JP2008139778A

JP2008139778A - 加熱装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2008139778A
Application number: JP2006328380A
Authority: JP
Inventors: Satoru Taniguchi; 悟谷口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-12-05
Filing date: 2006-12-05
Publication date: 2008-06-19

Abstract

【課題】安価で定着効率も良く、記録材全体で一様かつ良好な定着性の確保と安全素子の誤動作防止との両立を達成できる加熱装置及びそれを具備した画像形成装置を提供することを本発明の目的とする。
【解決手段】フィルム加熱方式の加熱装置及びそれを具備した画像形成装置において、加熱体の基板幅全体に複数本の抵抗発熱体を配置し、複数本中の少なくとも2本以上の抵抗発熱体を長手方向の一部分において他の部分よりも幅の広い1本の抵抗発熱体に結合させ、その幅広の結合領域に絞り部を設ける。絞り部に対応する基板の裏面に、異常昇温時に抵抗発熱体への通電を遮断する機構を有する安全素子を当接する。加熱体の基板は定着ニップ内に収める。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、レーザービームプリンタ等の加熱装置及び該加熱装置を具備した画像形成装置に関する。

従来、例えば画像の加熱定着等のための記録材の加熱装置には、所定の温度に維持された加熱ローラと、弾性体層を介して前記加熱ローラに圧接する加圧ローラとによって被加熱材としての記録材を挟持搬送しつつ加熱する熱ローラ方式が多用されている。また、このほかにもフラッシュ加熱方式、オープン加熱方式、熱板加熱方式等種々の方式、構成のものが知られており、実用されている。

最近では、このような方式に代わって、加熱体（ヒータ）と、加熱体の支持体（ステー）と、加熱体に対向圧接しつつ搬送される耐熱性フィルム（定着フィルム）と、定着フィルムを介して被加熱材としての記録材を加熱体に密着させる加圧体（加圧ローラ）を有し、加熱体の熱を定着フィルムを介して記録材へ付与することで記録材面に形成担持されている未定着画像を記録材面に加熱定着させる方式、構成の画像加熱定着方式（フィルム加熱方式の加熱装置）が考案されている（例えば、特許文献１・２参照）。この加熱装置の加熱体としては、セラミックス基板上に抵抗発熱体を形成し、給電により抵抗発熱体を発熱させ、記録材を加熱する構成が一般的である。加熱体の温度は加熱体に当接あるいは接着されたサーミスタ等の検温素子で検知され、その検知温度を基に所定の温度になるようにCPUで温度制御している。

また、加熱体の温度を検知する検温素子や温度制御するCPU、温度制御用の電気回路等が故障し、加熱体の温度が異常に高温になった場合の安全対策として、抵抗発熱体に直列接続されたサーモスイッチ、温度ヒューズ等の安全素子を加熱体基板の裏面（非フィルム摺動面）に当接させ、加熱体の温度が安全素子の動作温度以上になった場合は抵抗発熱体へ通電を遮断できる構成をとっている。

このようなフィルム加熱方式の加熱装置ないしは画像加熱定着装置においては加熱体として低熱容量の加熱体を用いることができる。このため、従来の接触加熱方式である熱ローラ方式、ベルト加熱方式等の装置に比べ省電力及びウェイトタイムの短縮化（クイックスタート）が可能になる。

上述のフィルム加熱方式の加熱装置において、加熱体基板の記録材搬送方向の幅を有効に使うために、基板を加熱体と加圧ローラで形成される圧接ニップ部内に収め、基板幅全体に抵抗発熱体を設ける構成が考案されている。この構成においては、抵抗発熱体は基板幅全体に設けられているので、抵抗発熱体をニップ部の外に存在させないために、基板全体をニップ内に収める必要がある（抵抗発熱体がニップ部の外側に存在すると、その部分が非常に高温になり、加熱体が破損する可能性がある）。

抵抗発熱体の記録材搬送方向の幅は広い方が定着の効率は良いが、一般的に抵抗発熱体は銀パラジウム等の高価な材料が用いられるため、抵抗発熱体の幅がコストに与える影響は非常に大きい。よって、できるだけ定着効率の良さを損なわずコストを低減するために、複数本（4〜5本程度）の抵抗発熱体を所定の間隔を空け基板全体に配置する構成が考案され実用化されている。この構成の場合、抵抗発熱体の総幅は小さくできるのでコストは抑えられ、かつ抵抗発熱体を基板全体に配置できるので、ニップ内で基板全体の温度を幅方向において均一に高くすることができ定着効率も良い。
特開平４−４４０７５号公報特開平４−４４０７６号公報特開平４−４４０７７号公報特開平４−４４０７８号公報特開平４−４４０７９号公報特開平４−４４０８０号公報特開平４−４４０８１号公報特開平４−４４０８２号公報特開平４−４４０８３号公報特開平４−２０４９８０号公報特開平４−２０４９８１号公報特開平４−２０４９８２号公報特開平４−２０４９８３号公報特開平４−２０４９８４号公報

前述のフィルム加熱方式の加熱装置において、安全素子が加熱体基板の裏面に当接している部分は、他の部分よりも加熱体の温度が低くなる傾向がある。これは、他の部分の加熱体裏面は液晶ポリマー等の樹脂で形成されるステー（加熱体の支持体）に接しているので、加熱体裏面からステーへの熱の逃げはあまり大きくないのに対して、安全素子が当接している部分は、加熱体裏面から安全素子への熱の逃げが大きいためである。元々、フィルム加熱方式の加熱装置では、加熱体裏面からステーへのヒートリークが大きいと定着効率が悪化するので、ステーの材料の熱伝導率を小さくする等の方法で断熱化を図っている。一方、安全素子は異常高温時の動作を速くするため、できるだけ熱を奪いやすくする構成をとっている。以上の構成の違いから、安全素子当接部で加熱体の温度が低下し、その部分だけ定着性が悪化する傾向がある。

この安全素子当接部の定着不良を補うための手段の一つとして、安全素子当接部に対応する部分の抵抗発熱体の幅をそれ以外の部分よりも細くし部分的な抵抗を上げて、当接部の発熱量を大きくする構成があり実用化されている。以下、安全素子当接部で抵抗発熱体の幅を細くしている部分を絞り部、幅を細くする割合を絞り量と記述する。絞り量は、絞り部以外の抵抗発熱体の単位体積あたりの抵抗値を100％とした場合に、絞り部のそれが何％であるかを示す量であり、抵抗発熱体の厚さが一定かつ抵抗材料として持つ体積抵抗値の部分的なばらつきがないと仮定すると、以下の式で表される。

絞り量（％）＝（絞り部以外の発熱体幅）/（絞り部の発熱体幅）
抵抗値と発熱量は比例するので、絞り量は単位体積あたりの発熱量の割合と考えてもよい。絞り量は絞り部とそれ以外の部分の定着性が同等になるように設定するのが望ましく、絞り量が小さすぎると絞り部の定着不良が補えず、大きすぎると絞り部の温度が上がりすぎ、通常使用時に安全素子の誤動作の可能性が高くなる。よって、絞り部の定着不良と安全素子の誤動作を防止するためには、絞り量の製造上のばらつきを抑えることが要求される。

一方、前述の複数本（4〜5本程度）の抵抗発熱体を基板幅全体に配置する構成では、従来の加熱装置で一般的であった1本や2本の抵抗発熱体に比べて、1本あたりの発熱体幅は細くなる。想定される発熱体幅の製造上のばらつき（設計値からのずれ）は発熱体幅によらず一定であるため、発熱体幅が細くなるほどずれ量の影響を大きく受け、絞り量の設計値からのずれも大きくなる傾向にある。よって、絞り部を設ける抵抗発熱体の幅が細いと、絞り部の定着性確保と安全素子の誤動作防止との両立が難しい場合がある。特に応答性の速いサーモスイッチを安全素子として用いた場合には、誤動作防止のためにマージンを多く取る必要があるので、より両立が難しい。発熱体幅を太くすれば、ずれ量の影響を受けにくくなり絞り量のずれも小さくなるが、前述の通りコストアップになる。

本出願に係る発明の目的は、安価で定着効率も良く、記録材全体で一様な定着性の確保と安全素子の誤動作防止との両立を達成できる加熱装置及びそれを具備した画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本出願に係る第１の発明は、少なくとも基板と、複数の抵抗発熱体と、抵抗発熱体に給電する電極とからなる加熱体によって被加熱材を加熱する加熱装置において、抵抗発熱体の長手方向の一部で、前記複数の抵抗発熱体中の少なくとも2本以上の抵抗発熱体が1本に結合されており、その結合領域内で抵抗発熱体の被加熱材搬送方向の幅が、結合領域内の他の部分の幅よりも細くなる部分が存在することを特徴とする。

本出願に係る第２の発明は、上述の加熱装置において、前記抵抗発熱体の結合領域内の幅が細くなっている部分に対応する位置に、抵抗発熱体と直列に接続された安全素子が当接されており、安全素子は所定の温度以上になると抵抗発熱体への給電を遮断する構成であることを特徴とする。

本出願に係る第３の発明は、上述の加熱装置において、前記抵抗発熱体の結合領域の発熱体幅は、結合されている２本以上の抵抗発熱体の発熱体幅の総和に等しいことを特徴とする。

本出願に係る第４の発明は、上述の加熱装置において、前記安全素子は、サーモスイッチあるいは温度ヒューズであることを特徴とする。

本出願に係る第５の発明は、少なくとも加熱体と、一面を加熱体と接触摺動し他面を被加熱材と接触する耐熱性フィルムと、耐熱性フィルムを駆動し、かつ耐熱性フィルムを介して被加熱材を加熱体に密着させる加圧部材とを有し、加熱体と加圧部材により形成されるニップ部を耐熱性フィルムと被加熱材が一緒に挟持搬送されることにより被加熱材を加熱する加熱装置において、該加熱装置が上述の構成であることを特徴とする。

本出願に係る第６の発明は、上述の加熱装置において、被加熱材搬送方向において前記加熱体の基板が加熱体と加圧部材により形成されるニップ部の中に存在することを特徴とする。

本出願に係る第７の発明は、記録材上に画像を形成する像形成手段と、該記録材上の画像を加熱する像加熱手段とを有する画像形成装置において、像加熱手段として上述の加熱装置を備えたことを特徴とする。

フィルム加熱方式の加熱装置において、加熱体の基板幅全体に複数本の抵抗発熱体を配置し、複数本中の少なくとも2本以上の抵抗発熱体を、長手方向の一部分において他の部分よりも幅の広い1本の抵抗発熱体に結合させ、その幅広の結合領域に絞り部を設けることにより、従来の加熱装置で困難であった、定着効率の向上・低コスト・絞り量の精度向上という項目を全てバランス良く満足することが可能になる。絞り量の精度向上により、記録材全体で一様かつ良好な定着性が得られるとともに、通常使用時の安全素子の誤動作が防止され、加熱装置及び画像形成装置の品質と信頼性が向上する。

（実施例１）
以下、図面を参照し本発明の第１の実施例を説明する。

図５は本実施例における画像形成装置としてのレーザービームプリンタの要部である。１０１は像担持体として有機感光ドラム、１０２は帯電部材としての帯電ローラ、１０３はレーザー露光装置、１０４は現像スリーブ及び現像ブレードならびに１成分磁性トナー等からなる現像装置、１０５はクリーニングブレード、１０６は転写ローラ、１０７は加熱定着装置である。本実施例の画像形成装置は最大通紙幅をA4サイズ（紙幅：210mm）とする。

有機感光ドラム１０１は所定の周速度にて回転駆動され、帯電ローラ１０２によって本例の場合は負の所定電位に一様に帯電される。そしてその有機感光ドラム１０１の一様帯電処理面にレーザー露光装置１０３からのレーザービームによる画像情報の走査露光がなされて、有機感光ドラム１０１に走査露光パターンに対応した静電潜像が形成される。

次に、現像装置１０４の中で帯電したネガトナーが有機感光ドラム１０１上の静電潜像の露光明部に付着して静電潜像がトナー像として可視像となる（反転現像）。

一方、所定の給紙制御タイミングにて給紙ローラ１０８が回転駆動されて給紙カセット１０９から紙等の記録材Pが1枚分離給送されて、搬送ローラ１１０、レジストローラ１１１等を含むシートパス１１２を通って有機感光ドラム１０１と転写ローラ１０６との当接部である転写ニップ部に所定の制御タイミングにて導入され、記録材Ｐの面に有機感光ドラム１０１上のトナー像が順次に転写される。

転写ニップ部を出た記録材Pは、有機感光ドラム１０１面から分離されて、シートパス１１３を通って画像加熱定着装置としての定着装置１０７に導入されてトナー像の加熱定着処理を受け、シートパス１１４を通って排紙トレイ１１５上に排出される。

また記録材分離後の有機感光ドラム１０１面はクリーニングブレード１０５により転写残トナーの除去を受けて清掃され、繰り返して作像に供される。

次に、本実施例における加熱装置１０７について説明する。図４は本実施例のフィルム加熱方式の加熱装置の概略構成図である。この装置は特開平4-44075〜44083号公報、同4-204980〜204984号公報等に開示のテンションレスタイプの装置である。

このテンションレスタイプのフィルム加熱方式の加熱装置は、耐熱性フィルムとしてエンドレスベルト状もしくは円筒状のものを用い、該フィルムの周長の少なくとも一部は常にテンションフリー（テンションが加わらない状態）とし、フィルムは加圧部材の回転駆動力で回転駆動するようにした装置である。

１はステーであり、加熱体保持部材兼フィルムガイド部材としての耐熱性・剛性部材である。３は加熱体としてのセラミックヒータであり、上記のステー１の下面にステー長手に沿って配設して保持させてある。２はエンドレス（円筒状）の耐熱性フィルムであり、加熱体３を含むフィルムガイド部材であるステー１に外嵌させてある。このエンドレスの耐熱性フィルム２の内周長と加熱体３を含むステー１の外周長はフィルム２の方を例えば3mm程度大きくしてあり、従ってフィルム２は周長に余裕を持って外嵌している。

ステー１はポリイミド、ポリアミドイミド、PEEK、PPS、液晶ポリマー等の高耐熱性樹脂や、これらの樹脂とセラミックス、金属、ガラス等との複合材料等で構成できる。本実施例では液晶ポリマーを用いた。

フィルム２は熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、フィルム膜厚は100μm以下、好ましくは50μm以下20μm以上の耐熱性のあるPTFE、PFA、FEP等の単層フィルム、或いはポリイミド、ポリアミドイミド、PEEK、PES、PPS等のフィルムの外周表面にPTFE、PFA、FEP等をコーティングした複合層フィルムを使用できる。本実施例では膜厚約50μmのポリイミドフィルムの外周表面にPTFEをコーティングしたものを用いた。フィルム２の外径は18mmとした。

４は加熱体３との間にフィルム２を挟んで圧接ニップ部(定着ニップ部)Nを形成し、かつフィルム２を回転駆動させるフィルム外面接触駆動手段としての加圧ローラである。この加圧ローラ４は芯金４aと弾性体層４bと最外層の離形層４cからなり、不図示の軸受け手段・付勢手段により所定の押圧力をもってフィルム２を挟ませて加熱体３の表面に圧接させて配設してある。本実施例では、芯金４aはアルミ芯金を、弾性体層４bはシリコーンゴムを、離形層４cは厚さ約30μmのPFAのチューブを用いた。加圧ローラ４の外径は20mm、弾性体層４bの厚さは3mmとした。

この加圧ローラ４は駆動系Mにより矢印の時計方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ローラ４の回転駆動により、圧接ニップ部Nにおける該加圧ローラとフィルム外面との摩擦力でフィルム２に回転力が作用して、フィルム２はその内面側が定着ニップ部Nにおいて加熱体３の表面に密着して摺動しながらステー１の外回りを矢印の反時計方向に加圧ローラ４の回転周速度とほぼ同じ周速度で従動回転状態になる。

図２は本実施例における加熱体３の正面図及び通電制御を行う回路を表す図である。また、図３は本実施例における加熱体３の断面図である。

加熱体３は被加熱材としての記録材Pの搬送方向aに対して直角方向を長手とする細長の耐熱性・絶縁性・良熱伝導性の基板７、該基板の表面（フィルム摺動面）側に基板長手に沿って形成具備させた抵抗発熱体６、この抵抗発熱体を形成した加熱体表面を保護させた耐熱性オーバーコート層８、抵抗発熱体６の長手端部の給電用電極９・１０等からなる全体に低熱容量の加熱体である。

本実施例の抵抗発熱体６は、銀・パラジウム・ガラス粉末（無機結着剤）・有機結着剤を混練して調合したペーストをスクリーン印刷により、加熱体基板７上に線帯状に4本形成して得たものである。抵抗発熱体の形状については、後に詳細を述べる。抵抗発熱体の材料としては、銀パラジウム（Ag/Pd）以外にRuO₂、Ta₂N等の電気抵抗材料を用いても良い。

７は耐熱性・絶縁性を有する加熱体基板であり、例えば、アルミナや窒化アルミニウム等のセラミックス材料が用いられる。本実施例では幅7mm・長さ270mm・厚さ1mmのアルミナ基板を使用している。給電用電極９・１０は銀パラジウムのスクリーン印刷パターンを用いた。８は、抵抗発熱体６のオーバーコート層であり、抵抗発熱体６と加熱体３表面との電気的な絶縁性とフィルム２の摺動性とを確保することが主な目的である。本実施例では、オーバーコート層８として厚さ約50μmの耐熱性ガラス層を用いた。

図２には加熱体３の裏面（非フィルム摺動面）も示している。５は加熱体の温度を検知するために設けられた検温素子である。本実施例では、検温素子として加熱体３から分離した外部当接型のサーミスタを用いている。この外部当接型サーミスタ５は、例えば支持体上に断熱層を設けその上にチップサーミスタの素子を固定し、素子を下側（加熱体裏面側）に向けて所定の加圧力により加熱体裏面に当接するような構成をとる。本実施例では、支持体として高耐熱性の液晶ポリマーを、断熱層としてセラミックスペーパーを積層したものを用いた。外部当接型サーミスタ５は最小通紙域内に設けられており、CPU１１に通じている。

１４は加熱体３の温度が異常昇温した場合に、抵抗発熱体６への通電を遮断するために設けられた安全素子であり、所定の加圧力で基板７の裏面に当接されている。安全素子としては、サーモスイッチや温度ヒューズ等を用いることができ、本実施例では所定の温度でバイメタルが反転することにより電流を遮断することができる機構をもつサーモスイッチを用いた。前述の通り、サーモスイッチ当接部は熱の逃げが大きく加熱体３の温度が部分的に低くなるため、それを補うためにサーモスイッチ当接部に対応する部分に絞り部１５を設けている。絞り部１５については、後に詳細を述べる。外部当接型サーミスタ５と同じく、サーモスイッチ１４も最小通紙域内に設けられている。

この加熱体３をオーバーコート層８を形成具備させた表面側を下向きに露呈させてステー１の下面側に保持させて固定配設してある。以上の構成をとることにより、加熱体全体を熱ローラ方式に比べて低熱容量にすることができ、クイックスタートが可能になる。

加熱体３は、抵抗発熱体の長手端部の給電用電極９・１０に対する給電により抵抗発熱体６が長手全長にわたって発熱することで昇温する。その昇温が外部当接型サーミスタ５で検知され、外部当接型サーミスタ５の出力をA/D変換しCPU１１に取り込み、その情報に基づいてトライアック１２により抵抗発熱体に通電する電力を位相制御あるいは波数制御等により制御して、加熱体３の温度制御がなされる。すなわち、外部当接型サーミスタ５の検知温度が所定の設定温度より低いと加熱体３が昇温するように、設定温度より高いと降温するように通電を制御することで、加熱体３は定着時一定温度に保たれる。なお、本実施例では位相制御により出力を0〜100％まで5％刻みの21段階で変化させている。出力100％は加熱体３に全通電したときの出力を示す。

加熱体３の温度が所定に立ち上がり、かつ加圧ローラ４の回転によるフィルム２の回転周速度が定常化した状態において、フィルム２を挟んで加熱体３と加圧ローラ４とで形成される圧接ニップ部Nに被加熱材としての画像定着すべき記録材Pが画像形成部（転写部）より導入される。そして、記録材Pがフィルム２と一緒に圧接ニップ部Nを挟持搬送されることにより加熱体３の熱がフィルム２を介して記録材Pに付与され記録材P上の未定着顕画像（トナー画像）Tが記録材P面に加熱定着される。圧接ニップ部Nを通った記録材Pはフィルム２の面から分離されて搬送される。

本実施例では、基板幅を有効に使い定着効率を向上させるために基板幅全体に抵抗発熱体を配置し、基板をニップ内に収める構成をとっている。すなわち、図４において、ニップ幅Nは基板幅の7mmよりも大きい。本実施例ではニップ幅の設計中心値を8mmとし、加圧力・加圧ローラ硬度等が製造上ふれても、必ず加熱体３がニップ内に収まるように設定している。

図１は本実施例における加熱体３の正面図である。図１においては、簡単のためオーバーコート層８を省略している。以下、本実施例の抵抗発熱体６の形状について詳細に説明する。図１に示す通り、本実施例では抵抗発熱体６を4本設けており、記録材Pの搬送方向aにおいて上流側が2本、下流側が2本並列に接続された構成になっている。そして、長手方向の一部分のみ、図１に示す形状で上下流それぞれ2本の抵抗発熱体を1本にまとめている。4本の抵抗発熱体の発熱体幅A/2は全て1.0mmとし、2本を1本にまとめた領域（以下、結合領域と記述する）の発熱体幅Aはその2倍の2.0mmとした。よって、後述する絞り部１５及び結合領域と結合されていない領域との境目を除くと、総発熱体幅は全ての領域において4.0mmとなる。総発熱体幅が長手方向で異なると、定着性が長手方向において一様にならない場合があるので、意図的に幅を変えている絞り部１５を除き、可能な限り総発熱体幅を同じにするような構成をとっている。

前述の通り、本実施例では抵抗発熱体６を可能な限り基板幅全体に配置する構成をとっており、搬送方向aにおいて基板端から抵抗発熱体端までの距離dは0.5mmである。絶縁性を確保するためオーバーコート層８は確実に抵抗発熱体６を覆う必要があるため、dの値としては0.5mm程度は最低限必要である。発熱体間距離C・Dはそれぞれ0.6mm・0.8mmとした。なお、抵抗発熱体６の厚さは、全領域に渡って約10μmとした。

本実施例では、結合領域のみに絞り部１５を設けており、図１に示す形状で絞り部１５のみ発熱体幅をその近傍よりも細くしている。絞り部１５の発熱体幅の設計値は1.6 mmであり、前述の式に従い絞り量は125％となる。本実施例の加熱装置の構成では、絞り量を125％に設定することにより、絞り部の定着性を他の部分と同等にできた。絞り部１５の長手位置はサーモスイッチ当接部に対応させており、抵抗発熱体６の長手方向における中心から絞り部１５の中心までの距離は25mmとした。絞り部１５の長手方向の長さは7mmとした。また、結合領域の長さは10mmとした。

本実施例では、抵抗発熱体６の常温における総抵抗値（給電用電極９・１０間の抵抗）は20Ωとした。よって、上流側2本の抵抗発熱体の合成抵抗と下流側2本の抵抗発熱体の合成抵抗はいずれも約10Ωである。

本実施例のように、幅の細い2本の抵抗発熱体を幅の広い1本の抵抗発熱体にまとめ、幅の広い結合領域のみに絞り部１５を設けることで、絞り量の精度は向上する。抵抗発熱体６の厚さが一定で抵抗材料として持つ体積抵抗値の部分的なばらつきがないと仮定すれば、絞り量は抵抗発熱体６の幅のみによって決まる。ここでは、厚さや体積抵抗値のばらつき以外の要素、すなわち発熱幅が絞り量に与える影響について議論する。スクリーン印刷のずれによる発熱体幅の製造上のばらつき（設計値からのずれ）は発熱体幅によらず一定であるため、発熱体幅が細くなるほどずれ量の影響を大きく受け、絞り量の設計値からのずれも大きくなる傾向にある。表１は、発熱体幅が設計値からずれた場合に、絞り量が設計値からどの程度ずれるかを、発熱体幅で比較したものである（発熱体幅1mmの場合と2mmの場合との比較）。ここで、発熱体幅の設計値からのずれ（公差）は0.1mmとした。製造上、この程度の公差は必要である。

表１において、設計値の欄は、絞り量125％を得るために必要な絞り部と絞り部以外の発熱体幅である。ずれ１の欄は発熱体幅が0.1mmプラス側にずれた場合で、ずれ２の欄は発熱体幅が0.1mmマイナス側にずれた場合を示す。絞り量の計算値は、絞り部と絞り部以外の発熱体幅から前述の式に従って絞り量を計算したものである。絞り量の差は、ずれ１・２の場合に絞り量が設計値からどの程度ずれているかを示したものである。表１に示す通り、発熱体幅が広い方が絞り量のずれが少なく（2mmは1mmの約1/2）、絞り量の精度が向上することが分かる。

以下、定着効率・コスト・絞り量の精度の３点において、本実施例と３種類の従来例との比較をする。図６〜８は従来例１〜３の加熱体の正面図である。図６〜８においても、簡単のためオーバーコート層は省略している。また、従来例１〜３の加熱体と本実施例の加熱体との相違点は、抵抗発熱体６の形状及び体積抵抗値（本実施例と同じ銀パラジウムペーストを用いているが、総抵抗を合わせるためにパターンに応じて体積抵抗値を変えている）のみであり、それ以外の構成や材料、抵抗発熱体６の総抵抗等は全て同じであるとする。

図６は従来例１の加熱体の正面図である。従来例１では抵抗発熱体は2本とし、搬送方向aにおいて上下流対称の形状となっている。発熱体幅Aは2.0mmであり、総発熱体幅は本実施例と同じく4.0mmである。従来例１の発熱体パターンは、抵抗発熱体６を基板幅全体に配置せず基板をニップ内に収めない構成において一般的である、抵抗発熱体６が基板７の幅方向中央に寄せられたパターンである。発熱体間距離Cは0.5mmであり、基板端から抵抗発熱体端までの距離dは1.25mmとなる。

従来例１は、抵抗発熱体６を基板幅全体に配置していないため、定着効率は本実施例よりも劣る。総発熱体幅は本実施例と同じであるので、銀パラジウムの使用量は変わらずコストも同じである。絞り量の精度も、絞り部を設けている発熱体幅は本実施例と同じく2.0mmであるので、同等である。

図７は従来例２の加熱体の正面図である。従来例２は従来例１の構成をベースに可能な限り発熱体幅を広くした構成をとっている。発熱体幅Bは2.75mmであり、総発熱体幅は5.5mmである。発熱体間距離Cは0.5mm、基板端から抵抗発熱体端までの距離dも0.5mmである。

従来例２は、抵抗発熱体６を基板幅全体に配置し、かつ総発熱体幅も大きいため、定着効率は本実施例よりも優るが、コストが非常に高くなる。絞り量の精度は、絞り部を設けている発熱体幅が本実施例よりも広いため、本実施例よりも優る。

図８は従来例３の加熱体の正面図である。従来例３では、本実施例と同じく、基板幅全体に抵抗発熱体６を4本配置し、上流側に2本、下流側に2本それぞれ並列に接続している。4本の発熱体幅A/2は全て1.0mmであり、総発熱体幅は本実施例と同じく4.0mmである。発熱体間距離C・Dはそれぞれ0.6mm・0.8mmであり、基板端から抵抗発熱体端までの距離dは最小の0.5mmである。よって、従来例３と本実施例との相違点は、2本の抵抗発熱体を1本にまとめる結合領域の有無のみである。

従来例３は、抵抗発熱体６を基板幅全体に配置していて、総発熱体幅も本実施例と同じであるため、定着効率は本実施例とほぼ同等と考えられる。実際に従来例３の加熱体を本実施例の加熱装置に搭載して比較した結果、同等の定着性を得るために必要な電力はほぼ同等であった。コストも本実施例と同じである。ただし、絞り量の精度は、絞り部を設けている発熱体幅が1.0mmで本実施例よりも細いので、前述したとおり悪化する。

以上、説明してきた、定着効率・コスト・絞り量の精度の３点における本実施例と従来例１〜３との比較をまとめると、表２のようになる。

○は本実施例と同等であり、◎は本実施例よりも優っており、×は本実施例よりも劣っていることを意味する。表２に示した通り、本実施例が定着効率・コスト・絞り量の精度の３点において、最もバランスのとれた構成であることが分かる。従来例２は、定着効率と絞り量の精度で本実施例よりも優るが、本実施例に対するコストアップが非常に大きくバランスが悪い。なお、従来例１・３の総発熱体幅は本実施例に合わせる必要性はないが、コストを同じにして定着効率と絞り量の精度を本実施例と比較した方が、全体的なバランスの比較が容易であるため、本実施例と同じ総発熱体幅とした。

（実施例２）
本実施例では、抵抗発熱体の形状が一部、実施例１と異なった加熱体を用いる。抵抗発熱体の形状以外の加熱体、加熱装置、画像形成装置の構成は実施例１と同じである。

図９は本実施例における加熱体３の正面図である。図９においても、簡単のためオーバーコート層を省略している。図９に示す通り、本実施例も実施例１と同じく抵抗発熱体６を4本設けており、2本ずつ1本にまとめている。抵抗発熱体が4本存在する領域及び結合領域の形状は全て実施例１と同じである。本実施例と実施例１との相違点は、2本の抵抗発熱体のまとめ方であり、図９に示す通り、2本の抵抗発熱体はそれぞれの搬送方向aにおける幅を維持したまま斜めに接近し、1本に結合されている。すなわち、実施例１では結合領域と結合されていない領域との境目で一部発熱体幅が広くなっていたが、本実施例では、意図的に幅を変えている絞り部１５を除き、完全に全ての領域で総発熱体幅（2A＝4.0mm）を同じにしている。よって、結合領域と結合されていない領域との境目付近における定着性の一様性については、本実施例の方が実施例１より優れている。

本実施例においても、絞り部１５は実施例１と同じ形状で結合領域に設けている。絞り部１５の発熱体幅の設計値は1.6mmであり、絞り量は125％となる。本実施例の加熱装置の構成においても、絞り量を125％に設定することにより、絞り部の定着性を他の部分と同等にできた。絞り部１５の長手方向の位置・長さ及び結合領域の長さは実施例１と同じとした。

本実施例においても、実施例１で説明したのと同様に、定着効率・コスト・絞り量の精度の３点のバランスのとれた構成を達成できる。

本発明の第１の実施例に係る加熱体の正面図本発明の第１の実施例に係る加熱体の正面図及び通電制御を行う回路を表す図本発明の第１の実施例に係る加熱体の断面図本発明に係る加熱装置の概略構成図本発明に係るレーザービームプリンタの要部を示す概略構成図従来例１の加熱体の正面図従来例２の加熱体の正面図従来例３の加熱体の正面図本発明の第２の実施例に係る加熱体の正面図

符号の説明

１ステー
２定着フィルム
３加熱体（ヒータ）
４加圧ローラ
５検温素子（外部当接型サーミスタ）
６抵抗発熱体
７加熱体基板
８オーバーコート層
９・１０給電用電極
１１ CPU
１２トライアック
１３ AC電源
１４安全素子（サーモスイッチ）
１５絞り部
N ニップ部
P 記録材
T トナー
a 記録材搬送方向

Claims

少なくとも基板と、複数の抵抗発熱体と、抵抗発熱体に給電する電極とからなる加熱体によって被加熱材を加熱する加熱装置において、抵抗発熱体の長手方向の一部で、前記複数の抵抗発熱体中の少なくとも2本以上の抵抗発熱体が1本に結合されており、その結合領域内で抵抗発熱体の被加熱材搬送方向の幅が、結合領域内の他の部分の幅よりも細くなる部分が存在することを特徴とする加熱装置。
請求項１記載の加熱装置において、前記抵抗発熱体の結合領域内の幅が細くなっている部分に対応する位置に、抵抗発熱体と直列に接続された安全素子が当接されており、安全素子は所定の温度以上になると抵抗発熱体への給電を遮断する構成であることを特徴とする加熱装置。
請求項１・２記載の加熱装置において、前記抵抗発熱体の結合領域の発熱体幅は、結合されている２本以上の抵抗発熱体の発熱体幅の総和に等しいことを特徴とする加熱装置。
請求項２・３記載の加熱装置において、前記安全素子は、サーモスイッチあるいは温度ヒューズであることを特徴とする加熱装置。
少なくとも加熱体と、一面を加熱体と接触摺動し他面を被加熱材と接触する耐熱性フィルムと、耐熱性フィルムを駆動し、かつ耐熱性フィルムを介して被加熱材を加熱体に密着させる加圧部材とを有し、加熱体と加圧部材により形成されるニップ部を耐熱性フィルムと被加熱材が一緒に挟持搬送されることにより被加熱材を加熱する加熱装置において、該加熱装置が請求項１〜４の何れか１項に記載の構成であることを特徴とする加熱装置。
請求項５記載の加熱装置において、被加熱材搬送方向において前記加熱体の基板が加熱体と加圧部材により形成されるニップ部の中に存在することを特徴とする加熱装置。
記録材上に画像を形成する像形成手段と、該記録材上の画像を加熱する像加熱手段とを有する画像形成装置において、像加熱手段として請求項１〜６の何れか１項に記載の加熱装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。