JP2000228272A - ロール状ヒータ及び定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウォームアップ時間を短くすることにより待
機時の消費電力を低減可能にし、しかも非通紙部昇温が
なく、ウォームアップ直後の定着性も良好で、紙しわの
解消と良好な定着性を両立可能なロール状ヒータ及び定
着装置を提供する。 【解決手段】 円筒状基体１２の表面もしくは内面に設
けた発熱体１４を、両端に設けた２つの電極１５ａ，１
５ｂに並列に接続された正の抵抗温度係数を有する複数
の発熱部によって構成し、複数の発熱部はロール状ヒー
タの長手方向単位長さ当たりの発熱量が部分的に異なる
ようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロール状ヒータに
関し、更に詳しくは複写機、ファクシミリ、プリンタ等
の電子写真プロセスを用いた電子写真機器の定着装置
や、インクジェットプリンタの乾燥装置に使用されるロ
ール状ヒータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より複写機、ファクシミリ、プリン
タ等の電子写真機器に使用される定着装置としては、加
熱・加圧された一対のローラ間に未定着トナー像をもつ
記録紙を通過させることにより、トナー像を溶融し記録
紙に定着させる熱ローラ定着装置が一般的に用いられて
いる。図１３は、従来の熱ローラ定着装置の概略断面図
である。熱ローラ定着装置は、定着ローラ１０１と、こ
の定着ローラ１０１に圧接する加圧ローラ１０２とを備
え、定着ローラ１０１の内部には加熱源であるヒーター
ランプ１０３が配設されている。定着ローラ１０１は、
アルミニウム製の芯金１０１ａの表面に被覆層１０１ｂ
が設けられた構造を有する。定着ローラ１０１表面の温
度はサーミスタ等の温度検知手段１０４により検知さ
れ、図示しない制御回路により所定の温度にコントロー
ルされる。万一温度検知手段や制御回路が故障し、定着
ローラ温度が異常に昇温しても、サーモスタット、若し
くは温度ヒューズ等の安全装置１０５により、ヒーター
ランプ１０３への通電が自動的に遮断される構成となっ
ている。

【０００３】上記のように構成された定着装置におい
て、定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２の圧接部Ｗｎ
（いわゆる定着ニップ部）に未定着トナー像Ｔを有する
記録紙Ｐを通過させることにより定着を行う。一方、近
年、環境問題に対する関心の高まりから、定着装置にお
ける消費電力の削減が大きな課題となっており、熱ロー
ラ定着装置においては定着ローラを薄肉・小径化し熱容
量を小さくすることでウォームアップ時間を短縮し、待
機時の予熱を最小限に留めることで省エネルギー化を図
る試みが種々なされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、定着ローラ
を薄肉・小径化していった場合、定着ローラ幅に比べて
幅の小さい記録紙、例えばはがきや封筒等を連続で定着
を行うと、記録紙が通紙されない部分（非通紙域）の温
度が過度に昇温する、いわゆる非通紙部昇温が起こりや
すいといった問題があった。これは、定着ローラの薄肉
・小径化により定着ローラの断面積が小さくなり長手方
向の熱伝導特性が悪化して、非通紙域に部分的に滞留し
た熱が長手方向にうまく流れていかないためである。非
通紙部昇温が生じると、その直後に普通サイズの記録紙
を通紙した場合、高温オフセットやしわが発生したり、
また軸受や駆動ギアに熱的ダメージを与える等の問題が
発生する。この非通紙部昇温の問題を解決するために、
特開平６−２３１８６４号公報、特開平７−１９９６９
３号公報等には、正の抵抗温度係数を有するＰＴＣ（Po
sitive Temperature Coefficient）発熱体を用いた定着
装置が提案されている。

【０００５】しかしながら、特開平６−２３１８６４号
公報に開示されている定着装置は、共通電極の幅（若し
くは面積）が発熱体の幅（面積）とほぼ同じであるた
め、共通電極部と発熱部との間の温度差が大きく、定着
むらが発生してしまうという問題がある。また、特開平
７−１９９６９３号公報に開示されている定着装置は、
フイルムとＰＴＣ発熱体が摺動する構造であるため、定
着装置の高速化に対応できないといった問題がある。

【０００６】また、定着ローラを薄肉・小径化していっ
た場合の第２の問題点として、定着性の低下がある。こ
の定着性の低下は、特にウォームアップ終了直後が顕著
であり、その理由は、定着ローラの熱容量が小さいため
に通紙初期に定着ローラの熱が記録紙や加圧ローラに急
速に奪われ、熱源からの熱供給が追いつかなくなって定
着ローラの温度降下が発生するためである。また、第３
の問題点として、定着ローラ強度が低下するために加圧
ローラの圧力により定着ローラがたわみ、その結果、紙
しわが発生しやすくなるといった問題がある。定着ロー
ラのたわみによる紙しわは加圧ローラの圧力を低下させ
れば解消できるものの、加圧ローラの圧力を低下させる
と今度は定着ニップ幅が狭くなるため定着性が悪くなる
といった問題が生じる。本発明は、このような従来技術
の問題に鑑みてなされたもので、ウオームアップ時間を
短くすることにより待機時の消費電力を低減可能にし、
しかも非通紙部昇温がなく、ウォームアップ直後の定着
性も良好で、紙しわの解消と定着性とを両立可能なロー
ル状ヒータ及び定着装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
本発明によるロール状ヒータは、円筒状基体と、円筒状
基体の両端部に各々設けられた２つの電極と、円筒状基
体の表面もしくは内面に設けられ２つの電極に接続され
た発熱体とを含むロール状ヒータにおいて、発熱体は、
２つの電極の間に並列に接続された正の抵抗温度係数を
有する複数の発熱部を備え、各発熱部は円筒状基体の長
手方向単位長さ当たりの発熱量が部分的に異なるように
構成されていることを特徴とする。

【０００８】一つの発熱部に関して前記長手方向単位長
さ当たりの発熱量が大きく設定されている領域では、他
の少なくとも一つの発熱部は前記長手方向単位長さ当た
りの発熱量が小さく設定されている。発熱部の発熱量を
部分的に異なるようにする方法としては、例えば各発熱
部を、前記長手方向単位長さ当たりの発熱量が大きく設
定されている領域（主発熱領域）で矩形波状に大きく蛇
行させ、前記長手方向単位長さ当たりの発熱量が小さく
設定されている領域（準発熱領域）では蛇行させないよ
うにする方法がある。

【０００９】また、別の方法としては、各発熱部を、前
記長手方向単位長さ当たりの発熱量が大きく設定されて
いる領域においては単位長さ当たりの電気抵抗を大きく
し、前記長手方向単位長さ当たりの発熱量が小さく設定
されている領域においては単位長さ当たりの電気抵抗を
小さくする方法がある。各発熱部の電気抵抗を変える方
法としては、前記長手方向単位長さ当たりの発熱量が小
さく設定されている領域において発熱体に比べて体積電
気抵抗の小さい導電性材料を被覆する方法、各発熱部の
前記長手方向単位長さ当たりの発熱量が大きく設定され
ている領域における厚さをｔ１、前記長手方向単位長さ
当たりの発熱量が小さく設定されている領域における厚
さをｔ２とする時、ｔ１＜ｔ２とする方法などがある。
この場合、各発熱部の前記長手方向単位長さ当たりの発
熱量が大きく設定されている領域における面積をＳ１、
前記単位長さ当たりの発熱量が小さく設定されている領
域における面積をＳ２とする時、Ｓ１＞Ｓ２とするのが
好ましい。

【００１０】また、本発明によるロール状ヒータは、円
筒状基体と、円筒状基体の両端部から長手方向に伸びた
２つの電極と、円筒状基体の表面もしくは内面に設けら
れ、２つの電極に接続された正の抵抗温度係数を有する
発熱体とを備え、円筒状基体の円周方向に見た前記電極
の幅をＷｅ、前記発熱体の幅をＷｈとする時、Ｗｅ＜Ｗ
ｈであることを特徴とする。２つの電極は、円筒状基体
の円周方向に関して１８０°対向した位置に配置するの
が好ましい。そして、本発明によるロール状ヒータは、
特に定着装置の定着ローラとして使用すると好適であ
る。

【００１１】本発明による定着装置は、前述したロール
状ヒータと、ロール状ヒータに圧接して設けられた加圧
部材とを含み、未定着トナー像が坦持された記録材をロ
ール状ヒータと前記加圧部材との間に搬送して定着を行
うことを特徴とする。この定着装置は、幅の異なる複数
の記録材を対象とし、前記長手方向単位長さ当たりの発
熱量が小さく設定されている領域のロール状ヒータ長手
方向の幅は、複数の記録材のうちの一つの記録材の幅と
一致している。また、発熱体が過昇温防止機能を担うた
め、サーモスタット、温度ヒューズといった過昇温防止
用の安全装置を別個に備える必要はない。また、加圧部
材はエンドレスベルトを巻きかけ、これをロール状ヒー
タに対して加圧する構成であることが望ましい。

【００１２】上記のように構成されたロール状ヒータ及
びそれを用いた定着装置では、発熱体がＰＴＣヒータで
あり、更に幅の狭い記録紙が通過する領域とそれ以外の
領域とで電気的に並列回路を構成するため、幅の狭い記
録紙を連続で定着した場合でも、非通紙部の温度上昇は
一定温度で抑えられる。従って、定着ローラを薄肉・小
径化しても非通紙部昇温の問題は生じない。

【００１３】また、本発明の定着装置は、発熱体が定着
ローラに直接形成されているため、従来のハロゲンラン
プを用いた間接加熱方式に比べ熱応答性がよく、更に発
熱体がＰＴＣヒータであるため、記録紙の通過により定
着ローラの温度が低下すると自動的に発熱体の温度が復
帰する。従って、従来のサーミスタ等の温度検知手段を
用いて定着ローラ温度を検知し制御する方法に比べ熱応
答性に優れるため、定着ローラの熱容量が小さく、通紙
初期に定着ローラの熱が記録紙や加圧ローラに急速に奪
われた場合でも、発熱体から瞬時に熱が供給され、定着
ローラの温度降下が発生しないため、通紙初期の定着不
良を解消することができる。

【００１４】更に、本発明の定着装置は、加圧部材がエ
ンドレスベルトを巻きかけて構成されており、このエン
ドレスベルトを定着ローラであるロール状ヒータに対し
て加圧する構成であるため、低い加圧力でも容易に広い
定着ニップ幅を確保することができ、定着ローラを薄肉
・小径化した場合でも紙しわの防止と定着性とを両立す
ることができる。更に、本発明の定着装置は、発熱体が
ＰＴＣヒータであるため、温度検知手段や制御回路が故
障した場合でも発熱体の温度が一定温度までしか昇温せ
ず、サーモスタットや温度ヒューズといった安全装置が
不必要となり、定着装置の低価格化が図れる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 ［実施の形態１］本発明を、モノクロ用レーザープリン
タの定着装置に適用した場合について説明する。図１４
は本実施の形態の形態に係るモノクロ用レーザープリン
タの概略図であり、このレーザプリンタは給紙部５０、
画像形成装置６０、レーザ走査部７０、定着装置８０を
有している。用紙（記録材）Ｐは、給紙部５０から画像
形成装置６０に搬送される。画像形成装置６０では、レ
ーザ走査部７０によるレーザ光７４に基づいてトナー像
が形成され、このトナー像を搬送された用紙Ｐに転写す
るようになっている。トナー像の転写された用紙Ｐは、
定着装置８０に搬送され、トナー像が用紙Ｐに固定され
る。トナー像が定着された用紙Ｐは、定着装置８０の用
紙搬送下流側に設けられた用紙搬送ローラ９１，９２に
よって装置外部に排出される。このように用紙Ｐは、矢
印Ｅの経路に沿って、給紙トレイ５１、画像形成装置６
０、定着装置８０の順に搬送され、装置外部に排出され
る。

【００１６】給紙部５０は、給紙トレイ５１、給紙ロー
ラ５２、用紙分離摩擦板５３、加圧ばね５４、用紙検知
アクチュエータ５５、用紙検知センサー５６、及び制御
回路５７を有している。給紙トレイ５１に装着された用
紙Ｐは、プリント命令を受け、給紙ローラ５２、用紙分
離摩擦板５３、加圧ばね５４の作用により一枚ずつ給紙
されプリンタ内部に給送される。プリンタ内部に送り込
まれた用紙Ｐは用紙検知アクチュエータ５５を倒し、用
紙検知光学センサ５６に電気信号として出力させ、画像
印刷の開始を指示する。用紙検知アクチュエータ５５の
動作により起動された制御回路５７は、画像信号をレー
ザ走査部７０のレーザダイオード発光ユニット７１に送
り、レーザダイオードの点灯または非点灯を制御する。

【００１７】レーザ走査部７０は、上記レーザダイオー
ド発光ユニット７１、走査ミラー７２、走査ミラーモー
タ７３、及び反射ミラー７５，７６，７７を備えてい
る。走査ミラー７２は走査ミラーモータ７３により高速
かつ定速に回転し、レーザ光７４を図１４の紙面に対し
て垂直方向に走査する。レーザダイオード発光ユニット
７１から照射されたレーザ光７４は、反射ミラー７５，
７６，７７を介して感光体６１へ照射される。このとき
レーザ光７４は、制御回路５７からの点灯または非点灯
の情報に従って、感光体６１上を選択的に露光する。画
像形成装置６０は、感光体６１、転写ローラ６２、帯電
部材６３、現像ローラ６４、現像ユニット６５、及びク
リーニングユニット６６を備えており、予め帯電部材６
３により帯電された感光体表面電荷をレーザ光７４より
選択的に放電させ、感光体６１上に静電潜像を形成させ
る。現像に供されるトナーは現像ユニット６５に蓄積さ
れており、現像ユニット６５内で適度の攪拌により電荷
付与されたトナーは、現像ローラ６４に与えられた現像
バイアス電圧及び感光体表面電位の作り出す電界の作用
により静電潜像に応じたトナー像を感光体６１に形成す
る。

【００１８】給紙部５０から画像形成装置６０に搬送さ
れた用紙Ｐは、感光体６１と転写ローラ６２に挟まれて
送られる。そして、転写ローラ６２に印加された転写電
圧の与える電界の作用により、感光体６１上のトナーが
電気的に吸引されて用紙Ｐ上に転写される。このとき、
感光体６１上のトナーは転写ローラ６２により用紙Ｐに
転写されるとともに、未転写トナーはクリーニングユニ
ット６６により回収される。その後、用紙Ｐは定着装置
８０に搬送される。そこで、エンドレスベルト２０及び
１８０℃に保たれた定着ローラ１０により適度な温度と
加圧力が与えられることによってトナーが溶解して用紙
Ｐに固定され、堅牢な画像となる。この後、用紙Ｐは用
紙搬送ローラ９１，９２により搬送され機外に排出され
る。

【００１９】次に、定着装置８０について、図１を参照
しながら以下に説明する。定着装置８０は、本発明のロ
ール状ヒータを用いた定着ローラ１０、加圧手段として
のエンドレスベルト２０、そのエンドレスベルト２０を
懸架するための加圧ローラ３０及びテンションローラ４
０を備えており、定着ローラ１０と加圧ローラ３０はエ
ンドレスベルト２０を介して所定の圧力（本実施の形態
では、線圧０．２Ｎ／ｍｍ）で圧接されている。また、
エンドレスベルト２０は、テンションローラ４０により
所定の張力（本実施の形態では、３０Ｎ）で張架されて
いる。定着ローラ１０とエンドレスベルト２０との間に
形成される定着ニップ領域Ｗｎは、エンドレスベルト２
０を定着ローラ１０に対し所定の角度で巻き付けること
により形成される（本実施の形態では、Ｗｎ＝９ｍｍに
設定）。定着ローラ１０は図示しない駆動手段により矢
印Ａの方向に回転駆動され、エンドレスベルト２０、加
圧ローラ３０、テンションローラ４０はこれに従動して
矢印Ｂの方向に回転する。エンドレスベルト２０は、耐
熱性、弾性及び離型性を有する材料で構成され、本実施
の形態では、周長５０ｍｍ、厚さ１ｍｍのシリコーンゴ
ムからなるエンドレスベルトを使用している。

【００２０】定着ローラ１０は外径３０ｍｍで、アルミ
ニウム製の中空芯金１２（肉厚０．６ｍｍ）の上にポリ
テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなる被覆層１
１が形成されている。中空芯金１２の内側には、ポリイ
ミドからなる絶縁層１３を介して、正の抵抗温度係数を
有する発熱体（以下、ＰＴＣ発熱体という）１４が設け
られており、発熱体１４に通電することによって定着ロ
ーラ１０表面を所定の温度に加熱する。ＰＴＣ発熱体１
４としては、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）等のセ
ラミックやこのセラミック粒子を結着材中に分散させた
もの、あるいはタングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎ
ｉ）、白金（Ｐｔ）などの粉末を主成分として混錬した
もの、更には樹脂中にカーボン粒子を分散させたもの等
の公知のＰＴＣ発熱材料が使用可能である。

【００２１】芯金１２はアルミニウムに限定されるもの
ではなく、例えば炭素鋼、ガラス、セラミック、高耐熱
樹脂等も使用可能である。芯金１２としてガラスやセラ
ミック、高耐熱樹脂等の絶縁材料を使用する場合は、絶
縁層１３は不要となる。また、絶縁層１３及び発熱体１
４はディッピングや溶射等により直接芯金１２上に形成
してもよく、シート状の絶縁層１３上に発熱体１４をス
クリーン印刷により形成した後に芯金１２内部に挿入接
着してもよい。また、発熱体１４は定着ローラ芯金１２
の内側だけでなく、外側にも設けることができる。

【００２２】加圧ローラ３０は外径２５ｍｍで、ステン
レス製の芯金３１（直径２２ｍｍ）の上にＬＴＶ（Low
Temperature Vulcanizing）のシリコーンゴム層３２
（厚さ１．５ｍｍ）が形成された構成であり、テンショ
ンローラ４０は外径２０ｍｍで、アルミニウム製の中空
芯金（肉厚２ｍｍ）の上に厚さ３０μｍのフッ素ゴム層
（図示せず）がコーティングされた構成である。定着ロ
ーラ１０の回転方向に対し定着ニップ入り口側近傍に
は、定着ローラ１０の表面温度を検出するためのサーミ
スタ５０が配置されている。サーミスタ５０からの検出
信号は図示していない通電制御回路に送られ、この検出
信号に基づいて定着ローラ１０への通電が通電制御回路
により制御される。ここで、定着時の温度設定が紙種や
環境条件等に関係なく１つの温度設定でよく、ＰＣＴヒ
ータにおける発熱体１４の自己温度制御の精度が十分高
い場合には、サーミスタ５０は不要である。

【００２３】上記構成の定着装置において、ウォームア
ップ時には、定着ローラ１０は停止した状態で発熱体１
４への通電がＯＮし、定着ローラ１０の表面が所定の温
度（本実施の形態では、１８０℃）に上昇するまで加熱
され、ウォームアップが完了する。ウォームアップ完了
後、定着ローラ１０表面が１８０℃に維持コントロール
されると共に、定着ローラ１０が回転駆動し、レーザプ
リンタにより未定着トナー像Ｔが形成された記録紙（記
録材）Ｐが定着ニップ部Ｗｎに搬送され定着が行われ
る。このように加圧部材としてエンドレスベルト２０を
使用することにより、従来に比べてより低い圧力で十分
な幅の定着ニップＷｎを確保しているため、定着ローラ
１０を薄肉・小径化しているにも係らず、従来のように
紙しわや定着不良は発生しない。

【００２４】また本実施の形態では、発熱体１４として
ＰＴＣ発熱体を用いているため、温度検知手段や制御回
路が故障した場合でも発熱体１４の温度が一定温度（本
実施の形態では２００℃）以上は昇温しない。従って、
サーモスタットや温度ヒューズといった安全装置は不要
であり、従来必要であったこれらの安全装置を廃止する
ことで定着装置の低価格化を図っている。次に、定着ロ
ーラ１０について、図２、図３、図４及び図５を用いて
詳細に説明する。図２は、定着ローラ１０の縦断面図、
図３は発熱体１４の展開図、図４はＰＴＣ発熱体１４の
等価電気回路図である。

【００２５】図２に示すように、中空芯金１２の両端部
には、銅合金製の電極１５ａ，１５ｂが設けられ、発熱
体１４の両端部と電気的に接続されている。電極１５
ａ，１５ｂには各々給電用のカーボンブラシ１６ａ，１
６ｂが所定の圧力で当接されており、電極１５ａ，１５
ｂを介して発熱体１４に通電可能な構成となっている。
芯金１２の片側端部には、定着ローラ１０を回転駆動す
るための駆動ギヤ１７が配設されている。本実施の形態
における発熱体１４はＰＴＣ発熱体であり、発熱体温度
が２００℃になると抵抗が急激に上昇し、それ以上の温
度上昇が抑制される特性を有している。また、図２に示
した定着ローラ１０の領域Ｐｓは封筒やはがき、Ａ５サ
イズの普通紙など幅の狭い記録紙（以下、小サイズ紙と
いう）が通過するように設定された領域であり、領域Ｐ
ｎはそれ以外の記録紙も通過する定着領域を示す。なお
温度検知手段であるサーミスタ５０は、領域Ｐｓ内に配
置されている。

【００２６】発熱体１４は、図３及び図４に示すよう
に、電気的に並列な２つの発熱部１４ａ，１４ｂから構
成されている。そして、図３に示すように、発熱部１４
ａは、領域Ｐｓに相当する部分が蛇行した矩形波形状を
なしており、領域Ｐｎでは直線状に伸びている。一方、
発熱部１４ｂは、発熱部１４ａとは逆に領域Ｐｓにおい
て直線状に伸びており、領域Ｐｎで蛇行した矩形波形状
をなしている。従って、発熱部１４ａ，１４ｂ各々の定
着ローラ長手方向における単位長さ当たりの発熱量は、 発熱部１４ａ：領域Ｐｓでの発熱量＞領域Ｐｎでの発熱
量 発熱部１４ｂ：領域Ｐｓでの発熱量＜領域Ｐｎでの発熱
量 となり、領域Ｐｓにおける定着ローラ１０への熱供給
は、ほとんどが発熱部１４ａによって、また領域Ｐｎに
おける定着ローラ１０への熱供給は、ほとんどが発熱部
１４ｂによって行われることになる。

【００２７】図５は、記録材として小サイズ紙を連続し
て定着した場合の定着ローラ表面の領域Ｐｓ，Ｐｎでの
温度変化を示した図である。図５の横軸は時間、縦軸は
定着ローラの表面温度を表す。小サイズ紙を連続通紙す
ると、その通過領域にあたる領域Ｐｓの定着ローラ温度
は一瞬低下するが、この温度降下はサーミスタ５０によ
り検知され、制御回路により瞬時に発熱体１４への通電
が行われるため、領域Ｐｓ部の温度はすぐに設定温度で
ある１８０℃に復帰する。領域Ｐｎ部は記録紙に熱を奪
われないため、熱が滞留し徐々に温度上昇していくが、
上記のように発熱体１４は２００℃の自己温度制御性を
有するＰＴＣヒータであり、また発熱部１４ａ，１４ｂ
が電気的に並列に構成されているため、領域Ｐｎの温度
が２００℃に達すると自動的に発熱部１４ｂへの電流Ｉ
ｂのみが抑制される。その結果、発熱部１４ｂの発熱は
抑えられ、領域Ｐｎの温度は２００℃に到達後飽和する
ため、非通紙部昇温による種々の問題は生じない。

【００２８】［実施の形態２］次に、図６及び図７を用
いて本発明による定着装置の第２の実施形態について説
明する。なお、第２の実施の形態における定着装置は、
定着ローラの発熱体以外の構成は第１の実施の形態と同
じであるので、第１の実施の形態と重複する説明は省略
する。

【００２９】図６は、第２の実施の形態における発熱体
１４の展開図、図７はＰＴＣ発熱体１４の等価電気回路
図である。発熱体１４は、図６及び図７に示すように、
電気的に並列な一対の発熱部１４ａ，１４ｂが複数列
（図示の例では４列）配置された構成となっている。発
熱部１４ａは、領域Ｐｓにおける単位長さ当たりの抵抗
をＲ_sa、領域Ｐｎにおける単位長さ当たりの抵抗をＲ_na
とした時、 Ｒ_sa＞Ｒ_na となるように構成されている。

【００３０】一方、発熱部１４ｂは、領域Ｐｓにおける
単位長さ当たりの抵抗をＲ_sb、領域Ｐｎにおける単位長
さ当たりの抵抗をＲ_nbとした時、発熱部１４ａとは逆
に、 Ｒ_sb＜Ｒ_nb となるように構成されている。従って、発熱部１４ａ，
１４ｂ各々の定着ローラ長手方向における単位長さ当た
りの発熱量は、 発熱部１４ａ：領域Ｐｓでの発熱量＞領域Ｐｎでの発熱
量 発熱部１４ｂ：領域Ｐｓでの発熱量＜領域Ｐｎでの発熱
量 となり、領域Ｐｓにおける定着ローラ１０への熱供給
は、ほとんどが発熱部１４ａによって、また領域Ｐｎに
おける定着ローラ１０への熱供給は、ほとんどが発熱部
１４ｂによって行われることになる。その結果、実施の
形態１と同様、小サイズ紙を連続通紙した場合でも非通
紙部昇温を抑制することができる。

【００３１】発熱体１４の抵抗を各領域によって変える
方法としては、発熱体１４に別途抵抗の小さい導電性材
料、例えば銀（Ａｇ）、銀・プラチナ合金（Ａｇ／Ｐ
ｔ）、金（Ａｕ）、プラチナ（Ｐｔ）等の良導電性材料
を混錬したペーストを被覆したり、発熱体１４の厚さを
各領域で変える等の方法がある。なお、上記構成の場
合、発熱部１４ａ，１４ｂはそれぞれ準発熱領域（発熱
部１４ａにおける領域Ｐｎ、及び発熱部１４ｂにおける
領域Ｐｓ）ではほとんど発熱しないため、主発熱領域
（発熱部１４ａにおける領域Ｐｓ、及び発熱部１４ｂに
おける領域Ｐｎ）との発熱量の差により、定着ローラ周
方向で温度むらが発生する可能性がある。従って、図８
に示すように、準発熱領域における発熱体の面積Ｓ２を
主発熱領域における発熱体の面積Ｓ１より小さく設定す
るのがより好ましい。

【００３２】［実施の形態３］図９から図１２を用い
て、本発明による定着装置の第３の実施の形態について
説明する。なお、第３の実施の形態の定着装置は、定着
ローラ以外の構成は第１の実施の形態と同じであるの
で、第１の実施の形態と重複する説明は省略する。図９
は第３の実施の形態における定着ローラの横断面図、図
１０は定着ローラの縦断面図、図１１は定着ローラ内面
の展開図、図１２はＰＴＣ発熱体１４の等価電気回路図
である。 定着ローラ１０は外径３０ｍｍで、アルミニ
ウム製の中空芯金１２（肉厚０．６ｍｍ）の上にポリテ
トラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなる被覆層１１
が形成されている。中空芯金１２の内側には、ポリイミ
ドからなる絶縁層１３を介してＰＴＣ発熱体１４が設け
られており、更に発熱体１４の表面には定着ローラ両端
部の各々から平行に伸びた２本の通電用電極１８ａ，１
８ｂが被覆されている。通電用電極１８ａ，１８ｂとし
ては、例えば銀（Ａｇ）、銀・プラチナ合金（Ａｇ／Ｐ
ｔ）、金（Ａｕ）、プラチナ（Ｐｔ）等の良導電性材料
を混錬したペーストをスクリーン印刷した後に焼成して
形成する。中空芯金１２の両端部には銅合金製の電極１
５ａ，１５ｂが設けられ、それぞれ通電用電極１８ａ，
１８ｂと電気的に接続されている。電極１５ａ，１５ｂ
にはそれぞれ給電用カーボンブラシ１６ａ，１６ｂが所
定の圧力で当接されており、電極１５ａ，１５ｂ及び通
電用電極１８ａ，１８ｂを介して発熱体１４に通電可能
な構成となっている。

【００３３】図１１に示すように、電極１５ａ，１５ｂ
は発熱体１４には直接接触しておらず、発熱体１４への
通電は通電用電極１８ａ，１８ｂを介して行われる。発
熱体１４内で電流が流れる平均の方向は定着ローラ１０
の周方向となる。上記構成により、図１２に示すよう
に、小サイズ紙の通紙領域Ｐｓに相当する発熱体１４の
発熱体１４ａと小サイズ紙の非通紙部領域Ｐｎに相当す
る発熱部１４ｂとは並列回路を構成することになる。

【００３４】この定着装置において、小サイズ紙を連続
通紙すると、その通過領域にあたる領域Ｐｓの定着ロー
ラ温度は一瞬低下するが、この温度降下はサーミスタ５
０により検知され制御回路により瞬時に発熱体１４への
通電が行われるため、領域Ｐｓ部の温度はすぐに設定温
度である１８０℃に復帰する。また、領域Ｐｎ部は記録
紙に熱を奪われないため温度上昇するが、上記のように
発熱体１４は２００℃の自己温度制御性を有するＰＴＣ
ヒータであり、また発熱部１４ａと発熱部１４ｂとが電
気的に並列に構成されているため、領域Ｐｎの温度が２
００℃に達すると自動的に発熱部１４ｂへの電流Ｉｂの
みが抑制される。その結果、発熱部１４ｂの発熱は抑え
られ、領域Ｐｎの温度２００℃に到達後飽和するため、
非通紙部昇温は生じない。

【００３５】ここで、通電用電極１８ａ，１８ｂの幅Ｗ
ｅは発熱体１４の幅Ｗｈに対して、 Ｗｅ＜Ｗｈ となるように構成するのが好ましい。通電用電極１８
ａ，１８ｂが被覆されている部分は発熱体１４がほとん
ど発熱しない非発熱部である。従って、例えば通電用電
極１８ａ，１８ｂの幅Ｗｅを発熱体１４の幅Ｗｈより大
きくした場合、非発熱部の面積が大きくなるために発熱
部との温度差が大きくなり、定着むら等が発生しやすく
なる。

【００３６】また、２本の通電用電極１８ａ，１８ｂ
は、定着ローラ１０の周方向に関して１８０°対向した
位置に設けるのが好ましい。通電用電極１８ａ，１８ｂ
が被覆されている部分は、発熱体１４がほとんど発熱し
ない非発熱部である。従って、例えば通電用電極１８
ａ，１８ｂを定着ローラ周方向に関して隣り合わせて配
置した場合、１８０°対向して配置した場合に比べて非
発熱部の面積が大きくなるために発熱部との温度差が大
きくなり、定着むら等が発生しやすくなる。なお、上記
ではロール状ヒータを定着装置の定着ローラに用いた場
合について説明してきたが、本発明によるロール状ヒー
タの用途は定着ローラに限られるわけではなく、例えば
インクジェットプリンタの乾燥装置等に使用されるロー
ル状ヒータとしても適用可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明のロー
ル状ヒータ及びロール状ヒータを用いた定着装置では、
発熱体がＰＴＣヒータであり、更に幅の狭い記録紙が通
過する領域とそれ以外の領域とで電気的に並列回路を構
成するため、幅の狭い記録紙を連続で定着した場合で
も、非通紙部の温度上昇は一定に抑えられる。従って、
定着ローラを薄肉・小径化しても非通紙部昇温の問題は
生じない。

【００３８】また、本発明の定着装置は、発熱体が定着
ローラに直接形成されているため、従来のハロゲンラン
プを用いた間接加熱方式に比べて熱応答性がよく、更に
発熱体がＰＴＣヒータであるため、記録紙の通過により
定着ローラの温度が低下すると自動的に発熱体の温度が
復帰する。従って、従来のサーミスタ等の温度検知手段
を用いて定着ローラ温度を検知し制御する方法に比べ熱
応答性に優れるため、定着ローラの熱容量が小さく、か
つ通紙初期に定着ローラの熱が記録紙や加圧ローラに急
速に奪われた場合でも、発熱体から瞬時に熱が供給さ
れ、定着ローラの温度降下が発生しないため、通紙初期
の定着不良を解消することができる。更に本発明の定着
装置は、加圧部材がエンドレスベルトを巻きかけて構成
されており、このエンドレスベルトを定着ローラである
ロール状ヒータに対して加圧する構成であるため、低い
加圧力でも容易に広い定着ニップ幅を確保することがで
き、定着ローラを薄肉・小径化した場合でも紙しわの防
止と定着性とを両立することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による定着装置の概略断面図。

【図２】定着ローラの一例の縦断面図。

【図３】定着ローラ発熱体の一例を示す展開図。

【図４】定着ローラ発熱体の一例の等価電気回路図。

【図５】小サイズ紙を連続して定着した場合の定着ロー
ラ表面の領域Ｐｓ，Ｐｎでの温度変化を示した図。

【図６】定着ローラ発熱体の他の例を示す展開図。

【図７】定着ローラ発熱体の他の例の等価電気回路図。

【図８】定着ローラ発熱体の他の例を示す展開図。

【図９】定着ローラの他の例の横断面図。

【図１０】定着ローラの他の例の縦断面図。

【図１１】定着ローラ発熱体の他の例を示す展開図。

【図１２】定着ローラ発熱体の他の例の等価電気回路
図。

【図１３】従来の定着装置の概略断面図。

【図１４】レーザプリンタの概略断面図。

【符号の説明】

１０…定着ローラ、１１…被覆層、１２…中空芯金、１
３…絶縁層、１４…発熱体、１５ａ，１５ｂ…電極、１
６ａ，１６ｂ…カーボンブラシ、１７…駆動ギヤ、１８
ａ，１８ｂ…通電用電極、２０…エンドレスベルト、３
０…加圧ローラ、３１…芯金、３２…シリコーンゴム
層、４０…テンションローラ、５０…サーミスタ、Ｐ…
記録紙（記録材）、Ｔ…未定着トナー像、Ｗｎ…定着ニ
ップ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 3/14 Ｈ０５Ｂ 3/14 Ａ Ｆターム(参考） 2H033 AA03 AA09 AA15 AA21 AA30 BA27 BB12 BB19 BB33 BB39 CA51 3K058 AA02 AA34 AA81 AA94 AA95 BA18 CB01 CE03 CE05 CE13 CE17 CE21 CE29 CE30 CF01 DA03 GA06 3K092 PP18 QA02 QB02 QB05 QB17 QB19 QB21 QB76 QB77 QC27 QC37 RA06 RD02 RD08 RD09 RD10 RD28 TT36 UA06 UA19 UC07 VV04 VV16

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状基体と、前記円筒状基体の両端部
   に各々設けられた２つの電極と、前記円筒状基体の表面
   もしくは内面に設けられ前記２つの電極に接続された発
   熱体とを含むロール状ヒータにおいて、 前記発熱体は、前記２つの電極の間に並列に接続された
   正の抵抗温度係数を有する複数の発熱部を備え、各発熱
   部は前記円筒状基体の長手方向単位長さ当たりの発熱量
   が部分的に異なるように構成されていることを特徴とす
   るロール状ヒータ。
2. 【請求項２】 一つの発熱部に関して前記長手方向単位
   長さ当たりの発熱量が大きく設定されている領域では、
   他の少なくとも一つの発熱部は前記長手方向単位長さ当
   たりの発熱量が小さく設定されていることを特徴とする
   請求項１記載のロール状ヒータ。
3. 【請求項３】 各発熱部は、前記長手方向単位長さ当た
   りの発熱量が大きく設定されている領域で蛇行している
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のロール状ヒー
   タ。
4. 【請求項４】 各発熱部は、前記長手方向単位長さ当た
   りの発熱量が大きく設定されている領域において単位長
   さ当たりの電気抵抗が大きく、前記長手方向単位長さ当
   たりの発熱量が小さく設定されている領域において単位
   長さ当たりの電気抵抗が小さいことを特徴とする請求項
   １又は２に記載のロール状ヒータ。
5. 【請求項５】 各発熱部には、前記長手方向単位長さ当
   たりの発熱量が小さく設定されている領域において発熱
   体に比べて体積電気抵抗の小さい導電性材料が被覆され
   ていることを特徴とする請求項４記載のロール状ヒー
   タ。
6. 【請求項６】 各発熱部は、前記長手方向単位長さ当た
   りの発熱量が大きく設定されている領域における厚さを
   ｔ１、前記長手方向単位長さ当たりの発熱量が小さく設
   定されている領域における厚さをｔ２とする時、 ｔ１＜ｔ２ であることを特徴とする請求項４記載のロール状ヒー
   タ。
7. 【請求項７】 各発熱部は、前記長手方向単位長さ当た
   りの発熱量が大きく設定されている領域における面積を
   Ｓ１、前記単位長さ当たりの発熱量が小さく設定されて
   いる領域における面積をＳ２とする時、 Ｓ１＞Ｓ２ であることを特徴とする請求項４記載のロール状ヒー
   タ。
8. 【請求項８】 円筒状基体と、前記円筒状基体の両端部
   から長手方向に伸びた２つの電極と、前記円筒状基体の
   表面もしくは内面に設けられ、前記２つの電極に接続さ
   れた正の抵抗温度係数を有する発熱体とを備え、前記円
   筒状基体の円周方向に見た前記電極の幅をＷｅ、前記発
   熱体の幅をＷｈとする時、 Ｗｅ＜Ｗｈ であることを特徴とするロール状ヒータ。
9. 【請求項９】 前記２つの電極は、前記円筒状基体の円
   周方向に関して１８０°対向した位置に配置されている
   ことを特徴とする請求項８記載のロール状ヒータ。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれか１項記載のロ
    ール状ヒータと、前記ロール状ヒータに圧接して設けら
    れた加圧部材とを含み、未定着トナー像が坦持された記
    録材を前記ロール状ヒータと前記加圧部材との間に搬送
    して定着を行うことを特徴とする定着装置。
11. 【請求項１１】 幅の異なる複数の記録材を対象とし、
    前記長手方向単位長さ当たりの発熱量が小さく設定され
    ている領域の前記ロール状ヒータ長手方向の幅は、前記
    複数の記録材のうちの一つの記録材の幅と一致している
    ことを特徴とする請求項１０記載の定着装置。
12. 【請求項１２】 前記加圧部材はエンドレスベルトを巻
    きかけ、これをロール状ヒータに加圧してなることを特
    徴とする請求項１０又は１１記載の定着装置。