絶縁層４５を設け、絶縁層４５に開口部４６を形成し、開口部４６から電極を確保して絶縁層４５上に導電パターン５１〜５６を形成することにより、通電発熱体４３の長手方向発熱領域を調整することを可能にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電子写真方式等の画像形成装置に搭載される定着装置として用いて好適なフィルム加熱方式の加熱装置に関する。
【０００２】
フィルム加熱方式の加熱装置は、加熱体と、加熱体に密着して走行する可撓性部材と、を有し、被加熱材を可撓性部材と一緒に加熱体位置を移動通過させて加熱体の熱エネルギーを可撓性部材を介して被加熱材に付与する加熱装置である。
【背景技術】
【０００３】
従来、複写機やレーザービームプリンタ等の画像形成装置に用いられる像加熱装置としての定着装置における加熱方式として、フィルム加熱方式が提案され、実用化されている。
【０００４】
この定着装置は、加熱体に、可撓性部材（以下、定着フィルムと記す）を加圧ローラ（加圧用弾性回転体）で密着させて摺動搬送させる。そして、定着フィルムを挟んで加熱体と加圧ローラとで形成される圧接ニップ部の定着フィルムと加圧ローラとの間に未定着画像を担持した記録材（被加熱材）を導入して定着フィルムと一緒に搬送させる。これにより、定着フィルムを介して付与される加熱体からの熱と圧接ニップ部の加圧力によって未定着画像を記録材上に固着画像として定着させるものである。
【０００５】
このフィルム加熱方式の定着装置は、定着装置全体を低熱容量部材で構成することができるため、省電力化・ウェイトタイム短縮化（クイックスタート性）が可能である。
【０００６】
この種の定着装置に用いられる加熱体としては、特許文献１に示されるようなものがある。これは、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）等の低熱容量で電気絶縁性の板状セラミック基材をベース（ヒータ基板）としている。そして、その一面に銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）等のＰＴＣ抵抗体を用いた導電性の発熱パターン（発熱体層）、及び前記発熱パターンに通電させるためのＡｇ等の低抵抗部材よりなる給電電極パターンをスクリーン印刷等で形成具備させている。さらに、前記発熱パターン形成面を薄肉ガラス保護層（摺動層）で覆ってなるものである。ＰＴＣ抵抗体は、温度が増大するにつれて抵抗が上がっていく正の抵抗温度係数（正温度特性：ＰＴＣ−Positive Temperature Coefficient）を有する。
【０００７】
図１３に、この加熱体の一例の模式図を示す。この加熱体５００は、記録材搬送方向ａに交差（直交）する方向を長手とする細長いセラミック基材５０１の一面側に、基材長手に沿って発熱パターン（通電発熱体）５０３が形成具備されている。本例では、並行２本の発熱パターン５０３を形成具備させている。２本の発熱パターン５０３の一端部側には、それぞれ、第１と第２の給電電極パターン５０２ａ・５０２ｂを電気的に導通させて形成具備させてある。また、２本の発熱パターン５０３の他端部側はつなぎ電極パターン５０２ｃを介して互いに電気的の導通させてある。つまり、２本の発熱パターン５０３はこのつなぎ電極パターン５０２ｃで直列接続されている。また、セラミック基材５０１の発熱パターン形成面をつなぎ電極パターン５０２ｃの部分も含めて薄肉ガラス保護層（摺動層）５０４で覆わせている。この加熱体５００の第１と第２の給電電極パターン５０２ａ・５０２ｂ側の端部には給電用コネクタ５０５が嵌着されて、加熱体５００と給電回路部５０６とが電気的に接続される。そして、給電回路部５０６から第１と第２の給電電極パターン５０２ａ・５０２ｂを介して発熱パターン５０３に通電がなされることにより発熱パターン５０３が全長域に渡って発熱し、加熱体の有効発熱長さ領域の全体が急速昇温する。この通電発熱に際しては、例えば発熱パターン５０３の電極間抵抗（全体抵抗）１０〜３０Ω程度に対して電源部５０７から交流電圧１００〜１２０Ｖ印加することにより、数百ワット以上の電力を投入して通電発熱させる。この加熱体５００の昇温が、加熱体５００に当接或いは近傍に配置された温度検知手段としてのサーミスタ５０９により検知され、温度に関する検知情報が加熱体駆動制御部（ＣＰＵ）５１０へフィードバックされる。加熱体駆動制御部５１０はサーミスタ５０９で検知される加熱体５００の温度が所定の温度（定着温度）に維持されるように、給電回路部５０６のトライアック５０８を制御して発熱パターン５０３に対する通電を制御する。すなわち加熱体５００は所定の定着温度に温調制御される。
【０００８】
ところで、フィルム加熱方式の定着装置は、低熱容量であることによりクイックスタート性に優れている反面、低熱容量であるがゆえの問題として、いわゆる非通紙部昇温現象を顕著に生じやすい。これについて以下に説明する。図１３において、Ａを記録材の最大通紙幅とする。ここで、通紙幅とは、記録材面において、記録材搬送方向に交差する方向の記録材寸法である。発熱パターン５０３の長さ（加熱体の有効発熱長さ領域）は、最大通紙幅Ａと同じか、それよりも少し長い設定である。Ｂを最大通紙幅Ａよりも幅が小さい記録材（小サイズ紙）の通紙幅とする。なお、ここでは、各種幅サイズの記録材の通紙は、いずれも記録材幅中心のいわゆる中央基準搬送であり、Ｓはその中央基準線（仮想線）である。Ｃは小サイズ紙を通紙した時の、最大通紙幅Ａと小サイズ紙の通紙幅Ｂとの差領域である非通紙部である。小サイズ紙を通紙した時の、通紙幅Ｂに対応する加熱体部分と非通紙部Ｃに対応する加熱体部分とでは、加熱体から奪われる熱量が大きく異なる。即ち、加熱体長手方向において、記録材に熱量を奪われる通紙幅Ｂに対応する加熱体部分の温度は、奪熱による温度低下が補償されるように温調制御されて所定の定着温度に維持される。これに対して、記録材に熱量が奪われない非通紙部Ｃに対応する加熱体部分は、小サイズ紙が連続的に通紙されていくにしたがって蓄熱することで、所定の定着温度を超えて徐々に温度上昇していく。これが非通紙部昇温現象である。そして、過度の非通紙部昇温は定着装置の構成部材を熱損させて装置寿命を低下させる等の弊害を生じさせる。そのため、これら弊害を回避するべく、小サイズ紙の連続通紙時においては、単位時間当りの記録材搬送枚数（以下、小サイズ生産性とも称する）を、幅の広い大サイズ紙の生産性に対して大幅に落とさざるを得なかった。
【０００９】
上記の非通紙部昇温を解消するための加熱体の構成として、特許文献２に示されるようなものがある。これは、基材に複数の発熱体を設け、発熱体毎に長手方向の長さが異なる構成とする。そして、小サイズ紙通紙時には長手方向の長さが短い発熱体を駆動して定着を行なうことにより、非通紙部での発熱を最小限に抑えるものである。
【００１０】
図１４に、この加熱体の一例の模式図を示す。図１３の加熱体と共通する構成部材・部分には共通の符号を付して再度の説明を省略する。
【００１１】
この加熱体５００は、基材５０１の一面側に、それぞれ、長さを異ならせた第１から第３の３本の発熱パターン（通電発熱体）５０３−１、５０３−２、５０３−３を並行させて形成具備させてある。第１の発熱パターン５０３−１は大サイズ記録材の通紙幅Ｗ１に対応する長さ寸法に設定してある。第２の発熱パターン５０３−２は中サイズ記録材の通紙幅Ｗ２に対応する長さ寸法に設定してある。第３の発熱パターン５０３−３は小サイズ記録材の通紙幅Ｗ３に対応する長さ寸法に設定してある。Ｗ１＞Ｗ２＞Ｗ３である。この例においては、この３本の発熱パターンは、基材５０１の短手方向（加熱体幅方向）に関して、記録材搬送方向ａの上流側から下流側に、第１、第２、第３の発熱パターンの順に配置されている。
【００１２】
そして、加熱体駆動制御部５１０は、大サイズ記録材の通紙時には、給電回路部５０６の第１のトライアック５０８−１をオンにする。これにより、第１の発熱パターン５０３−１の一端部側の第１の給電電極パターン５０２−１と他端部側の共通電極パターン５０２−４との間に通電する。そうすると、大サイズ記録材の通紙幅Ｗ１に対応した長さの第１の発熱パターン５０３−１だけが発熱し、その長さ領域の加熱体部分が所定の定着温度に温調制御される。
【００１３】
また、通電駆動制御部５１０は、中サイズ記録材の通紙時には、給電回路部５０６の第２のトライアック５０８−２をオンにする。これにより、第２の発熱パターン５０３−２の一端部側の第２の給電電極パターン５０２−２と他端部側の共通電極パターン５０２−４との間に通電する。そうすると、中サイズ記録材の通紙幅Ｗ２に対応した長さの第２の発熱パターン５０３−２だけが発熱し、その長さ領域の加熱体部分が所定の定着温度に温調制御される。
【００１４】
また、加熱体駆動制御部５１０は、小サイズ記録材の通紙時には、給電回路部５０６の第３のトライアック５０８−３をオンにする。これにより、第３の発熱パターン５０３−３の一端部側の第３の給電電極パターン５０２−３と他端部側の共通電極パターン５０２−４との間に通電する。そうすると、小サイズ記録材の通紙幅Ｗ３に対応した長さの第３の発熱パターン５０３−３だけが発熱し、その長さ領域の加熱体部分が所定の定着温度に温調制御される。
【００１５】
このように図１４の加熱体５００は、第１から第３の３本の発熱パターン５０３−１〜５０３−３が、電極パターン５０２−１〜５０２−４を介して個別に通電可能な構成となっており、記録材の幅によって、駆動する発熱パターンを選択可能な構成になっている。これにより、非通紙部昇温を解消している。なお、５０５−１は第１から第３の給電電極パターン５０２−１〜５０２−３に対する給電用コネクタである。５０５−２は共通電極パターン５０２−４に対する給電用コネクタである。
【００１６】
しかしながら、複数の発熱パターンを有する加熱体において、多くの種類の紙幅に対応しようとすれば、発熱パターンの数もそれに応じて多くなり、基材５０１の幅の増大につながってしまう。特に、基材５０１の両端部側に電極を設ける場合は、電極部、コネクタが長手両端に必要になる。そのため、装置の大型化を招くばかりか、コネクタ５０５−１、５０５−２からの束線の這いまわしも複雑化するため、組立て性が悪化するほか、束線コストも余分にかかることになり、この点の更なる改善が望まれている。
【００１７】
また、加熱体における記録材搬送方向（加熱体幅方向）の発熱分布は、均一又は記録材搬送方向上流側寄りに発熱ピークがあることが望ましい。これは、記録材に熱が加えられてから、圧接ニップ部で挟持搬送されることにより、未定着画像が均一化される時間が十分確保できるからである。
【００１８】
しかし、複数の発熱パターンを設けた場合、使用する発熱パターンによって、発熱パターンの基材５０１上の位置が異なるため、加熱体幅方向の発熱分布が使用する発熱パターンによって異なることとなる。例えば、記録材搬送方向下流側に配置された第３の発熱パターン５０３−３を用いて定着を行なう場合を考える。この場合は、図１５に示すごとく、記録材搬送方向上流側に配置された第１の発熱パターンにくらべて、定着温度がピークを迎えてから、圧接ニップ部を記録材が挟持搬送される時間が短くなる。これは、定着性に関して不利になる。このため、下流側の第３の発熱パターン５０３−３を用いる場合は記録材の搬送速度を落とすなど、生産性の低下が発生していた。
【００１９】
また、上記非通紙部昇温を低減させるための他の加熱体構成として、負の抵抗温度係数（負温度特性）を有するＮＴＣ抵抗体を加熱体の発熱パターンとして用いる方法が特許文献３等で提案されている。
【００２０】
負の抵抗温度係数を有するＮＴＣ抵抗体は、温度が増大するにつれて抵抗が下がっていく特性を有する（ＮＴＣ：Negative Temperature Coefficient）。
【００２１】
この種の加熱体は、例えば酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）、窒化タンタル（Ｔａ２Ｎ）等、金属的導電性質を有する化合物に絶縁性ガラス成分を混合した材料や、グラファイトなどのカーボン系材料を、発熱パターン形成材として用いたものである。スクリーン印刷等によって発熱パターンが形成されている。この発熱パターンは、電気伝導的にＮＴＣ抵抗体であり、ＰＴＣ抵抗体と逆の性質を有していることによって、上記非通紙部昇温の悪化を防止するというものである。
【００２２】
しかしながら、上に挙げたＮＴＣ抵抗体を加熱体の発熱パターンとして用いる場合、以下に示す課題があった。
【００２３】
例えば、酸化ルテニウムとガラス成分の混合体において、ＮＴＣ特性を付与するための材料配合により形成した場合、それ自身の体積抵抗値が非常に大きくなってしまう。この材料を発熱パターンとして形成した場合、電極間抵抗値（全体抵抗）は数百Ω以上になり、定着装置に用いる加熱体の通電抵抗としては高すぎる抵抗値になってしまっていた。また、全体抵抗を下げるためにＡｇ／Ｐｄ等の金属系抵抗体を混合させるとＮＴＣの絶対値が小さくなり、上記非通紙部昇温の緩和に対して効果が少なくなってしまっていた。
【００２４】
さらに、上述の特許文献４には、炭化珪素を主成分とする導電セラミックを略半円断面の棒状に形成することにより、ＮＴＣ通電発熱体として用いる構成が開示されている。このような導電セラミック構成の場合、電極は加熱体の両端部から取る必要があり、記録材の加熱定着に必要な部分以外での通電発熱量が大きく、この点の更なる改善が望まれている。
【特許文献１】特開２００５−１４２００８号公報
【特許文献２】特開２０００−７７１７０号公報
【特許文献３】特開平０６−０１９３４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
以上述べたように、従来の加熱体構成においては、記録材搬送方向の発熱分布を均一にしたり、定着性に関して好ましい形に分布を調整したりすることと、非通紙部昇温対策を両立させることが困難であった。
【００２６】
また、棒状や板状に形成した導電セラミックを発熱体として用いた加熱体の場合は、両端部以外から電極を取ることが困難であった。
【００２７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、第１の目的は、フィルム加熱方式の加熱装置の非通紙部昇温を改善するともに、被加熱材搬送方向の発熱分布構成の自由度を高めることにより、被加熱材の加熱性を向上させる。これによって、この種の加熱装置の品質・信頼性を向上させることである。
【００２８】
第２の目的は、棒状や板状に形成した導電セラミックを通電発熱体として用いた加熱体を採用した加熱装置において、電極位置の自由度を増し、端部昇温に有利な構成を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
上記の目的を達成するための本発明に係る加熱装置の代表的な構成は、加熱体と、前記加熱体に密着して走行する可撓性部材と、を有し、被加熱材を前記可撓性部材と一緒に加熱体位置を移動通過させて前記加熱体の熱エネルギーを前記可撓性部材を介して前記被加熱材に付与する加熱装置であり、前記加熱体は、前記被加熱材の移動方向と交差する方向を長手とし、その長手方向に異なる少なくとも二箇所の位置から通電されて発熱する通電発熱体を有し、少なくとも前記可撓性部材に接触しない面に、開口部を設けた絶縁層を有し、前記開口部において前記通電発熱体に導電部材が接続されて前記通電発熱体に対する通電電極が確保されていることを特徴とする。
【００３０】
また、上記の目的を達成するための本発明に係る加熱装置の他の代表的な構成は、加熱体と、前記加熱体に密着して走行する可撓性部材と、を有し、被加熱材を前記可撓性部材と一緒に加熱体位置を移動通過させて前記加熱体の熱エネルギーを前記可撓性部材を介して前記被加熱材に付与する加熱装置であり、前記加熱体は、立法晶系の炭化珪素を主成分とするセラミック半導体であって、前記被加熱材の移動方向と交差する方向を長手とし、その長手方向に異なる少なくとも二箇所の位置から通電されて発熱する通電発熱体を基材としており、前記基材の少なくとも前記可撓性部材に接触しない面に、開口部を設けた絶縁層を有し、前記開口部において前記基材に導電部材が接続されて前記基材に対する通電電極が確保されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の加熱装置によれば、加熱体の長手方向の任意の位置から通電電極を取ることが可能となり、複数の被加熱材のサイズに最適化されたパターンを形成することにより、非通紙部昇温を大幅に改善することが可能となる。
【００３２】
また、加熱体の被加熱材搬送方向における発熱分布形成の自由度が高まるため、被加熱材搬送方向に均一な発熱分布を持つ通電発熱体を形成したり、装置に導入される被加熱材の幅に関わらず任意の搬送方向発熱分布を持つ加熱体を構成することが可能となる。
【００３３】
さらに、棒状や板状に形成した導電セラミックを通電発熱体として用いた加熱体を採用した加熱装置においても、通電電極位置の自由度を増し、端部昇温に有利な構成を可能にすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
［実施例１］
（１）画像形成装置例
図１は本実施例における画像形成装置の概略構成模型図である。本実施例の画像形成装置は電子写真方式を用いたレーザープリンタである。この画像形成装置１は、搬送可能な最大用紙幅が２１０ｍｍ、搬送速度が１８０ｍｍ／ｓｅｃであり、Ａ４サイズ（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）を縦通紙で３０枚／分の出力が可能な、搬送基準が長手中央（記録材幅中心の中央基準）である。
【００３５】
画像形成装置１のコントローラ部（制御基板、制御回路部、ＣＰＵ）２にホストコンピュータ（外部ホスト装置）３からインターフェイスを介してプリント指令が入力される。そうすると、像担持体であるドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）４が矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動される。また、ホストコンピュータ３からコントローラ部２に入力した電気的画像情報（画像信号）が画像処理される。
【００３６】
また、ホストコンピュータ３からコントローラ部２に入力した記録材選択指定情報により、第１〜第３の給紙カセット５・６・７のうちの、選択指定されたサイズの記録材（以下、用紙と記す）Ｐが収容されている給紙部の給紙ローラ９が駆動される。これにより、給紙ローラ９が駆動された給紙カセットから用紙Ｐが一枚分離給紙される。また手差し給紙部８からの給紙の場合は、この手差し給紙部８の給紙ローラ９が駆動されることにより手差し給紙部８にセットされている用紙Ｐが一枚分離給紙される。その給紙された記録材Ｐのサイズが紙サイズ検知センサ（不図示）により検知され、その紙サイズ検知情報がコントローラ部２に入力する。コントローラ部２が、ホストコンピュータ３又は紙サイズ検知センサからの用紙のサイズ情報（装置に導入される被加熱材としての用紙のサイズ情報）を取得する手段として機能している。
【００３７】
第１〜第３の給紙カセット５・６・７或いは手差し給紙部８から給紙された用紙Ｐは、搬送ガイド（シートパス）１０を通って画像転写部へ搬送される。搬送ガイド１０を通る用紙Ｐは途中でトップセンサ１１のレバーを倒す。これにより、用紙の先端がトップセンサ位置を通過したことが検知される。この後、用紙Ｐの後端がトップセンサ１１を通過するまで、トップセンサ１１は紙有状態を検知し続ける。トップセンサ１１のレバーは用紙Ｐの後端が通過すると元に戻る。これにより、用紙Ｐの後端がトップセンサ１１の位置を通過したことが検知される。
【００３８】
一方、回転駆動された感光ドラム４は、帯電ローラ１２により所定の極性・電位に一様に帯電される。その帯電面に対してレーザー走査露光装置１３より画像情報の走査露光（画像情報の書き込み）Ｌがなされる。レーザー走査露光装置１３はコントローラ部２から入力する画像処理済みの電気的画像情報に対応して変調されたレーザー光を感光ドラム４に出射して走査露光する。これにより、感光ドラム４の面に走査露光パターンに対応した静電潜像が形成される。そして、その潜像が現像装置１４によってトナー像として可視化される。上記の像露光と現像は、いわゆるイメージ露光と反転現像とを組み合わせて用いられることが多い。
【００３９】
感光ドラム４に形成されたトナー像は、引き続く感光ドラム４の回転により、感光ドラム４と転写ローラ１５との当接部である画像転写部（転写ニップ部）に至り、この画像転写部に搬送された用紙Ｐの面に順次に転写されていく。転写ローラ１５には、用紙Ｐが画像転写部を通過している間、トナーの帯電極性とは逆極性の帯電バイアスが印加される。これにより、感光ドラム４側のトナー像が用紙Ｐ側に静電的に転写される。画像転写部において、感光ドラム４側のトナー像の先端部と、用紙Ｐ側の画像形成先端部とを一致させるために、トップセンサ１１の用紙先端検知信号により、レーザー走査露光装置１３による感光ドラム４の走査露光開始タイミングが制御されている。
【００４０】
画像転写部を出た用紙Ｐは感光ドラム４の面から分離され、搬送ガイド１７に導かれて加熱装置たる定着装置（定着器）１８へ導入され、熱及び圧力が印加されて、用紙の先端側からトナー像が定着されていく。そして、定着装置１８によりトナー像の定着処理を受けた用紙は、搬送ガイド１９に導かれて、プリンタ上面の排紙トレイ２０上に画像形成物（プリント、コピー）として排紙される。
【００４１】
また、用紙分離後の感光ドラム４の面はクリーニング装置１６により転写残りトナー等の残留付着物の除去を受けて清浄面化されて繰り返して画像形成に供される。
【００４２】
（２）定着装置１８
図２は定着装置１８の要部の拡大横断面模型図である。この定着装置１８は、特開平４−４４０７５号公報等に記載の、加圧ローラを駆動するテンションレスタイプのフィルム加熱方式の加熱装置である。
【００４３】
２１は加熱部材としての定着フィルムユニット、２２は加圧部材としての弾性加圧ローラであり、該両者２１・２２を上下に並行に配列し、加圧ローラ２２の弾性に抗して圧接させて両者２１・２２間に定着ニップ部Ｎを形成させている。
【００４４】
定着フィルムユニット２１において、２３は加熱体支持体であり、例えば、ＰＰＳ・ＰＡＩ・ＰＩ・ＰＥＥＫ・液晶ポリマー等の樹脂や、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で形成された断熱性・高耐熱性・剛性を有する成形品である。この加熱体支持体２３は、図面に垂直な方向を長手とする部材であり、その下面に長手に沿って設けた溝部に、図面に垂直な方向を長手とする加熱体２４を嵌め込んで保持させてある。加熱体２４は定着装置１８の熱源として機能している。この加熱体２４の構成については次の（３）項で詳述する。２５は可撓性部材としての、自由状態において円筒状の定着フィルムである。この定着フィルム２５は、加熱体２４を保持させた加熱体支持体２３に対してルーズに外嵌させてある。
【００４５】
定着フィルム２５は、例えば、耐熱性のＰＴＦＥ、ＰＦＡ又はＦＥＰ等を主成分とする無端状の単層フィルムである。或いは、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ又はＰＰＳ等を主成分とする無端状のベースフィルム（基層）の外周面に、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ又はＦＥＰ等をコーティングした複合層フィルムに構成されている。また、定着フィルム２５は、全層厚が１００μｍ以下、好ましくは４０μｍ以上８０μｍ以下に設定している。定着フィルム２５は、可撓性を有する、金属円筒体や金属層を有する複合層構成の円筒体であってもよい。
【００４６】
そして、定着フィルムユニット２１の加熱体２４に対して、加圧ローラ２２を定着フィルム２５を挟ませて加圧ローラ２２の弾性に抗して加圧手段（不図示）にて加圧して、加熱定着に必要な所定幅の定着ニップ部Ｎを形成させてある。定着ニップ部Ｎの幅とは記録材搬送方向ａ（フィルム回転方向）におけるニップ寸法である。
【００４７】
加圧ローラ２２は、鉄・アルミニウム等の円柱状若しくは略円柱状の芯金２２ａの外周面に、耐熱性及び離型性を有するシリコーンゴム等を主成分とする円筒状の弾性層２２ｂを被覆するなどして構成されている。
【００４８】
加圧ローラ２２は、前記芯金２２ａが駆動機構Ｍから駆動力を受けることにより記録材搬送方向である矢印の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。この加圧ローラ２２の回転駆動により、加圧ローラ２２と定着フィルム２５の外面との定着ニップ部Ｎにおける摩擦力で定着フィルム２５に回転力が作用する。これにより、定着フィルム２５が加熱体支持体２３の外回りをフィルム内面が加熱体２４の下向き面に密着して摺動しながら矢印の時計方向に従動回転する。定着フィルム２５と加熱体２４及び加熱体支持体２３との接触部には潤滑剤を介在させて、定着フィルム２５の摺動抵抗を低減させている。加熱体支持体２３は、加熱体２４を支持するとともに、回転する定着フィルム２５の内面を長手方向全域にわたってガイドする機能をもつ。
【００４９】
加圧ローラ２２の回転駆動による定着フィルム２５の回転がなされ、加熱体２４に対する通電により加熱体２４が昇温して所定の定着温度に立ち上がって温調された状態において、定着ニップ部Ｎに未定着トナー像ｔａを担持した記録材Ｐが導入される。定着ニップ部Ｎは導入された記録材Ｐを挟持搬送するとともに加熱加圧する。即ち、記録材Ｐは、定着ニップ部Ｎにおいて、トナー像担持面が定着フィルム２５の外面に密着して定着フィルム２５と一緒に定着ニップ部Ｎを搬送されていく。そして、その搬送過程で、加熱体２４の熱が定着フィルム２５を介して記録材Ｐに伝達され、未定着トナー像ｔａが記録材Ｐの面に熱と圧力で固着画像ｔｂとして定着される。定着ニップ部Ｎを通った記録材Ｐは定着フィルム２５の面から曲率分離して排出搬送されていく。
【００５０】
即ち、この定着装置１８は、加熱体２４と、この加熱体２４に密着して走行する可撓性部材としての定着フィルム２５を有する。そして、被加熱材としての用紙Ｐを定着フィルム２５と一緒に加熱体位置である定着ニップ部Ｎを移動通過させて加熱体２４の熱エネルギーを定着フィルム２５を介して用紙Ｐに付与する加熱装置である。
【００５１】
３１は加熱体２４に対する給電回路部であり、加熱体２４はこの給電回路部３１から通電されることで昇温する。３２は加熱体２４の温度を検出する温度検知手段としてのサーミスタである。このサーミスタ３２は、加熱体２４の背面側（定着フィルム２５が接触摺動する面とは反対側の面）において、用紙搬送の中央基準線対応位置付近に配置されており、用紙通紙域内における加熱体温度を検知する。このサーミスタ３２の加熱体温度に関する検知情報が、コントローラ部２の加熱体駆動制御部３３へフィードバックされる。加熱体駆動制御部３３はサーミスタ３２で検知される加熱体２４の温度が所定の温度（定着温度）に維持されるように、給電回路部３１を制御して加熱体２４に対する通電を制御する。即ち、加熱体２４の通紙部が所定の定着温度に温調制御される。
【００５２】
（３）加熱体２４の構成
ここで、以下の説明において、加熱体２４と加熱体基材（ヒータ基板）に関して、表面側とは定着フィルム２５と対面する側であり、背面側とは定着フィルム２５と対面する側とは反対面側である。
【００５３】
図３は、加熱体２４の表面側の平面模型図である。図４は、加熱体２４の背面側の平面模型図と、通電系統のブロック図である。図５は、図４における（５）−（５）線に沿う横断面（端面）模型図である。図６は、図４における（６）−（６）線に沿う横断面（端面）模型図である。図７は加熱体２４の構成部材・部分の分解斜視模型図である。なお、図面に描いた加熱体やその構成部材・部分の長さ・幅・厚み等の相互寸法比率、各種サイズ用紙の通紙幅の相互寸法比率は、以下に記載の実寸比率に対応しているものではない。
【００５４】
本実施例の加熱体２４は、加熱体基材４１の背面側に発熱体層（通電発熱体）４３を設けた、背面加熱型の加熱体である。そして、本実施例の加熱体２４は、それぞれ中央基準で縦送り搬送される、大サイズ用紙としてのＡ４サイズ用紙、中サイズ用紙としてのＢ５サイズ用紙、小サイズ用紙としてＡ５サイズ用紙に対して最適化した加熱体構成である。Ａ４サイズ用紙は２１０ｍｍ×２９７ｍｍ、Ｂ５サイズ用紙は１８２ｍｍ×２５７ｍｍ、Ａ５サイズ用紙は１４８ｍｍ×２１０ｍｍである。
【００５５】
本実施例の加熱体２４は、加熱体基材４１として、記録材搬送方向ａに交差する方向を長手とする、平板状の細長いセラミック部材（セラミック基材：電気絶縁性・耐熱性・良熱伝導性の部材）を用いている。具体的には、長さ２４０ｍｍ、幅５ｍｍ、厚み０．６ｍｍの窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基材である。
【００５６】
この基材４１の表面側には、スクリーン印刷等によって、ガラス層等の耐熱性摺動層４２が形成されている。定着フィルム２５はこの摺動層４２の表面に密着して摺動移動する。
【００５７】
基材４１の背面側には、スクリーン印刷等によって、通電により発熱する発熱体層４３が形成されている。本実施例において、この発熱体層４３は、銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）等を用いたＰＴＣ抵抗体層である。この発熱体層４３の長さは、大サイズ用紙としてのＡ４サイズ用紙の通紙幅Ｗ１よりも少し長く、幅は基材４１の幅よりも少し短い、横長・幅広の帯状パターン層として形成されている。即ち、発熱体層４３は、定着フィルム２５が加熱体２４に密着する短手方向幅に均一（略均一も含む）に形成されている。
【００５８】
この発熱体層４３の表面には、その長手方向において、大サイズ用紙としてのＡ４サイズ用紙の通紙幅Ｗ１の両端部に対応する位置に第１と第２の導電層４４ａと４４ｂが形成されている。また、中サイズ用紙としてのＢ５サイズ用紙の通紙幅Ｗ２の両端部に対応する位置に第３と第４の導電層４４ｃと４４ｄが形成されている。また、小サイズ用紙としてＡ５サイズ用紙の通紙幅Ｗ３の両端部に対応する位置に第５と第６の導電層４４ｅと４４ｆが形成されている。上記の第１・第３・第５の導電層４４ａ・４４ｃ・４４ｅと、第２・第４・第６の導電層４４ｂ・４４ｄ・４４ｆは、用紙搬送の中央基準線Ｓに関して対称の位置関係にある。
【００５９】
上記の第１乃至第６の導電層４４（ａ・ｂ・ｃ・ｄ・ｅ・ｆ）は、それぞれ、Ａｇ等の低抵抗部材を用いてスクリーン印刷等によって、発熱体層４３の幅寸法（長手方向と交差する短手方向の寸法）に略対応する長さの短冊状パターンの形態で形成されている。
【００６０】
上記のように第１乃至第６の導電層４４（ａ・ｂ・ｃ・ｄ・ｅ・ｆ）を形成具備させた発熱体層４３を被わせて、スクリーン印刷等によって、ガラス・耐熱性樹脂等の絶縁層４５が形成されている。ただし、この絶縁層４５は、第１乃至第６の各導電層４４（ａ・ｂ・ｃ・ｄ・ｅ・ｆ）の一部に対応する部分をそれぞれ開口部（スルーホール）４６にして形成されている。
【００６１】
そして、上記の絶縁層４５の上面と基材４１の長手方向一端部側の背面とにかけて、Ａｇ等の低抵抗部材を用いてスクリーン印刷等によって、第１乃至第６の６本の導電部材（通電電極）５１乃至５６が形成されている。
【００６２】
第１の導電部材５１の絶縁層４５側の端部５１ａは、第１の導電層４４ａに対応している開口部４６において、第１の導電層４４ａと電気的に接続している。また、この第１の導電部材５１の基材４１側の端部５１ｂは、第１の給電用電極部とされている。
【００６３】
第２の導電部材５２の絶縁層４５側の端部５２ａは、第２の導電層４４ｂに対応している開口部４６において、第２の導電層４４ｂと電気的に接続している。また、この第２の導電部材５２の基材４１側の端部５２ｂは、第２の給電用電極部とされている。
【００６４】
第３の導電部材５３の絶縁層４５側の端部５３ａは、第３の導電層４４ｃに対応している開口部４６において、第３の導電層４４ｃと電気的に接続している。また、この第３の導電部材５３の基材４１側の端部５３ｂは、第３の給電用電極部とされている。
【００６５】
第４の導電部材５４の絶縁層４５側の端部５４ａは、第４の導電層４４ｄに対応している開口部４６において、第４の導電層４４ｄと電気的に接続している。また、この第４の導電部材５４の基材４１側の端部５４ｂは、第４の給電用電極部とされている。
【００６６】
第５の導電部材５５の絶縁層４５側の端部５５ａは、第５の導電層４４ｅに対応している開口部４６において、第５の導電層４４ｅと電気的に接続している。また、この第５の導電部材５５の基材４１側の端部５５ｂは、第５の給電用電極部とされている。
【００６７】
第６の導電部材５６の絶縁層４５側の端部５６ａは、第６の導電層４４ｆに対応している開口部４６において、第６の導電層４４ｆと電気的に接続している。また、この第６の導電部材５６の基材４１側の端部５６ｂは、第６の給電用電極部とされている。
【００６８】
上記加熱体２４の第１乃至第６の給電用電極部５１ｂ・５２ｂ・５３ｂ・５４ｂ・５５ｂ・５６ｂを配置した側の端部には給電用コネクタ３４が嵌着されて、加熱体２４と給電用回路部３１とが電気的に接続される。
【００６９】
そして、コントローラ部２の加熱体駆動制御部３３は、大サイズ用紙としてのＡ４サイズ用紙の通紙時には、第１のトライアック３５をオンにする。これにより、第１と第２の給電用電極部５１ｂ・５２ｂ間に通電がなされる。そうすると、発熱体層４３の第１と第２の導電層４４ａ・４４ｂ間の発熱体層部分、即ち、Ａ４サイズ用紙の通紙幅Ｗ１に対応する長さ範囲の発熱体層部分が発熱する。そして、加熱体２４の昇温が、加熱体２４に当接或いは近傍に配設された温度検知手段としてのサーミスタ３２により検知され、温度に関する検知情報が加熱体駆動制御回路部３３にフィードバックされる。加熱体駆動制御回路部３３はサーミスタ３２で検知される加熱体２４の温度が所定の温度（定着温度）に維持されるように、給電回路部３１の第１のトライアック３５を制御して発熱体層４３に対する通電を制御する。即ち、電源部３８のＡＣ電圧を位相制御或いは波数制御等のパルス幅変調をかけ、サーミスタ３２による加熱体２４の検知温度が一定となるように加熱体２４に対する通電を制御している。また、加熱体２４の過昇温を防止する安全素子（温度ヒューズ、サーモスイッチ等）３９が通電ライン上に直列接続され、加熱体２４に当接或いは近傍に配置されている。サーミスタ３２と安全素子３９は小サイズ用紙としてのＡ５サイズ用紙の通紙幅Ｗ３内に対応する加熱体部分に対応させて配設してある。
【００７０】
また、加熱体駆動制御部３３は、中サイズ用紙としてのＢ５サイズ用紙の通紙時には、第２のトライアック３６をオンにする。これにより、第３と第４の給電用電極部５３ｂ・５４ｂ間に通電がなされる。そうすると、発熱体層４３の第３と第４の導電層４４ｃ・４４ｄ間の発熱体層部分、即ち、Ｂ５サイズ用紙の通紙幅Ｗ２に対応する長さ範囲の発熱体層部分が発熱する。そして、その長さ領域の加熱体部分が所定の定着温度に温調制御される。発熱体層４３の非通紙部に対応する部分には通電がなされず発熱しない。従って、加熱体２４に非通紙部昇温は生じない。
【００７１】
また、加熱体駆動制御部３３は、小サイズ用紙としてのＡ５サイズ用紙の通紙時には、第３のトライアック３７をオンにする。これにより、第５と第６の給電用電極部５５ｂ・５６ｂ間に通電がなされる。そうすると、発熱体層４３の第５と第６の導電層４４ｅ・４４ｆ間の発熱体層部分、即ち、Ａ５サイズ用紙の通紙幅Ｗ３に対応する長さ範囲の発熱体層部分が発熱する。そして、その長さ領域の加熱体部分が所定の定着温度に温調制御される。発熱体層４３の非通紙部に対応する部分には通電がなされず発熱しない。従って、加熱体２４に非通紙部昇温は生じない。
【００７２】
このように、加熱体２５の通電発熱体４３の裏面に絶縁層４５を設け、絶縁層４５に開口部４６を形成する。そして、開口部４６から電極を確保して絶縁層４５上に導電部材（導電パターン）５１〜５６を形成することにより、通電発熱体４３の長手方向発熱領域を調整することを可能にする。これにより、フィルム加熱方式の加熱装置の非通紙部昇温を改善するともに、被加熱材搬送方向の発熱分布に関する自由度を高めることにより、定着性と非通紙部昇温対策の両立を図ることができる。
【００７３】
本実施例の画像形成装置（最大通紙幅：２１０ｍｍ、搬送速度：１８０ｍｍ／秒、Ａ４サイズ生産性：３０枚／分）において、給紙間隔を調整しながら、坪量８０ｇ／ｍ２の中サイズ用紙（Ｂ５）及び小サイズ用紙（Ａ５）を２００枚連続通紙させた。いずれのサイズの用紙も、２００枚連続通紙において、定着装置１８が熱損しない程度の非通紙部昇温に収まるような生産性として、３０枚／分を維持することが出来た。
【００７４】
前述した図１３に示す従来の加熱体５００を用いて、同じ検証をおこなったところ、Ｂ５サイズ生産性の最大値は１０枚／分、Ａ５サイズ生産性の最大値は６枚／分だった。本発明に係る加熱体を用いることによって、小サイズの生産性を大幅に向上させることができた。
【００７５】
上記のように、本実施例における加熱体２４は、被加熱材である用紙Ｐの移動方向と交差する方向を長手とし、その長手方向に異なる少なくとも二箇所の位置から通電されて発熱する通電発熱体である発熱体層４３を有する。そして、少なくとも可撓性部材である定着フィルム２５に接触しない面に、開口部４６を設けた絶縁層４５を有し、開口部４６において発熱体層４３に導電部材５１・５２・５３・５４・５５・５６が接続されて発熱体層４３に対する通電電極が確保されている。
【００７６】
より具体的には、加熱体２４は、セラミック基材４１と、セラミック基材上に形成された通電発熱体４３と、通電発熱体の上に形成された絶縁層４５と、を有する。そして、絶縁層４５は複数の開口部４６を有し、開口部４６より通電発熱体４３に接続し、絶縁層上に形成された導電部材５１・５２・５３・５４・５５・５６を有する。導電部材５１・５２・５３・５４・５５・５６は、終端部がセラミック基材４１の長手方向の片側に向けてパターン形成されている。
【００７７】
そして、加熱体２４に複数存在する通電電極５１ｂ・５２ｂ・５３ｂ・５４ｂ・５５ｂ・５６ｂのいずれに通電するかを制御可能である。より具体的には、装置に導入される被加熱材である用紙Ｐのサイズ情報に応じて、加熱体２４に複数存在する通電電極５１ｂ・５２ｂ・５３ｂ・５４ｂ・５５ｂ・５６ｂのいずれに通電するかを制御可能である。さらにより具体的には、装置に導入される被加熱材のサイズ情報を取得する手段（コントローラ部３）を有し、取得した被加熱材のサイズ情報に応じて、加熱体に複数存在する通電電極のいずれに通電するかを制御可能である。
【００７８】
本実施例においては、定着フィルム２５の材質として、ポリイミド等の耐熱性樹脂を用いたが、定着フィルムの材質として、ＳＵＳ、Ｎｉ等の金属を圧延加工等によってフィルム状に加工したものを用いても良い。また、フィルムにシリコーンゴム等の弾性層を被覆し、さらにフッ素チューブ等を被覆することにより、カラー画像形成装置に対応させた定着フィルムを用いることも可能である。
【００７９】
加熱体２４の摺動層４２としては、樹脂コーティング、特にポリイミドコーティングを用いた系としても良い。
【００８０】
本実施例の加熱体２４では、通電発熱体である発熱体層４３は一本しか用いていないが、通電発熱体として複数の発熱体層４３を持つ加熱体に対しても、本発明を適用することが可能である。即ち、発熱体層４３は、定着フィルム２５が加熱体２４に密着する短手方向幅の中に複数本形成されている形態とすることが可能である。この場合、その複数本形成される発熱体層は、発熱体層間において、用紙搬送方向に任意の発熱量分布を持たせても良い。即ち、複数本形成される発熱体層は異なる抵抗値を持つ形態とすることが可能である。
【００８１】
また、導電部材５１・５２・５３・５４・５５・５６が通電電極側の終端部を除き、前記絶縁層４５（第１の絶縁層）と異なる絶縁層４７（第２の絶縁層）により被覆されている加熱体形態とすることも可能である。
【００８２】
さらに、本実施例においては、Ａ４サイズ、Ｂ５サイズとＡ５サイズに最適化した発熱体構成を用いたが、これ以外のサイズ（例えばＵＳレターサイズとＥＸＥサイズや封筒などの組合せ）に最適化した加熱体構成を採用することも可能である。また、導電部材（通電電極）の個数も任意に増やすことが可能であり、４つ以上の用紙サイズに対応することも可能である。
【００８３】
［実施例２］
図８は、本実施例における加熱体２４の表面側の平面模型図である。図９は、加熱体２４の背面側の平面模型図と、通電系統のブロック図である。図１０は、図９における（１０）−（１０）線に沿う横断面（端面）模型図である。図１１は、図９における（１１）−（１１）線に沿う横断面（端面）模型図である。図１２は加熱体２４の構成部材・部分の分解斜視模型図である。実施例１の図３乃至図７に示した加熱体２４と共通する構成部材・部分には同じ符号を付して再度の説明を省略する。また、画像形成装置の構成、及び加熱装置である定着装置の構成は、実施例１における図１の画像形成装置の構成、及び図２の定着装置１８の構成と同じであるから再度の説明を省略する。
【００８４】
本実施例の加熱体２４は、実施例１の加熱体２４のように電気絶縁性の加熱体基材４１に発熱体層４３を形成するのではなく、加熱体基材自体に抵抗を持たせ、この加熱体基材に直接電圧を印加することにより発熱させ、加熱定着を行なうことを特徴とする。
【００８５】
本実施例においては、加熱体基材４１Ａとして、β型のＳｉＣを主成分とする導電性セラミック（立方晶系の炭化珪素を主成分とするセラミック半導体）を使用し、長さ２４０ｍｍ、幅５ｍｍ、厚み１ｍｍの寸法で形成した。
【００８６】
基材４１Ａとしての、β型のＳｉＣを主成分とする導電性セラミックは、（株）ブリヂストン社製、商品名：ピュアベータ−Ｒ、体積抵抗値：４探針法で約０．１Ω・ｃｍ、抵抗温度係数：室温付近〜２００℃までの範囲で−３０００ｐｐｍ／Ｋ）である。
【００８７】
この加熱体基材４１Ａの表面側に、実施例１の加熱体２４と同様に、ガラス層・樹脂コーティング等の耐熱性摺動層４２が形成されている。
【００８８】
また、基材４１Ａの背面側に、実施例１の加熱体２４と同様に、第１乃至第６の導電層４４ａ・４４ｂ・４４ｃ・４４ｄ・４４ｅ・４４ｆ、開口部４６を有する絶縁層４５、第１乃至第６の導電部材５１・５２・５３・５４・５５・５６が形成されている。
【００８９】
この加熱体２４に対する通電系統、及び通電制御も実施例１の加熱体２４の場合と同様である。
【００９０】
コントローラ部２の加熱体駆動制御部３３は、大サイズ用紙としてのＡ４サイズ用紙の通紙時には、第１のトライアック３５をオンにする。これにより、第１と第２の給電用電極部５１ｂ・５２ｂ間に通電がなされる。そうすると、加熱体基材４１Ａの第１と第２の導電層４４ａ・４４ｂ間の部分、即ち、Ａ４サイズ用紙の通紙幅Ｗ１に対応する長さ範囲の加熱体基材部分が発熱する。そして、加熱体２４の昇温が、加熱体２４に当接或いは近傍に配設された温度検知手段としてのサーミスタ３２により検知され、温度に関する検知情報が加熱体駆動制御回路部３３にフィードバックされる。加熱体駆動制御回路部３３はサーミスタ３２で検知される加熱体２４の温度が所定の温度（定着温度）に維持されるように、給電回路部３１の第１のトライアック３５を制御して加熱体基材４１Ａに対する通電を制御する。
【００９１】
また、加熱体駆動制御部３３は、中サイズ用紙としてのＢ５サイズ用紙の通紙時には、第２のトライアック３６をオンにする。これにより、第３と第４の給電用電極部５３ｂ・５４ｂ間に通電がなされる。そうすると、加熱体基材４１Ａの第３と第４の導電層４４ｃ・４４ｄ間の部分、即ち、Ｂ５サイズ用紙の通紙幅Ｗ２に対応する長さ範囲の加熱体基材部分が発熱する。そして、その長さ領域の加熱体部分が所定の定着温度に温調制御される。加熱体基材４１Ａの非通紙部に対応する部分には通電がなされず発熱しない。従って、加熱体２４に非通紙部昇温は生じない。
【００９２】
また、加熱体駆動制御部３３は、小サイズ用紙としてのＡ５サイズ用紙の通紙時には、第３のトライアック３７をオンにする。これにより、第５と第６の給電用電極部５５ｂ・５６ｂ間に通電がなされる。そうすると、加熱体基材４１Ａの第５と第６の導電層４４ｅ・４４ｆ間の部分、即ち、Ａ５サイズ用紙の通紙幅Ｗ３に対応する長さ範囲の加熱体基材部分が発熱する。そして、その長さ領域の加熱体部分が所定の定着温度に温調制御される。加熱体基材４１Ａの非通紙部に対応する部分には通電がなされず発熱しない。従って、加熱体２４に非通紙部昇温は生じない。
【００９３】
本実施例の加熱体２４を用いて、実施例１の加熱体と同様に、中サイズ用紙（Ｂ５）及び小サイズ用紙（Ａ５）の生産性を確認した。結果は、いずれのサイズの用紙も、２００枚連続通紙において、定着装置が熱損しない程度の非通紙部昇温に収まるような生産性として、Ａ４サイズと同様の３０枚／分を維持することが出来た。
【００９４】
本実施例における加熱体２４は、立方晶系の炭化珪素を主成分とするセラミック半導体であって、被加熱材の移動方向と交差する方向を長手とし、その長手方向に異なる少なくとも二箇所の位置から通電されて発熱する通電発熱体を基材４１Ａとしている。そして、この基材４１Ａの少なくとも定着フィルム２５に接触しない面に、開口部４６を設けた絶縁層４５を有し、開口部４６において基材４１Ａに導電部材５１・５２・５３・５４・５５・５６が接続されている。これにより、基材４１Ａに対する通電電極が確保されている。即ち、加熱体２４は、基材４１Ａ上に形成された絶縁層４５を有し、絶縁層４５は複数の開口部４６を有し、開口部４６より基材４１Ａに接続し、絶縁層上に形成される導電部材５１・５２・５３・５４・５５・５６を有する。導電部材５１・５２・５３・５４・５５・５６は、通電電極側の終端部が基材４１Ａの長手方向の片側に向けてパターン形成されている。
【００９５】
そして、加熱体２４に複数存在する通電電極５１ｂ・５２ｂ・５３ｂ・５４ｂ・５５ｂ・５６ｂのいずれに通電するかを制御可能である。より具体的には、装置に導入される被加熱材である用紙Ｐのサイズ情報に応じて、加熱体２４に複数存在する通電電極５１ｂ・５２ｂ・５３ｂ・５４ｂ・５５ｂ・５６ｂのいずれに通電するかを制御可能である。さらにより具体的には、装置に導入される被加熱材のサイズ情報を取得する手段（コントローラ部３）を有し、取得した被加熱材のサイズ情報に応じて、加熱体に複数存在する通電電極のいずれに通電するかを制御可能である。
【００９６】
また、導電部材５１・５２・５３・５４・５５・５６が通電電極側の終端部を除き、前記絶縁層４５（第１の絶縁層）と異なる絶縁層４７（第２の絶縁層）により被覆されている加熱体形態とすることも可能である。
【００９７】
実施例１や実施例２で説明した加熱体構成によれば、加熱体２４の発熱体層（通電発熱体）４３又は導電性セラミック（セラミック半導体）４１Ａの長手の任意の位置から電極を取ることが可能となる。そこで、複数の被加熱材のサイズに最適化された導電部材（導電パターン）を形成することにより、非通紙部昇温を大幅に改善することが可能となる。
【００９８】
また、被加熱材搬送方向における発熱分布形成の自由度が高まる。そのため、被加熱材搬送方向に均一な発熱分布を持つ通電発熱体を形成したり、装置に導入する被加熱材の幅に関わらず、被加熱材搬送方向に任意の発熱分布を持つ加熱体を構成することが可能となる。
【００９９】
さらに、棒状や板状に形成した導電性セラミックを発熱体として用いた加熱体を採用した加熱装置においても、フィルムと密着する面と反対側に絶縁層を設ける。そして、絶縁層の開口部から電極を取る構成を採用することにより、電極位置の自由度を増し、端部昇温に有利な構成を可能にすることが可能となる。
【０１００】
［特記事項］
１）実施例の加熱装置は被加熱材の搬送を中央基準で行う構成であるが、本発明の加熱装置は被加熱材の搬送を片側基準で行う構成にすることもできる。
【０１０１】
２）フィルム加熱方式の加熱装置は、エンドレスベルト状のフィルムをテンションを与えて懸回張設し、これを回転駆動させる装置構成にすることもできる。また、ロール巻にした長尺の有端フィルムを用い、これを張り出し軸側から加熱体を経由させて巻き取り軸側へ所定の速度で走行させるように装置構成することも出来る。
【０１０２】
３）また、本発明のフィルム加熱方式の加熱装置は、未定着画像を加熱定着させる定着装置としての使用に限られるものではない。その他に、例えば、記録材に定着された画像を加熱することにより画像の光沢を増大させる光沢度増大装置（像加熱装置）、仮定着処理する像加熱装置としても使用することができる。また、被加熱材としてシート状部材を給送して、乾燥処理、ラミネート処理、熱シール処理、シワ取り処理する等の加熱装置、インクジェットプリンタ等に用いられる乾燥用の加熱装置等として広く使用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】実施例１における画像形成装置の概略構成模型図
【図２】定着装置の要部の拡大横断面模型図
【図３】加熱体の表面側の平面模型図
【図４】加熱体の背面側の平面模型図と、通電系統のブロック図
【図５】図４における（５）−（５）線に沿う横断面（端面）模型図
【図６】図４における（６）−（６）線に沿う横断面（端面）模型図
【図７】加熱体の構成部材・部分の分解斜視模型図
【図８】実施例１における加熱体の表面側の平面模型図
【図９】加熱体の背面側の平面模型図と、通電系統のブロック図
【図１０】図９における（１０）−（１０）線に沿う横断面（端面）模型図
【図１１】図９における（１１）−（１１）線に沿う横断面（端面）模型図
【図１２】加熱体の構成部材・部分の分解斜視模型図
【図１３】従来の加熱体を示す図
【図１４】従来の加熱体（複数の通電発熱体を持つもの）を示す図
【図１５】図１４の加熱体の記録材搬送方向発熱分布を示す図
【符号の説明】
【０１０４】
１８・・定着装置（加熱装置）、２４・・加熱体、２５・・定着フィルム（可撓性部材）、３１・・給電回路部、３２・・温度検知手段、３３・・加熱体駆動制御回路部、４１・・加熱体基材、４２・・摺動層、４３・・発熱層（通電加熱体）、４４ａ〜４４ｆ・・第１〜第６の導電層、４５・・絶縁層、４６・・開口部、５１〜５６・・第１〜第６の導電部材
Ｐ・・記録材（被加熱材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電子写真方式等の画像形成装置に搭載される定着装置として用いて好適なフィルム加熱方式の加熱装置に関する。
【０００２】
フィルム加熱方式の加熱装置は、加熱体と、加熱体に密着して走行する可撓性部材と、を有し、被加熱材を可撓性部材と一緒に加熱体位置を移動通過させて加熱体の熱エネルギーを可撓性部材を介して被加熱材に付与する加熱装置である。
【背景技術】
【０００３】
従来、複写機やレーザービームプリンタ等の画像形成装置に用いられる像加熱装置としての定着装置における加熱方式として、フィルム加熱方式が提案され、実用化されている。
【０００４】
この定着装置は、加熱体に、可撓性部材（以下、定着フィルムと記す）を加圧ローラ（加圧用弾性回転体）で密着させて摺動搬送させる。そして、定着フィルムを挟んで加熱体と加圧ローラとで形成される圧接ニップ部の定着フィルムと加圧ローラとの間に未定着画像を担持した記録材（被加熱材）を導入して定着フィルムと一緒に搬送させる。これにより、定着フィルムを介して付与される加熱体からの熱と圧接ニップ部の加圧力によって未定着画像を記録材上に固着画像として定着させるものである。
【０００５】
このフィルム加熱方式の定着装置は、定着装置全体を低熱容量部材で構成することができるため、省電力化・ウェイトタイム短縮化（クイックスタート性）が可能である。
【０００６】
この種の定着装置に用いられる加熱体としては、特許文献１に示されるようなものがある。これは、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）等の低熱容量で電気絶縁性の板状セラミック基材をベース（ヒータ基板）としている。そして、その一面に銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）等のＰＴＣ抵抗体を用いた導電性の発熱パターン（発熱体層）、及び前記発熱パターンに通電させるためのＡｇ等の低抵抗部材よりなる給電電極パターンをスクリーン印刷等で形成具備させている。さらに、前記発熱パターン形成面を薄肉ガラス保護層（摺動層）で覆ってなるものである。ＰＴＣ抵抗体は、温度が増大するにつれて抵抗が上がっていく正の抵抗温度係数（正温度特性：ＰＴＣ−Positive Temperature Coefficient）を有する。
【０００７】
図１３に、この加熱体の一例の模式図を示す。この加熱体５００は、記録材搬送方向ａに交差（直交）する方向を長手とする細長いセラミック基材５０１の一面側に、基材長手に沿って発熱パターン（通電発熱体）５０３が形成具備されている。本例では、並行２本の発熱パターン５０３を形成具備させている。２本の発熱パターン５０３の一端部側には、それぞれ、第１と第２の給電電極パターン５０２ａ・５０２ｂを電気的に導通させて形成具備させてある。また、２本の発熱パターン５０３の他端部側はつなぎ電極パターン５０２ｃを介して互いに電気的の導通させてある。つまり、２本の発熱パターン５０３はこのつなぎ電極パターン５０２ｃで直列接続されている。また、セラミック基材５０１の発熱パターン形成面をつなぎ電極パターン５０２ｃの部分も含めて薄肉ガラス保護層（摺動層）５０４で覆わせている。この加熱体５００の第１と第２の給電電極パターン５０２ａ・５０２ｂ側の端部には給電用コネクタ５０５が嵌着されて、加熱体５００と給電回路部５０６とが電気的に接続される。そして、給電回路部５０６から第１と第２の給電電極パターン５０２ａ・５０２ｂを介して発熱パターン５０３に通電がなされることにより発熱パターン５０３が全長域に渡って発熱し、加熱体の有効発熱長さ領域の全体が急速昇温する。この通電発熱に際しては、例えば発熱パターン５０３の電極間抵抗（全体抵抗）１０〜３０Ω程度に対して電源部５０７から交流電圧１００〜１２０Ｖ印加することにより、数百ワット以上の電力を投入して通電発熱させる。この加熱体５００の昇温が、加熱体５００に当接或いは近傍に配置された温度検知手段としてのサーミスタ５０９により検知され、温度に関する検知情報が加熱体駆動制御部（ＣＰＵ）５１０へフィードバックされる。加熱体駆動制御部５１０はサーミスタ５０９で検知される加熱体５００の温度が所定の温度（定着温度）に維持されるように、給電回路部５０６のトライアック５０８を制御して発熱パターン５０３に対する通電を制御する。すなわち加熱体５００は所定の定着温度に温調制御される。
【０００８】
ところで、フィルム加熱方式の定着装置は、低熱容量であることによりクイックスタート性に優れている反面、低熱容量であるがゆえの問題として、いわゆる非通紙部昇温現象を顕著に生じやすい。これについて以下に説明する。図１３において、Ａを記録材の最大通紙幅とする。ここで、通紙幅とは、記録材面において、記録材搬送方向に交差する方向の記録材寸法である。発熱パターン５０３の長さ（加熱体の有効発熱長さ領域）は、最大通紙幅Ａと同じか、それよりも少し長い設定である。Ｂを最大通紙幅Ａよりも幅が小さい記録材（小サイズ紙）の通紙幅とする。なお、ここでは、各種幅サイズの記録材の通紙は、いずれも記録材幅中心のいわゆる中央基準搬送であり、Ｓはその中央基準線（仮想線）である。Ｃは小サイズ紙を通紙した時の、最大通紙幅Ａと小サイズ紙の通紙幅Ｂとの差領域である非通紙部である。小サイズ紙を通紙した時の、通紙幅Ｂに対応する加熱体部分と非通紙部Ｃに対応する加熱体部分とでは、加熱体から奪われる熱量が大きく異なる。即ち、加熱体長手方向において、記録材に熱量を奪われる通紙幅Ｂに対応する加熱体部分の温度は、奪熱による温度低下が補償されるように温調制御されて所定の定着温度に維持される。これに対して、記録材に熱量が奪われない非通紙部Ｃに対応する加熱体部分は、小サイズ紙が連続的に通紙されていくにしたがって蓄熱することで、所定の定着温度を超えて徐々に温度上昇していく。これが非通紙部昇温現象である。そして、過度の非通紙部昇温は定着装置の構成部材を熱損させて装置寿命を低下させる等の弊害を生じさせる。そのため、これら弊害を回避するべく、小サイズ紙の連続通紙時においては、単位時間当りの記録材搬送枚数（以下、小サイズ生産性とも称する）を、幅の広い大サイズ紙の生産性に対して大幅に落とさざるを得なかった。
【０００９】
上記の非通紙部昇温を解消するための加熱体の構成として、特許文献２に示されるようなものがある。これは、基材に複数の発熱体を設け、発熱体毎に長手方向の長さが異なる構成とする。そして、小サイズ紙通紙時には長手方向の長さが短い発熱体を駆動して定着を行なうことにより、非通紙部での発熱を最小限に抑えるものである。
【００１０】
図１４に、この加熱体の一例の模式図を示す。図１３の加熱体と共通する構成部材・部分には共通の符号を付して再度の説明を省略する。
【００１１】
この加熱体５００は、基材５０１の一面側に、それぞれ、長さを異ならせた第１から第３の３本の発熱パターン（通電発熱体）５０３−１、５０３−２、５０３−３を並行させて形成具備させてある。第１の発熱パターン５０３−１は大サイズ記録材の通紙幅Ｗ１に対応する長さ寸法に設定してある。第２の発熱パターン５０３−２は中サイズ記録材の通紙幅Ｗ２に対応する長さ寸法に設定してある。第３の発熱パターン５０３−３は小サイズ記録材の通紙幅Ｗ３に対応する長さ寸法に設定してある。Ｗ１＞Ｗ２＞Ｗ３である。この例においては、この３本の発熱パターンは、基材５０１の短手方向（加熱体幅方向）に関して、記録材搬送方向ａの上流側から下流側に、第１、第２、第３の発熱パターンの順に配置されている。
【００１２】
そして、加熱体駆動制御部５１０は、大サイズ記録材の通紙時には、給電回路部５０６の第１のトライアック５０８−１をオンにする。これにより、第１の発熱パターン５０３−１の一端部側の第１の給電電極パターン５０２−１と他端部側の共通電極パターン５０２−４との間に通電する。そうすると、大サイズ記録材の通紙幅Ｗ１に対応した長さの第１の発熱パターン５０３−１だけが発熱し、その長さ領域の加熱体部分が所定の定着温度に温調制御される。
【００１３】
また、通電駆動制御部５１０は、中サイズ記録材の通紙時には、給電回路部５０６の第２のトライアック５０８−２をオンにする。これにより、第２の発熱パターン５０３−２の一端部側の第２の給電電極パターン５０２−２と他端部側の共通電極パターン５０２−４との間に通電する。そうすると、中サイズ記録材の通紙幅Ｗ２に対応した長さの第２の発熱パターン５０３−２だけが発熱し、その長さ領域の加熱体部分が所定の定着温度に温調制御される。
【００１４】
また、加熱体駆動制御部５１０は、小サイズ記録材の通紙時には、給電回路部５０６の第３のトライアック５０８−３をオンにする。これにより、第３の発熱パターン５０３−３の一端部側の第３の給電電極パターン５０２−３と他端部側の共通電極パターン５０２−４との間に通電する。そうすると、小サイズ記録材の通紙幅Ｗ３に対応した長さの第３の発熱パターン５０３−３だけが発熱し、その長さ領域の加熱体部分が所定の定着温度に温調制御される。
【００１５】
このように図１４の加熱体５００は、第１から第３の３本の発熱パターン５０３−１〜５０３−３が、電極パターン５０２−１〜５０２−４を介して個別に通電可能な構成となっており、記録材の幅によって、駆動する発熱パターンを選択可能な構成になっている。これにより、非通紙部昇温を解消している。なお、５０５−１は第１から第３の給電電極パターン５０２−１〜５０２−３に対する給電用コネクタである。５０５−２は共通電極パターン５０２−４に対する給電用コネクタである。
【００１６】
しかしながら、複数の発熱パターンを有する加熱体において、多くの種類の紙幅に対応しようとすれば、発熱パターンの数もそれに応じて多くなり、基材５０１の幅の増大につながってしまう。特に、基材５０１の両端部側に電極を設ける場合は、電極部、コネクタが長手両端に必要になる。そのため、装置の大型化を招くばかりか、コネクタ５０５−１、５０５−２からの束線の這いまわしも複雑化するため、組立て性が悪化するほか、束線コストも余分にかかることになり、この点の更なる改善が望まれている。
【００１７】
また、加熱体における記録材搬送方向（加熱体幅方向）の発熱分布は、均一又は記録材搬送方向上流側寄りに発熱ピークがあることが望ましい。これは、記録材に熱が加えられてから、圧接ニップ部で挟持搬送されることにより、未定着画像が均一化される時間が十分確保できるからである。
【００１８】
しかし、複数の発熱パターンを設けた場合、使用する発熱パターンによって、発熱パターンの基材５０１上の位置が異なるため、加熱体幅方向の発熱分布が使用する発熱パターンによって異なることとなる。例えば、記録材搬送方向下流側に配置された第３の発熱パターン５０３−３を用いて定着を行なう場合を考える。この場合は、図１５に示すごとく、記録材搬送方向上流側に配置された第１の発熱パターンにくらべて、定着温度がピークを迎えてから、圧接ニップ部を記録材が挟持搬送される時間が短くなる。これは、定着性に関して不利になる。このため、下流側の第３の発熱パターン５０３−３を用いる場合は記録材の搬送速度を落とすなど、生産性の低下が発生していた。
【００１９】
また、上記非通紙部昇温を低減させるための他の加熱体構成として、負の抵抗温度係数（負温度特性）を有するＮＴＣ抵抗体を加熱体の発熱パターンとして用いる方法が特許文献３等で提案されている。
【００２０】
負の抵抗温度係数を有するＮＴＣ抵抗体は、温度が増大するにつれて抵抗が下がっていく特性を有する（ＮＴＣ：Negative Temperature Coefficient）。
【００２１】
この種の加熱体は、例えば酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）、窒化タンタル（Ｔａ２Ｎ）等、金属的導電性質を有する化合物に絶縁性ガラス成分を混合した材料や、グラファイトなどのカーボン系材料を、発熱パターン形成材として用いたものである。スクリーン印刷等によって発熱パターンが形成されている。この発熱パターンは、電気伝導的にＮＴＣ抵抗体であり、ＰＴＣ抵抗体と逆の性質を有していることによって、上記非通紙部昇温の悪化を防止するというものである。
【００２２】
しかしながら、上に挙げたＮＴＣ抵抗体を加熱体の発熱パターンとして用いる場合、以下に示す課題があった。
【００２３】
例えば、酸化ルテニウムとガラス成分の混合体において、ＮＴＣ特性を付与するための材料配合により形成した場合、それ自身の体積抵抗値が非常に大きくなってしまう。この材料を発熱パターンとして形成した場合、電極間抵抗値（全体抵抗）は数百Ω以上になり、定着装置に用いる加熱体の通電抵抗としては高すぎる抵抗値になってしまっていた。また、全体抵抗を下げるためにＡｇ／Ｐｄ等の金属系抵抗体を混合させるとＮＴＣの絶対値が小さくなり、上記非通紙部昇温の緩和に対して効果が少なくなってしまっていた。
【００２４】
さらに、上述の特許文献４には、炭化珪素を主成分とする導電セラミックを略半円断面の棒状に形成することにより、ＮＴＣ通電発熱体として用いる構成が開示されている。このような導電セラミック構成の場合、電極は加熱体の両端部から取る必要があり、記録材の加熱定着に必要な部分以外での通電発熱量が大きく、この点の更なる改善が望まれている。
【特許文献１】特開２００５−１４２００８号公報
【特許文献２】特開２０００−７７１７０号公報
【特許文献３】特開平０６−０１９３４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
以上述べたように、従来の加熱体構成においては、記録材搬送方向の発熱分布を均一にしたり、定着性に関して好ましい形に分布を調整したりすることと、非通紙部昇温対策を両立させることが困難であった。
【００２６】
また、棒状や板状に形成した導電セラミックを発熱体として用いた加熱体の場合は、両端部以外から電極を取ることが困難であった。
【００２７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、第１の目的は、フィルム加熱方式の加熱装置の非通紙部昇温を改善するともに、被加熱材搬送方向の発熱分布構成の自由度を高めることにより、被加熱材の加熱性を向上させる。これによって、この種の加熱装置の品質・信頼性を向上させることである。
【００２８】
第２の目的は、棒状や板状に形成した導電セラミックを通電発熱体として用いた加熱体を採用した加熱装置において、電極位置の自由度を増し、端部昇温に有利な構成を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
上記の目的を達成するための本発明に係る加熱装置の代表的な構成は、加熱体と、前記加熱体に密着して走行する可撓性部材と、を有し、被加熱材を前記可撓性部材と一緒に加熱体位置を移動通過させて前記加熱体の熱エネルギーを前記可撓性部材を介して前記被加熱材に付与する加熱装置であり、前記加熱体は、前記被加熱材の移動方向と交差する方向を長手とし、その長手方向に異なる少なくとも二箇所の位置から通電されて発熱する通電発熱体を有し、少なくとも前記可撓性部材に接触しない面に、開口部を設けた絶縁層を有し、前記開口部において前記通電発熱体に導電部材が接続されて前記通電発熱体に対する通電電極が確保されていることを特徴とする。
【００３０】
また、上記の目的を達成するための本発明に係る加熱装置の他の代表的な構成は、加熱体と、前記加熱体に密着して走行する可撓性部材と、を有し、被加熱材を前記可撓性部材と一緒に加熱体位置を移動通過させて前記加熱体の熱エネルギーを前記可撓性部材を介して前記被加熱材に付与する加熱装置であり、前記加熱体は、立法晶系の炭化珪素を主成分とするセラミック半導体であって、前記被加熱材の移動方向と交差する方向を長手とし、その長手方向に異なる少なくとも二箇所の位置から通電されて発熱する通電発熱体を基材としており、前記基材の少なくとも前記可撓性部材に接触しない面に、開口部を設けた絶縁層を有し、前記開口部において前記基材に導電部材が接続されて前記基材に対する通電電極が確保されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の加熱装置によれば、加熱体の長手方向の任意の位置から通電電極を取ることが可能となり、複数の被加熱材のサイズに最適化されたパターンを形成することにより、非通紙部昇温を大幅に改善することが可能となる。
【００３２】
また、加熱体の被加熱材搬送方向における発熱分布形成の自由度が高まるため、被加熱材搬送方向に均一な発熱分布を持つ通電発熱体を形成したり、装置に導入される被加熱材の幅に関わらず任意の搬送方向発熱分布を持つ加熱体を構成することが可能となる。
【００３３】
さらに、棒状や板状に形成した導電セラミックを通電発熱体として用いた加熱体を採用した加熱装置においても、通電電極位置の自由度を増し、端部昇温に有利な構成を可能にすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
［実施例１］
（１）画像形成装置例
図１は本実施例における画像形成装置の概略構成模型図である。本実施例の画像形成装置は電子写真方式を用いたレーザープリンタである。この画像形成装置１は、搬送可能な最大用紙幅が２１０ｍｍ、搬送速度が１８０ｍｍ／ｓｅｃであり、Ａ４サイズ（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）を縦通紙で３０枚／分の出力が可能な、搬送基準が長手中央（記録材幅中心の中央基準）である。
【００３５】
画像形成装置１のコントローラ部（制御基板、制御回路部、ＣＰＵ）２にホストコンピュータ（外部ホスト装置）３からインターフェイスを介してプリント指令が入力される。そうすると、像担持体であるドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）４が矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動される。また、ホストコンピュータ３からコントローラ部２に入力した電気的画像情報（画像信号）が画像処理される。
【００３６】
また、ホストコンピュータ３からコントローラ部２に入力した記録材選択指定情報により、第１〜第３の給紙カセット５・６・７のうちの、選択指定されたサイズの記録材（以下、用紙と記す）Ｐが収容されている給紙部の給紙ローラ９が駆動される。これにより、給紙ローラ９が駆動された給紙カセットから用紙Ｐが一枚分離給紙される。また手差し給紙部８からの給紙の場合は、この手差し給紙部８の給紙ローラ９が駆動されることにより手差し給紙部８にセットされている用紙Ｐが一枚分離給紙される。その給紙された記録材Ｐのサイズが紙サイズ検知センサ（不図示）により検知され、その紙サイズ検知情報がコントローラ部２に入力する。コントローラ部２が、ホストコンピュータ３又は紙サイズ検知センサからの用紙のサイズ情報（装置に導入される被加熱材としての用紙のサイズ情報）を取得する手段として機能している。
【００３７】
第１〜第３の給紙カセット５・６・７或いは手差し給紙部８から給紙された用紙Ｐは、搬送ガイド（シートパス）１０を通って画像転写部へ搬送される。搬送ガイド１０を通る用紙Ｐは途中でトップセンサ１１のレバーを倒す。これにより、用紙の先端がトップセンサ位置を通過したことが検知される。この後、用紙Ｐの後端がトップセンサ１１を通過するまで、トップセンサ１１は紙有状態を検知し続ける。トップセンサ１１のレバーは用紙Ｐの後端が通過すると元に戻る。これにより、用紙Ｐの後端がトップセンサ１１の位置を通過したことが検知される。
【００３８】
一方、回転駆動された感光ドラム４は、帯電ローラ１２により所定の極性・電位に一様に帯電される。その帯電面に対してレーザー走査露光装置１３より画像情報の走査露光（画像情報の書き込み）Ｌがなされる。レーザー走査露光装置１３はコントローラ部２から入力する画像処理済みの電気的画像情報に対応して変調されたレーザー光を感光ドラム４に出射して走査露光する。これにより、感光ドラム４の面に走査露光パターンに対応した静電潜像が形成される。そして、その潜像が現像装置１４によってトナー像として可視化される。上記の像露光と現像は、いわゆるイメージ露光と反転現像とを組み合わせて用いられることが多い。
【００３９】
感光ドラム４に形成されたトナー像は、引き続く感光ドラム４の回転により、感光ドラム４と転写ローラ１５との当接部である画像転写部（転写ニップ部）に至り、この画像転写部に搬送された用紙Ｐの面に順次に転写されていく。転写ローラ１５には、用紙Ｐが画像転写部を通過している間、トナーの帯電極性とは逆極性の帯電バイアスが印加される。これにより、感光ドラム４側のトナー像が用紙Ｐ側に静電的に転写される。画像転写部において、感光ドラム４側のトナー像の先端部と、用紙Ｐ側の画像形成先端部とを一致させるために、トップセンサ１１の用紙先端検知信号により、レーザー走査露光装置１３による感光ドラム４の走査露光開始タイミングが制御されている。
【００４０】
画像転写部を出た用紙Ｐは感光ドラム４の面から分離され、搬送ガイド１７に導かれて加熱装置たる定着装置（定着器）１８へ導入され、熱及び圧力が印加されて、用紙の先端側からトナー像が定着されていく。そして、定着装置１８によりトナー像の定着処理を受けた用紙は、搬送ガイド１９に導かれて、プリンタ上面の排紙トレイ２０上に画像形成物（プリント、コピー）として排紙される。
【００４１】
また、用紙分離後の感光ドラム４の面はクリーニング装置１６により転写残りトナー等の残留付着物の除去を受けて清浄面化されて繰り返して画像形成に供される。
【００４２】
（２）定着装置１８
図２は定着装置１８の要部の拡大横断面模型図である。この定着装置１８は、特開平４−４４０７５号公報等に記載の、加圧ローラを駆動するテンションレスタイプのフィルム加熱方式の加熱装置である。
【００４３】
２１は加熱部材としての定着フィルムユニット、２２は加圧部材としての弾性加圧ローラであり、該両者２１・２２を上下に並行に配列し、加圧ローラ２２の弾性に抗して圧接させて両者２１・２２間に定着ニップ部Ｎを形成させている。
【００４４】
定着フィルムユニット２１において、２３は加熱体支持体であり、例えば、ＰＰＳ・ＰＡＩ・ＰＩ・ＰＥＥＫ・液晶ポリマー等の樹脂や、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で形成された断熱性・高耐熱性・剛性を有する成形品である。この加熱体支持体２３は、図面に垂直な方向を長手とする部材であり、その下面に長手に沿って設けた溝部に、図面に垂直な方向を長手とする加熱体２４を嵌め込んで保持させてある。加熱体２４は定着装置１８の熱源として機能している。この加熱体２４の構成については次の（３）項で詳述する。２５は可撓性部材としての、自由状態において円筒状の定着フィルムである。この定着フィルム２５は、加熱体２４を保持させた加熱体支持体２３に対してルーズに外嵌させてある。
【００４５】
定着フィルム２５は、例えば、耐熱性のＰＴＦＥ、ＰＦＡ又はＦＥＰ等を主成分とする無端状の単層フィルムである。或いは、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ又はＰＰＳ等を主成分とする無端状のベースフィルム（基層）の外周面に、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ又はＦＥＰ等をコーティングした複合層フィルムに構成されている。また、定着フィルム２５は、全層厚が１００μｍ以下、好ましくは４０μｍ以上８０μｍ以下に設定している。定着フィルム２５は、可撓性を有する、金属円筒体や金属層を有する複合層構成の円筒体であってもよい。
【００４６】
そして、定着フィルムユニット２１の加熱体２４に対して、加圧ローラ２２を定着フィルム２５を挟ませて加圧ローラ２２の弾性に抗して加圧手段（不図示）にて加圧して、加熱定着に必要な所定幅の定着ニップ部Ｎを形成させてある。定着ニップ部Ｎの幅とは記録材搬送方向ａ（フィルム回転方向）におけるニップ寸法である。
【００４７】
加圧ローラ２２は、鉄・アルミニウム等の円柱状若しくは略円柱状の芯金２２ａの外周面に、耐熱性及び離型性を有するシリコーンゴム等を主成分とする円筒状の弾性層２２ｂを被覆するなどして構成されている。
【００４８】
加圧ローラ２２は、前記芯金２２ａが駆動機構Ｍから駆動力を受けることにより記録材搬送方向である矢印の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。この加圧ローラ２２の回転駆動により、加圧ローラ２２と定着フィルム２５の外面との定着ニップ部Ｎにおける摩擦力で定着フィルム２５に回転力が作用する。これにより、定着フィルム２５が加熱体支持体２３の外回りをフィルム内面が加熱体２４の下向き面に密着して摺動しながら矢印の時計方向に従動回転する。定着フィルム２５と加熱体２４及び加熱体支持体２３との接触部には潤滑剤を介在させて、定着フィルム２５の摺動抵抗を低減させている。加熱体支持体２３は、加熱体２４を支持するとともに、回転する定着フィルム２５の内面を長手方向全域にわたってガイドする機能をもつ。
【００４９】
加圧ローラ２２の回転駆動による定着フィルム２５の回転がなされ、加熱体２４に対する通電により加熱体２４が昇温して所定の定着温度に立ち上がって温調された状態において、定着ニップ部Ｎに未定着トナー像ｔａを担持した記録材Ｐが導入される。定着ニップ部Ｎは導入された記録材Ｐを挟持搬送するとともに加熱加圧する。即ち、記録材Ｐは、定着ニップ部Ｎにおいて、トナー像担持面が定着フィルム２５の外面に密着して定着フィルム２５と一緒に定着ニップ部Ｎを搬送されていく。そして、その搬送過程で、加熱体２４の熱が定着フィルム２５を介して記録材Ｐに伝達され、未定着トナー像ｔａが記録材Ｐの面に熱と圧力で固着画像ｔｂとして定着される。定着ニップ部Ｎを通った記録材Ｐは定着フィルム２５の面から曲率分離して排出搬送されていく。
【００５０】
即ち、この定着装置１８は、加熱体２４と、この加熱体２４に密着して走行する可撓性部材としての定着フィルム２５を有する。そして、被加熱材としての用紙Ｐを定着フィルム２５と一緒に加熱体位置である定着ニップ部Ｎを移動通過させて加熱体２４の熱エネルギーを定着フィルム２５を介して用紙Ｐに付与する加熱装置である。
【００５１】
３１は加熱体２４に対する給電回路部であり、加熱体２４はこの給電回路部３１から通電されることで昇温する。３２は加熱体２４の温度を検出する温度検知手段としてのサーミスタである。このサーミスタ３２は、加熱体２４の背面側（定着フィルム２５が接触摺動する面とは反対側の面）において、用紙搬送の中央基準線対応位置付近に配置されており、用紙通紙域内における加熱体温度を検知する。このサーミスタ３２の加熱体温度に関する検知情報が、コントローラ部２の加熱体駆動制御部３３へフィードバックされる。加熱体駆動制御部３３はサーミスタ３２で検知される加熱体２４の温度が所定の温度（定着温度）に維持されるように、給電回路部３１を制御して加熱体２４に対する通電を制御する。即ち、加熱体２４の通紙部が所定の定着温度に温調制御される。
【００５２】
（３）加熱体２４の構成
ここで、以下の説明において、加熱体２４と加熱体基材（ヒータ基板）に関して、表面側とは定着フィルム２５と対面する側であり、背面側とは定着フィルム２５と対面する側とは反対面側である。
【００５３】
図３は、加熱体２４の表面側の平面模型図である。図４は、加熱体２４の背面側の平面模型図と、通電系統のブロック図である。図５は、図４における（５）−（５）線に沿う横断面（端面）模型図である。図６は、図４における（６）−（６）線に沿う横断面（端面）模型図である。図７は加熱体２４の構成部材・部分の分解斜視模型図である。なお、図面に描いた加熱体やその構成部材・部分の長さ・幅・厚み等の相互寸法比率、各種サイズ用紙の通紙幅の相互寸法比率は、以下に記載の実寸比率に対応しているものではない。
【００５４】
本実施例の加熱体２４は、加熱体基材４１の背面側に発熱体層（通電発熱体）４３を設けた、背面加熱型の加熱体である。そして、本実施例の加熱体２４は、それぞれ中央基準で縦送り搬送される、大サイズ用紙としてのＡ４サイズ用紙、中サイズ用紙としてのＢ５サイズ用紙、小サイズ用紙としてＡ５サイズ用紙に対して最適化した加熱体構成である。Ａ４サイズ用紙は２１０ｍｍ×２９７ｍｍ、Ｂ５サイズ用紙は１８２ｍｍ×２５７ｍｍ、Ａ５サイズ用紙は１４８ｍｍ×２１０ｍｍである。
【００５５】
本実施例の加熱体２４は、加熱体基材４１として、記録材搬送方向ａに交差する方向を長手とする、平板状の細長いセラミック部材（セラミック基材：電気絶縁性・耐熱性・良熱伝導性の部材）を用いている。具体的には、長さ２４０ｍｍ、幅５ｍｍ、厚み０．６ｍｍの窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基材である。
【００５６】
この基材４１の表面側には、スクリーン印刷等によって、ガラス層等の耐熱性摺動層４２が形成されている。定着フィルム２５はこの摺動層４２の表面に密着して摺動移動する。
【００５７】
基材４１の背面側には、スクリーン印刷等によって、通電により発熱する発熱体層４３が形成されている。本実施例において、この発熱体層４３は、銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）等を用いたＰＴＣ抵抗体層である。この発熱体層４３の長さは、大サイズ用紙としてのＡ４サイズ用紙の通紙幅Ｗ１よりも少し長く、幅は基材４１の幅よりも少し短い、横長・幅広の帯状パターン層として形成されている。即ち、発熱体層４３は、定着フィルム２５が加熱体２４に密着する短手方向幅に均一（略均一も含む）に形成されている。
【００５８】
この発熱体層４３の表面には、その長手方向において、大サイズ用紙としてのＡ４サイズ用紙の通紙幅Ｗ１の両端部に対応する位置に第１と第２の導電層４４ａと４４ｂが形成されている。また、中サイズ用紙としてのＢ５サイズ用紙の通紙幅Ｗ２の両端部に対応する位置に第３と第４の導電層４４ｃと４４ｄが形成されている。また、小サイズ用紙としてＡ５サイズ用紙の通紙幅Ｗ３の両端部に対応する位置に第５と第６の導電層４４ｅと４４ｆが形成されている。上記の第１・第３・第５の導電層４４ａ・４４ｃ・４４ｅと、第２・第４・第６の導電層４４ｂ・４４ｄ・４４ｆは、用紙搬送の中央基準線Ｓに関して対称の位置関係にある。
【００５９】
上記の第１乃至第６の導電層４４（ａ・ｂ・ｃ・ｄ・ｅ・ｆ）は、それぞれ、Ａｇ等の低抵抗部材を用いてスクリーン印刷等によって、発熱体層４３の幅寸法（長手方向と交差する短手方向の寸法）に略対応する長さの短冊状パターンの形態で形成されている。
【００６０】
上記のように第１乃至第６の導電層４４（ａ・ｂ・ｃ・ｄ・ｅ・ｆ）を形成具備させた発熱体層４３を被わせて、スクリーン印刷等によって、ガラス・耐熱性樹脂等の絶縁層４５が形成されている。ただし、この絶縁層４５は、第１乃至第６の各導電層４４（ａ・ｂ・ｃ・ｄ・ｅ・ｆ）の一部に対応する部分をそれぞれ開口部（スルーホール）４６にして形成されている。
【００６１】
そして、上記の絶縁層４５の上面と基材４１の長手方向一端部側の背面とにかけて、Ａｇ等の低抵抗部材を用いてスクリーン印刷等によって、第１乃至第６の６本の導電部材（通電電極）５１乃至５６が形成されている。
【００６２】
第１の導電部材５１の絶縁層４５側の端部５１ａは、第１の導電層４４ａに対応している開口部４６において、第１の導電層４４ａと電気的に接続している。また、この第１の導電部材５１の基材４１側の端部５１ｂは、第１の給電用電極部とされている。
【００６３】
第２の導電部材５２の絶縁層４５側の端部５２ａは、第２の導電層４４ｂに対応している開口部４６において、第２の導電層４４ｂと電気的に接続している。また、この第２の導電部材５２の基材４１側の端部５２ｂは、第２の給電用電極部とされている。
【００６４】
第３の導電部材５３の絶縁層４５側の端部５３ａは、第３の導電層４４ｃに対応している開口部４６において、第３の導電層４４ｃと電気的に接続している。また、この第３の導電部材５３の基材４１側の端部５３ｂは、第３の給電用電極部とされている。
【００６５】
第４の導電部材５４の絶縁層４５側の端部５４ａは、第４の導電層４４ｄに対応している開口部４６において、第４の導電層４４ｄと電気的に接続している。また、この第４の導電部材５４の基材４１側の端部５４ｂは、第４の給電用電極部とされている。
【００６６】
第５の導電部材５５の絶縁層４５側の端部５５ａは、第５の導電層４４ｅに対応している開口部４６において、第５の導電層４４ｅと電気的に接続している。また、この第５の導電部材５５の基材４１側の端部５５ｂは、第５の給電用電極部とされている。
【００６７】
第６の導電部材５６の絶縁層４５側の端部５６ａは、第６の導電層４４ｆに対応している開口部４６において、第６の導電層４４ｆと電気的に接続している。また、この第６の導電部材５６の基材４１側の端部５６ｂは、第６の給電用電極部とされている。
【００６８】
上記加熱体２４の第１乃至第６の給電用電極部５１ｂ・５２ｂ・５３ｂ・５４ｂ・５５ｂ・５６ｂを配置した側の端部には給電用コネクタ３４が嵌着されて、加熱体２４と給電用回路部３１とが電気的に接続される。
【００６９】
そして、コントローラ部２の加熱体駆動制御部３３は、大サイズ用紙としてのＡ４サイズ用紙の通紙時には、第１のトライアック３５をオンにする。これにより、第１と第２の給電用電極部５１ｂ・５２ｂ間に通電がなされる。そうすると、発熱体層４３の第１と第２の導電層４４ａ・４４ｂ間の発熱体層部分、即ち、Ａ４サイズ用紙の通紙幅Ｗ１に対応する長さ範囲の発熱体層部分が発熱する。そして、加熱体２４の昇温が、加熱体２４に当接或いは近傍に配設された温度検知手段としてのサーミスタ３２により検知され、温度に関する検知情報が加熱体駆動制御回路部３３にフィードバックされる。加熱体駆動制御回路部３３はサーミスタ３２で検知される加熱体２４の温度が所定の温度（定着温度）に維持されるように、給電回路部３１の第１のトライアック３５を制御して発熱体層４３に対する通電を制御する。即ち、電源部３８のＡＣ電圧を位相制御或いは波数制御等のパルス幅変調をかけ、サーミスタ３２による加熱体２４の検知温度が一定となるように加熱体２４に対する通電を制御している。また、加熱体２４の過昇温を防止する安全素子（温度ヒューズ、サーモスイッチ等）３９が通電ライン上に直列接続され、加熱体２４に当接或いは近傍に配置されている。サーミスタ３２と安全素子３９は小サイズ用紙としてのＡ５サイズ用紙の通紙幅Ｗ３内に対応する加熱体部分に対応させて配設してある。
【００７０】
また、加熱体駆動制御部３３は、中サイズ用紙としてのＢ５サイズ用紙の通紙時には、第２のトライアック３６をオンにする。これにより、第３と第４の給電用電極部５３ｂ・５４ｂ間に通電がなされる。そうすると、発熱体層４３の第３と第４の導電層４４ｃ・４４ｄ間の発熱体層部分、即ち、Ｂ５サイズ用紙の通紙幅Ｗ２に対応する長さ範囲の発熱体層部分が発熱する。そして、その長さ領域の加熱体部分が所定の定着温度に温調制御される。発熱体層４３の非通紙部に対応する部分には通電がなされず発熱しない。従って、加熱体２４に非通紙部昇温は生じない。
【００７１】
また、加熱体駆動制御部３３は、小サイズ用紙としてのＡ５サイズ用紙の通紙時には、第３のトライアック３７をオンにする。これにより、第５と第６の給電用電極部５５ｂ・５６ｂ間に通電がなされる。そうすると、発熱体層４３の第５と第６の導電層４４ｅ・４４ｆ間の発熱体層部分、即ち、Ａ５サイズ用紙の通紙幅Ｗ３に対応する長さ範囲の発熱体層部分が発熱する。そして、その長さ領域の加熱体部分が所定の定着温度に温調制御される。発熱体層４３の非通紙部に対応する部分には通電がなされず発熱しない。従って、加熱体２４に非通紙部昇温は生じない。
【００７２】
このように、加熱体２５の通電発熱体４３の裏面に絶縁層４５を設け、絶縁層４５に開口部４６を形成する。そして、開口部４６から電極を確保して絶縁層４５上に導電部材（導電パターン）５１〜５６を形成することにより、通電発熱体４３の長手方向発熱領域を調整することを可能にする。これにより、フィルム加熱方式の加熱装置の非通紙部昇温を改善するともに、被加熱材搬送方向の発熱分布に関する自由度を高めることにより、定着性と非通紙部昇温対策の両立を図ることができる。
【００７３】
本実施例の画像形成装置（最大通紙幅：２１０ｍｍ、搬送速度：１８０ｍｍ／秒、Ａ４サイズ生産性：３０枚／分）において、給紙間隔を調整しながら、坪量８０ｇ／ｍ２の中サイズ用紙（Ｂ５）及び小サイズ用紙（Ａ５）を２００枚連続通紙させた。いずれのサイズの用紙も、２００枚連続通紙において、定着装置１８が熱損しない程度の非通紙部昇温に収まるような生産性として、３０枚／分を維持することが出来た。
【００７４】
前述した図１３に示す従来の加熱体５００を用いて、同じ検証をおこなったところ、Ｂ５サイズ生産性の最大値は１０枚／分、Ａ５サイズ生産性の最大値は６枚／分だった。本発明に係る加熱体を用いることによって、小サイズの生産性を大幅に向上させることができた。
【００７５】
上記のように、本実施例における加熱体２４は、被加熱材である用紙Ｐの移動方向と交差する方向を長手とし、その長手方向に異なる少なくとも二箇所の位置から通電されて発熱する通電発熱体である発熱体層４３を有する。そして、少なくとも可撓性部材である定着フィルム２５に接触しない面に、開口部４６を設けた絶縁層４５を有し、開口部４６において発熱体層４３に導電部材５１・５２・５３・５４・５５・５６が接続されて発熱体層４３に対する通電電極が確保されている。
【００７６】
より具体的には、加熱体２４は、セラミック基材４１と、セラミック基材上に形成された通電発熱体４３と、通電発熱体の上に形成された絶縁層４５と、を有する。そして、絶縁層４５は複数の開口部４６を有し、開口部４６より通電発熱体４３に接続し、絶縁層上に形成された導電部材５１・５２・５３・５４・５５・５６を有する。導電部材５１・５２・５３・５４・５５・５６は、終端部がセラミック基材４１の長手方向の片側に向けてパターン形成されている。
【００７７】
そして、加熱体２４に複数存在する通電電極５１ｂ・５２ｂ・５３ｂ・５４ｂ・５５ｂ・５６ｂのいずれに通電するかを制御可能である。より具体的には、装置に導入される被加熱材である用紙Ｐのサイズ情報に応じて、加熱体２４に複数存在する通電電極５１ｂ・５２ｂ・５３ｂ・５４ｂ・５５ｂ・５６ｂのいずれに通電するかを制御可能である。さらにより具体的には、装置に導入される被加熱材のサイズ情報を取得する手段（コントローラ部３）を有し、取得した被加熱材のサイズ情報に応じて、加熱体に複数存在する通電電極のいずれに通電するかを制御可能である。
【００７８】
本実施例においては、定着フィルム２５の材質として、ポリイミド等の耐熱性樹脂を用いたが、定着フィルムの材質として、ＳＵＳ、Ｎｉ等の金属を圧延加工等によってフィルム状に加工したものを用いても良い。また、フィルムにシリコーンゴム等の弾性層を被覆し、さらにフッ素チューブ等を被覆することにより、カラー画像形成装置に対応させた定着フィルムを用いることも可能である。
【００７９】
加熱体２４の摺動層４２としては、樹脂コーティング、特にポリイミドコーティングを用いた系としても良い。
【００８０】
本実施例の加熱体２４では、通電発熱体である発熱体層４３は一本しか用いていないが、通電発熱体として複数の発熱体層４３を持つ加熱体に対しても、本発明を適用することが可能である。即ち、発熱体層４３は、定着フィルム２５が加熱体２４に密着する短手方向幅の中に複数本形成されている形態とすることが可能である。この場合、その複数本形成される発熱体層は、発熱体層間において、用紙搬送方向に任意の発熱量分布を持たせても良い。即ち、複数本形成される発熱体層は異なる抵抗値を持つ形態とすることが可能である。
【００８１】
また、導電部材５１・５２・５３・５４・５５・５６が通電電極側の終端部を除き、前記絶縁層４５（第１の絶縁層）と異なる絶縁層４７（第２の絶縁層）により被覆されている加熱体形態とすることも可能である。
【００８２】
さらに、本実施例においては、Ａ４サイズ、Ｂ５サイズとＡ５サイズに最適化した発熱体構成を用いたが、これ以外のサイズ（例えばＵＳレターサイズとＥＸＥサイズや封筒などの組合せ）に最適化した加熱体構成を採用することも可能である。また、導電部材（通電電極）の個数も任意に増やすことが可能であり、４つ以上の用紙サイズに対応することも可能である。
【００８３】
［実施例２］
図８は、本実施例における加熱体２４の表面側の平面模型図である。図９は、加熱体２４の背面側の平面模型図と、通電系統のブロック図である。図１０は、図９における（１０）−（１０）線に沿う横断面（端面）模型図である。図１１は、図９における（１１）−（１１）線に沿う横断面（端面）模型図である。図１２は加熱体２４の構成部材・部分の分解斜視模型図である。実施例１の図３乃至図７に示した加熱体２４と共通する構成部材・部分には同じ符号を付して再度の説明を省略する。また、画像形成装置の構成、及び加熱装置である定着装置の構成は、実施例１における図１の画像形成装置の構成、及び図２の定着装置１８の構成と同じであるから再度の説明を省略する。
【００８４】
本実施例の加熱体２４は、実施例１の加熱体２４のように電気絶縁性の加熱体基材４１に発熱体層４３を形成するのではなく、加熱体基材自体に抵抗を持たせ、この加熱体基材に直接電圧を印加することにより発熱させ、加熱定着を行なうことを特徴とする。
【００８５】
本実施例においては、加熱体基材４１Ａとして、β型のＳｉＣを主成分とする導電性セラミック（立方晶系の炭化珪素を主成分とするセラミック半導体）を使用し、長さ２４０ｍｍ、幅５ｍｍ、厚み１ｍｍの寸法で形成した。
【００８６】
基材４１Ａとしての、β型のＳｉＣを主成分とする導電性セラミックは、（株）ブリヂストン社製、商品名：ピュアベータ−Ｒ、体積抵抗値：４探針法で約０．１Ω・ｃｍ、抵抗温度係数：室温付近〜２００℃までの範囲で−３０００ｐｐｍ／Ｋ）である。
【００８７】
この加熱体基材４１Ａの表面側に、実施例１の加熱体２４と同様に、ガラス層・樹脂コーティング等の耐熱性摺動層４２が形成されている。
【００８８】
また、基材４１Ａの背面側に、実施例１の加熱体２４と同様に、第１乃至第６の導電層４４ａ・４４ｂ・４４ｃ・４４ｄ・４４ｅ・４４ｆ、開口部４６を有する絶縁層４５、第１乃至第６の導電部材５１・５２・５３・５４・５５・５６が形成されている。
【００８９】
この加熱体２４に対する通電系統、及び通電制御も実施例１の加熱体２４の場合と同様である。
【００９０】
コントローラ部２の加熱体駆動制御部３３は、大サイズ用紙としてのＡ４サイズ用紙の通紙時には、第１のトライアック３５をオンにする。これにより、第１と第２の給電用電極部５１ｂ・５２ｂ間に通電がなされる。そうすると、加熱体基材４１Ａの第１と第２の導電層４４ａ・４４ｂ間の部分、即ち、Ａ４サイズ用紙の通紙幅Ｗ１に対応する長さ範囲の加熱体基材部分が発熱する。そして、加熱体２４の昇温が、加熱体２４に当接或いは近傍に配設された温度検知手段としてのサーミスタ３２により検知され、温度に関する検知情報が加熱体駆動制御回路部３３にフィードバックされる。加熱体駆動制御回路部３３はサーミスタ３２で検知される加熱体２４の温度が所定の温度（定着温度）に維持されるように、給電回路部３１の第１のトライアック３５を制御して加熱体基材４１Ａに対する通電を制御する。
【００９１】
また、加熱体駆動制御部３３は、中サイズ用紙としてのＢ５サイズ用紙の通紙時には、第２のトライアック３６をオンにする。これにより、第３と第４の給電用電極部５３ｂ・５４ｂ間に通電がなされる。そうすると、加熱体基材４１Ａの第３と第４の導電層４４ｃ・４４ｄ間の部分、即ち、Ｂ５サイズ用紙の通紙幅Ｗ２に対応する長さ範囲の加熱体基材部分が発熱する。そして、その長さ領域の加熱体部分が所定の定着温度に温調制御される。加熱体基材４１Ａの非通紙部に対応する部分には通電がなされず発熱しない。従って、加熱体２４に非通紙部昇温は生じない。
【００９２】
また、加熱体駆動制御部３３は、小サイズ用紙としてのＡ５サイズ用紙の通紙時には、第３のトライアック３７をオンにする。これにより、第５と第６の給電用電極部５５ｂ・５６ｂ間に通電がなされる。そうすると、加熱体基材４１Ａの第５と第６の導電層４４ｅ・４４ｆ間の部分、即ち、Ａ５サイズ用紙の通紙幅Ｗ３に対応する長さ範囲の加熱体基材部分が発熱する。そして、その長さ領域の加熱体部分が所定の定着温度に温調制御される。加熱体基材４１Ａの非通紙部に対応する部分には通電がなされず発熱しない。従って、加熱体２４に非通紙部昇温は生じない。
【００９３】
本実施例の加熱体２４を用いて、実施例１の加熱体と同様に、中サイズ用紙（Ｂ５）及び小サイズ用紙（Ａ５）の生産性を確認した。結果は、いずれのサイズの用紙も、２００枚連続通紙において、定着装置が熱損しない程度の非通紙部昇温に収まるような生産性として、Ａ４サイズと同様の３０枚／分を維持することが出来た。
【００９４】
本実施例における加熱体２４は、立方晶系の炭化珪素を主成分とするセラミック半導体であって、被加熱材の移動方向と交差する方向を長手とし、その長手方向に異なる少なくとも二箇所の位置から通電されて発熱する通電発熱体を基材４１Ａとしている。そして、この基材４１Ａの少なくとも定着フィルム２５に接触しない面に、開口部４６を設けた絶縁層４５を有し、開口部４６において基材４１Ａに導電部材５１・５２・５３・５４・５５・５６が接続されている。これにより、基材４１Ａに対する通電電極が確保されている。即ち、加熱体２４は、基材４１Ａ上に形成された絶縁層４５を有し、絶縁層４５は複数の開口部４６を有し、開口部４６より基材４１Ａに接続し、絶縁層上に形成される導電部材５１・５２・５３・５４・５５・５６を有する。導電部材５１・５２・５３・５４・５５・５６は、通電電極側の終端部が基材４１Ａの長手方向の片側に向けてパターン形成されている。
【００９５】
そして、加熱体２４に複数存在する通電電極５１ｂ・５２ｂ・５３ｂ・５４ｂ・５５ｂ・５６ｂのいずれに通電するかを制御可能である。より具体的には、装置に導入される被加熱材である用紙Ｐのサイズ情報に応じて、加熱体２４に複数存在する通電電極５１ｂ・５２ｂ・５３ｂ・５４ｂ・５５ｂ・５６ｂのいずれに通電するかを制御可能である。さらにより具体的には、装置に導入される被加熱材のサイズ情報を取得する手段（コントローラ部３）を有し、取得した被加熱材のサイズ情報に応じて、加熱体に複数存在する通電電極のいずれに通電するかを制御可能である。
【００９６】
また、導電部材５１・５２・５３・５４・５５・５６が通電電極側の終端部を除き、前記絶縁層４５（第１の絶縁層）と異なる絶縁層４７（第２の絶縁層）により被覆されている加熱体形態とすることも可能である。
【００９７】
実施例１や実施例２で説明した加熱体構成によれば、加熱体２４の発熱体層（通電発熱体）４３又は導電性セラミック（セラミック半導体）４１Ａの長手の任意の位置から電極を取ることが可能となる。そこで、複数の被加熱材のサイズに最適化された導電部材（導電パターン）を形成することにより、非通紙部昇温を大幅に改善することが可能となる。
【００９８】
また、被加熱材搬送方向における発熱分布形成の自由度が高まる。そのため、被加熱材搬送方向に均一な発熱分布を持つ通電発熱体を形成したり、装置に導入する被加熱材の幅に関わらず、被加熱材搬送方向に任意の発熱分布を持つ加熱体を構成することが可能となる。
【００９９】
さらに、棒状や板状に形成した導電性セラミックを発熱体として用いた加熱体を採用した加熱装置においても、フィルムと密着する面と反対側に絶縁層を設ける。そして、絶縁層の開口部から電極を取る構成を採用することにより、電極位置の自由度を増し、端部昇温に有利な構成を可能にすることが可能となる。
【０１００】
［特記事項］
１）実施例の加熱装置は被加熱材の搬送を中央基準で行う構成であるが、本発明の加熱装置は被加熱材の搬送を片側基準で行う構成にすることもできる。
【０１０１】
２）フィルム加熱方式の加熱装置は、エンドレスベルト状のフィルムをテンションを与えて懸回張設し、これを回転駆動させる装置構成にすることもできる。また、ロール巻にした長尺の有端フィルムを用い、これを張り出し軸側から加熱体を経由させて巻き取り軸側へ所定の速度で走行させるように装置構成することも出来る。
【０１０２】
３）また、本発明のフィルム加熱方式の加熱装置は、未定着画像を加熱定着させる定着装置としての使用に限られるものではない。その他に、例えば、記録材に定着された画像を加熱することにより画像の光沢を増大させる光沢度増大装置（像加熱装置）、仮定着処理する像加熱装置としても使用することができる。また、被加熱材としてシート状部材を給送して、乾燥処理、ラミネート処理、熱シール処理、シワ取り処理する等の加熱装置、インクジェットプリンタ等に用いられる乾燥用の加熱装置等として広く使用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】実施例１における画像形成装置の概略構成模型図
【図２】定着装置の要部の拡大横断面模型図
【図３】加熱体の表面側の平面模型図
【図４】加熱体の背面側の平面模型図と、通電系統のブロック図
【図５】図４における（５）−（５）線に沿う横断面（端面）模型図
【図６】図４における（６）−（６）線に沿う横断面（端面）模型図
【図７】加熱体の構成部材・部分の分解斜視模型図
【図８】実施例１における加熱体の表面側の平面模型図
【図９】加熱体の背面側の平面模型図と、通電系統のブロック図
【図１０】図９における（１０）−（１０）線に沿う横断面（端面）模型図
【図１１】図９における（１１）−（１１）線に沿う横断面（端面）模型図
【図１２】加熱体の構成部材・部分の分解斜視模型図
【図１３】従来の加熱体を示す図
【図１４】従来の加熱体（複数の通電発熱体を持つもの）を示す図
【図１５】図１４の加熱体の記録材搬送方向発熱分布を示す図
【符号の説明】
【０１０４】
１８・・定着装置（加熱装置）、２４・・加熱体、２５・・定着フィルム（可撓性部材）、３１・・給電回路部、３２・・温度検知手段、３３・・加熱体駆動制御回路部、４１・・加熱体基材、４２・・摺動層、４３・・発熱層（通電加熱体）、４４ａ〜４４ｆ・・第１〜第６の導電層、４５・・絶縁層、４６・・開口部、５１〜５６・・第１〜第６の導電部材
Ｐ・・記録材（被加熱材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱体と、前記加熱体に密着して走行する可撓性部材と、を有し、被加熱材を前記可撓性部材と一緒に加熱体位置を移動通過させて前記加熱体の熱エネルギーを前記可撓性部材を介して前記被加熱材に付与する加熱装置であり、
前記加熱体は、前記被加熱材の移動方向と交差する方向を長手とし、その長手方向に異なる少なくとも二箇所の位置から通電されて発熱する通電発熱体を有し、
少なくとも前記可撓性部材に接触しない面に、開口部を設けた絶縁層を有し、前記開口部において前記通電発熱体に導電部材が接続されて前記通電発熱体に対する通電電極が確保されていることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記通電発熱体は、前記可撓性部材が前記加熱体に密着する短手方向幅に均一に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記通電発熱体は、前記可撓性部材が前記加熱体に密着する短手方向幅の中に複数本形成されていることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記複数本形成される通電発熱体は異なる抵抗値を持つことを特徴とする請求項３に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記導電部材が終端部を除き、前記絶縁層と異なる絶縁層により被覆されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項６】
前記加熱体は、セラミック基材と、前記セラミック基材上に形成された通電発熱体と、前記通電発熱体の上に形成された絶縁層と、を有し、前記絶縁層は複数の開口部を有し、前記開口部より前記通電発熱体に接続し、前記絶縁層上に形成された導電部材を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項７】
前記導電部材は、終端部が前記セラミック基材の長手方向の片側に向けてパターン形成されていることを特徴とする請求項６に記載の加熱装置。
【請求項８】
加熱体と、前記加熱体に密着して走行する可撓性部材と、を有し、被加熱材を前記可撓性部材と一緒に加熱体位置を移動通過させて前記加熱体の熱エネルギーを前記可撓性部材を介して前記被加熱材に付与する加熱装置であり、
前記加熱体は、立方晶系の炭化珪素を主成分とするセラミック半導体であって、前記被加熱材の移動方向と交差する方向を長手とし、その長手方向に異なる少なくとも二箇所の位置から通電されて発熱する通電発熱体を基材としており、前記基材の少なくとも前記可撓性部材に接触しない面に、開口部を設けた絶縁層を有し、前記開口部において前記基材に導電部材が接続されて前記基材に対する通電電極が確保されていることを特徴とする加熱装置。
【請求項９】
前記導電部材が、終端部を除き、前記絶縁層と異なる絶縁層により被覆されていることを特徴とする請求項１乃至８に記載の加熱装置。
【請求項１０】
前記加熱体は、前記基材上に形成された絶縁層を有し、前記絶縁層は複数の開口部を有し、前記開口部より前記基材に接続し、前記絶縁層上に形成される導電部材を有することを特徴とする請求項８に記載の加熱装置。
【請求項１１】
前記導電部材は、終端部が前記基材の長手方向の片側に向けてパターン形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の加熱装置。
【請求項１２】
前記加熱体に複数存在する通電電極のいずれに通電するかを制御可能であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項１３】
装置に導入される被加熱材のサイズ情報に応じて、前記加熱体に複数存在する通電電極のいずれに通電するかを制御可能であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項１４】
装置に導入される被加熱材のサイズ情報を取得する手段を有し、取得した被加熱材のサイズ情報に応じて、前記加熱体に複数存在する通電電極のいずれに通電するかを制御可能であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項１】
加熱体と、前記加熱体に密着して走行する可撓性部材と、を有し、被加熱材を前記可撓性部材と一緒に加熱体位置を移動通過させて前記加熱体の熱エネルギーを前記可撓性部材を介して前記被加熱材に付与する加熱装置であり、
前記加熱体は、前記被加熱材の移動方向と交差する方向を長手とし、その長手方向に異なる少なくとも二箇所の位置から通電されて発熱する通電発熱体を有し、
少なくとも前記可撓性部材に接触しない面に、開口部を設けた絶縁層を有し、前記開口部において前記通電発熱体に導電部材が接続されて前記通電発熱体に対する通電電極が確保されていることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記通電発熱体は、前記可撓性部材が前記加熱体に密着する短手方向幅に均一に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記通電発熱体は、前記可撓性部材が前記加熱体に密着する短手方向幅の中に複数本形成されていることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記複数本形成される通電発熱体は異なる抵抗値を持つことを特徴とする請求項３に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記導電部材が終端部を除き、前記絶縁層と異なる絶縁層により被覆されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項６】
前記加熱体は、セラミック基材と、前記セラミック基材上に形成された通電発熱体と、前記通電発熱体の上に形成された絶縁層と、を有し、前記絶縁層は複数の開口部を有し、前記開口部より前記通電発熱体に接続し、前記絶縁層上に形成された導電部材を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項７】
前記導電部材は、終端部が前記セラミック基材の長手方向の片側に向けてパターン形成されていることを特徴とする請求項６に記載の加熱装置。
【請求項８】
加熱体と、前記加熱体に密着して走行する可撓性部材と、を有し、被加熱材を前記可撓性部材と一緒に加熱体位置を移動通過させて前記加熱体の熱エネルギーを前記可撓性部材を介して前記被加熱材に付与する加熱装置であり、
前記加熱体は、立方晶系の炭化珪素を主成分とするセラミック半導体であって、前記被加熱材の移動方向と交差する方向を長手とし、その長手方向に異なる少なくとも二箇所の位置から通電されて発熱する通電発熱体を基材としており、前記基材の少なくとも前記可撓性部材に接触しない面に、開口部を設けた絶縁層を有し、前記開口部において前記基材に導電部材が接続されて前記基材に対する通電電極が確保されていることを特徴とする加熱装置。
【請求項９】
前記導電部材が、終端部を除き、前記絶縁層と異なる絶縁層により被覆されていることを特徴とする請求項１乃至８に記載の加熱装置。
【請求項１０】
前記加熱体は、前記基材上に形成された絶縁層を有し、前記絶縁層は複数の開口部を有し、前記開口部より前記基材に接続し、前記絶縁層上に形成される導電部材を有することを特徴とする請求項８に記載の加熱装置。
【請求項１１】
前記導電部材は、終端部が前記基材の長手方向の片側に向けてパターン形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の加熱装置。
【請求項１２】
前記加熱体に複数存在する通電電極のいずれに通電するかを制御可能であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項１３】
装置に導入される被加熱材のサイズ情報に応じて、前記加熱体に複数存在する通電電極のいずれに通電するかを制御可能であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項１４】
装置に導入される被加熱材のサイズ情報を取得する手段を有し、取得した被加熱材のサイズ情報に応じて、前記加熱体に複数存在する通電電極のいずれに通電するかを制御可能であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の加熱装置。
【図１】
【図５】
【図６】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図５】
【図６】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−６４６５７（Ｐ２００９−６４６５７Ａ）
【公開日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３１３２０（Ｐ２００７−２３１３２０）
【出願日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【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２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]