特許 7523920 像加熱装置、画像形成装置及びヒータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-19

(45)【発行日】2024-07-29

(54)【発明の名称】像加熱装置、画像形成装置及びヒータ

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20240722BHJP

   H05B 3/00 20060101ALI20240722BHJP

【ＦＩ】

G03G15/20 555

G03G15/20 510

H05B3/00 310E

H05B3/00 335

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020025444

(22)【出願日】2020-02-18

(65)【公開番号】P2021131420

(43)【公開日】2021-09-09

【審査請求日】2023-02-16

(73)【特許権者】

【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】110002860

【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】土橋 直人

(72)【発明者】

【氏名】植川 英治

【審査官】山下 清隆

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－２２７８６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０１６８４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１２０８０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２２７８７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０８４８４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１６８７２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２５０３３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２０６２９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０２５７７６９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｇ １５／２０

Ｈ０５Ｂ １／００－３／８６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状のフィルムと、
基板と、前記基板上に前記基板の長手方向に沿って設けられる第１導電体と、前記基板上の前記第１導電体とは前記長手方向と直交する方向において異なる位置に前記長手方向に沿って設けられる第２導電体と、それぞれ同一形状を有し前記基板上の前記第１導電体と前記第２導電体との間に電気的に並列接続される複数の発熱抵抗体と、を有し、前記フィルムの内部空間に配置されているヒータと、
前記フィルムの外面に接触しており、前記フィルムを介して前記ヒータと共に記録材を搬送するニップ部を前記フィルムとの間に形成する加圧回転体と、
前記ヒータの温度を検知するための複数の温度検知素子と、
前記温度検知素子が検知する温度に基づいて前記発熱抵抗体に供給する電力を制御する制御部と、
を備え、
前記ヒータの熱を利用して記録材に形成された画像を前記ニップ部で加熱する像加熱装置において、
前記複数の温度検知素子は、前記複数の発熱抵抗体のうち最も近接する発熱抵抗体に対する相対位置がそれぞれ同一となる少なくとも２つの温度検知素子を含み、
前記基板の面に垂直な方向に見た平面視形状における、前記少なくとも２つの温度検知素子の重心は、前記発熱抵抗体の重心よりも、前記加圧回転体の回転方向における下流側に位置することを特徴とする像加熱装置。

【請求項2】

前記ヒータは、前記第１導電体と、前記第２導電体と、前記複数の発熱抵抗体と、からなる発熱ブロックを、前記長手方向に複数連ねて有し、
前記複数の温度検知素子のうちの一つが、複数の前記発熱ブロックのうちの一つに対応して配置されることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。

【請求項3】

前記複数の温度検知素子は、少なくとも、前記長手方向において最も端に配置される温度検知素子を除いて、同一の前記相対位置で配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の像加熱装置。

【請求項4】

前記複数の温度検知素子は、前記基板において前記第１導電体、前記第２導電体及び前記発熱抵抗体が設けられる面とは反対側の面に設けられていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の像加熱装置。

【請求項5】

前記複数の温度検知素子は、前記ヒータの外部に設けられていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の像加熱装置。

【請求項6】

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において、
前記定着部が請求項１～５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、電子写真方式や静電記録方式を利用した複写機、プリンタなどの画像形成装置に搭載する定着器、あるいは記録材上の定着済みトナー画像を再度加熱することによりトナー画像の光沢度を向上させる光沢付与装置、などの像加熱装置に関する。また、この像加熱装置に用いられるヒータに関する。

【背景技術】

【0002】

像加熱装置として、エンドレスベルトやエンドレスフィルム等と称される筒状のフィルムと、該フィルムの内面に接触するヒータと、フィルムを介してヒータとともにニップ部を形成するローラと、を有する装置がある。この像加熱装置を搭載する画像形成装置において、通紙方向（記録材の搬送方向）に直交する方向における最大通紙可能幅より狭い紙サイズを連続プリントする場合がある。この場合において、ニップ部長手方向において紙（記録材）が通過しない領域（以下、非通紙部）の温度が徐々に上昇するという現象（非通紙部昇温）が発生する。像加熱装置としては、非通紙部の温度が装置内の各部材の耐熱温度を超えないようにする必要がある。

【0003】

この非通紙部昇温を抑制する手法の一つとして、特許文献１に記載のヒータ、および像加熱装置が提案されている。すなわち、図１１のようにヒータ基板上に２本の導電体を長手方向に沿って配置し、その導電体間に複数の発熱抵抗体素子（以下、発熱抵抗体）を並列に配置することで、ヒータの短手方向（記録材の搬送方向に平行な方向）に電流が流れるようにする。さらに、導電体と発熱抵抗体の組からなる発熱ブロックを、ヒータの長手方向の記録材サイズに対応する位置で分割し、通紙する記録材のサイズに応じて各発熱ブロックへの通電量を制御する。各発熱ブロックへの通電量を制御するために、各発熱ブロックは、それぞれの発熱ブロックの温度を検知する温度検知素子としての制御サーミスタを有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１４－５９５０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

図１１で示す発熱ブロック内では、発熱抵抗体が発熱し、発熱抵抗体以外の場所は発熱しないため、発熱ブロック内に温度分布を有する。

【0006】

図１２を用い、発熱抵抗体に対する制御サーミスタ（温度検知素子）の相対位置関係の参考例を説明する。図１２（ａ）はヒータの裏面、図１２（ｂ）はヒータの表面の模式図であり、各発熱ブロックとそれらに対応した各制御サーミスタの位置関係を示したものである。また、図中のＬはヒータの短手方向の中心線である。図１２（ｃ）は全発熱ブロックが発熱しているときの、各発熱ブロックにおけるＬ上の温度分布を模式的に示したものである。

【0007】

図１２に示すように、発熱ブロックＡ１では、制御サーミスタＴＨ１が、発熱抵抗体に対応する位置に配置（基板の面に垂直な方向に見た平面視形状におけるそれぞれの重心位置が重なるように配置）されており、発熱ブロックＡ１内の温度分布の高いところ（最大値が検知される位置）に位置する。また、発熱ブロックＡ２では、制御サーミスタＴＨ２が、発熱抵抗体のない位置に配置（基板の面に垂直な方向に見て発熱抵抗体と重ならない
位置に配置）されており、発熱ブロックＡ２内の温度分布の低いところ（最小値が検知される位置）に位置する。発熱ブロックＡ３では、制御サーミスタＴＨ３が、基板の面に垂直な方向に見て発熱抵抗体と一部重なる位置（平面視形状の略半分の面積が発熱抵抗体と重なる位置）に配置されており、発熱ブロックＡ３内の温度分布のほぼ中心（最大値と最小値との間の中間値が検知される位置）に位置する。

【0008】

上記のように、発熱ブロックによって、制御サーミスタと発熱抵抗体の位置関係が異なる場合、同一の温度で温調制御をおこなうと、図１２（ｃ）のように、発熱ブロック間で平均温度に差が生じ、定着性やグロスの長手むらを引き起こす可能性がある。

【0009】

本発明の目的は、精度の高い温調制御を可能とする技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するため、本発明の像加熱装置は、
筒状のフィルムと、
基板と、前記基板上に前記基板の長手方向に沿って設けられる第１導電体と、前記基板上の前記第１導電体とは前記長手方向と直交する方向において異なる位置に前記長手方向に沿って設けられる第２導電体と、それぞれ同一形状を有し前記基板上の前記第１導電体と前記第２導電体との間に電気的に並列接続される複数の発熱抵抗体と、を有し、前記フィルムの内部空間に配置されているヒータと、
前記フィルムの外面に接触しており、前記フィルムを介して前記ヒータと共に記録材を搬送するニップ部を前記フィルムとの間に形成する加圧回転体と、
前記ヒータの温度を検知するための複数の温度検知素子と、
前記温度検知素子が検知する温度に基づいて前記発熱抵抗体に供給する電力を制御する制御部と、
を備え、
前記ヒータの熱を利用して記録材に形成された画像を前記ニップ部で加熱する像加熱装置において、
前記複数の温度検知素子は、前記複数の発熱抵抗体のうち最も近接する発熱抵抗体に対する相対位置がそれぞれ同一となる少なくとも２つの温度検知素子を含み、
前記基板の面に垂直な方向に見た平面視形状における、前記少なくとも２つの温度検知素子の重心は、前記発熱抵抗体の重心よりも、前記加圧回転体の回転方向における下流側に位置することを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
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において、
前記定着部が本発明の像加熱装置であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、精度の高い温調制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】画像形成装置の断面図

【図2】実施例１における像加熱装置の断面図

【図3】実施例１におけるヒータ構成図

【図4】実施例１におけるヒータ制御回路図

【図5】実施例１におけるサーミスタと発熱抵抗体の位置関係図

【図6】比較例におけるサーミスタと発熱抵抗体の位置関係図

【図7】サーミスタ近傍の温度分布図

【図8】各発熱ブロックの平均温度の分布図

【図9】実施例１の他形態におけるサーミスタと発熱抵抗体の位置関係図

【図10】画像形成装置の断面図

【図11】参考例におけるヒータ構成図

【図12】参考例におけるヒータの温度分布図

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の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、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る。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

【0014】

以下、本発明の実施例１に係るヒータ、像加熱装置及び画像形成装置について、図面を用いて更に詳しく説明する。なお、本発明が適用可能な画像形成装置としては、電子写真方式や静電記録方式を利用したプリンタ、複写機などが挙げられ、ここではレーザプリンタに適用した場合について説明する。

【0015】

（実施例１）
１．画像形成装置の構成
図１は、本発明の実施例１に係る画像形成装置の概略断面図である。本実施例の画像形成装置１００は、電子写真方式を利用して画像を形成するレーザプリンタである。

【0016】

プリント信号が発生すると、画像情報に応じて変調されたレーザ光をスキャナユニット２１が出射し、帯電ローラ１６によって所定の極性に帯電された感光ドラム１９表面を走査する。これにより感光ドラム１９には静電潜像が形成される。この静電潜像に対して現像ローラ１７からトナーが供給されることで、感光ドラム１９上の静電潜像は、トナー画像（トナー像）として現像される。一方、給紙カセット１１に積載された記録材（記録紙）Ｐはピックアップローラ１２によって一枚ずつ給紙され、搬送ローラ対１３によってレジストローラ対１４に向けて搬送される。さらに、記録材Ｐは、感光ドラム１９上のトナー画像が感光ドラム１９と転写ローラ２０で形成される転写位置に到達するタイミングに合わせて、レジストローラ対１４から転写位置へ搬送される。記録材Ｐが転写位置を通過する過程で感光ドラム１９上のトナー画像は記録材Ｐに転写される。その後、記録材Ｐは定着部（像加熱部）としての定着装置２００においてヒータの熱を利用して加熱され、トナー画像が記録材Ｐに加熱定着される。定着済みのトナー画像を担持する記録材Ｐは、搬送ローラ対２６、２７によって画像形成装置１００上部のトレイに排出される。

【0017】

なお、ドラムクリーナ１８は感光ドラム１９に残存するトナーを清掃する。記録材Ｐのサイズに応じて幅調整可能な一対の記録材規制板を有する給紙トレイ２８（手差しトレイ）は、定形サイズ以外のサイズの記録材Ｐにも対応するために設けられている。ピックアップローラ２９は、給紙トレイ２８から記録材Ｐを給紙する。画像形成装置本体１００は、定着装置２００等を駆動するモータ３０を有する。商用の交流電源４０１に接続されたヒータ駆動手段、通電制御部としての制御回路４００は、定着装置２００へ電力供給を行
う。

【0018】

上述した、感光ドラム１９、帯電ローラ１６、スキャナユニット２１、現像ローラ１７、転写ローラ２０が、記録材Ｐに未定着画像を形成する画像形成部を構成している。また、本実施例では、帯電ローラ１６、現像ローラ１７を含む現像ユニット、感光ドラム１９、ドラムクリーナ１８を含むクリーニングユニットが、プロセスカートリッジ１５として画像形成装置１００の装置本体に対して着脱可能に構成されている。

【0019】

本実施例の画像形成装置１００は、記録材Ｐの搬送方向と直交する方向における最大通紙幅が２１５．９ｍｍ、最小通紙幅は７６．２ｍｍである。給紙カセット１１には、Ｌｅｔｔｅｒ紙（２１５．９ｍｍ×２７９．４ｍｍ）、Ｌｅｇａｌ紙（２１５．９ｍｍ×３５５．６ｍｍ）、Ａ４紙（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）、１６Ｋ紙（１９５ｍｍ×２７０ｍｍ）、Ｅｘｅｃｕｔｉｖｅ紙（１８４．２ｍｍ×２６６．７ｍｍ）、ＪＩＳ Ｂ５紙（１８２ｍｍ×２５７ｍｍ）、Ａ５紙（１４８ｍｍ×２１０ｍｍ）等をセットできる。

【0020】

また、給紙トレイ２８から、インデックスカード３インチ×５インチ（７６．２ｍｍ×１２７ｍｍ）、ＤＬ封筒（１１０ｍｍ×２２０ｍｍ）、Ｃ５封筒（１６２ｍｍ×２２９ｍｍ）を含む、不定形紙を給紙し、プリントできる。また、本実施例の画像形成装置における記録材Ｐの通紙基準は中央基準であり、各記録材Ｐはその搬送方向に直交する方向における中心線がそろった状態で通紙される。

【0021】

２．定着装置（定着部）の構成
図２は、本実施例の像加熱装置としての定着装置２００の模式的断面図である。定着装置２００は、加熱回転体（加熱部材）としての定着フィルム２０２と、熱源として定着フィルム２０２の内面に接触するヒータ３００と、定着フィルム２０２の外面に接触する加圧回転体（加圧部材）としての加圧ローラ２０８と、金属ステー２０４と、を有する。加圧ローラ２０８は、定着フィルム２０２を介してヒータ３００に圧接され、定着フィルム２０２との間に定着ニップ部Ｎを形成する。

【0022】

定着フィルム２０２は、筒状に形成された複層耐熱フィルムであり、ポリイミド等の耐熱樹脂、またはステンレス等の金属を基層としている。また、定着フィルム２０２の表面には、トナーの付着防止や記録材Ｐとの分離性を確保するため、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（ＰＦＡ）等の離型性にすぐれた耐熱樹脂を被覆して離型層を形成してある。

【0023】

加圧ローラ２０８は、鉄やアルミニウム等の材質の芯金２０９と、シリコーンゴム等の材質の弾性層２１０を有する。ヒータ３００は、耐熱樹脂製のヒータ保持部材２０１に保持されており、定着フィルム２０２を加熱する。ヒータ保持部材２０１は、定着フィルム２０２の回転を案内するガイド機能も有している。金属ステー２０４は、不図示の加圧力を受けて、ヒータ保持部材２０１を加圧ローラ２０８に向けて付勢する。加圧ローラ２０８は、モータ３０から動力を受けて図中矢印方向に回転する。加圧ローラ２０８が回転することによって、定着フィルム２０２が従動して回転する。定着ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐを挟持搬送しつつ定着フィルム２０２の熱を与えることで、記録材Ｐ上の未定着トナー画像は定着処理される。

【0024】

ヒータ３００は、セラミック製の基板３０５上に設けられた発熱抵抗体によって加熱されるヒータである。定着ニップ部Ｎの側に設けられた表面保護層３０８は、定着ニップ部Ｎの摺動性を得るために用いるガラスである。定着ニップ部Ｎの反対側に設けられた表面保護層３０７は、発熱抵抗体を絶縁するために用いるガラスである。定着ニップ部Ｎの反対側に設けられた電極（ここでは代表として電極Ｅ４を示してある）と、電気接点（ここ
では代表として電極Ｃ４を示してある）が複数設けられており、各電気接点から各電極に給電を行っている。ヒータ３００の詳細の説明は図３で行う。

【0025】

また、ヒータ３００の異常発熱により作動してヒータ３００に供給する電力を遮断するサーモスイッチや温度ヒューズ等の安全素子２１２が、ヒータ３００に直接、若しくは、保持部材２０１を介して間接的に当接している。

【0026】

３．ヒータの構成
図３を用いて、本実施例に係るヒータ３００の構成を説明する。図３（ａ）はヒータ３００の断面図、図３（ｂ）はヒータ３００の各層の平面図、図３（ｃ）はヒータ３００への電気接点Ｃの接続方法を説明する図である。

【0027】

図３（ｂ）には、本実施例の画像形成装置１００における記録材Ｐの搬送基準位置Ｘを示してある。本実施例における搬送基準は中央基準となっており、記録材Ｐはその搬送方向に直交する方向における中心線が搬送基準位置Ｘを沿うように搬送される。また、図３（ａ）は、搬送基準位置Ｘにおけるヒータ３００の断面図となっている。

【0028】

ヒータ３００は、セラミックス製の基板３０５と、基板３０５上に設けられた裏面層１と、裏面層１を覆う裏面層２と、基板３０５上の裏面層１とは反対側の面に設けられた摺動面層１と、摺動面層１を覆う摺動面層２と、より構成される。

【0029】

裏面層１は、ヒータ３００の長手方向に沿って設けられている第１の導電体３０１（３０１ａ、３０１ｂ）を有する。導電体３０１は、導電体３０１ａと導電体３０１ｂに分離されており、導電体３０１ｂは、導電体３０１ａに対して記録材Ｐの搬送方向の下流側に配置されている。

【0030】

また、裏面層１は、導電体３０１ａ、３０１ｂに平行して設けられた第２の導電体３０３（３０３－１～３０３－７）を有する。導電体３０３は、導電体３０１ａと導電体３０１ｂの間にヒータ３００の長手方向に沿って設けられている。さらに、裏面層１は、通電により発熱する発熱抵抗体素子（発熱体）として、記録材搬送方向の上流側に発熱抵抗体３０２ａ（３０２ａ－１～３０２ａ－７）、下流側に発熱抵抗体３０２ｂ（３０２ｂ－１～３０２ｂ－７）を有する。

【0031】

発熱抵抗体３０２ａ、３０２ｂは、それぞれ、基板３０５の面に垂直な方向に見たときの平面視形状が点対称な平行四辺形で形成され、厚み（基板３０５からの高さ）は均一に形成されている。また、ヒータ短手方向中央に対し、発熱抵抗体３０２ａは記録材搬送方向の上流側に、発熱抵抗体３０２ｂは記録材搬送方向の下流側に、互いに線対称になるように配置される。そして、発熱抵抗体３０２ａ、３０２ｂは、それぞれ、長手方向に複数並ぶように設けられ、第１の導電体３０１と第２の導電体３０３との間で、電気的に並列接続されている。発熱抵抗体３０２ａ、３０２ｂは、ヒータ３００の長手方向、及び短手方向に対して傾いた方向に延びるような平面視形状で配置されている。かかる配置により、分割された複数の発熱抵抗体の間の隙間部の影響を低減し、ヒータ３００の長手方向の発熱分布の均一性を改善することができる。

【0032】

導電体３０１と導電体３０３と発熱抵抗体３０２ａと発熱抵抗体３０２ｂとから構成される発熱部位は、ヒータ３００の長手方向に対し７つの発熱ブロックＨＢ（ＨＢ１～ＨＢ７）に分割されている。すなわち、発熱抵抗体３０２ａは、ヒータ３００の長手方向に対し、発熱抵抗体３０２ａ－１～３０２ａ－７の７つの領域に分割されている。また、発熱抵抗体３０２ｂは、ヒータ３００の長手方向に対し、発熱抵抗体３０２ｂ－１～３０２ｂ－７の７つの領域に分割されている。各発熱ブロックの発熱抵抗体３０２ａ、３０２ｂの
本数は、ＨＢ１、７は２本、ＨＢ２、６は３本、ＨＢ３、５は７本、ＨＢ４は２７本である。

【0033】

さらに、導電体３０３は、発熱抵抗体３０２ａ、３０２ｂの分割位置に合わせて、導電体３０３－１～３０３－７の７つの領域に分割されている。発熱ブロックＨＢの分割幅は図３（ｂ）に記載の通り、Ａ５紙・Ｂ５紙・Ａ４紙：Ｌｅｔｔｅｒ紙に対応可能な分割幅としている。ただし、分割数や分割の幅はこれに限定されるものではない。

【0034】

裏面層１は、電極Ｅ（Ｅ１～Ｅ７、およびＥ８－１、Ｅ８－２）を有する。電極Ｅ１～Ｅ７は、それぞれ導電体３０３－１～３０３－７の領域内に設けられており、導電体３０３－１～３０３－７を介して発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７それぞれに電力供給するための電極である。電極Ｅ８－１、Ｅ８－２は、ヒータ３００の長手方向端部の導電体３０１に接続するよう設けられており、導電体３０１を介して発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７に電力供給するための電極である。本実施例ではヒータ３００の長手方向両端に電極Ｅ８－１、Ｅ８－２を設けているが、例えば、電極Ｅ８－１のみを片側に設ける構成（即ち、電極Ｅ８－２を設けない構成）でも構わない。また、導電体３０１ａ、３０１ｂに対し共通の電極で電力供給を行っているが、導電体３０１ａと導電体３０１ｂそれぞれに個別の電極を設け、それぞれ電力供給を行っても構わない。

【0035】

裏面層２は、絶縁性を有する表面保護層３０７（本実施例ではガラス）により構成されており、導電体３０１、導電体３０３、発熱抵抗体３０２ａ、３０２ｂを覆っている。また、表面保護層３０７は、電極Ｅの箇所を除いて形成されており、電極Ｅに対して、ヒータの裏面層２側から電気接点Ｃを接続可能な構成となっている。

【0036】

摺動面層１は、基板３０５において裏面層１が設けられる面とは反対側の面に設けられており、各発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７の温度を検知する温度検知素子としてサーミスタＴＨ（ＴＨ１～ＴＨ７）を有している。サーミスタＴＨは、ＰＴＣ特性、若しくはＮＴＣ特性を有した材料から成り、その抵抗値を検出することにより、全ての発熱ブロックの温度を検知できる。

【0037】

また、摺動面層１は、サーミスタＴＨに通電しその抵抗値を検出するため、導電体ＥＴ（ＥＴ１－１～ＥＴ１－４、およびＥＴ２－５～ＥＴ２－７）と導電体ＥＧ（ＥＧ１、ＥＧ２）とを有している。導電体ＥＴ１－１～ＥＴ１－４は、それぞれサーミスタＴＨ１～ＴＨ４に接続されている。導電体ＥＴ２－５～ＥＴ２－７は、それぞれサーミスタＴＨ５～ＴＨ７に接続されている。導電体ＥＧ１は、４つのサーミスタＴＨ１～ＴＨ４に接続され、共通の導電経路を形成している。導電体ＥＧ２は、３つのサーミスタＴＨ５～ＴＨ７に接続され、共通の導電経路を形成している。導電体ＥＴおよび導電体ＥＧは、それぞれヒータ３００の長手に沿って長手端部まで形成され、ヒータ長手端部において不図示の電気接点を介して制御回路４００と接続されている。

【0038】

摺動面層２は、摺動性と絶縁性を有する表面保護層３０８（本実施例ではガラス）により構成されており、サーミスタＴＨ、導電体ＥＴ、導電体ＥＧを覆うとともに、定着フィルム２０２内面との摺動性を確保している。また、表面保護層３０８は、導電体ＥＴおよび導電体ＥＧに対して電気接点を設けるために、ヒータ３００の長手両端部を除いて形成されている。

【0039】

続いて、各電極Ｅへの電気接点Ｃの接続方法を説明する。図３（ｃ）は、各電極Ｅへ電気接点Ｃを接続した様子をヒータ保持部材２０１側から見た平面図である。ヒータ保持部材２０１には、電極Ｅ（Ｅ１～Ｅ７、およびＥ８－１、Ｅ８－２）に対応する位置に貫通孔が設けられている。各貫通孔位置において、接触部材としての電気接点Ｃ（Ｃ１～Ｃ７
、およびＣ８－１、Ｃ８－２）が、電極Ｅ（Ｅ１～Ｅ７、およびＥ８－１、Ｅ８－２）に対してバネによる付勢によって電気的に接続されている。

【0040】

電気接点Ｃは、ヒータ保持部材２０１上に固定された不図示の導電材料を介して、後述するヒータ３００の制御回路４００と接続されている。導電材料は、ヒータ保持部材２０１に形成された不図示のボスに嵌合し、固定されている。なお、電極Ｅと電気接点Ｃの接続方法は、バネ等の付勢手段による付勢に限定されず、例えば超音波接合やレーザ溶接等の手段によって、電極Ｅと電気接点Ｃを接合しても構わない。

【0041】

４．ヒータ制御回路の構成
図４は実施例１のヒータ３００の制御回路４００の回路図を示す。画像形成装置１００には、商用の交流電源４０１が接続されている。ヒータ３００の電力制御は、トライアック４１１～トライアック４１４の通電／遮断により行われる。トライアック４１１～４１４は、それぞれ、ＣＰＵ４２０からのＦＵＳＥＲ１～ＦＵＳＥＲ４信号に従って動作する。トライアック４１１～４１４の駆動回路は省略して示してある。

【0042】

ヒータ３００の制御回路４００は、４組の発熱ブロックを独立制御可能な回路構成となっている。トライアック４１１は発熱ブロックＨＢ４を、トライアック４１２は発熱ブロックＨＢ３と発熱ブロックＨＢ５を、トライアック４１３は発熱ブロックＨＢ２と発熱ブロックＨＢ６を、トライアック４１４は発熱ブロックＨＢ１と発熱ブロックＨＢ７を制御することができる。

【0043】

ゼロクロス検知部４２１は、交流電源４０１のゼロクロスを検知する回路であり、ＣＰＵ４２０にＺＥＲＯＸ信号を出力している。ＺＥＲＯＸ信号は、トライアック４１１～トライアック４１４の位相制御のタイミングの検出等に用いている。

【0044】

ヒータ３００の温度検知方法について説明する。サーミスタブロックＴＢ１のサ－ミスタＴＨ１～ＴＨ４によって検知される温度は、抵抗４５１～４５４との分圧が、Ｔｈ１－１～Ｔｈ１－４信号としてＣＰＵ４２０で検知されている。同様に、サーミスタブロックＴＢ２のサ－ミスタＴＨ５～ＴＨ７によって検知される温度は、抵抗４６５～４６７との分圧が、Ｔｈ２－５～Ｔｈ２－７信号としてＣＰＵ４２０で検知されている。

【0045】

ＣＰＵ４２０の内部処理では、各発熱ブロックの設定温度（制御目標温度）と、サーミスタの検知温度に基づき、例えばＰＩ制御により、供給するべき電力を算出する。更に供給する電力に対応した位相角（位相制御）、波数（波数制御）の制御レベルに換算し、その制御条件によりトライアック４１１～４１４を制御している。

【0046】

リレー４３０、リレー４４０は、故障などによりヒータ３００が過昇温した場合、ヒータ３００への電力遮断手段として用いている。

【0047】

リレー４３０、及びリレー４４０の回路動作を説明する。ＲＬＯＮ信号がＨｉｇｈ状態になると、トランジスタ４３３がＯＮ状態になり、電源電圧Ｖｃｃからリレー４３０の２次側コイルに通電され、リレー４３０の１次側接点はＯＮ状態になる。ＲＬＯＮ信号がＬｏｗ状態になると、トランジスタ４３３がＯＦＦ状態になり、電源電圧Ｖｃｃからリレー４３０の２次側コイルに流れる電流は遮断され、リレー４３０の１次側接点はＯＦＦ状態になる。同様に、ＲＬＯＮ信号がＨｉｇｈ状態になると、トランジスタ４４３がＯＮ状態になり、電源電圧Ｖｃｃからリレー４４０の２次側コイルに通電され、リレー４４０の１次側接点はＯＮ状態になる。ＲＬＯＮ信号がＬｏｗ状態になると、トランジスタ４４３がＯＦＦ状態になり、電源電圧Ｖｃｃからリレー４４０の２次側コイルに流れる電流は遮断され、リレー４４０の１次側接点はＯＦＦ状態になる。なお、抵抗４３４、抵抗４４４は
電流制限抵抗である。

【0048】

リレー４３０、リレー４４０を用いた安全回路の動作について説明する。サーミスタＴＨ１～ＴＨ４による検知温度の何れか１つが、それぞれ設定された所定値を超えた場合、比較部４３１はラッチ部４３２を動作させ、ラッチ部４３２はＲＬＯＦＦ１信号をＬｏｗ状態でラッチする。ＲＬＯＦＦ１信号がＬｏｗ状態になると、ＣＰＵ４２０がＲＬＯＮ信号をＨｉｇｈ状態にしても、トランジスタ４３３がＯＦＦ状態で保たれるため、リレー４３０はＯＦＦ状態（安全な状態）で保つことができる。尚、ラッチ部４３２は非ラッチ状態において、ＲＬＯＦＦ１信号をオープン状態の出力にしている。

【0049】

同様に、サーミスタＴＨ５～ＴＨ７による検知温度の何れか１つが、それぞれ設定された所定値を超えた場合、比較部４４１はラッチ部４４２を動作させ、ラッチ部４４２はＲＬＯＦＦ２信号をＬｏｗ状態でラッチする。ＲＬＯＦＦ２信号がＬｏｗ状態になると、ＣＰＵ４２０がＲＬＯＮ信号をＨｉｇｈ状態にしても、トランジスタ４４３がＯＦＦ状態で保たれるため、リレー４４０はＯＦＦ状態（安全な状態）で保つことができる。同様に、ラッチ部４４２は非ラッチ状態において、ＲＬＯＦＦ信号をオープン状態の出力にしている。

【0050】

５．サーミスタの発熱抵抗体に対する位置の詳細説明
図５は、サーミスタＴＨ１～ＴＨ７の詳細な位置と発熱抵抗体３０２ｂの位置の関係を説明する図である。図５（ａ）は、ヒータ３００を基板３０５の面に垂直な方向に見た図であって、サーミスタＴＨ１～ＴＨ７の位置を裏面層１に重ねて図示することで、発熱抵抗体との位置関係を示した図である。図５（ｂ）～（ｄ）は、それぞれ図５（ａ）中のＬ、Ｃ、Ｒ部分を拡大した図であり、より詳細にサーミスタと発熱抵抗体との位置関係を示した図である。

【0051】

図５（ａ）が示すように、サーミスタＴＨ１～ＴＨ７の各サーミスタは、それぞれに対応する発熱ブロック内（基板３０５の面に垂直な方向の平面視において、対応する発熱ブロックと重なる位置）に設置される。ここで、サーミスタＴＨ１～ＴＨ７の最近傍の発熱抵抗体を発熱抵抗体３０２ｂ－ｋ（３０２ｂ－ｋ１～３０２ｂ－ｋ７）として、図５（ｂ）～（ｄ）に示す。本実施例では、図５（ｂ）～（ｄ）が示すように、サーミスタＴＨ１～ＴＨ７は、それぞれが最も近接する発熱抵抗体３０２ｂ－ｋの平行四辺形の対角線の交点、つまり重心位置に配設（それぞれの平面視形状における重心が発熱抵抗体３０２ｂ－ｋの平面視形状における重心と一致する位置に配設）される。

【0052】

６．実施例１の効果
図６を用いて比較例の形態を説明する。比較例では、各サーミスタＴＨ１～ＴＨ７と、最近傍の発熱抵抗体３０２ｂ－ｋとの位置関係が統一されていない状態を示す。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、実施例１の図５（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に対応し、比較例におけるＴＨ１～ＴＨ７と発熱抵抗体３０２ｂ－ｋとの位置を示す。比較例におけるサーミスタＴＨ１とサーミスタＴＨ４は、実施例１と同様に、最近傍の発熱抵抗体３０２ｂ－ｋの平行四辺形の重心にサーミスタ中心（平面視形状における重心位置）がある。サーミスタＴＨ２、ＴＨ７は、発熱抵抗体３０２ｂ－ｋの長辺近傍の位置にサーミスタ中心がある。サーミスタＴＨ３、ＴＨ５、ＴＨ６は、発熱抵抗体がない位置にサーミスタ中心が配置される。

【0053】

図７と図８を用い、実施例１と比較例のヒータの長手方向の温度分布について比較を行い、実施例１の効果を説明する。

【0054】

図７にヒータを発熱させた状態における、サーミスタＴＨ１～ＴＨ７の温度検知位置と
発熱抵抗体３０２ｂ－ｋ近傍のヒータ摺動面上での温度分布を示す。平行四辺形の発熱抵抗体に対して通電すると、通電経路の積分により発熱量が変化するため、図７（ａ）に示すような温度分布が生じる。

【0055】

図８は、ヒータ摺動面上の各発熱ブロックの平均温度を示す。図７（ａ）に示すように、実施例１では、全サーミスタＴＨ１～ＴＨ７が発熱抵抗体３０２ｂ－ｋの温度の高いところを検知する。よって、全サーミスタＴＨ１～ＴＨ７が同一の温度になるよう温調制御を行なっても、ヒータ長手方向に複数連なった発熱ブロック間で平均温度に差が生じないため、図８のように、全発熱ブロックで同一の温度Ｔ１に制御することができる。図７（ｂ）は、比較例において、導電体３０１、３０３間に同一の電圧を印可したときの発熱抵抗体３０２ｂ－ｋの温度分布である。比較例におけるサーミスタＴＨ１、ＴＨ４は、実施例１と同様に、発熱抵抗体３０２ｂ－ｋの温度の高いところを検知し、図８の破線で示すように、発熱ブロックＨＢ１、ＨＢ４の平均温度は実施例１と同じ温度Ｔ１になる。

【0056】

一方、発熱抵抗体による温度分布に対して、各サーミスタは、温度が高い順に設置している場所が異なっている（ＴＨ１，ＴＨ４＞ＴＨ７＞ＴＨ２＞ＴＨ３，ＴＨ５，ＴＨ６）。よって、比較例では、各サーミスタが検知する同じ温度に基づいて温調制御すると、各発熱ブロックが図７（ｃ）に示すような温度分布になり、ヒータ長手全体では図８の破線で示す温度分布となる。

【0057】

比較例において、サーミスタＴＨ７は、サーミスタＴＨ１、ＴＨ４に比べ、発熱抵抗体３０２ｂ－ｋ近傍では温度分布の低いところを検知する。ただし、サーミスタＴＨ７が位置するところが温調温度（制御目標温度）になるように温度制御されるため、発熱抵抗体３０２ｂ－７の温度は発熱抵抗体３０２ｂ－１、３０２ｂ－４より高くなる。そのため、図８に破線で示すように、発熱ブロックＨＢ７の平均温度は温度Ｔ１より高い温度Ｔ２になる。

【0058】

比較例において、サーミスタＴＨ２は、サーミスタＴＨ７に比べ、発熱抵抗体３０２ｂ－ｋ近傍では温度分布のさらに低いところを検知する。サーミスタＴＨ２が位置するところが温調温度（制御目標温度）になるように温度制御され、発熱抵抗体３０２ｂ－２の温度は発熱抵抗体３０２ｂ－７より高くなる。そのため、図８に破線で示すように、発熱ブロックＨＢ７の平均温度は温度Ｔ２より高い温度Ｔ３になる。

【0059】

比較例において、サーミスタＴＨ３、ＴＨ５、ＴＨ６は、他のサーミスタに比べ、発熱抵抗体３０２ｂ－ｋ近傍では温度分布のさらに低いところを検知し、温調する。そのため、図８に破線で示すように、発熱ブロックＨＢ３、ＨＢ５、ＨＢ６の平均温度は温度Ｔ３より高い温度Ｔ４になる。上記のように、比較例では、各発熱ブロックの平均温度はＴ１～Ｔ４と様々な温度をとり、発熱ブロック間で温度差が発生する。一方、実施例１では、発熱ブロックの平均温度はＴ１で統一され、温度差は発生しない。そのため、実施例１の形態は比較例に比べ、定着性やグロスの長手むらは発生しにくくなる。

【0060】

なお、本実施例においては、サーミスタＴＨ１～ＴＨ７の位置は発熱抵抗体３０２ｂ－ｋの平行四辺形の重心に位置する形態をとったが、発熱抵抗体とサーミスタの位置関係が保たれている条件においては、図９で示す形態のように、重心位置とは異なる位置にあってもよい。すなわち、発熱抵抗体とサーミスタとの相対位置関係を所望の発熱ブロック間において一致させる基準として、本実施例では平面視形状における重心を用いたが、かかる構成に限定されるものではなく、重心とは異なる基準位置を用いてもよい。また、本実施例では、複数の発熱抵抗体やサーミスタがそれぞれ同一形状を有するものとなっているが、所望の発熱ブロック間において平均検知温度の均一化を図ることができるのであれば、異なる形状のものを組み合わせた構成としてもよい。

【0061】

また、発熱抵抗体とサーミスタとの相対位置関係が同一か否かについては、次のように判断してよい。すなわち、発熱抵抗体３０２ｂ－ｋに対して任意の２つのサーミスタの位置を比較したとき（第１の発熱抵抗体及び第１のサーミスタの組と、第２の発熱抵抗体及び第２のサーミスタの組とを、発熱抵抗体の位置が一致するように仮想的に重ね合わせて見たときの、第１のサーミスタの位置と第２のサーミスタの位置とを比較したとき）、基準とするサーミスタの存在している範囲に、別のサーミスタの中心位置が存在する場合、これら２つのサーミスタは発熱抵抗体とサーミスタとの相対位置関係が同一であるとみなすことができる。すなわち、製造公差を含めて、前述の範囲に収めることで、本件の性能を満足することができる。図５（ｅ）は、相対位置関係が同一とみなすことができる２つのサーミスタＴＨ－Ａ、ＴＨ－Ｂの関係を示す。図５（ｅ）で示すようにサーミスタＴＨ－Ｂの中心位置ＴＨ－ＢｚはサーミスタＴＨ－Ａの存在する範囲内に存在するため、発熱抵抗体とサーミスタとの相対位置関係が同一であるとみなしてよい。ヒータと別部品としてのサーミスタを用いる場合も同様であり、サーミスタがアルミ箔等の集熱部材を有する場合についても、集熱部材同士の位置関係が図５（ｅ）で示すような位置関係にあればよい。

【0062】

また、本実施例において、全てのサーミスタについて、発熱抵抗体の位置関係が同一である形態をとったが、これに限定されるものではない。すなわち、像加熱装置特有の事情に合わせて、発熱ブロック間の温度差を抑制したい発熱ブロックのサーミスタについてのみ、発熱抵抗体の位置関係が同一とする形態であってもよい。例えば、ヒータの端部側の発熱ブロックＨＢ１、ＨＢ７は熱の逃げにより温度が下がりやすいために、発熱ブロックＨＢ１、ＨＢ７の平均温度を高くなるように制御したい場合がある。その場合、サーミスタＴＨ２～ＴＨ６は、実施例１と同様に発熱抵抗体３０２ｂ－ｋの平行四辺形の重心に位置に配設する。一方、ヒータ３００の長手方向の最も端に配置されるサーミスタＴＨ１、ＴＨ７は、発熱ブロックＨＢ１、ＨＢ７の平均温度が高くなるように、サーミスタＴＨ２～ＴＨ６とは異なる位置に配設してもよい。この場合においても、発熱ブロックＨＢ２～ＨＢ６間では長手方向における温度差を抑制することができる。

【0063】

また、本実施例において、ＴＣＲ特性を有した材料を基板上に薄く印刷形成した、ヒータと一体のサーミスタの形態をとっているが、これに限定されるものではない。例えば、ヒータの外部においてヒータと接触して検知する、ヒータとは別部品としてのサーミスタを用いる場合も、発熱抵抗体との位置関係を規定することで同様の効果が得られる。

【0064】

（実施例２）
本発明の実施例２は、定着フィルムが回転することによる影響を考慮した構成となっている。実施例２の構成において、実施例１と同様の構成については、同一の記号を用いて説明を省略する。

【0065】

図１０は、実施例２のサーミスタＴＨ１～ＴＨ７の位置と発熱抵抗体３０２ｂの位置の関係と温度分布の図を示している。図１０（ａ）～（ｃ）は、サーミスタＴＨ１～ＴＨ７の詳細な位置と発熱抵抗体３０２ｂの位置を示す。図１０（ｄ）は、定着フィルムの回転時（加圧ローラの回転時）の、発熱抵抗体３０２ｂ－ｋ近傍におけるヒータ３００の摺動面層２の温度分布を示す。図１０（ｅ）は、ヒータ摺動面上の各発熱ブロックの平均温度の分布を示す。

【0066】

図１０（ａ）～（ｃ）が示すように、サーミスタＴＨ１～ＴＨ７は、実施例１よりも定着フィルム回転方向のやや下流側に位置する。加圧ローラ２０８の回転によって定着フィルム２０２が回転しているとき、定着ニップ部Ｎにおける定着フィルム２０２の温度は、定着フィルム回転方向の上流側よりも下流側の方が高くなる分布となる。つまり、ヒータ
３００が発熱している図７（ａ）のような状態から、定着フィルム２０２の回転によって、図１０（ｄ）の状態のように、温度分布の温度ピーク（最大値）は下流側にずれる。よって、本実施例においては、サーミスタＴＨ１～ＴＨ７は、図１０（ｄ）の発熱抵抗体３０２ｂ－ｋ近傍における温度分布の温度ピークを検知できるように配設した。

【0067】

実施例２においても、実施例１と同様に、サーミスタＴＨ１～ＴＨ７と発熱抵抗体３０２ｂ－ｋの位置関係が各々で同一であるため、図１０（ｅ）が示すように、発熱ブロック間の平均温度に差は生じない。これにより、定着性やグロスの長手むらは発生しにくくなる。さらに、実施例２の形態では、定着フィルム２０２が回転しているときのヒータ３００の温度が高いところでサーミスタＴＨ１～ＴＨ７が温度検知し、温調制御を行うため、ヒータ３００の温度のオーバーシュートを抑えることができる。

【符号の説明】

【0068】

１００…画像形成装置、２００…像加熱装置、３００…ヒータ、３０１…導電体、３０２…発熱抵抗体、３０３…導電体、４００…制御回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】