特開 2024-124843 像加熱装置及び画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024124843

(43)【公開日】2024-09-13

(54)【発明の名称】像加熱装置及び画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20240906BHJP

   H05B 3/00 20060101ALI20240906BHJP

【ＦＩ】

G03G15/20 515

H05B3/00 335

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023032789

(22)【出願日】2023-03-03

(71)【出願人】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000718

【氏名又は名称】弁理士法人中川国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宮本 明知

【テーマコード（参考）】

2H033

3K058

【Ｆターム（参考）】

2H033AA32

2H033BA25

2H033BA26

2H033BA27

2H033BA31

2H033BB03

2H033BB05

2H033BB06

2H033BB13

2H033BB14

2H033BB15

2H033BB18

2H033BB21

2H033BB22

2H033BB26

2H033BB29

2H033BB30

2H033BB33

2H033BB34

2H033BB38

2H033CA07

2H033CA27

3K058AA86

3K058BA18

3K058CA23

3K058CE19

3K058CE22

3K058CE29

3K058DA01

3K058GA06

(57)【要約】

【課題】複数の発熱体を有する加熱手段によってベルトを加熱するために必要な消費電力を抑制する。
【解決手段】円筒状のベルトと、記録材の搬送方向に並べた複数の発熱体を有し、ベルトを加熱する加熱手段と、ベルトを介して加熱手段に対向して配置され、加熱手段にベルトを接触させ、ベルトとの間に記録材を挟持する挟持部を形成する加圧部材と、を備え、加熱手段の熱によって記録材に形成された画像を加熱する像加熱装置であって、複数の発熱体は、電力の高さが異なる発熱領域を有し、発熱領域は、搬送方向に直交する長手方向に分割され、搬送方向に重ならない位置に設けられ、加熱手段は、複数の発熱体を、電力が高い方から順に、加熱手段とベルトとの接触部の内側に配置した。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒状のベルトと、
記録材の搬送方向に並べた複数の発熱体を有し、前記ベルトを加熱する加熱手段と、
前記ベルトを介して前記加熱手段に対向して配置され、前記加熱手段に前記ベルトを接触させ、前記ベルトとの間に記録材を挟持する挟持部を形成する加圧部材と、を備え、
前記加熱手段の熱によって記録材に形成された画像を加熱する像加熱装置であって、
前記複数の発熱体は、電力の高さが異なる発熱領域を有し、前記発熱領域は、前記搬送方向に直交する長手方向に分割され、前記搬送方向に重ならない位置に設けられ、
前記加熱手段は、前記複数の発熱体を、電力が高い方から順に、前記加熱手段と前記ベルトとの接触部の内側に配置した、ことを特徴とする像加熱装置。

【請求項2】

前記加熱手段は、前記複数の発熱体として、電力が最も高い第一の発熱体と、前記第一の発熱体よりも電力が低いその他の発熱体と、を有し、
前記第一の発熱体を、前記その他の発熱体に比べて前記接触部の前記搬送方向の中央寄りに配置した、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】

前記その他の発熱体を、前記第一の発熱体を中心にして前記搬送方向の外側に配置した、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】

前記複数の発熱体は、前記電力が高い発熱体ほど、前記搬送方向に直交する長手方向の長さが長い発熱領域を有し、
前記複数の発熱体を、前記発熱領域の長手方向の長さが長い方から順に、前記接触部の内側に配置した、ことを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。

【請求項5】

前記加熱手段は、前記複数の発熱体として、長手方向の長さが最も長い第一の発熱領域を有する第一の発熱体と、前記第一の発熱領域よりも長手方向の長さが短い発熱領域を有するその他の発熱体と、を有し、
前記第一の発熱体を、前記その他の発熱体に比べて前記接触部の前記搬送方向の中央寄りに配置した、ことを特徴とする請求項４に記載の像加熱装置。

【請求項6】

前記その他の発熱体は、非発熱領域を挟んで前記第一の発熱領域よりも長手方向の長さが短い発熱領域を長手方向の両側に有し、
前記その他の発熱体を、前記第一の発熱体を中心にして前記搬送方向の外側に配置した、ことを特徴とする請求項５に記載の像加熱装置。

【請求項7】

前記加熱手段が有する複数の発熱体は、前記発熱領域の長手方向の単位長さ当たりの電力が同じである、ことを特徴とする請求項４に記載の像加熱装置。

【請求項8】

前記加熱手段は、各発熱体の長手方向の一方が独立した電極に接続され、他方が共通の電極に接続され、各発熱体が独立して給電可能な構成である、ことを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。

【請求項9】

前記加熱手段は、前記複数の発熱体を記録材の搬送方向に並べた基板を有し、前記基板の前記ベルトと接触する面に前記複数の発熱体を設けた、ことを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。

【請求項10】

記録材に画像を形成する画像形成部と、記録材に形成された画像を記録材に定着する定着部と、を有する画像形成装置であって、
前記定着部が請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の像加熱装置である、ことを特徴とする画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、記録材に形成された画像を加熱する像加熱装置及び画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電子写真装置・静電記録装置などの画像形成装置においては、シート状の記録材の上に未定着のトナー画像を形成し、そのトナー画像を定着装置により加熱・加圧して記録材上に定着している。

【0003】

従来の定着装置のうちの１つとして、加熱手段にセラミックヒータを使用した定着装置がある。この定着装置では、クイックスタート性（オンデマンド性）を有し、画像形成装置のスタンバイ時に、定着装置への電力供給を極力抑え、消費電力を少なくする省エネルギータイプの定着ベルト加熱方式が採用されている。定着ベルト加熱方式の定着装置は、加熱手段としてのセラミックヒータと、加圧部材としての加圧ローラとの間に定着ベルトを介在させて定着ニップ部を形成する。この定着ニップ部において、定着ベルトと加圧ローラとにより未定着トナー像を担持した記録材を挟持搬送しつつ、トナー像を熱と圧力で記録材に定着させる。

【0004】

ところが、近年の画像形成装置の定着装置は、更なる急速温度上昇によるウォームアップタイムの短縮と多様なサイズの記録材対応が求められてきている。ウォームアップタイム短縮のために前記ヒータの熱容量を小さくすると、記録材の最大幅に合わせた長さの発熱体のみでは、記録材が通過する通紙部領域に対して、記録材が通過しない非通紙部領域の温度が高くなり過ぎてしまう。

【0005】

そこで、記録材幅に合わせて給電を制御可能な複数の発熱体を備えるヒータが提案されている。特許文献１では、記録材の搬送方向に直交する長手方向に長さ（記録材幅）の異なる複数の発熱体を、記録材の搬送方向に並べて配置し、記録材幅に合わせて給電を制御することで、非通紙部領域の昇温を抑制している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０２１－９６４６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記従来技術において、記録材に効率的に熱を伝達するには、複数ある発熱体を全て、前記ヒータと定着ベルトとの接触部の搬送方向内側に配置する構成にすることが望ましい。しかしながら、前記ヒータは、記録材のニップ部通過時における分離性や画像定着性およびベルト寿命などの観点から、複数ある発熱体の全てを配置できるだけのニップ幅にすることは現実的ではない。

【0008】

そのため、上記従来技術では、限られたニップ幅において、複数の発熱体のうち、前記接触部より搬送方向外側の発熱体は、定着ベルトに対する熱伝達の距離が遠くなってしまい、熱伝達効率が低下してしまう。特に特許文献１の構成では、複数の発熱体のうち、他の発熱体に比べて消費電力の大きい発熱体を搬送方向の外側に配置しているため、熱伝達効率がより低下してしまう。そのため、定着ベルトを所定の温度に温調するための消費電力がより多く必要になるという課題があった。

【0009】

そこで、本発明の目的は、複数の発熱体を有するヒータによって定着ベルトを加熱するために必要な消費電力を抑制することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、円筒状のベルトと、記録材の搬送方向に並べた複数の発熱体を有し、前記ベルトを加熱する加熱手段と、前記ベルトを介して前記加熱手段に対向して配置され、前記加熱手段に前記ベルトを接触させ、前記ベルトとの間に記録材を挟持する挟持部を形成する加圧ローラと、を備え、前記加熱手段の熱によって記録材に形成された画像を加熱する像加熱装置であって、前記複数の発熱体は、電力の高さが異なる発熱領域を有し、前記発熱領域は、前記搬送方向に直交する長手方向に分割され、前記搬送方向に重ならない位置に設けられ、前記加熱手段は、前記複数の発熱体を、電力が高い方から順に、前記加熱手段と前記ベルトとの接触部の内側に配置した、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、複数の発熱体を有する加熱手段によってベルトを加熱するために必要な消費電力を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】画像形成装置の概略構成図

【図2】（ａ）（ｂ）定着器の概略断面図

【図3】定着器におけるヒータの概略図

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

【0014】

（画像形成装置）
本実施例に係る画像形成装置について、図１を用いて説明する。図１は本実施例に係る画像形成装置の概略構成図である。

【0015】

図１に示すように、画像形成装置１００は、記録材に画像を形成する画像形成部として、４つの画像形成ステーションを備えている。第一の画像形成ステーション（ｙ）はイエロー、第二の画像形成ステーション（ｍ）はマゼンタ、第三の画像形成ステーション（ｃ）はシアン、第四の画像形成ステーション（ｋ）はブラックの各色の画像形成を行う。

【0016】

なお、これらの画像形成ステーションの構成は、現像剤としてのトナーの色が異なる以外は同様の構成である。そのため、以降の説明では、代表としてイエローの画像形成ステーションの構成を説明し、その他の色の画像形成ステーションの説明は省略する。

【0017】

画像形成ステーション（ｙ）において、１０１ｙは第一の像担持体である感光ドラム、１０２ｙは帯電ローラ、１０３ｙは露光装置、１０４ｙは現像器、１０５ｙは１次転写ローラ、１０６ｙは感光体クリーナを示している。１０７は第二の像担持体である中間転写ベルト、１０８は２次転写ローラ、１１０は中間転写ベルトクリーナを示している。１１１は給紙カセット、１１２はピックアップローラ、１１３は給紙ローラ、１１４はレジローラ、１１５、１１６、１１７、１１８は搬送ローラを示している。Ｅｙは露光のレーザー光、Ｐは紙等の記録材を示している。

【0018】

画像形成装置全体の制御を行うＣＰＵ（不図示）が、記録材Ｐへの画像形成命令を受けることで、感光ドラム１０１ｙ、現像器１０４ｙ、２次転写ローラ１０８はそれぞれ駆動装置（不図示）によって図１に示す矢印方向に所定の速度で回転駆動される。

【0019】

感光ドラム１０１ｙはこの回転過程で、帯電ローラ１０２ｙにより所定の極性および電位に一様に帯電される。次に、帯電された感光ドラム１０１ｙは、画像信号に応じた露光装置１０３ｙからのレーザー照射により、感光ドラム１０１ｙ上に静電潜像が形成される。その後、静電潜像が形成された感光ドラム１０１ｙは、現像位置において現像器１０４ｙによりトナーを用いてトナー像が現像される。感光ドラム１０１ｙ上に形成されたトナー像は、１次転写部にて１次転写ローラ１０５ｙによって中間転写ベルト１０７に転写される。

【0020】

同様に、その他の画像形成ステーションにて各感光ドラム１０１上に現像された各色のトナー像は、各々１次転写ローラ１０５によって中間転写ベルト１０７に重ねて転写される。中間転写ベルト１０７上の４色のトナー像は、２次転写部に送られる。

【0021】

以上の過程において、感光ドラム１０１上および中間転写ベルト１０７上に残留したトナーは、それぞれ、感光体クリーナ１０６および中間転写ベルトクリーナ１１０によって掻き取られ、回収される。

【0022】

一方、給紙カセット１１１に収容された記録材Ｐは、ピックアップローラ１１２によって繰り出され、給紙ローラ１１３によって一枚ずつ給紙される。給紙された記録材Ｐは、レジストローラ１１４にて斜行が補正される。斜行補正された記録材Ｐは、レジストローラ１１４によって所定のタイミングで２次転写部に送られる。給紙ローラ１１３は記録材Ｐの重送防止、レジストローラ１１４は記録材Ｐの斜行防止のために備えられている。

【0023】

中間転写ベルト１０７上に重ねて転写された４色のトナー像は、２次転写部にて２次転写ローラ１０８によって記録材Ｐの表面に転写される。このとき、記録材Ｐは、中間転写ベルト１０７上のトナー像が２次転写ローラ１０８を通過するタイミングに合わせて、レジストローラ１１４によって２次転写部に送られる。中間転写ベルト１０７上の４色のトナー像は、高圧基板（不図示）により２次転写ローラ１０８に印加された電圧によって、記録材Ｐの表面に一括して転写される。

【0024】

２次転写ローラ１０８によってトナー像が転写された記録材Ｐは、定着装置１に送られる。定着装置１は、記録材Ｐに形成された画像（トナー像）を記録材Ｐに定着する。

【0025】

画像が定着された記録材Ｐは、その後、搬送ローラ１１５、１１６、１１７、１１８を介して画像形成装置１００の外部に排紙される。このようにして、カラー画像が形成された記録材Ｐを得る。

【0026】

以上説明した画像形成装置１００による画像形成動作は、画像形成装置１００の上面の操作部１１９、あるいはネットワークを経由して、ユーザからの指示によって行われる。また、この一連の画像形成動作は、操作部１１９、あるいはネットワークを経由した各入力信号に従って制御部としてのＣＰＵ（不図示）が制御している。

【0027】

（定着装置）
次に定着装置１について、図２（ａ）及び図２（ｂ）を用いて説明する。図２（ａ）及び図２（ｂ）は記録材Ｐの搬送方向に沿った定着装置１の概略断面図である。

【0028】

画像形成装置１００は、記録材Ｐに形成された画像を加熱する像加熱装置として、前記定着装置（定着部）１を備えている。

【0029】

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、定着装置１は、定着ヒータユニット２と、加圧ローラ３と、を備えている。記録材Ｐは、トナー像の定着時に定着ヒータユニット２と加圧ローラ３との間を挟持搬送される。

【0030】

図２（ａ）に示すように、定着ヒータユニット２は、セラミックヒータ（以下、「定着ヒータ」という）２０と、横断面が半円弧桶形のヒータホルダ２ｂと、補強板金２ｃと、円筒形状の無端ベルトである定着フィルム２ａと、を備えている。ヒータホルダ２ｂは、定着ヒータ２０を支持する支持体である。補強板金２ｃは、逆Ｕ字形であり、加圧ローラ３により加圧された際に、定着ヒータユニット２が変形しないように設けられている。

【0031】

加熱手段としての定着ヒータ２０は、複数の発熱体２１～２４と、前記複数の発熱体２１～２４を記録材Ｐの搬送方向に並べた基板２５と、を備えている。基板２５は、記録材Ｐの搬送方向に直交する幅方向を長手とする絶縁性、耐熱性、低熱容量の基板である。

【0032】

定着ヒータ２０は、基板２５の一方の面である定着フィルム２ａと接触する面に複数の発熱体２１～２４を設けている。また発熱体２１～２４は、絶縁を確保するために保護ガラス２６に覆われている。定着ヒータ２０は、ヒータホルダ２ｂに固定して支持されている。

【0033】

さらに定着ヒータ２０は、基板２５の定着フィルム２ａとの接触面側に、摺動層として厚さ１０［μｍ］程度のポリイミド層を設けてもよい。この摺動層（ポリイミド層）により、定着フィルム２ａと定着ヒータ２０との摺擦抵抗を低減することで、駆動トルクの低減および定着フィルム２ａの内面の磨耗を防止することができる。

【0034】

定着フィルム２ａは、厚さ３０［μｍ］のステンレスを円筒状に形成した基材上に、厚さ約３００［μｍ］のシリコーンゴム層（弾性層）がリングコート法により形成されている。さらに弾性層上には、定着フィルム２ａの最表面層として、厚さ２０［μｍ］のＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）樹脂チューブが被覆された構造となっている。

【0035】

定着フィルム２ａは、内面にグリスが塗布され、ヒータホルダ２ｂと定着フィルム２ａの内面との摺動性の向上が図られている。

【0036】

なお、定着フィルム２ａは、ステンレス以外に、ニッケル系金属材料や、ポリイミド等の耐熱樹脂などを円筒状の基材に用いてもよい。また、ポリイミド等の耐熱樹脂を基材として用いる場合には、摺動層としてのポリイミド層は必要なくなる。

【0037】

加圧ローラ３は、定着フィルム２ａを介して定着ヒータ２０に対向して配置されている。ここでは、加圧ローラ３は、定着ヒータユニット２の下方に設けられている。加圧ローラ３は、ステンレス製の芯金（軸部）３ａ上に、シリコーンゴム層（弾性層）３ｂ、ＰＦＡ樹脂チューブ（表層）３ｃを順に積層した多層構造の加圧部材である。この加圧ローラ３の芯金３ａの両端部が装置フレームの側板（不図示）間に回転可能に軸受保持されている。

【0038】

ヒータホルダ２ｂは、耐熱性の高い液晶ポリマー樹脂で形成されており、定着ヒータ２０を保持するとともに定着フィルム２ａをガイドする役割を果たしている。ヒータホルダ２ｂの両端部は、不図示の加圧機構により総圧９０～３２０［Ｎ］の力で加圧ローラ３の方向に付勢されている。その結果、定着ヒータ２０の下面（加熱面とは反対側の面）が、定着フィルム２ａを介して加圧ローラ３の弾性層に抗して所定の押圧力をもって圧接され、定着に必要な所定幅の定着ニップ部Ｎを形成する。言い換えれば、加圧ローラ３は、定着フィルム２ａを介して定着ヒータ２０に対向して配置されており、定着ヒータ２０に定着フィルム２ａを接触させ、定着フィルム２ａとの間に記録材Ｐを挟持する挟持部（定着ニップ部Ｎ）を形成する。

【0039】

このような構成の定着装置１は、加圧ローラ３が、駆動系（不図示）により、記録材Ｐの搬送方向に回転駆動（図２では反時計回り）される。加圧ローラ３が回転駆動されることで、定着フィルム２ａは、定着ヒータ２０の基板表面に密着摺動して、ヒータホルダ２ｂの周囲を回動する。

【0040】

定着装置１は、定着温度を検出するための温度検出手段としてのサーミスタ２ｄを備える。サーミスタ２ｄは、熱源である定着ヒータ２０の下面（加熱面）に対して上面（非加熱面）に設置されている。サーミスタ２ｄは、定着ヒータ２０の中央温度を検出する機能を担っている。

【0041】

定着装置１は、サーモスタット２ｅを備える。サーモスタット２ｅは、定着ヒータ２０の温度が所定温度（目標温度）に達するとバイメタルが反転して接点が開放される感温スイッチである。サーモスタット２ｅは、定着ヒータ２０の温度が所定温度を超えると、接点が開放されて、定着ヒータ２０への電力供給を遮断する機能を担っている。なお、定着ヒータ２０に供給される電力は交流電力である。

【0042】

加圧ローラ３が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着フィルム２ａが従動回転状態になると、定着ヒータ２０に通電（交流電力の供給）が行われる。そして、定着ヒータ２０の温度が目標温度に到達して温度調整された状態になると、定着ニップ部Ｎに未定着トナー像を担持した記録材Ｐが導入される。

【0043】

定着ニップ部Ｎでは、記録材Ｐのトナー像を担持する面が定着フィルム２ａの外面に密着する。記録材Ｐは、定着ニップ部Ｎにおいて定着フィルム２ａとともに移動する。記録材Ｐが定着ニップ部Ｎで挟持されて搬送される過程において、定着ヒータ２０からの熱が定着フィルム２ａを介して記録材Ｐに付与される。定着ヒータ２０からの熱により、未定着のトナー像が記録材Ｐ上に溶融定着される。定着ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐは、定着フィルム２ａから分離されて搬送される。

【0044】

また図２（ｂ）は定着装置１のニップ部を説明するものである。定着フィルム２ａの外面と加圧ローラ３との間に形成される定着ニップ部Ｎ（挟持部）に対し、定着フィルム２ａの内面と定着ヒータ２０とが接触する接触部としてのフィルムニップＦが形成される。定着フィルム２ａはヒータホルダ２ｂの形状により定着ヒータ２０に対する接触幅が制限される。そのため、前記接触部としてのフィルムニップＦの幅は、定着ヒータ２０の短手幅Ｗ３よりも狭い幅Ｗ２となる（図３参照）。ここで、定着ヒータ２０の短手幅Ｗ３とは、基板２５の長手方向と直交する搬送方向の長さのことであり、フィルムニップＦの幅（接触幅）Ｗ２とは、前記接触部の前記搬送方向の長さのことである。定着ヒータ２０で発生した熱はフィルムニップＦを経由して定着フィルム２ａの内面から外面に伝達され、定着フィルム２ａに密着した記録材Ｐに伝達される。

【0045】

なお、ここではフィルムニップＦの幅Ｗ２が定着ヒータ２０（基板２５）の短手幅Ｗ３より狭い構成を例示しているが、これに限定されるものではない。フィルムニップＦの幅は図２（ｂ）及び図３に示す範囲より広い範囲であっても良く、例えばフィルムニップＦの幅Ｗ２が定着ヒータ２０の短手幅Ｗ３と同じ幅であっても良い。ただし、フィルムニップＦの幅は、定着ニップ部Ｎの幅（前記搬送方向の長さ）を超えることはない。

【0046】

（定着ヒータ）
次に、定着ヒータ２０について図３を用いて詳しく説明する。図３は本実施例における定着ヒータ２０の詳細図である。

【0047】

定着ヒータ２０は、記録材Ｐの搬送方向に並べた複数の発熱体２１～２４を有している。なお、ここでは、定着ヒータ２０は４本の発熱体２１～２４を有する構成を例示しているが、本発明はこれに限らず、複数本の発熱体に適用できる。

【0048】

複数の発熱体２１～２４は、アルミナや窒化アルミ等のセラミックを素材とする基板２５に対して、基板２５の一方の面である定着フィルム２ａと接触する面に設けられている。複数の発熱体２１～２４は、銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）等で構成され、前記基板２５の前記一方の面に印刷、焼成されている。

【0049】

そして定着ヒータ２０は、各発熱体２１～２４が独立して給電可能な構成となっている。具体的には、定着ヒータ２０の各発熱体２１～２４は、銀（Ａｇ）等の導電体パターンを介して、長手方向の一方の端部が独立した電極３１～３４にそれぞれ接続され、他方の端部が共通の電極３５に接続されている。更に発熱体２１～２４は、厚さ６０～９０［μｍ］の保護ガラス２６で覆われている。

【0050】

複数の発熱体２１～２４は、それぞれ発熱領域２１ａ～２４ａを有しており、各電極３１～３４から通電することで、通電された発熱体の発熱領域が点灯し発熱する。なお、各発熱体２１～２４は、それぞれ通電時に発熱しない非発熱領域２１ｂ～２４ｂを有している。定着ヒータ２０において、各発熱体２１～２４の発熱領域２１ａ～２４ａは、以下のようにして、前記搬送方向に直交する長手方向に分割され、前記搬送方向に重ならない位置に設けられている。

【0051】

定着ヒータ２０において、第一の発熱体２１は、長手方向の両側が非発熱領域２１ｂ、２１ｂに挟まれた１つの発熱領域２１ａを有する。その他の発熱体である第二の発熱体２２、第三の発熱体２３、第四の発熱体２４は、それぞれ非発熱領域２２ｂ、２３ｂ、２４ｂを挟んで長手方向の両側に発熱領域２２ａ、２３ａ、２４ａを有する。

【0052】

４本の発熱体２１～２４のうち、第一の発熱体２１の発熱領域２１ａは長手方向の中央に配置されている。定着ヒータ２０において、記録材Ｐの通過する長手方向の中央を中央点Ａとし、図中に破線で示す。その他の発熱体２２～２４の各発熱領域２２ａ～２４ａは、中央点Ａから定着ヒータ２０の長手方向の外側に向かって第一の発熱領域２１ａから順に、第二の発熱領域２２ａ、第三の発熱領域２３ａ、第四の発熱領域２４ａの順で配置されている。また、発熱体２１～２４（の発熱領域）は、中央点Ａを基準として定着ヒータ２０の長手方向において対称な形状とし、互いに長さと抵抗値、電力が異なる。

【0053】

第二の発熱体２２の非発熱領域２２ｂは、長手方向の長さが第一の発熱領域２１ａと同じである。そのため、中央点Ａを基準として長手方向に対称な形状である第二の発熱体２２の第二の発熱領域２２ａは、搬送方向において第一の発熱領域２１ａに重ならない。

【0054】

第三の発熱体２３の非発熱領域２３ｂは、長手方向の長さが第一の発熱領域２１ａとその両側の第二の発熱領域２２ａとを合わせた長さと同じである。そのため、中央点Ａを基準として長手方向に対称な形状である第三の発熱体２３の第三の発熱領域２３ａは、搬送方向において第一の発熱領域２１ａとその両側の第二の発熱領域２２ａに重ならない。

【0055】

第四の発熱体２４の非発熱領域２４ｂは、長手方向の長さが第一の発熱領域２１ａとその両側の第二の発熱領域２２ａとさらにその両側の第三の発熱領域２３ａとを合わせた長さと同じである。そのため、中央点Ａを基準として長手方向に対称な形状である第四の発熱体２４の第四の発熱領域２４ａは、搬送方向において第一の発熱領域２１ａとその両側の第二の発熱領域２２ａとさらにその両側の第三の発熱領域２３ａに重ならない。

【0056】

なお、図３に示す定着ヒータにおける発熱体の発熱領域の長さおよび発熱領域の配置場所は例示であって、これに限定されるものではない。発熱体の発熱領域の長さおよび発熱領域の配置場所は、画像形成装置が対応できる複数の記録材の幅などに応じて、適宜決定する。

【0057】

そして定着ヒータ２０の各発熱体２１～２４は、制御部（不図示）によって、定着ニップ部Ｎを通過する記録材Ｐの搬送方向と直交する長手方向の幅に応じた給電の制御が行われる。例えば記録材Ｐの搬送方向に直交する長手方向の幅（以下、長手幅という）がＷ１－１の場合、制御部は第一の発熱体２１に対する給電を制御し、記録材の長手幅Ｗ１－１に対して記録材の端部の非通紙領域の昇温を抑制しつつ、通紙領域内の温度低下を防止する。このとき、制御部はその他の発熱体２２～２４は加熱しない（または非通紙領域を所望の温度に温調する制御を行うものとする）。次に記録材Ｐの長手幅がＷ１－２の場合、制御部は第一の発熱体２１および第二の発熱体２２に対する給電を制御し、記録材の長手幅Ｗ１－２における記録材の端部の非通紙領域の昇温を抑制しつつ、通紙領域内の温度低下を防止する。具体的には、第一の発熱体２１によって長手方向の中央の温度を一定に保つ給電を基準とし、第二の発熱体２２に対する給電は第一の発熱体２１の給電に対する比率で制御する。このとき、その他の発熱体２３～２４は加熱しない（または非通紙領域を所望の温度に温調する制御を行うものとする）。同様にして、記録材の長手幅Ｗ１－３、Ｗ１－４おいて、記録材の長手幅の内側に位置する発熱体に対する給電を制御部によって制御することによって、記録材の端部の非通紙領域の昇温を抑制しつつ、通紙領域内の温度低下を防止する。

【0058】

ここでは発熱体２２～２４の給電を、発熱体２１の給電に対する比率で決定するものとして説明したが、各発熱体の領域ごとに温度検出手段を設けて個別に制御しても良いものとする。また、定着ヒータ２０において、定着フィルム２ａと接触するフィルムニップＦの短手幅をＷ２、基板２５の短手幅をＷ３とする。

【0059】

定着ヒータユニット２を構成する定着ヒータ２０において、発熱体によって発生した熱はフィルムニップＦを介して直接、定着フィルム２ａに伝達される。このとき、定着ヒータ２０において、発熱体がフィルムニップＦの短手幅Ｗ２よりも外側にある場合、その発熱体は定着フィルム２ａに接触していない。そのため、そのニップＦよりも外側の発熱体によって発生した熱は、直接定着フィルム２ａに伝達されずに、基板２５を介して間接的に定着フィルム２ａに伝達されることになる。

【0060】

そのため、定着ヒータ２０のフィルムニップＦ内に発熱体を配置した場合と比較して、フィルムニップＦの外側に発熱体を配置した場合は、定着ヒータ２０による定着フィルム２ａへの熱伝達効率が低下する。この場合、定着フィルム２ａを所定の温度に温調するための消費電力がより多く必要になる。定着フィルム２ａへの熱伝達効率の低下を防止するには、発熱体を定着ヒータ２０のフィルムニップＦの短手幅Ｗ２の内側に配置するのが望ましい。

【0061】

しかしながら、フィルムニップＦの短手幅Ｗ２は、定着ニップ部Ｎを通過する記録材Ｐの分離性および定着性などの観点から短手方向（記録材の搬送方向）に拡大可能な幅に限度がある。複数の発熱体２１～２４を記録材の搬送方向に並べた定着ヒータ２０においては、複数の発熱体２１～２４の全てをフィルムニップＦの短手幅Ｗ２内に配置することは難しい。また、複数の発熱体２１～２４を記録材の搬送方向に並べた定着ヒータ２０において、熱伝達効率の低下の影響の大きさは発熱体の発熱領域の面積に比例する。そのため、発熱領域の搬送方向の長さが長い発熱体ほど前述の影響を受けやすく、発熱領域の搬送方向の長さが短い発熱体ほど前述の影響を受けにくくなっている。

【0062】

そこで、本実施例に係る定着ヒータ２０において、複数の発熱体２１～２４は、電力の高さが異なる発熱領域２１ａ～２４ａを有している。そして定着ヒータ２０は、複数の発熱体２１～２４を、電力が高い方から順に、定着ヒータ２０と定着フィルム２ａとが接触する接触部の内側であるフィルムニップＦ内に配置している。

【0063】

具体的には、定着ヒータ２０は、複数の発熱体として、電力が最も高い第一の発熱体２１と、第一の発熱体２１よりも電力が低いその他の発熱体である第二の発熱体２２、第三の発熱体２３、第四の発熱体２４と、を有している。そして、定着ヒータ２０は、第一の発熱体２１を、その他の発熱体２２～２４に比べて前記接触部であるフィルムニップＦの前記搬送方向の中央寄りに配置している。

【0064】

また定着ヒータ２０は、その他の発熱体２２～２４を、第一の発熱体２１を中心にして前記搬送方向の外側に配置している。具体的には、第一の発熱体２１を中心にして、第二の発熱体２２を第一の発熱体２１の搬送方向の下流側に配置し、第三の発熱体２３を第一の発熱体２１の搬送方向の上流側に配置し、第四の発熱体２４を第二の発熱体２２の搬送方向の下流側に配置している。

【0065】

前記複数の発熱体２１～２４は、前記電力が高い発熱体ほど、前記搬送方向に直交する長手方向の長さが長い発熱領域を有している。なお、ここでは定着ヒータ２０が有する複数の発熱体２１～２４は、発熱領域の長手方向における単位長さ当たりの電力が同じであるものとする。

【0066】

そして、定着ヒータ２０は、複数の発熱体２１～２４を、前記発熱領域２１ａ～２４ａの長手方向の長さが長い方から順に、前記接触部の内側であるフィルムニップＦ内に配置している。

【0067】

本実施例では、定着ヒータ２０は、複数の発熱体として、長手方向の長さが最も長い第一の発熱領域２１ａを有する第一の発熱体２１と、第一の発熱領域２１ａよりも長手方向の長さが短い発熱領域２２ａ～２４ａを有するその他の発熱体２２～２４と、を有している。その他の発熱体２２～２４は、それぞれ非発熱領域２２ｂ～２４ｂを挟んで第一の発熱領域２１ａよりも長手方向の長さが短い発熱領域２２ａ～２４ａを長手方向の両側に有している。

【0068】

そして定着ヒータ２０は、第一の発熱体２１を、その他の発熱体２２～２４に比べて前記接触部であるフィルムニップＦの前記搬送方向の中央寄りに配置している。その他の発熱体２２～２４を、第一の発熱体２１を中心にして前記搬送方向の外側に配置している。

【0069】

図３に示すように、発熱領域の長手方向の長さが長い発熱体から順番に、フィルムニップＦの短手幅Ｗ２内に配置している。具体的には、第一の発熱体２１の第一の発熱領域２１ａは、長手方向の長さが１７０［ｍｍ］であり、複数の発熱体のなかで長手方向の長さが最も長い。第二の発熱体２２の第二の発熱領域２２ａは、長手方向の長さが６０［ｍｍ］であり、第一の発熱領域２１ａの長手方向の長さよりも短い。第三の発熱体２３の第三の発熱領域２３ａは、長手方向の長さが５０［ｍｍ］であり、第二の発熱領域２２ａの長手方向の長さよりも短い。第四の発熱体２４の第四の発熱領域２４ａは、長手方向の長さが４２［ｍｍ］であり、第三の発熱領域２３ａの長手方向の長さよりも短い。

【0070】

本実施例では、１～３番目に発熱領域の搬送方向の長さが長い発熱体２１、２２、２３を順にフィルムニップＦの短手幅Ｗ２の中央寄りに配置している。そして、発熱領域の長さが最も狭い発熱体２４をフィルムニップＦの短手幅Ｗ２の外側に配置している。この構成において、各発熱体ごとの発熱領域の長手方向における単位長さ当たりの電力量は同じものであるとし、長手方向の長さが長い発熱体（発熱領域）ほど電力が高いものとする。これにより、消費電力の大きい発熱体は定着フィルム２ａに対する熱伝達効率が良くなり、定着フィルム２ａを加熱するために必要な消費電力を抑制することができ、定着ヒータユニット２の全体として最大限効率の良い温調が可能となる。

【0071】

表１にヒータにおける発熱体と対応用紙サイズとの関係の具体例を示す。対応用紙サイズとは、各発熱体の制御によって通紙領域内の温度が所望の温度に温調される定型サイズの記録材の種類（紙種）を意味する。用紙幅は、対応用紙サイズにおいて定着ニップ部を通過する記録材の搬送方向に直交する幅方向の長さを意味する。発熱体全長は、通紙する用紙幅に対して通紙領域の温調のために給電する発熱体の長手方向（幅方向）の合計長である。また各発熱体２１～２４は、対応する用紙幅ごとに給電を変化させ、どの用紙幅の条件においても非通紙領域の昇温を所定の値以下に抑える制御を行われるものとする。

【0072】

一例として、対応用紙サイズがＳＴＭＴ_Ｒ（１３９．７［ｍｍ］）の場合は、複数の発熱体のうち、第一の発熱体２１（１７０［ｍｍ］）のみで通紙領域内を所望の温度に温調するように制御する。また、対応用紙サイズがＡ４Ｒ（２１０［ｍｍ］）の場合は、第一の発熱体２１（１７０［ｍｍ］）と第二の発熱体２２（６０［ｍｍ］）とで発熱体の全長を２３０［ｍｍ］とし、用紙（２１０［ｍｍ］）の通紙領域内を所望の温度に温調するように制御する。

【0073】

【表1】

【0074】

ここで、本実施例の定着ヒータ２０の構成による効果について、比較例を用いて説明する。

【0075】

本実施例の定着ヒータ２０は、図３に示すように、複数の発熱体２１～２４を、電力が高い方から順に、定着ヒータ２０と定着フィルム２ａとの接触部（フィルムニップＦ）の前記搬送方向の中央寄りに配置している。具体的には、本実施例では、１～３番目に電力が高い発熱体２１、２２、２３を順にフィルムニップＦの短手幅Ｗ２の中央寄りに配置している。そして、電力が最も低い第四の発熱体２４をフィルムニップＦの短手幅Ｗ２の外側に配置している。

【0076】

これに対し、比較例では、図３に示す複数の発熱体２１～２４のうち、１、３、４番目に電力が高い発熱体２１、２３、２４を順にフィルムニップＦの短手幅Ｗ２の中央寄りに配置している。そして、２番目に電力の高い第二の発熱体２２をフィルムニップＦの短手幅Ｗ２の外側に配置している。なお、比較例の定着ヒータは、複数の発熱体２１～２４の前記搬送方向の並び順が異なるだけで、それ以外の構成は本実施例の定着ヒータ２０と同様である。

【0077】

比較例の場合、記録材Ｐの用紙幅（長手幅）がＷ１－２の場合、制御部は第一の発熱体２１および第二の発熱体２２に対する給電を制御する。このとき、比較例の定着ヒータでは、第二の発熱体２２がフィルムニップＦの短手幅Ｗ２の外側に配置されている。そのため、比較例の定着ヒータでは、本実施例の定着ヒータに比べて、定着フィルム２ａを所望の温度に保つために、消費電力がより多く必要になる。

【0078】

本実施例の定着ヒータ２０は、複数の発熱体２１～２４を、電力が高い方から順に、フィルムニップＦの前記搬送方向の中央寄りに配置しているため、定着フィルム２ａを所望の温度に保つために必要な電力が、比較例に比べて減少する。そのため、定着ヒータユニット２としての省エネ化が可能になる。

【0079】

また言い換えれば、同じ消費電力でより多くの熱を定着ヒータ２０から定着フィルム２ａに伝達することが可能になる。そのため、記録材Ｐが定着ニップ部Ｎを通過する際の定着フィルム２ａの温度低下を防止することができ、定着フィルム２ａの温度低下に伴う生産性低下を抑制することが可能になる。

【0080】

なお、前述した実施例では定着ヒータ２０の長手方向の中央から順番に電力の高い発熱体を配置するものとして説明したが、前記以外の配置で電力の高い発熱体を配置しても良いものとする。また前記以外の発熱体の配置の場合も、本実施例と同様に電力の高い発熱体から順にフィルムニップＦの内側に配置するものとする。

【0081】

また前述した実施例では、複数の発熱体を発熱体２１～２４の４系統として説明したが、前記以外の系統数でもよいものとする。

【0082】

また前述した実施例では、各発熱体２１～２４の発熱領域の単位長さ当たりの電力を同じものとして説明したが、発熱体の材料など異なる手段によって各発熱体ごとの電力量を決め、電力の高い発熱体から順にフィルムニップＦの内側に配置しても良いものとする。

【0083】

また、電力の高い発熱体２１～２４ほどフィルムニップＦの前記搬送方向の中央寄りに配置する構成は、最も電力が高い発熱体２１をフィルムニップＦの前記搬送方向の中央に配置する構成に限定されるものではない。最も電力が高い発熱体２１を、それよりも電力が低いその他の発熱体２２～２４に比べて、フィルムニップＦの前記搬送方向の中央寄りに配置する構成であれば良く、前述した実施例と同様の効果が得られる。

【0084】

また、本発明を複数の感光ドラムを有する電子写真方式のフルカラーの画像形成装置に適用した例を説明したが、本発明はこれに限らず、各種方式の画像形成装置、単色の画像形成装置などにも適用できる。

【0085】

また前述した実施例では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であっても良い。また中間転写体を使用し、該中間転写体に各色のトナー像を順次重ねて転写し、該中間転写体に担持されたトナー像を記録材に一括して転写する画像形成装置を例示したが、これに限定されるものではない。記録材担持体を使用し、該記録材担持体に担持された記録材に各色のトナー像を順次重ねて転写する画像形成装置であっても良い。これらの画像形成装置に用いられる像加熱装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

【0086】

また前述した実施例では、像加熱装置としてプリンタや複写機等の画像形成装置に搭載される定着装置を例示した。しかしながら、本発明はこのような定着装置に限られるものではなく、例えば、記録材に形成された画像の光沢性を向上させる光沢付与装置等の像加熱装置にも適用できる。また、画像形成装置に搭載されない像加熱装置にも適用できる。

【符号の説明】

【0087】

Ｆ …フィルムニップ（接触部）
Ｎ …定着ニップ部（挟持部）
Ｐ …記録材
１ …定着装置
２ …定着ヒータユニット
２ａ …定着フィルム
２ｂ …ヒータホルダ
２ｃ …補強板金
２ｄ …サーミスタ
２ｅ …サーモスタット
３ …加圧ローラ（加圧部材）
３ａ …芯金（軸部）
３ｂ …シリコーンゴム層（弾性層）
３ｃ …樹脂チューブ（表層）
２０ …定着ヒータ（加熱手段）
２１～２４ …発熱体
２１ａ～２４ａ …発熱領域
２５ …基板
２６ …保護ガラス
３１～３５ …電極
１００ …画像形成装置

【図1】

【図2】

【図3】