JP2004006299A - 基板に発熱抵抗体を有するヒータ及びこのヒータを用いた像加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型でも発熱特性が優れた低コストのヒータ及びこのヒータを用いた像加熱装置を提供する。
【解決手段】基板２０ａと、前記基板２０ａに少なくとも一往復形成されている発熱抵抗体２０ｂと、前記発熱抵抗体２０ｂの電気的端部に設けられている給電電極２０ｄ・２０ｅと、を有し、少なくとも一つの前記給電電極には複数本の前記発熱抵抗体が並列に接続されていることを特徴とするヒータ。記録材上に形成された像を加熱する像加熱装置であり、ヒータと、前記ヒーラと摺擦しつつ回転する可撓性スリーブと、を有し、前記ヒータは、基板と、前記基板に少なくとも一往復形成されている発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の電気的端部に設けられている給電電極と、を有し、少なくとも一つの前記給電電極には複数本の前記発熱抵抗体が並列に接続されていることを特徴とする像加熱装置。
【選択図】図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真式や静電記録式の記録方式を用いたプリンタや複写機等の画像形成装置に搭載される加熱定着器に適用すれば好適なヒータ及びこのヒータを用いた像加熱装置に関し、特に、基板に少なくとも１往復の発熱抵抗体を形成したヒータ及びこのヒータを用いた像加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の加熱装置を、複写機・プリンタ等の画像形成装置に具備させてトナー画像を記録材に加熱定着させる像加熱装置（定着装置）として適用した例について説明する。
【０００３】
画像形成装置においては、電子写真プロセス・静電記録プロセス・磁気記録プロセスなどの適宜の画像形成プロセス手段部で記録材（転写材シート・エレクトロファックスシート・静電記録紙・ＯＨＰシート・印刷用紙・フォーマット紙など）に転写方式あるいは直接方式にて形成担持させた画像情報の未定着画像（トナー画像）を該記録材面に永久固着画像として加熱定着させる定着装置としては熱ローラ方式の加熱装置が広く用いられていた。
【０００４】
近時は、クイックスタートや省エネルギーの観点からフィルム加熱方式の加熱装置が提案され（例えば、特許文献１〜４参照）、実用化されている。
【０００５】
このフィルム加熱方式の加熱装置は、図１２に示すように、加熱体として一般にセラミックヒータ（以下、ヒータあるいは加熱体とも称する）２０を内包したフィルム（回転体）２５、このフィルム２５に圧接された別の回転体としての加圧ローラ２６を不図示の支持部材に支持させ、ヒータ２０と回転体２６を不図示の加圧手段によって加圧させて圧接ニップ部Ｎを形成させている。
【０００６】
そして、ヒータ２０は、耐熱性の基材２０ａ（以下、ヒータ基板と称する）上に厚膜印刷によって発熱抵抗体２０ｂ（抵抗体パターンとも称する）を形成し、加圧ニップ部Ｎに対応するヒータ摺動部面には、ガラスコート層２０ｃなど、耐圧性・耐熱性・低摩擦性の摺動部材を配設してある（例えば、特許文献５〜８参照）。
【０００７】
ヒータ２０において発熱抵抗体２０ｂの配置例を平面で示したものが図１３である。図１３の（ａ）に示すヒータは、ヒータ基板２０ａ上に発熱抵抗体２０ｂを１往復配置してある。往路と復路の抵抗値は同じである。２０ｄと２０ｅは第１と第２の２つの給電用電極パターンであり、夫々上記往復２本の発熱抵抗体２０ｂの一端部側に電気的に導通させてある。２０ｆは上記往復２本の発熱抵抗体２０ｂの他端部側相互を電気的に導通させた繋ぎ電極パターンであり、第１の給電用パターン２０ｄ、一方（往）の発熱抵抗体２０ｂ、繋ぎ電極パターン２０ｆ、他方（復）の発熱抵抗体２０ｂ、第２の給電用パターン２０ｅが電気的に直列に接続している。第１と第２の２つの給電用電極パターン２０ｄ・２０ｅ間に通電がなされて、往復２本の発熱抵抗体２０ｂが発熱する。
【０００８】
あるいは図１３の（ｂ）に示すように往復２本の発熱抵抗体２０ｂは各々異なる抵抗値に設定され、上下流の発熱比率を設定することで、ニップ内の熱分布を変化させて、記録材への熱供給を最適化している場合もある。
【０００９】
このようなヒータ２０と、加圧部材としての加圧ローラ２６との間に耐熱性フィルム２５（定着フィルム・定着ベルト・フィルムとも称する）を挟ませて圧接ニップ部Ｎ（加熱ニップ部、定着ニップ部）を形成させ、定着フィルム２５と加圧ローラ２６を回転状態にする。Ｒ２５は定着フィルム２５の回転方向、Ｒ２６は加圧ローラ２６の回転方向、Ｋは記録材Ｐの搬送方向である。
【００１０】
前記圧接ニップ部Ｎの定着フィルム２５と加圧ローラ２６との間に、画像定着すべき未定着トナー画像を形成担持させた記録材を導入して定着フィルム２５と一緒に挟持搬送させることで、圧接ニップ部Ｎにおいてセラミックヒータ２０の熱を、定着フィルム２５を介して記録材Ｐに与え、また圧接ニップ部Ｎの加圧力にて未定着トナー画像Ｔを記録材Ｐ面に熱圧定着させるものである。
【特許文献１】
特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献２】
特開平２−１５７８７８号公報
【特許文献３】
特開平４−４４０７５号公報
【特許文献４】
特開平４−２０４９８０号公報
【特許文献５】
特開平８−９５４０４号公報
【特許文献６】
特開平９−８０９６９号公報
【特許文献７】
特開平１０−１０４９７７号公報
【特許文献８】
特開２００２−９１２２９号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
近年、複写機・プリンタ等の画像形成装置は、さらなる低コスト化が求められている。そこでヒータ基板２０ａを小型化することにより、一枚のセラミックシートを切断することによって得られるヒータ基板２０ａの本数を増やし、コストダウンすることもおこなわれてきたが、基板幅も数ｍｍまで小さくなってきており、これ以上の取り数増加もあまりコストダウンに影響しない状況になってきている。
【００１２】
また、ヒータ基板２０ａの小型化によりニップ部Ｎが減少することで、定着性を確保することが困難となる。
【００１３】
そこで、ヒータ基板の幅を小さくしても良好な定着性を確保するために、図１３のようにヒータ基板に占める発熱抵抗体の領域を大きくすることで、基板の大きさを有効活用することが考えられる。
【００１４】
しかしながら、図１３のように一本の発熱抵抗体の幅を広く（太く）すると、発熱抵抗体の材料が同じ場合、単位長さ当たりの抵抗値が小さくなり、発熱抵抗体全体で設計値通りの抵抗値が得られなくなり、発熱不足になる。したがって一本の発熱抵抗体を太くする場合は単位長さ当たりの抵抗値を確保するために発熱抵抗体の材料を変更する必要がある。発熱抵抗体の材料としては銀とパラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）を主成分とするものが用いられているが、抵抗値を上げるにはパラジウムの含有率を上げる必要がある。しかしながら、パラジウムは高価であり、その含有率を上げてしまうとヒータのコストを抑えられない。
【００１５】
本発明は上述の課題に鑑み成されたものであり、その目的は、小型でも発熱特性が優れたヒータ及びこのヒータを用いた像加熱装置を提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的は、低コストのヒータ及びこのヒータを用いた像加熱装置を提供することにある。
【００１７】
本発明の更なる目的は添付図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読むことにより明らかになるであろう。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を特徴とする、基板に発熱抵抗体を有するヒータ及びこのヒータを用いた像加熱装置、である。
【００１９】
（１）基板と、前記基板に少なくとも一往復形成されている発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の電気的端部に設けられている給電電極と、を有し、少なくとも一つの前記給電電極には複数本の前記発熱抵抗体が並列に接続されていることを特徴とするヒータ。
【００２０】
（２）前記発熱抵抗体の往路及び復路共に前記給電電極に対して複数の前記発熱抵抗体が並列に接続されていることを特徴とする（１）に記載のヒータ。
【００２１】
（３）一方の前記給電電極には複数本の前記発熱抵抗体が並列に接続されており、他方の給電電極には一本の前記発熱抵抗体が接続されていることを特徴とする（１）に記載のヒータ。
【００２２】
（４）並列接続されている前記複数の発熱抵抗体は前記基板の長手方向の複数箇所で電気的に繋がっていることを特徴とする（１）に記載のヒータ。
【００２３】
（５）前記ヒータは更に前記発熱抵抗体上に表面層を有し、前記表面層により複数の前記発熱抵抗体の間のギャップが埋められて表面の凹凸が均されていることを特徴とする（１）に記載のヒータ。
【００２４】
（６）複数の前記発熱抵抗体の抵抗値は各々異なっていることを特徴とする（１）に記載のヒータ。
【００２５】
（７）記録材上に形成された像を加熱する像加熱装置であり、ヒータと、前記ヒーラと摺擦しつつ回転する可撓性スリーブと、を有し、前記ヒータは、基板と、前記基板に少なくとも一往復形成されている発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の電気的端部に設けられている給電電極と、を有し、少なくとも一つの前記給電電極には複数本の前記発熱抵抗体が並列に接続されていることを特徴とする像加熱装置。
【００２６】
（８）前記発熱抵抗体の往路及び復路共に前記給電電極に対して複数の前記発熱抵抗体が並列に接続されていることを特徴とする（７）に記載の像加熱装置。
【００２７】
（９）一方の前記給電電極には複数本の前記発熱抵抗体が並列に接続されており、他方の給電電極には一本の前記発熱抵抗体が接続されていることを特徴とする（７）に記載の像加熱装置。
【００２８】
（１０）一本の前記発熱抵抗体が接続されている前記給電電極は記録材移動方向上流側の電極であることを特徴とする（９）に記載の像加熱装置。
【００２９】
（１１）並列接続されている前記複数の発熱抵抗体は前記基板の長手方向の複数箇所で電気的に繋がっていることを特徴とする（７）に記載の像加熱装置。
【００３０】
（１２）前記ヒータは更に前記発熱抵抗体上に表面層を有し、前記表面層により複数の前記発熱抵抗体の間のギャップが埋められて表面の凹凸が均されていることを特徴とする（７）に記載の像加熱装置。
【００３１】
（１３）複数の前記発熱抵抗体の抵抗値は各々異なっていることを特徴とする（７）に記載の像加熱装置。
【００３２】
（１４）基板と、前記基板に設けられており、抵抗値の異なる複数の抵抗体が少なくとも２往復直列に繋がっている発熱抵抗体と、を有することを特徴とするヒータ。
【００３３】
（１５）前記ヒータは更に前記発熱抵抗体上に表面層を有し、前記表面層により複数の前記抵抗体の間のギャップが埋められて表面の凹凸が均されている（１４）に記載のヒータ。
【００３４】
（１６）記録材上に形成された像を加熱する像加熱装置であり、ヒータと、前記ヒーラと摺擦しつつ回転する可撓性スリーブと、を有し、前記ヒータは、基板と、前記基板に設けられており、抵抗値の異なる複数の抵抗体が少なくとも２往復直列に繋がっている発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の電気的端部に設けられている給電電極と、を有することを特徴とする像加熱装置。
【００３５】
（１７）複数の前記抵抗体は記録材移動方向に沿って抵抗値が徐々に変化していることを特徴とする（１６）に記載の像加熱装置。
【００３６】
（１８）前記ヒータは更に前記発熱抵抗体上に表面層を有し、前記表面層により複数の前記抵抗体の間のギャップが埋められて表面の凹凸が均されていることを特徴とする（１６）に記載の像加熱装置。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
【００３８】
（第１の実施例）
本実施形態例における加熱装置は、加熱部材として定着フィルム（以下、定着ベルトまたは可撓性スリーブとも称する）を用いた、加圧ローラ駆動方式によるフィルム加熱方式の画像加熱定着装置である。
【００３９】
図１は、本発明の像加熱装置を搭載したレーザービームプリンタ（以下「画像形成装置」という）の概略構成を示す縦断面図である。
【００４０】
１）画像形成装置の全体的概略構成
このレーザービームプリンタは、像担持体としてドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という）１を備えている。その感光ドラム１は、装置本体Ｍに回転自在に支持されており、駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピードで回転駆動される。
【００４１】
感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿って、帯電ローラ（帯電装置）２、露光手段３、現像装置４、転写ローラ（転写装置）５、クリーニング装置６が配設されている。
【００４２】
また、装置本体Ｍの下部には、紙等のシート状の記録材Ｐを収納した給紙カセット７が配置されており、記録材Ｐの搬送経路に沿って上流側から順に、給紙ローラ１５、搬送ローラ８、トップセンサー９、搬送ガイド１０、本発明に係る加熱装置である定着装置１１、搬送ローラ１２、排紙ローラ１３、排紙トレイ１４が配置されている。
【００４３】
次に、上述構成の画像形成装置の動作を説明する。
【００４４】
駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ１方向に回転駆動された感光ドラム１は、帯電ローラ２によって所定の極性、所定の電位に一様に帯電される。帯電後の感光ドラム１は、その表面に対しレーザー光学系等の露光手段３によって画像情報に基づいた画像露光Ｌがなされ、露光部分の電荷が除去されて静電潜像が形成される。
【００４５】静電潜像は、現像装置４によって現像される。現像装置４は、現像ローラ４ａを有しており、この現像ローラ４ａに現像バイアスを印加し、感光ドラム１上の静電潜像にトナーを付着させることで、トナー像としての現像（顕像化）を行う。
【００４６】トナー像は、転写ローラ５によって紙等の記録材Ｐに転写される。記録材Ｐは、給紙カセット７に収納されており、給紙ローラ１５・搬送ローラ８によって給紙・搬送され、トップセンサー９を介して、感光ドラム１と転写ローラ５との間の転写ニップ部に搬送される。このとき記録材Ｐは、トップセンサー９によって先端が検知され、感光ドラム１上のトナー像と同期がとられる。転写ローラ５には、転写バイアスが印加され、これにより感光ドラム１上のトナー像が記録材Ｐ上の所定の位置に転写される。
【００４７】転写によって表面に未定着トナー像を担持した記録材Ｐは、搬送ガイド１０に沿って定着装置１１に搬送され、ここで未定着トナー像が加熱・加圧されて記録材Ｐ表面に定着される。なお、定着装置１１については後に詳述する。トナー像定着後の記録材Ｐは、搬送ローラ１２・排出ローラ１３によって装置本体Ｍ上面の排紙トレイ１４上に搬送・排出される。
【００４８】一方、記録材Ｐに転写されないで感光ドラム表面に残ったトナー（以下「転写残トナー」という）は、クリーニング装置６のクリーニングブレード６ａによって除去され、次の画像形成に備える。以上の動作を繰り返すことで、次々と画像形成を行うことができる。
【００４９】２）定着装置１１
次に、図２を参照して、本発明に係る加熱装置としての定着装置１１の一例について詳述する。なお、矢印Ｋは記録材Ｐの搬送方向である。
【００５０】
同図に示す定着装置１１は、トナーを加熱する加熱体としてのセラミックヒータ２０と、このヒータ２０を内包する定着フィルム（定着回転体）２５、定着フィルム２５を介してヒータ２０とニップ部Ｎを形成する加圧ローラ２６、そしてヒータ２０の温度を制御する温度制御手段２７、記録材Ｐの搬送を制御する回転制御手段２８とを主要構成部材としている。
【００５１】
ヒータ２０は、アルミナ・ＡｌＮ（窒化アルミ）等の耐熱性の基材（基板）２０ａと、例えば厚膜印刷によって基材上に形成された発熱抵抗体２０ｂと、発熱抵抗体を覆うように形成されており加圧ニップ部Ｎに対応する耐圧性・耐熱性・低摩擦性のヒータ摺動部の機能を有するガラスコート層（表面層）２０ｃと、を有する。さらにヒータ２０は装置本体Ｍに取り付けられたヒータホルダ２２によって支持され、そのヒータホルダ２２は耐熱樹脂によって半円状に形成された部材であり、定着フィルム２５の回転をガイドするガイド部材としても作用する。
【００５２】
定着フィルム２５は、ポリイミド等の耐熱樹脂を円筒状に形成したものであり、筒内に上述のヒータ２０及びヒータホルダ２２が配置されている。その定着フィルム２５は、後述の加圧ローラ２６によってヒータ２０に押し付けられており、これにより定着フィルム２５の裏面がヒータ２０の下面に当接されるようになっている。
【００５３】
定着フィルム２５は、加圧ローラ２６の矢印Ｒ２６方向の回転により記録材Ｐが矢印Ｋ方向に搬送されるのに伴って矢印Ｒ２５方向に従動回転されるように構成されている。なお、定着フィルム２５の左右の両端部は、ヒータホルダ２２の長手方向両端に取り付けられたフランジ部材（不図示）によって規制されており、ヒータ２０の長手方向にはずれないようになっている。また、定着フィルム２５の内面には、ヒータ２０やヒータホルダ２２間の摺動抵抗を低減させるためにグリースが塗布されている。
【００５４】
加圧ローラ２６は、金属製の芯金２６ａの外周面に、シリコーンゴム等の弾性を有する耐熱性の離型層２６ｂを設けたものであり、離型層２６ｂの外周面により下方から定着フィルム２５をヒータ２０に押し付けて、定着フィルム２５との間に定着ニップ部Ｎを構成している。この定着ニップ部Ｎにおける加圧ローラ２６の回転方向についての幅（ニップ幅）をａとすると、このニップ幅ａは、記録材Ｐ上のトナーを好適に加熱・加圧することができる程度に設定されている。
【００５５】
回転制御手段２８は、加圧ローラ２６を回転駆動するモータ２９と、このモータ２９の回転を制御するＣＰＵ３０とを有する。モータ２９としては、例えばステッピングモータ等を使用することができ、加圧ローラ２６の回転を矢印Ｒ２６方向に連続的におこなうほか、所定の角度ずつ断続的におこなうことも可能である。つまり、加圧ローラ２６の回転と停止とを繰り返しながら、記録材Ｐをステップ送りすることもできる。
【００５６】
温度制御手段２７は、ヒータ２０の裏面に取り付けられたサーミスタ（温度検知素子）２１と、このサーミスタ２１が検出する温度に基づいてヒータ２０に対する通電を制御するＣＰＵ２３とトライアック２４とを有する。
【００５７】
上述のように、定着装置１１は、加圧ローラ２６の矢印Ｒ２６方向の回転により記録材Ｐを定着ニップ部Ｎにて挟持搬送し、ヒータ２０によって記録材Ｐ上のトナーＴを加熱する。この際、回転制御手段２８で加圧ローラ２６の回転を制御することにより、記録材Ｐの送りを適宜に制御することができ、また、温度制御手段２７によってヒータ２０の温度を適宜に制御することができるものである。
【００５８】
図３は後述する本実施例を説明する上で参考となるヒータ２０の発熱抵抗体２０ｂの配置を平面で示したものである。
【００５９】
アルミナ等のセラミック基板上２０ａに厚膜印刷法（スクリーン印刷法）を用いて、Ａｇ／Ｐｄ等の導電厚膜ペーストにより、厚さ数μｍから数十μｍ程の複数本の通電発熱抵抗体２０ｂを印刷・焼成して形成し、その上に不図示の絶縁ガラス厚膜ペーストにより、ガラスコート層を印刷・焼成したものである。２０ｄ・２０ｅは第１と第２の給電用電極パターン、２０ｆは繋ぎ電極パターンである。発熱抵抗体２０ｂのペースト材料はＡｇ／Ｐｄ等の大変高価な材料を用いているため、ペーストを削減することはコストダウンに大きく影響する。
【００６０】
図３の（ａ）では、第１と第２の給電用電極パターン２０ｄ・２０ｅ間に発熱抵抗体２０ｂを３往復分すなわち６本の発熱抵抗体２０ｂを直列接続で形成しており、（ｂ）では２往復分すなわち４本の発熱抵抗体２０ｂを直列接続で形成しており、発熱抵抗体２０ｂの往復回数は基板幅と発熱抵抗体幅によって様々に設定することができる。図１３と比較すればわかるように、図３のヒータの発熱抵抗体一本の太さは図１３の発熱抵抗体の一本の太さより小さくなっている。しかしながら、発熱抵抗体の往復回数が図１３より多くなっているので、基板２０ａの広い領域に発熱抵抗体が分布しており、図３のヒータの基板幅方向の発熱分布は図１３のものとほぼ同等にできる。
【００６１】
例えば、基板２０ａの幅が７ｍｍで、記録材搬送方向の上流側及び下流側の端部０．７ｍｍを除いて発熱抵抗体を配置する場合、図１３に示す従来例では、中央の０．６ｍｍを除く箇所、すなわち幅５ｍｍで発熱抵抗体を形成している。さらに発熱抵抗体総抵抗を１８Ωに設定した場合（発熱抵抗体抵抗値は、入力電圧や加熱装置構成によって様々に設定することができる）には、図１３（ａ）においてＨ１・Ｈ２＝２．５ｍｍ（９Ω）×２本で設定される。
【００６２】
しかし、本実施例の図３（ａ）ではＨ１・Ｈ２・Ｈ３・Ｈ４・Ｈ５・Ｈ６＝０。６ｍｍ（３Ω）×６本の発熱抵抗体が形成されており、それぞれの発熱抵抗体間は０．４ｍｍ×５本となる。発熱領域（発熱抵抗体エッジ間）は従来例と変わらず５．６ｍｍを確保しながら発熱抵抗体総幅は３．６ｍｍのため、従来の約７割のペースト材料で発熱抵抗体を形成することができる。
【００６３】
また、図１３のヒータと図３のヒータ共に総発熱量が同じになるように発熱抵抗体の総抵抗を同じに設定すると、図３のほうが図１３よりも発熱抵抗体一本の太さが小さいので、発熱抵抗体の体積抵抗率を低く（９Ω×２．５ｍｍ／３Ω×０．６ｍｍ≒１２．５倍）することができる。
【００６４】
上述したように発熱抵抗体の材料はＡｇ／Ｐｄを有するが、体積抵抗率を低くするためには高価なＰｄの含有量を減らすのが有効である。したがって、図１３のように幅広の発熱抵抗体を１往復直列に形成するよりは、図３のように幅の狭い発熱抵抗体を２往復以上直列に形成するほうが、ペーストの量を減らすことができ、且つ安価なペーストを用いることができるので、コストダウンに非常に有効である。
【００６５】
さらに基板２０ａの幅が例えば５ｍｍで、両端０．５５ｍｍを除いて発熱抵抗体を配置する場合、図１３に示す従来例では、中央の０．４ｍｍを除く箇所、すなわち幅１．７５ｍｍ（９Ω）×２本＝３．５ｍｍで発熱抵抗体を形成していたが、本参考例の図３（ｂ）では、発熱抵抗体０．６ｍｍ（４。５Ω）×４本＝２．４ｍｍ、間隔０．５ｍｍ×３本のため、従来ペースト材料の７割以下の量で発熱抵抗体を形成することができる。
【００６６】
図３の（ｃ）は加熱体２０の裏面側すなわちヒータ基板２０ａの裏面側を示す。ヒータ基板２０ａの裏面側には、温度制御をおこなうサーミスタ２１や安全対策用温度検知素子である温度ヒューズ３１をヒータ基板裏面に接触させて、あるいは近接させて配設してある。
【００６７】
次に、図１３のヒータと図３のヒータの加熱体２０のガラスコート層２０ｃの表面性の比較を図４に示す。図４の（ａ）は図１３の発熱抵抗体パターンを示しており、ガラスコート層２０ｃを発熱抵抗体パターンを覆うように基板状に５０μｍねらいで印刷・焼成したもので、発熱抵抗体間のギャップで深さ５〜１０μｍの凹部ｄができるが、発熱抵抗体２０ｂの幅が広いのでフラットな箇所が広く存在するため、ニップ内で熱伝達効率を低下させることがない。しかし図４の（ｂ）に示すように発熱抵抗体２０ｂ１本の幅を狭くするとガラスコート層２０ｃの表面には深さ約５〜１０μｍの凹凸ｄ′が生じ、この凹凸ｄ′によって熱効率が若干低下してしまう。そこで、熱効率を維持するためにガラスコート層２０ｃを発熱パターンと逆パターンに印刷（数回印刷するガラスコートのうち、１・２回のガラスコートを発熱抵抗体が印刷されていない凹部分のみに印刷することで、ガラス表面をほぼフラットにすることが可能となる）する、あるいは、ガラスコート層２０ｃの焼成温度を高めにする（ガラスコートを充分に液状化することで発熱抵抗体によってできた凹凸をほぼフラットにすることが可能となる）などして図４（ｃ）に示すようにガラスの表面性を確保し熱効率を向上させている。
【００６８】
図４における従来例（ａ）と、夫々の発熱抵抗体を細くすると共に往復回数を増やし、その上のガラスコート層に工夫をしていない（ｂ）と、本参考例（ｃ）の定着性の比較を図５に示す。図５の濃度低下率（％）は定着後の画像を擦った時に濃度が低下する率を示している。すなわち濃度低下率が低いほど、定着性（熱効率）が良いことになる。図５では「黒」画像と「ＨＴ（ハーフトーン）」画像の濃度低下率を比較しているが、従来例（ａ）と比較して、（ｂ）のものは定着性が若干悪化しているが、ガラスの表面性を改善した（ｃ）は従来のものと同等の定着性を確保している。よって発熱抵抗体パターンに合わせてガラスを印刷・焼成し、表面性を適正化することが好ましい。
【００６９】
次に本発明の第１実施例を説明する。本発明の第１実施例は、図６に示すように、一つの給電電極（２０ｅまたは２０ｄ）に対して複数本の発熱抵抗体２０ｂを並列に接続したものである。
【００７０】
ヒータ基板２０ａに発熱抵抗体のパターンを印刷する際に、製造公差等により発熱抵抗体の太さが若干変動することがある。太さが設計値と異なると当然抵抗値も設計値と異なってしまうので所望の発熱量を得ることができなくなり、このようなヒータは使用することができず歩留まりが悪くなる。例えば図３、図１３に示したように複数本の発熱抵抗体を全て直列に繋いだヒータの場合、一本でも部分的に太さが設計値と異なると、直列に繋いだ発熱抵抗体全体の抵抗値変動も大きくなる。
【００７１】
これに対し、図６のように一つの給電電極に対し複数の発熱抵抗体を並列に繋いだ場合、並列接続された発熱抵抗体のうちの一本が部分的に設計値の太さと異なっていても、発熱抵抗体全体の抵抗値変動は全ての発熱抵抗体を直列に繋いだ場合より小さく抑えることができる。したがって図３や図１３のような繋ぎ方の場合よりヒータの歩留まりが向上する。また、例え発熱抵抗体２０ｂが極端に細く形成された場合でも、発熱抵抗体極細箇所への電流を少なくすることができ局所的な発熱を抑えることができる。基板幅の小型化により発熱抵抗体幅が細くなると発熱抵抗体２０ｂの抵抗値管理が難しくなることも考えられるため、並列に接続するほうが有利である。
【００７２】
さらに並列に接続した場合は、２０ｇのように数十ｍｍピッチで記録材通紙方向にハシゴ状の発熱抵抗体を設けることにより、発熱抵抗体を細くしても発熱分布（抵抗値分布）を均一にすることが容易にできる。さらにハシゴは発熱抵抗体の抵抗値管理をするうえで、全ての発熱抵抗体の抵抗値測定をすることなく、部分抵抗を管理することができる。ただし、ハシゴ部は発熱量が若干低下するため、その配置個所は温度検知素子（サーミスタ）や安全対策用温度検知素子（温度ヒューズ）が設置される箇所と一致しないほうが好ましい。
【００７３】
また、本実施例の定着装置１１に用いられる加熱体２０は、図３のヒータ同様、図１３のヒータよりも発熱抵抗体ペースト材料の使用量を７割以下に削減することができ、材質自体も低コストのものを用いることができる。抵抗発熱体の上に被せるコート層は通常のものでも構わないが、図４（ｃ）のように抵抗体間のギャップが埋まるように適正化すれば記録材への熱効率の低下も小さく抑えることができ、より好ましい。
【００７４】
（第２の実施例）
上述した第１の実施例ではヒータ基板２０ａの記録材搬送方向上下流で発熱量が同等であるが、本実施例では図７に示すように発熱抵抗体の抵抗値を変えることで上下流の発熱量を変化させ、発熱抵抗体発熱分布を適正化している。
【００７５】
図７の（ａ）では全ての発熱抵抗体を直列に接続して、各々の発熱抵抗体抵抗値を上流側からＲ１・Ｒ２・Ｒ３・Ｒ４・Ｒ５・Ｒ６として、（ｂ）ではＲ１・Ｒ２・Ｒ３・Ｒ４として、下流にいくに従い抵抗値を小さくしている（下流になるほど発熱抵抗体が太くなっている）。
【００７６】
従来は、例えば図１３（ｂ）に示すようにＨ１＝１．７ｍｍ（１２Ω）・Ｈ２＝３．３ｍｍ（６Ω）で設定していたが、発熱抵抗体が１往復なので記録材搬送方向において急激な温度変化がおこってしまう。
【００７７】
図７の（ａ）では発熱抵抗体を少なくとも２往復設け、発熱量を徐々に変化させる（下流側を小さくする：例えば図７（ａ）において、Ｒ１＝０．３６ｍｍ（４．２Ω）・Ｒ２＝０．４１ｍｍ（３．７Ω）・Ｒ３＝０．４８ｍｍ（３．２Ω）・Ｒ４＝０．５７ｍｍ（２．７Ω）・Ｒ５＝０．７ｍｍ（２．２Ω）・Ｒ６＝０．９ｍｍ（１．７Ω）となり、発熱抵抗体総幅約３．４ｍｍ・総抵抗約１８Ωの発熱抵抗体を形成する）ことによって、記録材搬送方向の温度分布を滑らかにすることが可能となる。
【００７８】
さらに上流の発熱量を多くすることで記録材の通紙や定着フィルムの移動によっておこる下流方向への応力とは反対方向に熱応力を発生させ、ヒータ基板が破損することを防止する。また、上記記録材の通紙や定着フィルムの移動によって下流側への熱移動がおきてもニップ内を均等な発熱分布に維持することができるため、記録材に適正な加熱をおこなうことが可能となる。
【００７９】
図７では発熱抵抗体２０ｂの幅によって抵抗値を変化させているが、図８に示すように発熱抵抗体厚みによって抵抗値をコントロールする事も可能である。さらに発熱抵抗体ペースト材料などによっても抵抗値を変化させることができる。
【００８０】
さらに図９には、発熱抵抗体２０ｂを並列に接続した場合を示す。図９の抵抗体パターンは１往復であるが、往路（Ｒ１，Ｒ２）復路（Ｒ３〜Ｒ６）とも一つの給電電極に対して複数の発熱抵抗体が並列に接続されている。図９は上流側の発熱量を多くするために、各々の発熱抵抗体抵抗値を上流からＲ１・Ｒ２・Ｒ３・Ｒ４・Ｒ５・Ｒ６として、
往路（上流）抵抗値＞復路（下流）抵抗値
すなわち、
【００８１】
【式１】

【００８２】
が成り立つように配置している。
【００８３】
図９において、例えばＲ１＝０．４ｍｍ（２４Ω）・Ｒ２＝０．４ｍｍ（２４Ω）・Ｒ３＝０．６ｍｍ（１６Ω）・Ｒ４＝０．５ｍｍ（１９Ω）・Ｒ５＝０．４ｍｍ（２４Ω）・Ｒ６＝０．３ｍｍ（３２Ω）などの発熱抵抗体によって、発熱抵抗体総幅約２．６ｍｍ（発熱抵抗体間を約０．６ｍｍ確保することで、従来例発熱抵抗体総幅５ｍｍの約半分が実現できる）・総抵抗約１８Ωの発熱抵抗体を形成している。
【００８４】
図９では発熱抵抗体幅で抵抗値をコントロールしているが、厚み・材料によっても設定することができるのはもちろんである。さらに図６で示したハシゴ状の発熱抵抗体を設けて発熱分布（抵抗値分布）を均一化してもよい。
【００８５】
第１の実施例と本実施例の電力投入直後の加熱体表面発熱分布を図１０に示す。第１の実施例では電力投入直後に限り、発熱抵抗体部の昇温で図１０のような発熱分布になってしまうが、本実施例のように発熱抵抗体間を０．７ｍｍ以下にすることにより滑らかな発熱分布を実現することができ、さらに上流発熱抵抗体発熱量を大きくした時でも発熱分布を図１０に示すように滑らかにすることが可能となる。
【００８６】
これにより、加熱体２０に対して配設される、温度制御をおこなうサーミスタ２１（図３）や安全対策用温度検知素子である温度ヒューズ３１（図３）は、公差や製造上の問題により設置場所が加熱体幅方向に多少ズレても正確な制御が可能となる。さらに適正な温度分布を保ち、画像不良や耐久による不具合を生じることがなく、分布が急激に変化することがないので発熱分布すなわち抵抗値分布の規格緩和が可能となるため、より低コストなヒータを提供することが可能となる。
【００８７】
（第３の実施例）
本実施例では、図１１に示すように往路（上流）発熱を１本で形成（給電電極２０ｄに繋ぐ発熱抵抗体は１本）し、復路（下流）発熱抵抗体のみ長手方向において発熱抵抗体を間引いた形状にする（給電電極２０ｅに対して複数の発熱抵抗体を並列接続する）ことを特徴とする。これは安全対策用温度検知素子が作動しなかった場合でも特定位置でヒータを破損させ、電流リークを防ぎ、この電流リークに起因する通信先コンピュータの誤動作やユーザーの感電を防止することが目的のひとつである。このような暴走状態になった時には基板に対する熱応力によって、基板を上流側へ凸に変形させ、上流の発熱抵抗体を切断し、通電をストップさせることができる。
【００８８】
しかし、第１や第２の実施例のように上流の発熱抵抗体が複数存在すると、１本切断されると残りの発熱抵抗体に電流が集中的に流れ急激に加熱する。これにより本来の発熱分布とは異なりヒータ基板が破壊されるため、複数の火花が発生する場合がある。
【００８９】
本実施例は上流発熱抵抗体を１本にして、さらに往路（上流）発熱量を復路（下流）発熱量の２倍以上３倍以下に設定することで、暴走時にも上流側発熱抵抗体の切断により、火花などの危険を生じずに電力供給をストップさせることが可能となる。
【００９０】
本実施例の発熱抵抗体抵抗値の関係は、
３×復路（下流）抵抗値≧往路（上流）抵抗値≧２×復路（下流）抵抗値
すなわち、
【００９１】
【式２】

【００９２】
に設定している。
【００９３】
図１１（ａ）において、例えばＲ１＝１ｍｍ（１２Ω）・Ｒ２・Ｒ３・Ｒ４・Ｒ５＝０．５２５ｍｍ（２３Ω）の発熱抵抗体によって下流抵抗値約５．７５Ωで、「５．７５Ω×３＝１７．２５Ω≧上流抵抗値１２Ω≧５．７５Ω×２＝１１．５Ω」が成り立つ、発熱抵抗体総幅約３．１ｍｍ、総抵抗約１８Ωの発熱抵抗体を形成することができる。
【００９４】
この抵抗値によって、暴走時に確実に発熱抵抗体Ｒ１を切断し暴走をストップさせることが可能となる。
【００９５】
本実施例の加熱体を用いた定着装置と、第２の実施例の定着装置を用いて、暴走試験をおこなった。温度検知素子と安全素子が故障したと仮定して、電力の最大値１３９．７Ｖ（１００Ｖ系）を加熱体に投入した時、第２の実施例の加熱体ではヒータホルダ２２や加圧ローラ２６を溶かし、約５秒後に複数の火花を散らして加熱体が破壊された。本実施例では、加熱体の熱応力で約４秒後に加熱体上流部の発熱抵抗体を切断し、火花の発生無く暴走を止めることができた。
【００９６】
本実施例により安全で低コストな加熱装置、そして画像形成装置を提供することが可能となる。
【００９７】
（その他）
１）フィルム加熱方式の像加熱装置の装置構成は実施例に限られず任意のものとすることが出来る。
【００９８】
２）加圧部材としての弾性部材はローラ体に限られない。回動駆動されるベルト体にすることもできる。該部材も熱源で加熱することも出来る。
【００９９】
３）本発明の像加熱装置は定着装置に限られず、その他、仮定着する像加熱装置、画像を担持した記録媒体を再加熱してツヤ等の表面性を改質する像加熱装置等としても使用できる。
【０１００】
本発明は上述の実施例にとらわれるものではなく、技術思想内の変形を含むものである。
【０１０１】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、小型でも発熱特性が優れた低コストのヒータ及びこのヒータを用いた像加熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の像加熱装置を搭載した画像形成装置の概略構成を示す縦断面図
【図２】本発明を適用した定着装置の概略構成を示す縦断面図
【図３】本発明を理解する上で参考となる加熱体の構成図であり、発熱抵抗体を直列接続した加熱体の説明図
【図４】発熱抵抗体パターンとガラス表面性の関係を表した図
【図５】図４に示した各加熱体の定着性を比較したグラフ
【図６】第１の実施例の加熱体の平面図であり、夫々の給電電極に対して複数の発熱抵抗体を並列接続した加熱体を示した図
【図７】第２の実施例の加熱体の平面図であり、太さが異なる複数の発熱抵抗体を２往復以上直列接続した加熱体を示した図
【図８】第２の実施例の変形例である加熱体の平面図及び断面図であり、印刷厚さが異なる複数の発熱抵抗体を２往復以上直列接続した加熱体を示した図
【図９】第２の実施例の更に他の変形例である加熱体の平面図
【図１０】第１と第２の実施例に関わる加熱体の発熱分布図
【図１１】第３の実施例に関わる加熱体の平面図
【図１２】従来例に係る定着装置の概略構成を示す縦断面図
【図１３】従来例に関わる加熱体の発熱抵抗体配置図
【符号の説明】
１・・像担持体（感光ドラム）、２・・帯電装置（帯電ローラ）、３・・露光手段、４・・現像装置、５・・転写装置（転写ローラ）、６・・クリーニング装置、７・・給紙カセット、８・・搬送ローラ、９・・トップセンサー、１０・・搬送ガイド、１１・・定着装置、１２・・搬送ローラ、１３・・排紙ローラ、１４・・排紙トレイ、１５・・給紙ローラ、２０・・加熱体（セラミックヒータ）、２０ａ・・ヒータ基板、２０ｂ・・発熱抵抗体（抵抗体パターン、２０ｃ・・ガラスコート層、２１・・温度検知素子（サーミスタ）、２２・・ヒータホルダ、２３・・ＣＰＵ、２４・・トライアック、２５・・定着回転体（定着フィルム）、２６・・定着回転体（加圧ローラ）、２７・・温度制御手段、２８・・回転制御手段、２９・・モータ、３０・・ＣＰＵ、３１・・安全対策用温度検知素子（温度ヒューズ）、Ｎ・・定着ニップ部、Ｐ・・記録材

Claims (18)

1. 基板と、前記基板に少なくとも一往復形成されている発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の電気的端部に設けられている給電電極と、を有し、少なくとも一つの前記給電電極には複数本の前記発熱抵抗体が並列に接続されていることを特徴とするヒータ。
2. 前記発熱抵抗体の往路及び復路共に前記給電電極に対して複数の前記発熱抵抗体が並列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のヒータ。
3. 一方の前記給電電極には複数本の前記発熱抵抗体が並列に接続されており、他方の給電電極には一本の前記発熱抵抗体が接続されていることを特徴とする請求項１に記載のヒータ。
4. 並列接続されている前記複数の発熱抵抗体は前記基板の長手方向の複数箇所で電気的に繋がっていることを特徴とする請求項１に記載のヒータ。
5. 前記ヒータは更に前記発熱抵抗体上に表面層を有し、前記表面層により複数の前記発熱抵抗体の間のギャップが埋められて表面の凹凸が均されていることを特徴とする請求項１に記載のヒータ。
6. 複数の前記発熱抵抗体の抵抗値は各々異なっていることを特徴とする請求項１に記載のヒータ。
7. 記録材上に形成された像を加熱する像加熱装置であり、
   ヒータと、前記ヒーラと摺擦しつつ回転する可撓性スリーブと、を有し、
   前記ヒータは、基板と、前記基板に少なくとも一往復形成されている発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の電気的端部に設けられている給電電極と、を有し、少なくとも一つの前記給電電極には複数本の前記発熱抵抗体が並列に接続されていることを特徴とする像加熱装置。
8. 前記発熱抵抗体の往路及び復路共に前記給電電極に対して複数の前記発熱抵抗体が並列に接続されていることを特徴とする請求項７に記載の像加熱装置。
9. 一方の前記給電電極には複数本の前記発熱抵抗体が並列に接続されており、他方の給電電極には一本の前記発熱抵抗体が接続されていることを特徴とする請求項７に記載の像加熱装置。
10. 一本の前記発熱抵抗体が接続されている前記給電電極は記録材移動方向上流側の電極であることを特徴とする請求項９に記載の像加熱装置。
11. 並列接続されている前記複数の発熱抵抗体は前記基板の長手方向の複数箇所で電気的に繋がっていることを特徴とする請求項７に記載の像加熱装置。
12. 前記ヒータは更に前記発熱抵抗体上に表面層を有し、前記表面層により複数の前記発熱抵抗体の間のギャップが埋められて表面の凹凸が均されていることを特徴とする請求項７に記載の像加熱装置。
13. 複数の前記発熱抵抗体の抵抗値は各々異なっていることを特徴とする請求項７に記載の像加熱装置。
14. 基板と、前記基板に設けられており、抵抗値の異なる複数の抵抗体が少なくとも２往復直列に繋がっている発熱抵抗体と、を有することを特徴とするヒータ。
15. 前記ヒータは更に前記発熱抵抗体上に表面層を有し、前記表面層により複数の前記抵抗体の間のギャップが埋められて表面の凹凸が均されている請求項１４に記載のヒータ。
16. 記録材上に形成された像を加熱する像加熱装置であり、
    ヒータと、前記ヒーラと摺擦しつつ回転する可撓性スリーブと、を有し、
    前記ヒータは、基板と、前記基板に設けられており、抵抗値の異なる複数の抵抗体が少なくとも２往復直列に繋がっている発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の電気的端部に設けられている給電電極と、を有することを特徴とする像加熱装置。
17. 複数の前記抵抗体は記録材移動方向に沿って抵抗値が徐々に変化していることを特徴とする請求項１６に記載の像加熱装置。
18. 前記ヒータは更に前記発熱抵抗体上に表面層を有し、前記表面層により複数の前記抵抗体の間のギャップが埋められて表面の凹凸が均されていることを特徴とする請求項１６に記載の像加熱装置。

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