JP4610629B2 - 定着装置、及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。

複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置として、熱ローラ定着方式の定着装置が多用されている。熱ローラ定着方式の定着装置は、互いに圧接されたローラ対（定着ローラ及び加圧ローラ）と、このローラ対の両方或いは何れか一方の内部に配置されたハロゲンヒータ等からなる加熱手段とを備えている。そして、この加熱手段にてローラ対を所定の温度（定着目標温度）に加熱した後、未定着トナー画像が形成された記録紙をローラ対の圧接部（定着ニップ部）に給紙し、圧接部を通過させることで熱と圧力によりトナー画像の定着を行う。

ところで、カラー画像形成装置に備えられる定着装置では、定着ローラ表層にシリコンゴム等からなる弾性層を設けた弾性ローラを用いることが一般的である。定着ローラを弾性ローラとすることで、定着ローラ表面が、未定着トナー画像の凹凸に対応して弾性変形し、トナー画像面を覆い包むように接触する。そのため、モノクロに比べてトナー量の多いカラーの未定着トナー画像に対して、良好に加熱定着を行うことが可能となる。また、定着ニップ部での弾性層の歪み解放効果により、モノクロに比べてオフセットしやすいカラートナーに対して離型性を向上することができる。さらに、定着ニップ部のニップ形状が上（定着ローラ側）に凸（所謂、逆ニップ形状）となることから、用紙の剥離性能を向上させることができ、剥離爪等の剥離手段を用いずとも用紙の剥離が可能となり（セルフストリッピング）、剥離手段に起因する画像欠陥を解消することができる。

このようなカラー画像形成装置に備えられる定着装置において、高速化に対応するには、定着ニップ部のニップ幅を広くする必要がある。ニップ幅を広くする方法として、定着ローラの弾性層を厚くする方法と定着ローラ径を大きくする方法との２つがある。

しかしながら、弾性層を厚くすると、弾性層の熱伝導性は低いため、従来のように定着ローラ内部に加熱手段があると、厚い弾性層を有する定着ローラでは、プロセス速度を高速化した場合、熱供給が不十分で定着ローラの温度が追従しなくなるといった問題がある。

他方、定着ローラ径を大きくすると、定着ニップ部を形成する各ローラの曲率が小さくなり定着ニップ部を広くすることができる。しかし、各ローラの熱容量が大きくなり、ウォームアップ時間が長くなったり、消費電力が増大したりするといった問題がある。

このような問題を解決するために、近年、カラー画像形成装置に備えられる定着装置においては、加熱手段である加熱ローラを定着ローラの外部に配置し、定着ローラと加熱ローラとの間に定着ベルトを架け渡し、定着ベルトを介して定着ローラと加圧ローラを圧接させた構成のベルト定着方式が使用されている（例えば、特許文献１参照）。

このベルト定着方式の定着装置では、熱容量が小さい定着ベルトを加熱するためウォームアップ時間が短く、また定着ローラにハロゲンランプ等の熱源を内蔵する必要がない。よってスポンジゴム等からなる低硬度の弾性層を厚く設けることができ、広いニップ幅を確保することができる。

更に、ベルト定着方式の定着装置において、加熱手段を面状発熱体とした（面状発熱ベルト定着方式の）定着装置がある（例えば、特許文献２参照）。この面状発熱ベルト定着方式の定着装置では、従来の加熱ローラに比べて、加熱手段の熱容量が小さくなると同時に、加熱手段としての面状発熱体を形成した加熱部材が直接発熱する。このことから、ハロゲンランプを用いて間接的に加熱ローラを加熱する従来の定着装置に比べて熱応答性が向上し、ウォームアップ時間の更なる短縮や更なる省エネ化が達成できる。
特開平１０−３０７４９６号公報（平成１０年１１月１７日公開） 特開２００２−３３３７８８号公報（平成１４年１１月２２日公開） 特開平５−１９６５２号公報（平成５年１月２９日公開）

しかしながら、従来の面状発熱ベルト定着方式の定着装置においては、次のような問題点を有している。すなわち、最大通紙幅に対して小さい幅の小サイズ紙を連続で通紙した際に、小サイズ紙の通過した領域は熱が奪われた分だけ加熱部材により加熱されて温度が回復する。これに対して、小サイズ紙の通過した外側の非通紙領域では熱が奪われないにもかかわらず、加熱部材によって加熱される。そのため、非通紙領域が異常に昇温してしまう。これは、定着ベルトや定着ローラの劣化の原因となったり、この直後に普通サイズ紙を通した場合の高温オフセットの原因となる。

そこで、特許文献２では、発熱体の長手方向の中央のみ発熱する系統と両端部だけが発熱する系統とに分けることで対応している。しかし、この場合、分割した系統の数だけ、サーミスタなどの温度センサやサーモスタットなどの安全スイッチが必要となり、システムが非常に複雑化してしまう。

なお、特許文献３には、加熱体に正の抵抗温度特性（ＰＴＣ特性）をもつ自己温度制御型の発熱体を用いて、耐熱性フィルム（定着ベルト）の移動方向に電流が流れるように電極を形成することで、非通紙部昇温の発生を防止する技術が開示されているしかしながら、特許文献３に開示されているように、２００℃以上の高温でのＰＴＣ特性を有する発熱体としては、チタン酸バリウムなどのセラミック系材料（焼結成形体）のものしかない。そのため、面状発熱ベルト定着方式の定着装置のように曲率を持ち幅の広い面状発熱体の形状に対応するよう、加工することは困難である。

本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、面状発熱体を用いたベルト定着装置、およびこの定着装置を備えた画像形成装置において、簡易な構成で、非通紙領域の昇温を抑制することを目的とする。

本発明の定着装置は、上記課題を解決するために、回転可能な定着部材と、面状発熱体を有する湾曲した加熱部材と、前記定着部材及び前記加熱部材に接触して移動する無端状の定着ベルトとを備え、前記加熱部材の湾曲した凹面が前記定着部材と対向するよう配される定着装置において、前記面状発熱体は、前記定着ベルトの移動方向と直交する方向に並べて配置された、互いに電気的に並列接続された複数の小発熱体を有する抵抗発熱体と、電源から前記小発熱体への通電路において前記小発熱体と直列に接続され、所定温度以上で抵抗値が上昇するＰＴＣ素子と、を備えたことを特徴としている。

上記構成によると、定着ベルトの移動方向と直交する方向に並べて配置された、互いに電気的に並列接続された複数の小発熱体を有する抵抗発熱体と、電源から前記小発熱体への通電路において前記小発熱体と直列に接続され、所定温度以上で抵抗値が上昇するＰＴＣ素子とを配することで、ＰＴＣ特性を有する面状発熱体を実現できる。ここで、小サイズ紙を連続で通紙した場合は、面状発熱体における定着ベルトの非通紙領域に対応する領域では、用紙への熱伝達がないため、非通紙領域では温度が異常上昇する。しかしながら、この非通紙領域に対応する領域に配置された小発熱体に接続されたＰＴＣ素子により、この非通紙領域に対応する領域の温度が所定温度に達するとＰＣＴ素子の抵抗が上昇する。その結果、この領域の小発熱体に流れる電流が抑制され、この領域の小発熱体の発熱が停止する。このことから、非通紙領域の温度上昇が抑制される。

以上のことからわかるように、本発明に係る構成により、小サイズ紙を連続通紙したときの非通紙領域の異常昇温を、簡単な構成で抑制することが可能となる。よって、定着ベルトや定着ローラの劣化、高温オフセットの発生を抑制することができ、高品質の定着装置を提供することができる。

また、本発明に係る定着装置では、上記構成に加え、前記ＰＴＣ素子は、複数の前記小発熱体のうちの一部のみの小発熱体への前記通電路に設けられていてもよい。

ＰＴＣ素子は複数の小発熱体全てに取り付ける必要はない。例えば面状発熱体の中央に位置し、例えばサーミスタなどの温度センサが取り付けられる部分に位置する小発熱体には不必要である。このように必要な箇所にのみ、ＰＴＣ素子を接続することで、コストダウンを図ることができる。

また、本発明に係る定着装置では、上記構成に加え、複数の前記小発熱体のうち、前記定着ベルトにおける当該定着装置で用いられる最小サイズの紙の非通紙領域に対応する位置に配された小発熱体への前記通電路に、前記ＰＴＣ素子が設けられていてもよい。

定着装置で用いられる最小サイズの紙が通紙されると、前記定着ベルトにおけるこの最小サイズの紙の非通紙領域は、紙に熱が奪われないため、異常昇温し、温度バランスが崩れる。よって、その非通紙領域に対応する位置に配された小発熱体にＰＴＣ素子を接続することで、最小サイズの紙が通紙された後でも温度の均一化を図ることができる。

また、本発明に係る定着装置では、上記構成に加え、複数の前記小発熱体のうち、前記小発熱体の並び方向における中心部に対して対称な位置に配置されている少なくとも一対の小発熱体には、一つの前記ＰＴＣ素子が共通に接続されていてもよい。

定着動作では一般的に定着ベルトの移動方向と直交する方向（面状発熱体の長手方向）に対称な温度分布になる。そのため小発熱体の並び方向における中心部に対して対称な位置に位置する小発熱体対に対しては、１つのＰＴＣ素子を接続しても機能低下することがなく、ＰＴＣ素子の使用数を低減することができる。よって、コストを低減することができる。

本発明の定着装置は、上記課題を解決するために、回転可能な定着部材と、面状発熱体を有する湾曲した加熱部材と、前記定着部材及び前記加熱部材に接触して移動する無端状の定着ベルトとを備え、前記加熱部材の湾曲した凹面が前記定着部材と対向するよう配される定着装置において、前記面状発熱体は、前記定着ベルトの移動方向と直交する方向に延伸する抵抗発熱体と、前記抵抗発熱体に前記定着ベルトの移動方向と平行に電流が流れるように、前記抵抗発熱体の延伸方向に沿った一方の側面に設けられ、互いに電気的に分離された複数の小電極と、前記抵抗発熱体の延伸方向に沿った他方の側面に設けられ、接地電位と接続する電極と、電源から前記小電極への通電路において前記小電極と直列に接続され、所定温度以上で抵抗値が上昇するＰＴＣ素子と、を備えていることを特徴としている。

上記構成によると、前記定着ベルトの移動方向と直交する方向に延伸する抵抗発熱体と、前記抵抗発熱体に前記定着ベルトの移動方向と平行に電流が流れるように、前記抵抗発熱体の延伸方向に沿った一方の側面に設けられ、互いに電気的に分離された複数の小電極と、前記抵抗発熱体の延伸方向に沿った他方の側面に設けられ、接地電位と接続する電極と、電源から前記小電極への通電路において前記小電極と直列に接続され、所定温度以上で抵抗値が上昇するＰＴＣ素子と、を配することにより、ＰＴＣ特性を有する面状発熱体が実現できる。ここで、小サイズ紙を連続で通紙した場合は、面状発熱体における定着ベルトの非通紙領域に対応する領域では、用紙への熱伝達がないため、非通紙領域では温度が異常上昇する。しかしながら、この非通紙領域に対応する領域に位置する小電極に接続されたＰＴＣ素子により、この非通紙領域に対応する領域の温度が所定温度に達するとＰＣＴ素子の抵抗が上昇する。その結果、この領域の小電極に流れる電流が抑制され、この領域の発熱が停止する。このことから、非通紙領域の温度上昇が抑制される。さらに、抵抗発熱体が定着ベルトの移動方向と直交する方向に延伸していることによりにより、抵抗発熱体が複数の小発熱体に分割されている場合の隙間の部分での温度ムラの影響を、抑制することができる。

以上のことからわかるように、本発明に係る構成により、小サイズ紙を連続通紙したときの非通紙領域の異常昇温を、簡単な構成で抑制することが可能となる。よって、定着ベルトや定着ローラの劣化、高温オフセットの発生を抑制することができ、高品質の定着装置を提供することができる。

また、本発明に係る定着装置では、上記構成に加え、前記ＰＴＣ素子は、複数の前記小電極のうちの一部のみの小電極への前記通電路に、設けられていてもよい。

ＰＴＣ素子は、小電極全てに取り付ける必要はない。例えば面状発熱体の中央に位置し、例えば、サーミスタなどの温度センサが取り付けられる部分に位置する小電極には不必要である。このように必要な箇所にのみ、ＰＴＣ素子を接続することで、コストダウンを図ることができる。

また、本発明に係る定着装置では、上記構成に加え、複数の前記小電極のうち、前記定着ベルトにおける当該定着装置で用いられる最小サイズの紙の非通紙領域に対応する位置に配された小電極への通電路に、前記ＰＴＣ素子が設けられていてもよい。

定着装置で用いられる最小サイズの紙が通紙されると、前記定着ベルトにおけるこの最小サイズの紙の非通紙領域は、紙に熱が奪われないため、異常昇温し、温度バランスが崩れる。よって、その非通紙領域に対応する位置に配された小電極にＰＴＣ素子を接続することで、最小サイズの紙が通紙された後でも温度の均一化を図ることができる。

また、本発明に係る定着装置では、上記構成に加え、複数の前記小電極のうち、前記抵抗発熱体の延伸方向における中心部に対して対称な位置に配置されている少なくとも一対の小電極には、一つの前記ＰＴＣ素子が共通に接続されていてもよい。

定着動作では一般に定着ベルトの移動方向と直交する方向（面状発熱体の長手方向）に対称な温度分布になる。そのため前記抵抗発熱体の延伸方向における中心部に対して対称な位置に位置する小電極対に対しては、１つのＰＴＣ素子を接続しても機能低下することがなく、ＰＴＣ素子の使用数を低減することができる。よって、コストを低減することができる。

また、本発明に係る定着装置では、上記構成に加え、前記ＰＴＣ素子の抵抗値が上昇する前記所定温度である自己制御温度をＴ１、定着が行われる際の前記定着ベルトの温度である定着制御温度をＴ２とすると、Ｔ２＜Ｔ１を満たすようになっているのが好ましい。

ＰＴＣ素子のＰＴＣ特性は、素子間のばらつきが大きい。そのため、ＰＴＣ素子を用いて定着温度を制御すると、定着温度を正確に制御できない場合、例えば、場所やロットによってばらつく場合、がある。そこでＰＴＣ素子の自己制御温度Ｔ１を、定着制御温度Ｔ２より高くし、定着温度の制御は通常の温度センサを用いて行うことで、従来の定着装置と同様に正確な温度制御が行える。また、小サイズ紙通紙時の非通紙領域の昇温については、温度制御をある程度ラフに行っても効果があることから、ＰＴＣ素子により抑制することが可能となる。

本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る上記何れか１つの定着装置を備えている。よって、簡易な構成で、非通紙領域の昇温を抑制でき、高品位な画像を提供することができる。

また、本発明に係る画像形成装置では、上記構成に加え、前記ＰＴＣ素子の抵抗値が上昇する前記所定温度である自己制御温度をＴ１、定着が行われる際の前記定着ベルトの温度である定着制御温度をＴ２とすると、画像形成装置のウォームアップ時には、前記Ｔ２が前記Ｔ１より高くなり、ウォームアップ完了後には、前記Ｔ２が前記Ｔ１より低くなるよう、前記Ｔ２を切り替える温度切替手段を備えていてもよい。

面状発熱体の定着ベルトの移動方向と直交する方向（長手方向）の両端部は、ウォームアップのときは両サイドへの熱逃げが大きく、中央部より立ち上がりが遅れて温度バランスが崩れやすい。そこで、一旦、ウォームアップ動作時には、Ｔ２＞Ｔ１とすることで、両端部も中央部もＴ１の温度となることから、長手方向の温度の均一化を図ることができる。

本発明の定着装置では、以上のように、前記面状発熱体は、前記定着ベルトの移動方向と直交する方向に並べて配置された、互いに電気的に並列接続された複数の小発熱体を有する抵抗発熱体と、電源から前記小発熱体への通電路において前記小発熱体と直列に接続され、所定温度以上で抵抗値が上昇するＰＴＣ素子と、を備えている。

上記構成によると、非通紙領域に対応する領域にある小発熱体に接続されたＰＴＣ素子により、この非通紙領域に対応する領域の温度が所定温度に達するとＰＣＴ素子の抵抗が上昇する。その結果、この領域の小発熱体に流れる電流が抑制され、この領域の小発熱体の発熱が停止する。このことから、非通紙領域の温度上昇が抑制される。

以上のことからわかるように、本発明に係る構成により、小サイズ紙を連続通紙したときの非通紙領域の異常昇温を、簡単な構成で抑制することが可能となる。よって、定着ベルトや定着ローラの劣化、高温オフセットの発生を抑制することができ、高品質の定着装置を提供することができる。

また、本発明の定着装置では、以上のように、前記面状発熱体は、前記定着ベルトの移動方向と直交する方向に延伸する抵抗発熱体と、前記抵抗発熱体に前記定着ベルトの移動方向と平行に電流が流れるように、前記抵抗発熱体の延伸方向に沿った一方の側面に設けられ、互いに電気的に分離された複数の小電極と、前記抵抗発熱体の延伸方向に沿った他方の側面に設けられ、接地電位と接続する電極と、電源から前記小電極への通電路において前記小電極と直列に接続され、所定温度以上で抵抗値が上昇するＰＴＣ素子と、を備えている。

上記構成によると、非通紙領域に対応する領域にある小電極に接続されたＰＴＣ素子により、この非通紙領域に対応する領域の温度が所定温度に達するとＰＣＴ素子の抵抗が上昇する。その結果、この領域の小電極に流れる電流が抑制され、この領域の発熱が停止する。このことから、非通紙領域の温度上昇が抑制される。さらに、抵抗発熱体が定着ベルトの移動方向と直交する方向に延伸していることによりにより、抵抗発熱体が複数の小発熱体に分割されている場合の隙間の部分での温度ムラの影響を、抑制することができる。

以上のことからわかるように、本発明に係る構成により、小サイズ紙を連続通紙したときの非通紙領域の異常昇温を、簡単な構成で抑制することが可能となる。よって、定着ベルトや定着ローラの劣化、高温オフセットの発生を抑制することができ、高品質の定着装置を提供することができる。

〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について、以下に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、以下の実施形態では、本発明をカラー複合機／複写機及びカラープリンタに適用することを主体として説明するが、本発明は、モノクロ複合機／複写機及びモノクロプリンタに対しても適用することが可能である。図２は、画像形成装置１００の内部構造を示した模式図である。画像形成装置１００は、乾式電子写真方式のカラー画像形成装置であり、ネットワークを介して接続される各端末装置から送信される画像データまたはスキャナによって読み取られた画像データに基づいて、用紙（記録材、転写媒体、記録紙）に対してカラー画像またはモノクロ画像を形成するプリンタである。

本実施の形態に係る画像形成装置１００は、図２に示すように、光学系ユニットＥ、４組の可視画像形成ユニットｐａ、ｐｂ、ｐｃ、ｐｄ、中間転写ベルト１１、二次転写ユニット１４、定着装置（定着ユニット）１５、内部給紙ユニット１６及び手差し給紙ユニット１７を備えている。

可視画像形成ユニットｐａでは、像担持体となる感光体１０１ａの周囲に、帯電ユニット１０３ａ、現像ユニット１０２ａ、クリーニングユニット１０４ａが配置している。そして、一次転写ユニット１３ａが中間転写ベルト１１を介して配置している。他の３組の可視画像形成ユニットｐｂ、ｐｃ、ｐｄも可視画像形成ユニットｐａと同様の構成であり、同じ構成部材には、同じ数字の部材番号と、各可視画像形成ユニットに対応した英字（ｂ，ｃ，ｄ）とを付すものとする。可視画像形成ユニットｐａ，ｐｂ，ｐｃ，ｐｄには、それぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各色トナーが収容されている。

光学系ユニットＥは光源４からのビームが４つの感光体１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄに届くように配置されている。光学系ユニットＥには、それぞれ画像データにおける黄色成分、マゼンタ成分、シアン成分及び黒色成分に対応する画素信号が入力されるようになっている。そして、この入力された画像信号に基づいて、光源４から各ビームが出射され、ミラー８にて折り返されて、帯電された感光体１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄを露光し、静電潜像を生成する。

中間転写ベルト１１はテンションローラ１１ａ、１１ｂによりたわむことなく配置される。また、中間転写ベルト１１のテンションローラ１１ｂ側に、中間転写ベルト上の残トナーを回収する廃トナーＢＯＸ１２、テンションローラ１１ａ側に二次転写ユニット１４が、それぞれ中間転写ベルト１１に当接して配置されている。

定着ユニット（定着装置）１５は、定着ローラ３０と加圧ローラ３１とが、図示しない加圧手段により所定の圧力で圧接され、二次転写ユニット１４の下流に配置されている。本実施形態では、面状発熱ベルト定着方式の定着装置１５を備えており、詳細については後述する。

画像形成装置１００における画像形成の工程は以下のようになる。感光体１０１ａ表面を帯電ユニット１０３ａで一様に帯電した後、光学系ユニットＥにより感光体１０１ａ表面を画像情報に応じてレーザー露光し、静電潜像を形成する。本実施携帯の帯電ユニット１０３ａとしては、感光体１０１ａ表面を一様に、またオゾンを極力発生させることなく帯電するために、帯電ローラ方式を採用している。その後、現像ユニット１０２ａにより感光体１０１ａ上の静電潜像に対しトナー画像を現像し、この顕像化されたトナー画像をトナーとは逆極性のバイアス電圧が印加された一次転写ユニット１３ａにより中間転写ベルト１１上に転写する。

他の３組の可視画像形成ユニットｐｂ、ｐｃ、ｐｄも同様に動作し、順次中間転写ベルト１１上にトナー画像を転写する。中間転写ベルト１１上のトナー画像は二次転写ユニット１４まで搬送される。そして、別途、内部給紙ユニット１６の給紙ローラ１６ａ、または手差し給紙ユニット１７の給紙ローラ１７ａから給紙された記録紙は搬送ローラｒ、１９によって搬送され、二次転写ユニット１４にてトナーとは逆極性のバイアス電圧が印加されて、トナー画像が転写される。記録紙上のトナー画像は定着装置１５に搬送され、定着装置１５を通過するときに十分に加熱・加圧されて記録紙上に融着する。そして、定着装置１５によってトナー画像の定着処理が行われた後の記録紙は、搬送ローラ１８ａにて画像形成装置１００の外部に排出される。これにより、画像形成処理が終了する。

次に、定着装置１５の構成について図１，３，４を用いて説明する。定着装置１５は、記録紙（記録材）Ｐの表面に形成された未定着のトナー画像を、熱及び圧力によって記録紙上に定着させるものである。なお、この未定着のトナー画像は、例えば、非磁性一成分現像剤（非磁性トナー）、非磁性二成分現像剤（非磁性トナー及びキャリア）、磁性現像剤（磁性トナー）等の現像剤（トナー）によって形成される。

図３に示すように、定着装置１５は、定着ローラ（定着部材）３０と、加圧ローラ（加圧部材）３１と、無端状の定着ベルト３２と、定着ベルトを懸架し加熱するための加熱部材３３と、加圧ローラ３１を加熱するための熱源であるヒータランプ３４と、定着ベルト３２および加圧ローラ３１の各々の温度を検出する温度検出手段を構成する温度センサとして、サーミスタ３５Ａ，３５Ｂとを備えている。

定着ローラ３０及び加圧ローラ３１は、所定の荷重（例えば、本実施形態では２１６Ｎ）で互いに圧接されて、両ローラ間に、定着ローラ３０と加圧ローラ３１とが互いに当接する部分である定着ニップ部Ｎを形成している。なお、本実施形態では、ニップ幅（定着ニップ部Ｎの記録紙搬送方向の幅）を７ｍｍとしているが、この数値に限定されない。この定着ニップ部Ｎに未定着トナー画像を形成した記録紙Ｐを搬送し、定着ニップ部Ｎを通過させることで、トナー画像が加熱溶融されて記録紙Ｐにトナー画像が定着される。記録紙Ｐが定着ニップ部Ｎを通過するときには、定着ベルト３２は記録紙Ｐのトナー画像形成面に当接する一方、加圧ローラ３１は記録紙Ｐにおけるトナー画像形成面とは反対側の面に当接するようになっている。

定着ローラ３０は、定着ベルト３２を介して、加圧ローラ３１に圧接することで定着ニップ部Ｎを形成すると同時に、定着ベルト３２の外周面との摩擦抵抗によって回転駆動することにより定着ベルト３２を搬送する。定着ローラ３０としては、例えば、内側から順に芯金３０ａ、弾性層３０ｂが形成された２層構造のものを用いることができる。芯金３０ａには、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、チタン、マグネシウム等の金属或いはそれらの合金等が用いられる。また、弾性層３０ｂにはシリコンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性を有し、弾性変形可能なゴム材料が適している。なお、本実施形態では、定着ローラ３０の直径は３０ｍｍであり、芯金３０ａに直径１５ｍｍの中空あるいは中実のステンレス鋼、弾性層３０ｂに厚さ７．５ｍｍのシリコンスポンジゴムを用いる。ただしこれらの数値に限定されない。

加圧ローラ３１には、例えば、内側から順に芯金３１ａ、弾性層３１ｂ、離型層３１ｃが形成された３層構造のものを用いることができる。芯金３１ａには、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、チタン、マグネシウム等の金属或いはそれらの合金等が用いられる。また、弾性層３１ｂにはシリコンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性を有し、弾性変形可能なゴム材料が用いられる。また、離型層３１ｃには、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂が適している。なお、本実施形態では、加圧ローラ３１の直径は３０ｍｍであり、芯金３１ａに直径２４ｍｍ、肉厚２ｍｍの鉄合金（ＳＴＫＭ）、弾性層３１ｂに厚さ３ｍｍのシリコンソリッドゴム、離型層３１ｃに厚さ３０μｍのＰＦＡチューブを用いている。

また、加圧ローラ３１の内部には、加圧ローラ３１を内部から加熱するヒータランプ３４が配置されている。制御手段（図示せず）が電源回路（図示せず）からヒータランプ３４に電力を供給（通電）させることにより、ヒータランプ３４が発光し、ヒータランプ３４から赤外線が放射される。これにより、加圧ローラ３１の内周面が赤外線を吸収して加熱され、加圧ローラ３１全体が加熱される。なお、本実施形態では、定格電力４００Ｗのヒータランプ３４を使用している。また、加圧ローラ３１の内面は、前記ヒータランプ３４が放射する赤外線を吸収しやすくする為に、赤外線の波長域に良好な吸収特性を有する耐熱黒色塗装を施してもよい。

定着ベルト３２は、加熱部材３３が発生する熱によって所定の温度に加熱され、定着ニップ部Ｎを通過する未定着トナー画像が形成された記録紙Ｐを加熱するためのものである。本実施形態では、定着ベルト３２は、直径５０ｍｍであり、加熱部材３３と定着ローラ３０とによって懸架され、定着ローラ３０に所定の角度θで巻きかかっている。この角度θは、定着ベルト３２が定着ローラ３０と接触している部分の角度であり、定着ベルト３２が定着ローラ３０の表面から離れる両ポイントそれぞれに、定着ローラ３０の回転中心より延ばした２本の線分の成す角度である。本実施形態では、θ＝１８５°である。

定着ベルト３２は、定着ローラ３０の回転時には、定着ローラ３０に従動して回転するようになっている。定着ベルト３２としては、例えば、特に図示してはいないが、ポリイミド、ポリアミド、及びアラミド樹脂等の耐熱樹脂或いはステンレスやニッケル等の圧延や電鋳によって製作された金属材料からなる中空円筒状の基材の表面に、弾性層として耐熱性及び弾性に優れたエラストマー材料（例えばシリコンゴム）が形成され、さらにその表面に離型層として耐熱性及び離型性に優れた樹脂材料（例えばＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂）が形成された３層構成のものを用いることができる。エラストマー材料及び離型層は、定着ベルト３２の外周側に形成される。さらに、基材にポリイミド等の耐熱樹脂を用いる場合、フッ素樹脂を内添することがより好ましい。こうすることで、加熱部材３３との摩擦抵抗をさらに低減することができる。本実施形態の定着ベルト３２は、基材に厚さ７０μｍのポリイミド、弾性層に厚さ１５０μｍのシリコンゴム、離型層に厚さ３０μｍのＰＦＡチューブを用いている。離型層は、上記のＰＦＡチューブだけでなく、ＰＦＡやＰＴＦＥなどをコーティングしてもよい。

加熱部材３３は、定着ベルト３２と接して、定着ベルト３２を所定の温度に加熱するものである。加熱部材３３は、図３に示すように半円弧状の断面形状からなる基材４０の内周面（湾曲した凹面）に面状発熱体４２が形成された構成となっている。本実施形態では加熱部材３３の基材４０は、直径が２８ｍｍ、肉厚１ｍｍのアルミニウム合金製パイプから作製されている。また、定着ベルト３２との接触幅（加熱ニップ幅）は４４ｍｍである。

図４に示すように、加熱部材３３の基材４０の内周面側に、面状発熱体４２として、絶縁層４３ｂと抵抗発熱層（抵抗発熱体）４３ａとが形成されている。また基材４０の外周面側（凸面側）にはコート層４６が形成されている。本実施形態では、抵抗発熱層４３ａとして厚さ１５μｍのステンレス箔、絶縁層４３ｂとして厚さ３０μｍのポリイミド、コート層４６として厚さ２０μｍのＰＴＦＥコートを用いる。抵抗発熱層４３ａは、図１の正面図に示すように、加熱部材３３の長手両側部に形成された給電電極４４から、加熱部材３３の長手方向（定着ベルト３２の移動方向と直交する方向）に対して垂直な方向（短手方向と呼ぶ）に一定幅で延びて折り返すことを繰り返す複数（本実施形態では計１１個）の発熱パターン（小発熱体）に分割されており、各々の発熱パターンにはＰＴＣ素子３７が接続されている。

ＰＴＣ素子３７とは、具体的にはチタン酸バリウムなどのセラミック材料やカーボンが分散された導電性ポリマなどからなるＰＴＣサーミスタであり、素子温度がある温度より上昇すると急激に抵抗値が変化する特性を有する。なお、本実施形態に用いるＰＴＣ素子３７は、２００℃以上で抵抗が上昇する仕様となっており、以後、この温度のことをＰＴＣ素子の自己制御温度と記す。発熱パターン個々の電気抵抗は１１０Ωで、給電電極４４，４４間のトータルの電気抵抗は１０Ωである。更に給電電極４４にはＡＣ電源３６が接続されており、抵抗発熱層４３ａにＡＣ１００Ｖが印加されることで、抵抗発熱層４３ａではトータルで約１０００Ｗの熱エネルギーが発生する。

つまり、面状発熱体４２は、定着ベルト３２の移動方向と直交する方向（長手方向）に並べて配置された、互いに電気的に並列接続された複数の発熱パターンを有する抵抗発熱層４３ａと、ＡＣ電源３６から熱体パターンへの通電路において発熱パターンと直列に接続され、所定温度以上で抵抗値が上昇するＰＴＣ素子３７とを備えている。

また、図３に示すように、定着ベルト３２、加圧ローラ３１の各々の周面には、温度検知手段としてのサーミスタ３５Ａ，３５Ｂが配設されており、それぞれの表面温度を検出するようになっている。なお、サーミスタ３５Ａと３５Ｂとは、定着装置１５の長手方向の位置に関しては、ほぼ中央部に配置されている。そして、各サーミスタ３５Ａ，３５Ｂにより検出された温度データに基づいて、温度制御手段としての制御回路（図示せず）が、定着ベルト３２、加圧ローラ３１の表面温度が所定の温度となるように、面状発熱体４２及びヒータランプ３４への供給電力（通電）を制御する。尚、本実施形態ではサーミスタ３５Ａは非接触式、サーミスタ３５Ｂは接触式サーミスタを用いており、定着ベルト３２の表面温度が１８０℃となるよう、面状発熱体４２への通電制御を行っている。以後、この定着ベルト３２の制御温度（１８０℃）のことを定着制御温度と記す。

次に定着装置１５の動作について記載する。定着装置１５は、定着ニップ部Ｎに所定の定着速度および複写速度で未定着トナー像が形成された記録紙Ｐが搬送されてくると、熱と圧力によって定着を行う。なお、定着速度とは所謂プロセス速度のことである。また、複写速度とは１分あたりのコピー枚数のことである。これらの速度は特に限定されるものではないが、本実施形態では、定着速度２２０ｍｍ／ｓｅｃとしている。

定着ローラ３０は、図示しない駆動モータ（駆動手段）によって回転駆動される。また、定着ベルト３２及び加圧ローラ３１は、定着ローラ３０の回転に従動回転する。したがって、定着ベルト３２と加圧ローラ３１とは、図１に示すように、逆方向に回転される。これら回転により、記録紙Ｐが定着ニップ部Ｎを通過するようになっている。

面状発熱体４２で発生した熱は、アルミニウム合金製の基材４０を介して定着ベルト３２に伝わるため、面状発熱体４２のパターン形状に起因する加熱ムラが基材４０によって抑制される。本実施形態では、基材４０の外周面にはフッ素樹脂がコーティングされており、また、定着ベルトの基層（ＰＩ製）にはフッ素樹脂が内添されている。これにより、加熱部材と定着ベルト間の摩擦係数が抑制されスムーズに摺動することができる。また、アルミニウム合金製の基材４０により、面方向の熱移動（熱伝導性）も向上するため、発熱パターンに起因する温度ムラも抑制される。

次に、本実施形態の面状発熱体４２の作用について詳細に説明する。上述したように、面状発熱体４２は、１１個の発熱パターンに分割された抵抗発熱層４３ａと、その各々に接続されたＰＴＣ素子３７とを有している。また、上述のように、サーミスタ３５Ａは面状発熱体４２の中央部分に設置されており、この中央部の温度が１８０℃になるように、電源３６から面状発熱体４２への電力供給が制御される。なお、本実施形態では、通紙は面状発熱体４２のセンター基準であるとする。つまり、面状発熱体４２の通紙基準（センター）に対応する定着ベルト３２の位置を中心として、記録紙Ｐが通過する。

ここで、普通サイズ（本実施形態では、Ａ４サイズとする）の用紙（記録紙）を連続で通紙した場合は、用紙に伝達される熱は面状発熱体４２の長手方向で均一であることから、面状発熱体４２は長手方向に関して、ほぼ１８０℃前後で均一な温度分布となる。

一方、小サイズ紙（本実施形態では、Ａ５サイズとする）を連続で通紙した場合は、面状発熱体４２の両端部における定着ベルト３２の非通紙領域に対応する領域では、用紙への熱伝達がないため、１８０℃以上に温度が上昇する。しかしながら、この非通紙領域に対応する領域にある抵抗発熱層（ここでは、図１に示す両端部各々３個の発熱パターン）に接続されたＰＴＣ素子３７により、この非通紙領域に対応する領域の温度が２００℃に達するとＰＣＴ素子３７の抵抗が上昇する。その結果、この領域の発熱パターンに流れる電流が抑制され、発熱パターンの発熱が停止する。このことから、非通紙領域に対応する領域の温度上昇、さらには、定着ベルト３２の非通紙領域の温度上昇は２００℃でストップする。

また、１１個の発熱パターン全てにＰＴＣ素子が接続されていることから、異なるサイズの小サイズ紙（例えば、Ｂ５ＲやＡ４Ｒ、Ｂ５など）が通紙された場合のように非通紙領域がそれぞれ異なる場合でも、その場合の非通紙領域に対応する領域のＰＴＣ素子が自動的に機能するため、対応可能である。

次に、ＰＴＣ素子３７の自己制御温度（ここでは２００℃）を定着制御温度（ここでは１８０℃）よりも２０℃高く設定し、定着の制御には通常の温度センサ（サーミスタ３５Ａ）を用いている理由について説明する。ＰＴＣ素子のＰＴＣ特性は、通常、ＰＴＣ素子によるばらつきが大きい（±１０℃程度）ため、ＰＴＣ特性を用いて定着温度を制御すると、定着温度が正確に制御できない、例えば、場所やロットによってばらつく、といったことが生じる。

そこでＰＴＣ素子３７による自己制御温度を定着制御温度より高くし、定着温度の制御は通常の温度センサ（サーミスタ３５Ａ）を用いて行うことで、従来と同じ正確な温度制御を行うことができる。また、ＰＴＣ素子３７による抑制作用がない場合、本実施形態における定着装置１５では、小サイズ紙を連続通紙した時の非通紙領域に対応する領域の昇温は、加熱部材３３や定着ベルト３２の熱容量が小さいこともあり、２４０〜２５０℃まで達する。従って、ＰＴＣ素子３７の自己制御温度を定着温度より高い２００℃に設定し、またＰＴＣ素子３７に±１０℃程度のばらつきがあったとしても、非通紙領域に対応する領域の昇温に対して効果がある。

一方、電源ＯＮ時や、省エネモードやスリープモードなどから復帰する所謂ウォームアップ時には、一旦、定着制御温度をＰＴＣ素子３７の自己制御温度（２００℃）より高い温度に設定してウォームアップ動作させる（本実施形態では、２１０℃）
そして、ウォームアップ動作完了後、再度、ＰＴＣ素子３７の自己制御温度より低い温度（ここでは、１８０℃）に定着制御温度を切り替える制御を行う。この理由としては、面状発熱体４２の長手方向の両端部は、ウォームアップのときは両サイドへの熱逃げが大きく、中央部より立ち上がりが遅れて温度バランスが崩れるといったことがある。そのため、ウォームアップ時の制御温度（ウォームアップ完了温度）を１８０℃とした場合、中央部が１８０℃に到達しても、端部はそれより低い温度（ここでは１６０℃）にしか到達しておらず、このまま定着動作に移行すると、両端部で定着不良が発生する。そこで、ウォームアップ時には自己制御温度より高い２１０℃をターゲット温度とすることで、両端部も含めて、１１個の発熱パターン全てが自己制御温度の２００℃まで到達し、２００℃で一旦均一となる。その後、制御温度を１８０℃に切り替えれば、抵抗発熱層全てが均一性を保ったまま１８０℃まで温度降下することから、両端部での定着不良を解消することができる。

なお、ウォームアップ動作が完了したかどうかは、通常の定着装置では、温度センサ（サーミスタ３５Ａ）での検知温度がターゲット温度に到達したかどうかで判断すればよい。しかし、本実施形態の定着装置１５ではサーミスタ３５Ａが配置された領域の抵抗発熱層４２の発熱パターンにもＰＴＣ素子３７が接続されているため、サーミスタ３５Ａの検知温度はターゲット温度の２１０℃には到達せず、いつまでもウォームアップが完了しないことになる。そこで、本実施形態では、サーミスタ３５Ａの検知温度がＰＴＣ素子３７の自己制御温度（２００℃）を検知した後、一定時間経過すると、ウォームアップが完了したと判断するものとしている。ここで、上記一定時間としては、本実施形態では、中央部に対する両端部の昇温遅れ時間である５秒に設定している。

ここで、省エネモードとは、定着装置１５のヒータなどに通電はしているが、ウォームアップ、コピー動作、コピー待機状態などにおける定着装置１５の制御温度より低い温度に制御して消費電力を抑えたモードである。また、スリープモードとは、画像形成装置１００のＣＰＵ（図示せず）などには通電しているが、定着装置１５のヒータなどには通電しないことで消費電力を抑えたモードである。

なお、上記の温度設定や切替制御は、画像形成装置１００本体を制御するＣＰＵ（図示せず）にて制御を行う。

〔実施の形態２〕
次に、本発明に係る別の実施形態の定着装置について、図５を用いて説明する。なお、説明の便宜上、実施の形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

本実施形態の定着装置は、実施の形態１で述べた構成と、面状発熱体の構成が異なる。図５に示すように、実施の形態２の定着装置における加熱部材３３ａの面状発熱体４２ａは、実施の形態１で説明した面状発熱体４２とは異なり、複数の発熱パターンに分割された抵抗発熱層４３ａａのうち、長手両端部（定着ベルトのベルト幅方向における両端部）からいくつかの発熱パターンにはＰＴＣ素子が接続され、内側のいくつかの発熱パターンにはＰＴＣ素子が接続されず、直接、給電電極４４ａと繋がった配線パターンとなっている。本実施形態では、発熱パターンは１１個であり、面状発熱体４２ａの長手両端部からそれぞれ３つ計６つの発熱パターンにはＰＴＣ素子３７が接続され、内側の５つの発熱パターンにはＰＴＣ素子が接続されず、直接、給電電極４４ａと繋がっている。

本実施形態では、通紙は面状発熱体４２ａのセンター基準であるとする。つまり、面状発熱体４２ａの通紙基準（センター）に対応する定着ベルト３２の位置を中心として、紙が通過する。面状発熱体４２ａの内側の５つの発熱パターンは、小サイズ紙のうち、幅の最も狭いサイズの用紙（ここではＡ５）の幅に対応している。

また、実施の形態１と同様、サーミスタ３５Ａは面状発熱体４２ａの中央部分に設置されており、この中央部の温度が１８０℃になるように、電源３６から面状発熱体４２ａへの電力供給が制御される。

ここで、普通サイズ（ここではＡ４サイズ）の用紙を連続で通紙された場合は、用紙に伝達する熱は面状発熱体４２ａの長手方向で均一であることから、面状発熱体４２ａはその長手方向に関して、ほぼ１８０℃前後で均一な温度分布となる。

一方、小サイズ（ここではＡ５サイズ）の用紙が連続で通紙された場合は、面状発熱体４２ａの両端部における定着ベルト３２の非通紙領域に対応する領域では、用紙への熱伝達がないため、１８０℃以上に温度が上昇する。しかしながら、この非通紙領域に対応する領域の発熱パターンに接続されたＰＴＣ素子３７により、２００℃に達すると抵抗が上昇して電流が抑制され、発熱パターンの発熱が停止する。その結果、温度上昇は２００℃でストップする。

また、非通紙領域に対応する領域の抵抗発熱層４３ａａは、両端部ともそれぞれ３つの発熱パターンに分割されていることから、Ａ５より大きな小サイズ紙（例えば、Ｂ５ＲやＡ４Ｒ、Ｂ５）が通紙された場合のように非通紙領域が異なる場合でも、対応可能である。

更に、本実施形態では、非通紙領域に対応する領域とはならない内側の５個の発熱パターンにはＰＴＣ素子３７が接続されておらず、不必要にＰＴＣ素子３７の数を増やすことなく、非通紙領域の温度上昇を効果的に抑制することができる。

〔実施の形態３〕
次に、本発明に係るさらに別の実施形態の定着装置について、図６を用いて説明する。なお、説明の便宜上、実施の形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

本実施形態の定着装置は、実施の形態１で述べた構成と、面状発熱体の構成が異なる。図６に示すように、実施の形態３の定着装置における加熱部材３３ｂの面状発熱体４２ｂは、実施の形態１で説明した面状発熱体４２とは異なり、複数の発熱パターンに分割された抵抗発熱層４３ａｂのうち、長手両端部（定着ベルトのベルト幅方向における両端部）からいくつかの発熱パターンには共通の１つのＰＴＣ素子が接続され、内側のいくつかの発熱パターンにはＰＴＣ素子が接続されず、直接、給電電極４４ｂと繋がった配線パターンとなっている。本実施形態では、発熱パターンは１１個であり、面状発熱体４２ａの長手両端部からそれぞれ２つ計４つの発熱パターンには、共通の１つのＰＴＣ素子３７が接続され、内側の７つの発熱パターンにはＰＴＣ素子が接続されず、直接、給電電極４４ｂと繋がっている。

本実施形態では、通紙は面状発熱体４２ｂのセンター基準であるとする。つまり、面状発熱体４２ｂの通紙基準（センター）に対応する定着ベルト３２の位置を中心として、紙が通過する。面状発熱体４２ｂの内側の５つの発熱パターンは、小サイズ紙のうち、幅の最も狭いサイズの用紙（ここではＡ５）の幅に対応している。

また、実施の形態１と同様、サーミスタ３５Ａは面状発熱体４２ｂの中央部分に設置されており、この中央部の温度が１８０℃になるように、電源３６から面状発熱体４２ｂへの電力供給が制御される。

ここで、普通サイズ（ここではＡ４サイズ）の用紙を連続で通紙された場合は、用紙に伝達する熱は面状発熱体４２ｂの長手方向で均一であることから、面状発熱体４２ｂはその長手方向に関して、ほぼ１８０℃前後で均一な温度分布となる。

一方、小サイズ（ここではＡ５）の用紙が連続で通紙された場合は、面状発熱体４２ａの両端部における定着ベルト３２の非通紙領域に対応する領域では、用紙への熱伝達がないため、１８０℃以上に温度が上昇する。しかしながら、この非通紙領域に対応する領域の発熱パターンに接続されたＰＴＣ素子３７により、２００℃に達すると抵抗が上昇して電流が抑制され、発熱パターンの発熱が停止する。その結果、温度上昇は２００℃でストップする。

このように、定着ではセンター基準の通紙の場合、一般的に長手方向に関して対称な温度分布になることから、対称に位置する発熱パターンに対しては、１つのＰＴＣ素子３７に対して共通に接続しても機能低下することなく、その結果、ＰＴＣ素子の使用数を低減することができる。

なお、非通紙領域に対応する領域に位置し、対称の関係にある発熱パターンすべてに対して、個々に共通のＰＴＣ素子を接続した場合、配線パターンが非常に複雑になる。そこで、本実施形態では非通紙領域にある４個（片側２個×２）をまとめて１つのＰＴＣ素子に接続する構成としている。こうすることで、ＰＴＣ素子３７の使用数を最小限の１個にまで低減している。ここで、各種サイズの紙に対する対応性は低下するものの、実用上問題になるレベルではない。

〔実施の形態４〕
次に、本発明に係るさらに別の実施形態の定着装置について、図７を用いて説明する。なお、説明の便宜上、実施の形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

本実施形態の定着装置は、実施の形態１で述べた構成と、面状発熱体の構成が異なる。図７に示すように、実施の形態４の定着装置における加熱部材３３ｃの面状発熱体４２ｃは、実施の形態１で説明した面状発熱体４２とは異なり、抵抗発熱層４３ａｃは一体であり、給電電極４４ｃが１１個の小電極に分割されている。各々の小電極にはＰＴＣ素子３７が接続されている。

給電電極４４ｃ間のトータルの電気抵抗は１０Ωであり、更に給電電極４４ｃにはＡＣ電源３６が接続されており、抵抗発熱層４３ａｃにＡＣ１００Ｖが印加されることで、抵抗発熱層４３ａｃではトータルで約１０００Ｗの熱エネルギーが発生する。

つまり、本実施形態では、面状発熱体４２ｃは、定着ベルト３２の移動方向と直交する方向（長手方向）に延伸する抵抗発熱層４３ａｃと、抵抗発熱層４３ａｃに定着ベルトの移動方向と平行に電流が流れるように、抵抗発熱層４３ａｃの延伸方向に沿った一方の側面に設けられ、互いに電気的に分離された複数の小電極と、抵抗発熱体の延伸方向に沿った他方の側面に設けられ、接地電位と接続する電極と、ＡＣ電源３６から小電極への通電路において小電極と直列に接続され、所定温度以上で抵抗値が上昇するＰＴＣ素子３７と、を備えている。

抵抗発熱層４３ａｃが一体であっても、抵抗発熱層４３ａｃに対する給電電極４４ｃが小電極に分割され、その小電極に対してそれぞれＰＴＣ素子３７が各々接続されている。よって、図７中の矢印で示すように、電流は抵抗発熱層４３ａｃの短手方向に対して平行に流れる。その結果、実質的に実施の形態１の構成の加熱部材３３と同じ作用を得ることができる。これにより、実施の形態１に比べて、抵抗発熱層４３ａｃのパターンを簡略化でき、実施の形態１のような分割された隙間がないことから、この隙間部分での温度ムラの影響を抑制することができる。

〔実施の形態５〕
さらに、本発明に係る別の実施形態の定着装置に用いられる加熱部材の面状発熱体を、図８に示す。本実施形態の加熱部材３３ｄの面状発熱体４２ｄは、上記した実施の形態２のＰＴＣ素子の配置と実施の形態４の抵抗発熱層４３ａｃとの組み合わせであり、説明は省略する。

〔実施の形態６〕
さらに、本発明に係る別の実施形態の定着装置に用いられる加熱部材の面状発熱体を、図９に示す。本実施形態の加熱部材３３ｅの面状発熱体４２ｅは、上記した実施の形態３の共通するＰＴＣ素子３７と実施の形態４の抵抗発熱層４３ａｃとの組み合わせであり、説明は省略する。

以上、本発明の定着装置を、定着ベルトが直接用紙上のトナー像を加熱するものの、加熱部材が定着ニップ部には配置されていない定着方式である、面状発熱ベルト定着方式の定着装置に適用した場合の実施形態および実施例について説明してきたが、本発明は、面状発熱ベルト定着方式の定着装置に限定されるわけではない。例えば、図１０に示すような、定着フィルムが直接用紙上のトナー像を加熱し、且つ定着ニップ部に加熱部材が配置されている定着方式である、フィルム定着方式の定着装置における加熱部材（面状発熱体）や、図１１に示すような、加熱ベルトで一旦定着ローラ表面を加熱し、用紙上のトナー像の加熱は、加熱ベルトで加熱された定着ローラが行う定着方式である、外部ベルト加熱定着方式における定着装置のベルト加熱部材にも適用することができることは言うまでもない。

図１０に示す定着装置１５ａでは、定着ベルト３２を介して加圧ローラ３１と加熱部材３３とにより定着ニップ部Ｎが形成されている。加熱部材３３は、湾曲した基材４０の凸面側に面状発熱体４２が設けられている。そして、基材４０の凹面側が定着ベルト３２を介して加圧ローラ３１と接している。つまり、定着装置１５ａでは、定着ニップと加熱ニップが同じになっている。また、定着ベルト３２は、２つの懸架ローラ５０と加熱部材の基材４０とにより懸架されている。定着ローラは設けられておらず、加圧ローラ３１の回転により定着ベルト３２は従動回転する。

図１１に示す定着装置１５ｂは、定着ベルト３２を介して加熱部材３３と定着ローラ３０とにより加熱ニップ部Ｍが形成されている。加熱部材３３は、湾曲した基材４０の凸面側に面状発熱体４２が設けられている。そして、基材４０の凹面側が定着ベルト３２を介して定着ローラ３０と接している。定着ベルト３２は、加熱部材３３の基材４０により加熱部材３３に懸架している。

以上、本発明は上述した実施形態および各実施例に限定されるものではなく、請求項に開示した範囲で、種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、例えば、プリンタ、複写機、ファクシミリ、ＭＦＰ（Multi Function Printer）等の電子写真方式の画像形成装置に備えられる定着装置に、また、その画像形成装置に適用可能である。

本発明の実施形態に係る定着ユニットの加熱部材に形成された面状発熱体の正面図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 上記定着ユニットの構成を示す軸方向の断面図である。 上記定着ユニットの加熱部材の面状発熱体が形成されている部位の断面構成を示す拡大図である。 本発明の別の実施形態に係る面状発熱体の正面図である。 本発明のさらに別の実施形態に係る面状発熱体の正面図である。 本発明のさらに別の実施形態に係る面状発熱体の正面図である。 本発明のさらに別の実施形態に係る面状発熱体の正面図である。 本発明のさらに別の実施形態に係る面状発熱体の正面図である。 本発明の別の実施形態に係る定着ユニットの構成を示す軸方向の断面図である。 本発明のさらに別の実施形態に係る定着ユニットの構成を示す軸方向の断面図である。

１５，１５ａ，１５ｂ 定着ユニット（定着装置）
３０ 定着ローラ（定着部材）
３１ 加圧ローラ（加圧部材）
３３，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅ 加熱部材
３２ 定着ベルト
３５Ａ，３５Ｂ サーミスタ
３６ 電源
３７ ＰＴＣ素子
４０ 基材
４２，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅ 面状発熱体
４３ａ，４３ａａ，４３ａｂ，４３ａｃ 発熱抵抗層
４３ｂ 絶縁層
５０ 懸架ローラ
Ｐ 記録紙

Claims (10)

1. 回転可能な定着部材と、面状発熱体を有する湾曲した加熱部材と、前記定着部材及び前記加熱部材に接触して移動する無端状の定着ベルトとを備え、前記加熱部材の湾曲した凹面が前記定着部材と対向するよう配される定着装置を備えた画像形成装置において、
   前記面状発熱体は、
   前記定着ベルトの移動方向と直交する方向に並べて配置された、互いに電気的に並列接続された複数の小発熱体を有する抵抗発熱体と、
   電源から前記小発熱体への通電路において前記小発熱体と直列に接続され、所定温度以上で抵抗値が上昇するＰＴＣ素子と、を備え、
   複数の前記小発熱体のうち、前記定着ベルトにおける当該定着装置に搬送される最小サイズの紙の非通紙領域に対応する位置に配された小発熱体への前記通電路に、前記ＰＴＣ素子が設けられていることを特徴とする画像形成装置。
2. 複数の前記小発熱体のうち、前記小発熱体の並び方向における中心部に対して対称な位置に配置されている少なくとも一対の小発熱体には、一つの前記ＰＴＣ素子が共通に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 回転可能な定着部材と、面状発熱体を有する湾曲した加熱部材と、前記定着部材及び前記加熱部材に接触して移動する無端状の定着ベルトとを備え、前記加熱部材の湾曲した凹面が前記定着部材と対向するよう配される定着装置において、
   前記面状発熱体は、
   前記定着ベルトの移動方向と直交する方向に延伸する抵抗発熱体と、
   前記抵抗発熱体に前記定着ベルトの移動方向と平行に電流が流れるように、前記抵抗発熱体の延伸方向に沿った一方の側面に設けられ、互いに電気的に分離された複数の小電極と、
   前記抵抗発熱体の延伸方向に沿った他方の側面に設けられ、接地電位と接続する電極と、
   電源から前記小電極への通電路において前記小電極と直列に接続され、所定温度以上で抵抗値が上昇するＰＴＣ素子と、を備えたことを特徴とする定着装置。
4. 前記ＰＴＣ素子は、複数の前記小電極のうちの一部のみの小電極への前記通電路に、設けられていることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 複数の前記小電極のうち、前記定着ベルトにおける当該定着装置で用いられる最小サイズの紙の非通紙領域に対応する位置に配された小電極への通電路に、前記ＰＴＣ素子が設けられていることを特徴とする請求項３または４に記載の定着装置。
6. 複数の前記小電極のうち、前記抵抗発熱体の延伸方向における中心部に対して対称な位置に配置されている少なくとも一対の小電極には、一つの前記ＰＴＣ素子が共通に接続されていることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記ＰＴＣ素子の抵抗値が上昇する前記所定温度である自己制御温度をＴ１、定着が行われる際の前記定着ベルトの温度である定着制御温度をＴ２とすると、
   Ｔ２＜Ｔ１
   を満たすことを特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載の定着装置。
8. 前記ＰＴＣ素子の抵抗値が上昇する前記所定温度である自己制御温度をＴ１、定着が行われる際の前記定着ベルトの温度である定着制御温度をＴ２とすると、
   Ｔ２＜Ｔ１
   を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
9. 請求項３から７のいずれか１項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。
10. 前記ＰＴＣ素子の抵抗値が上昇する前記所定温度である自己制御温度をＴ１、定着が行われる際の前記定着ベルトの温度である定着制御温度をＴ２とすると、
    画像形成装置のウォームアップ時には、前記Ｔ２が前記Ｔ１より高くなり、ウォームアップ完了後には、前記Ｔ２が前記Ｔ１より低くなるよう、前記Ｔ２を切り替える温度切替手段を備えたことを特徴とする請求項１、２、８、９のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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