JP2011060657A - ヒータ及びこのヒータを搭載する像加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 非通紙部昇温を抑制しつつ、通紙領域における発熱均一性を向上できるヒータ及びこのヒータを搭載する像加熱装置を提供する。
【解決手段】 ２本の導電体間に複数本の発熱抵抗体を電気的に並列に接続した発熱ブロックを複数有する発熱ラインを基板端手方向に複数配置し、第１列の発熱ライン中の発熱ブロックの端部と第２列の発熱ライン中の発熱ブロックの端部がヒータ長手方向で重ならないように各発熱ブロックを配置する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタなどの画像形成装置に搭載される加熱定着装置に利用すれば好適なヒータ、及びこのヒータを搭載する像加熱装置に関する。

複写機やプリンタに搭載する定着装置として、エンドレスベルトと、エンドレスベルトの内面に接触するセラミックヒータと、エンドレスベルトを介してセラミックヒータと定着ニップ部を形成する加圧ローラと、を有する装置がある。この定着装置を搭載する画像形成装置で小サイズ紙を連続プリントすると、定着ニップ部長手方向において紙が通過しない領域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。非通紙部の温度が高くなり過ぎると、装置内の各パーツへダメージを与えたり、非通紙部昇温が生じている状態で大サイズ紙にプリントすると、小サイズ紙の非通紙部に相当する領域でトナーが高温オフセットすることもある。

この非通紙部昇温を抑制する手法の一つとして、セラミック基板上の発熱抵抗体を負の抵抗温度特性を有する材質で形成することが考えられている。非通紙部が昇温しても非通紙部の発熱抵抗体の抵抗値は下がるので、非通紙部の発熱抵抗体に電流が流れても非通紙部の発熱が抑えられるという発想である。負の抵抗温度特性は、温度が上がると抵抗が下がる特性であり、以後ＮＴＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）と称する。逆に、発熱抵抗体を正の抵抗温度特性を有する材質で形成することも考えられている。非通紙部が昇温すると非通紙部の発熱抵抗体の抵抗値が昇温し、非通紙部の発熱抵抗体に流れる電流が抑制されることにより非通紙部の発熱を抑制するという発想である。正の抵抗温度特性は、温度が上がると抵抗が上がる特性であり、以後ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）と称する。

しかしながら、一般的にＮＴＣの材質は体積抵抗が非常に高く、一本のヒータに形成する発熱抵抗体の総抵抗を、商用電源で使用できる範囲内に設定するのは非常に難しい。逆にＰＴＣの材質は体積抵抗が非常に低く、ＮＴＣの場合と同様、一本のヒータの発熱抵抗体の総抵抗を、商用電源で使用できる範囲内に設定するのは非常に難しい。

そこで、セラミック基板上に形成するＰＴＣの発熱抵抗体をヒータの長手方向で複数の発熱ブロックに分割し、各発熱ブロックではヒータの短手方向（記録紙の搬送方向）に電流が流れるように二本の導電体を基板の短手方向の両端に配置する。更に複数の発熱ブロックを電気的に直列に繋ぐ構成が特許文献１に開示されている。このような形状にすれば、ＰＴＣの発熱抵抗体であっても、ヒータの総抵抗を商用電源で使用できる範囲に設定しやすくなる。また、この文献には、複数本の発熱抵抗体を二本の導電体の間に電気的に並列に接続して発熱ブロックを構成することも開示されている。

特開２００５−２０９４９３号公報

しかしながら、導電体の抵抗値はゼロではなく、導電体で生じる電圧降下の影響により、一つの発熱ブロック中、中央部の発熱抵抗体に印加される電圧は両端部の発熱抵抗体に印加される電圧に比べて小さくなることが判った。発熱抵抗体の発熱量は印加電圧の二乗に比例するため、一つの発熱ブロックの中央部と両端部で発熱量が異なってしまう。このように、一つの発熱ブロックで発熱ムラが生じると、ヒータ長手方向の発熱分布ムラも大きくなる。

上述の課題を解決するための本発明は、基板と、前記基板上に設けられている第１及び第２導電体と、前記第１導電体と前記第２導電体の間に接続されている発熱抵抗体と、を有し、前記第１導電体は前記基板の長手方向に沿って設けられており、前記第２導電体は前記第１導電体とは前記基板の短手方向で異なる位置に前記長手方向に沿って設けられており、前記発熱抵抗体は前記第１導電体と前記第２導電体の間に複数本電気的に並列に接続されており、電気的に並列接続された複数本の前記発熱抵抗体を有する発熱ブロックが前記長手方向に沿って複数個設けられており、複数個の前記発熱ブロックが電気的に直列に接続されているヒータにおいて、前記電気的に直列に接続されている複数個の発熱ブロックを有する列が、前記基板上の前記短手方向に複数あり、第１列中の前記発熱ブロックの端部と第２列中の前記発熱ブロックの端部が前記長手方向において重ならないように前記第１列中の前記発熱ブロックの位置と前記第２列中の前記発熱ブロックの位置が前記長手方向においてずれていることを特徴とする。

本発明によれば、ヒータ長手方向における発熱分布ムラを抑えることができる。

本発明の像加熱装置の断面図。 実施例１のヒータ構成図。 実施例１のヒータの発熱分布説明図。 比較例のヒータの発熱分布説明図。 実施例１のヒータの用紙サイズとの関係を示した図。 実施例１のヒータの非通紙部昇温抑制効果説明図。 実施例２のヒータ構成図。 実施例３のヒータ構成図。

図１は像加熱装置の一例としての定着装置の断面図である。定着装置は、筒状のフィルム（エンドレスベルト）１と、フィルム１の内面に接触するヒータ１０と、フィルム１を介してヒータ１０と共に定着ニップ部Ｎを形成する加圧ローラ（ニップ部形成部材）２と、を有する。フィルムのベース層の材質は、ポリイミド等の耐熱樹脂、またはステンレス等の金属である。加圧ローラ２は、鉄やアルミニウム等の材質の芯金２ａと、シリコーンゴム等の材質の弾性層２ｂを有する。ヒータ１０は耐熱樹脂製の保持部材３に保持されている。保持部材３はフィルム１の回転を案内するガイド機能も有している。加圧ローラ２は不図示のモータから動力を受けて矢印方向に回転する。加圧ローラ２が回転することによってフィルム１が従動して回転する。

ヒータ１０は、セラミック製のヒータ基板１３と、基板１３上に形成された発熱ラインＡ（第１列）及び発熱ラインＢ（第２列）と、発熱ラインＡ及びＢを覆う絶縁性（本実施例ではガラス）の表面保護層１４を有する。ヒータ基板１３の裏面側であって、プリンタで設定されている利用可能な最小サイズ紙の通紙領域にはサーミスタ等の温度検知素子４が当接している。温度検知素子４の検知温度に応じて商用交流電源から発熱ラインへ供給する電力が制御される。未定着トナー画像を担持する記録材（用紙）Ｐは、定着ニップ部Ｎで挟持搬送されつつ加熱されて定着処理される。ヒータ基板１３の裏面側には、ヒータが異常昇温した時に作動して発熱ラインへの給電ラインを遮断するサーモスイッチ等の安全素子５も当接している。安全素子５も温度検知素子４と同様に最小サイズ紙の通紙領域に当接している。番号６は保持部材３に不図示のバネの圧力を加えるための金属製のステーである。

図２はヒータの構造を説明するための図面である。図２（ａ）がヒータの平面図、図２（ｂ）が発熱ラインＡ中の１つの発熱ブロックＡ１を示した拡大図、図２（ｃ）が発熱ラインＢ中の１つの発熱ブロックＢ１を示した拡大図である。なお、発熱ラインＡ中の発熱抵抗体、及び発熱ラインＢ中の発熱抵抗体Ａ１及びＢ１は、いずれもＰＴＣである。

発熱ラインＡ（第１列）は、２０個の発熱ブロックＡ１〜Ａ２０を有し、発熱ブロックＡ１〜Ａ２０は直列に接続されている。発熱ラインＢ（第２列）も、２０個の発熱ブロックＢ１〜Ｂ２０を有し、発熱ブロックＢ１〜Ｂ２０も直列に接続されている。また、発熱ラインＡと発熱ラインＢも電気的に直列に接続されている。発熱ラインＡ及びＢには、給電用コネクタを繋ぐ電極ＡＥ及びＢＥから電力が供給される。

発熱ラインＡは、基板長手方向に沿って設けられている導電パターンＡａ（発熱ラインＡの第１導電体）と、導電パターンＡａとは基板の短手方向で異なる位置に基板長手方向に沿って設けられている導電パターンＡｂ（発熱ラインＡの第２導電体）を有する。導電パターンＡａは基板長手方向で１１本（Ａａ−１〜Ａａ−１１）に分割されている。導電パターンＡｂは基板長手方向で１０本（Ａａ−１〜Ａａ−１０）に分割されている。図２（ｂ）に示すように、導電パターンＡａの一部である導電パターンＡａ−１と、導電パターンＡｂの一部である導電パターンＡｂ−１の間には複数本（本例では８本）の発熱抵抗体（Ａ１−１〜Ａ１−８）が電気的に並列に接続されており、発熱ブロックＡ１を形成している。また、導電パターンＡｂ−１と導電パターンＡａ−２の間にも８本の発熱抵抗体（Ａ２−１〜Ａ２−８）が電気的に並列に接続されており、発熱ブロックＡ２（図２ではＡ２の一部を省略しているため記号の付与は省略している）を形成している。発熱ラインＡでは、発熱ブロックＡ１と同様の構成の発熱ブロックが合計１９個（Ａ１〜Ａ１９）設けられている。しかしながら、発熱ラインＡの中で発熱ブロックＡ２０だけが、発熱ブロックの長さや発熱抵抗体の本数において他の発熱ブロックとは異なっている。

発熱ラインＢも、基板長手方向に沿って設けられている導電パターンＢａ（発熱ラインＢの第１導電体）と、導電パターンＢａとは基板の短手方向で異なる位置に基板長手方向に沿って設けられている導電パターンＢｂ（発熱ラインＢの第２導電体）を有する。発熱ラインＢ中の発熱ブロックの構成も発熱ラインＡと同様であり、発熱ラインＢ中の１９個の発熱ブロック（Ｂ２〜Ｂ２０）の構成は発熱ラインＡの発熱ブロック（Ａ１〜Ａ１９）と同じである。また、発熱ラインＢの中で発熱ブロックＢ１だけが、発熱ブロックの長さや発熱抵抗体の本数において他の発熱ブロックとは異なっている。

ところで、上述したように、導電体の抵抗値はゼロではなく、導電体で生じる電圧降下の影響により、一つの発熱ブロック中、中央部の発熱抵抗体に印加される電圧は両端部の発熱抵抗体に印加される電圧に比べて小さくなることが判った。発熱抵抗体の発熱量は印加電圧の二乗に比例するため、一つの発熱ブロックの中央部と両端部で発熱量が異なってしまう。具体的には、一つの発熱ブロック中においてブロックの両端の発熱量が最も大きく、中央部の発熱量が小さくなる。このように、一つの発熱ブロックで発熱ムラが生じると、ヒータ長手方向の発熱分布ムラも大きくなる。

そこで本実施例のヒータは、図２（ａ）に示すように、電気的に直列に接続されている複数個の発熱ブロックを有する列が、基板上の短手方向に複数（発熱ラインＡと発熱ラインＢ）ある。そして、発熱ラインＡ（第１列）中の発熱ブロックの端部と発熱ラインＢ（第２列）中の発熱ブロックの端部が基板長手方向において重ならないように、発熱ラインＡ（第１列）中の発熱ブロックの位置と発熱ラインＢ（第２列）中の発熱ブロックの位置が基板長手方向においてずれている。発熱ラインＡ中の発熱量が大きい位置と発熱ラインＢ中の発熱量が大きい位置、あるいは発熱量が小さい位置同士が基板長手方向において重ならないので、ヒータ長手方向における発熱分布ムラを小さくできる。

発熱ラインＡの発熱ブロックと発熱ラインＢの発熱ブロックを基板長手方向においてずらした場合の発熱分布ムラ抑制効果を図３を用いて説明する。図３（ａ）はヒータのシミュレーション回路図、図３（ｂ）は発熱ラインＡの発熱ブロックと発熱ラインＢの発熱ブロックの位置関係を表す図、図３（ｃ）はヒータの発熱分布図である。図３（ａ）では、条件を簡単化してシミュレーション回路図を作成している。なお、図３（ａ）では、ヒータ１０の発熱抵抗体の総抵抗値を約１２．８５Ω、導電パターンのシート抵抗値を０．００５Ω／□、発熱抵抗体ペーストのシート抵抗値を０．８５Ω／□としている。これらの抵抗値は２００℃での値である。また発熱抵抗体ペーストの抵抗温度係数は１０００ｐｐｍである。図３（ａ）では、発熱ブロックＡ７、Ａ８、Ｂ７、Ｂ８以外の発熱ブロックの抵抗値は合成抵抗値として表している。本実施例では発熱ブロックＢ７の両端部と、発熱ブロックＡ７及びＡ８の中央部が基板長手方向で重なり合うように発熱ブロックをずらして配置している。

図３（ａ）に示すように、一つの発熱ブロック中の隣り合う発熱抵抗体同士を繋ぐ導電パターンの抵抗値が０．００７Ωとなっている。したがって、一つの発熱ブロックの中で両端部に位置する発熱抵抗体へ流れる電流が増加し中央に位置する発熱抵抗体ほど電流が流れにくくなる。そこで、図３（ｂ）に示すように発熱ラインＡの発熱ブロックと発熱ラインＢの発熱ブロックを基板長手方向でずらしている。図３（ｃ）の温度分布に示すように、発熱ブロックをずらすと、発熱分布の上下限値は約±３％の範囲に入っており、ピークの周期は発熱ブロック長の半分になることが分かる。

これに対して、発熱ラインＡの発熱ブロックと発熱ラインＢの発熱ブロックを基板長手方向でずらさずに完全に重ね合わせた比較例を図４（ａ）〜（ｃ）に示す。発熱分布の上下限値は約±８％の範囲に入っており、ピークの周期は発熱ブロック長と同じになることが分かる。図３及び図４のシミュレーション結果を比較すると、本実施例のヒータは発熱分布の上下限値のばらつきは比較例ヒータの半分以下であり、発熱分布のピーク周期は２分の１になるため、本実施例ヒータは比較例ヒータよりも発熱分布ムラが抑えられていることがわかる。上述した発熱ムラは、発熱抵抗体の抵抗成分に対して導電パターンの抵抗成分が高くなるほど、また、一つの発熱ブロック中の発熱抵抗体の数が多い程顕著になる。例えばヒータの導電パターンのシート抵抗値が高くなる場合や、導電パターンの線幅が狭くなった場合に発熱ムラはより顕著に生じる。

このように、電気的に直列に接続されている複数個の発熱ブロックを有する列が、基板上の短手方向に複数あり、発熱ラインＡ（第１列）中の発熱ブロックの位置と発熱ラインＢ（第２列）中の発熱ブロックの位置が基板長手方向においてずれている構成にすれば、発熱分布ムラを抑えることができる。

また、１本の発熱抵抗体の形状は図２に示すような長方形に限るものではないが、特に長方形とするのが好ましい。形状を長方形とすることにより発熱抵抗体全体に電流が流れるようにできる。例えば発熱抵抗体の形状を平行四辺形にした場合、電流が流れやすい最短経路が１本の発熱抵抗体全体ではなく一部になりこの最短経路に多くの電流が集中する。このため、１本の発熱抵抗体に流れる電流分布に偏りが生じ、発熱分布ムラ抑制効果が低減してしまうが、形状を長方形すればこの現象を抑えることができる。更に、隣り合う発熱抵抗体と基板長手方向において一部が重なり合うように配置することにより、基板長手方向で発熱しない領域が発生するのを回避できる。これにより、発熱分布のムラをより小さく抑えられる。

次に、図２に示したヒータで、発熱ラインＡ中とＢ中で、他の発熱ブロックとは構成が異なる発熱ブロック（Ａ２０とＢ１）について説明する。上述したように、発熱ラインＡの発熱ブロックの位置と発熱ラインＢの発熱ブロックの位置を基板長手方向にずらすと、基板長手方向で発熱ブロックＡ１の端部の位置と同じ位置に発熱ラインＢの発熱ブロックが存在しないことになる。同様に、発熱ブロックＢ２０の端部の位置と同じ位置に発熱ラインＡの発熱ブロックが存在しないことになる。このヒータ両端部の領域では発熱ラインＡもしくはＢの一方しか存在しないことになるので、両端部における発熱量が小さくなってしまう。

そこで、本実施例では、上述のように、発熱ブロック（Ａ２０とＢ１）を他の発熱ブロックとは異なる構成としている。図２（ｃ）に発熱ブロック（Ａ２０とＢ１）を代表して発熱ブロックＢ１の構成を示す。この発熱ブロックＢ１は、基板長手方向におけるブロック長ｆが、発熱ブロックＢ２〜Ｂ２０のブロック長ｃの１．３倍となっている（発熱ブロックＡ２０と発熱ブロックＡ１〜Ａ１９との関係も同じ）。ブロック長ｃ、ｆとは、一つの発熱ブロックにおいて発熱抵抗体が存在する領域のヒータ長手方向長さのことである。なお、図２（ｂ）は発熱ブロックＡ１〜Ａ１９、及びＢ２〜Ｂ２０を代表して発熱ブロックＡ１を示している。このように、発熱ブロックＡ２０と発熱ブロックＢ１を設けることで、ヒータの両端部の発熱量低下を補償している。また、ヒータ両端の発熱量低下を補償する発熱ブロックＡ２０及びＢ１を設けているが、発熱ラインＡと発熱ラインＢの両端部は若干ずらしてある。これは、上述のように、一つの発熱ブロック中では発熱ムラが生じるので、発熱ブロックＡ１と発熱ブロックＢ１の端部をヒータ長手方向で重ねてしまうと発熱ムラが大きくなってしまうからである（発熱ブロックＡ２０とＢ２０も同様）。

図５はヒータ１０の非通紙部昇温を説明するための図である。図５は、発熱ラインの中央部を通紙基準にして、Ａ４サイズ（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）紙を用紙の長辺を搬送方向と平行に搬送する場合を示している。図５のヒータ１０は、ＵＳ−ＬＥＴＴＥＲ紙（約２１６ｍｍ×２７９ｍｍ）も使用できるように、２２０ｍｍの発熱ライン長（発熱領域）を有している。発熱ライン長が紙幅よりも長いのは、通紙位置がヒータ長手方向にずれた場合でも、用紙の端部を充分に加熱できるようにするためである。２２０ｍｍの発熱ライン長を有するヒータ１０を用いて紙幅２１０ｍｍのＡ４紙を定着処理する場合、発熱ラインの両端部にそれぞれ５ｍｍの非通紙領域が生じる。ヒータ１０は通紙部に設けられたサーミスタ４の出力が目標温度を維持するように電力制御されている。したがって、用紙に熱を奪われない非通紙部では、ヒータ温度が通紙部に比べて上昇する。

図６はヒータ１０の非通紙部昇温抑制効果を説明するためのシミュレーション回路図及びシミュレーション結果である。図６（ａ）では、条件を簡単化してシミュレーション回路図を作成している。本シミュレーションではヒータ１０の総抵抗値は約１２．８５Ωとする。導電パターンのシート抵抗値を０．００５Ω／□、発熱体ペーストのシート抵抗値を０．８５Ω／□とする。また発熱体ペーストの抵抗温度係数は１０００ｐｐｍとする。発熱ブロックＡ１〜Ａ１９、Ｂ２〜Ｂ２０に含まれる発熱抵抗体１本あたりの抵抗値は２．２３Ωとなる。発熱ブロックＡ１中の隣り合う発熱抵抗体同士が、線長１．３ｍｍ、線幅１ｍｍの導電パターンで接続されているとすると、発熱抵抗体同士を接続する導電パターンの抵抗値は０．００７Ωとなる。このような発熱抵抗体及び導電パターンで構成された発熱ブロックＡ１の総抵抗値は約０．３２ Ωとなる。一方、発熱ブロックＡ２０及びＢ１に含まれる発熱抵抗体１本辺りの抵抗値は２．５７Ωとなる。発熱ブロックＢ１中の隣り合う発熱抵抗体同士が、線長２ｍｍ、線幅１ｍｍの導電パターンで接続されているとすると、発熱抵抗体同士を接続する導電パターンの抵抗値は０．０１Ωとなる。このような発熱抵抗体及び導電パターンで構成された発熱ブロックＢ１の総抵抗値は約０．４１Ωとなる。図６（ａ）では、説明に必要な発熱ブロックＡ１、Ａ２、Ｂ１以外の発熱ブロックを合成抵抗値として簡略化して示してある。上記の発熱抵抗体の抵抗値は２００℃時の値を示してある。

図６（ｂ）は本シミュレーションに係る、発熱ブロックＡ１、Ａ２、Ｂ１の拡大図である。通紙領域の温度は２００℃に制御されており、非通紙領域は３００℃まで昇温している状態においてシミュレーションを行った。非通紙領域と通紙領域の境界は発熱ラインＡの左端から４．１２５ｍｍである。非通紙領域では温度が３００℃まで上昇しているため、発熱抵抗体の抵抗温度係数の影響により、発熱抵抗体Ａ１−１〜Ａ１−３と、発熱抵抗体Ｂ１−１の抵抗値はそれぞれ１０％上昇している。導電パターンの抵抗温度係数は影響が少ないため、本シミュレーションでは温度による抵抗変化について考慮していない。

図６（ｃ）は上記のような条件におけるヒータ１０発熱分布を示すシミュレーション結果である。シミュレーション結果から、ヒータ１０では通紙領域に比べて非通紙領域の発熱量が少ないことが分かる。図の縦軸には、導電パターンの発熱量も加味した、ヒータ長手方向の単位長さあたりの発熱量を示している。発熱ラインＢが存在しない発熱ラインＡの左端から２ｍｍの範囲を除いた、非通紙領域の平均発熱量は、通紙領域の平均に比べて約４％低減していることが分かる。このように、通紙部に設けられたサーミスタ４の出力が目標温度を維持するように電力制御しながら、一つの発熱ブロックＡ１中に通紙領域と非通紙領域の境界が生じるように記録紙を搬送すると、非通紙領域に存在する発熱抵抗体（Ａ１−１〜Ａ１−３）が温度上昇する。すると発熱抵抗体（Ａ１−１〜Ａ１−３）の抵抗値が上昇するので発熱抵抗体（Ａ１−１〜Ａ１−３）に流れる電流量を低減できる。よって、非通紙部昇温を抑制することができる。通紙領域と非通紙部領域の境界が発熱ブロックＡ１の最端の発熱抵抗体Ａ１−１上にある場合、一つの発熱ブロック中で複数の発熱抵抗体を並列に接続する効果が低減し、非通紙部昇温を抑制する効果が十分に得られないことがある。よって図５及び図６（ｂ）に示すように、発熱ブロックＡ１中の発熱抵抗体Ａ１−１や、発熱ブロックＢ１中の発熱抵抗体Ｂ１−１や、発熱ブロックＡ２０中の発熱抵抗体Ａ２０−７や、発熱ブロックＢ２０中の発熱抵抗体Ｂ２０−８に用紙が重ならないように、ヒータを設計することによって、非通紙部昇温を抑制する効果を効果的に得ることができる。

図７は実施例２のヒータ２０の構成を示す図である。このヒータ２０は、二つのヒータ駆動回路により発熱ラインＡ（第１列）と発熱ラインＢ（第２列）を独立駆動できる構成であり、そのために実施例１のヒータ１０に対して電極ＣＥを発熱ラインＡとＢの間に追加している。発熱ラインＡは電極ＡＥと電極ＣＥを介して電力を供給され、発熱ラインＢは電極ＢＥと電極ＣＥを介して電力を供給される。電極ＣＥを追加した以外の構成はヒータ１０と同じである。このように、発熱ラインＡとＢを独立して制御できる構成のヒータにも本発明を適用できる。

図８は実施例３のヒータ３０の構成を示す図である。図８（ａ）に示すように、ヒータ２０の長手方向両端部には実施例１のヒータ１０と同様の発熱ブロックＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２が設けられている。発熱ラインＡの発熱ブロックＡ１と発熱ブロックＡ２の間には、ＰＴＣである複数本の発熱抵抗体（Ａ１−１〜Ａ１−８、Ａ３−１〜Ａ３−８）を並列接続した発熱ブロックではなく、一本の発熱抵抗体からなる発熱パターンＡＰが発熱ブロックＡ１とＡ２に直列に繋がれている。発熱ラインＢも発熱ラインＡと同様な構成である。このヒータ３０も基板長手方向の発熱分布を均一にするため、発熱ラインＡの発熱ブロックＡ１は、発熱ラインＢの発熱ブロックＢ１に対してヒータ長手方向において完全に重なり合わないように（発熱ブロックの端部同士が重ならないように）、ヒータ長手方向においてずらして配置されている。発熱ブロックＡ２と発熱ブロックＢ２の位置関係も同様である。このように、ヒータ３０の各列の発熱ブロックは基板長手方向において端部に設けられており、この発熱ブロックよりも通紙基準側（本例では基板長手方向の中央側）には一本の発熱抵抗体からなる発熱パターンが接続されている。

図８（ｂ）は、４つの発熱ブロックを代表して発熱ブロックＡ１、及び発熱ブロックＡ１に繋がっている発熱パターンＡＰの一部の拡大図を示している。発熱ブロックＡ１は線長ｇ、線幅ｈの長方形の発熱パターンを８本並べ、導電パターンＡａ−１及びＡｂ−１を介して並列接続している。発熱ブロックＡ２、Ｂ１、Ｂ２も同様の形状を有している。ヒータ３０の総抵抗値は約１２．８５Ωとする。発熱ブロックＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２は、導電パターンのシート抵抗値を０．００５Ω／□、発熱体ペーストのシート抵抗値を０．８５Ω／□とし、発熱抵抗体１本あたりの抵抗値は２．２３Ωとなる。各部の寸法は、ｇ＝１．８４ｍｍ、ｈ＝０．７ｍｍ、ｉ＝１０．７３ｍｍである。発熱ブロックＡ１中の隣り合う発熱抵抗体同士が、線長１．３ｍｍ、線幅１ｍｍの導電パターンで接続されているとすると、発熱抵抗体間の導電パターンの抵抗値は０．００７Ωとなる。このような発熱抵抗体及び導電パターンで構成された、発熱ブロックＡ１の総抵抗値は０．３２ Ωとなる。

発熱パターンＡＰは発熱体ペーストのシート抵抗値を０．０４７Ω／□とし、総抵抗５．９Ω、線幅１．６ｍｍ、長さ１９８ｍｍのヒータ長手方向に伸びた帯状の発熱パターンである。発熱パターンＢＰは発熱パターンＡＰより若干短く、発熱体ペーストのシート抵抗値を０．０４７Ω／□とし、総抵抗５．８Ω、線幅１．６ｍｍ、長さ１９４ｍｍのヒータ長手方向に伸びた帯状の発熱パターンである。発熱ブロックＡ１と発熱パターンＡＰ間の間隙部は導電パターン（ｊ＝０．２７ｍｍ）で接続されている。このように発熱ブロックＡ１中の発熱抵抗体のシート抵抗と、発熱パターンＡＰのシート抵抗と、を異なる抵抗値の材質を用いることで、単位長さあたりの発熱量を調整している。図８（ｂ）に示すように、発熱ブロックＡ１と発熱パターンＡＰを直列接続する場合、これらの間隙部の導電パターン部分で不連続な発熱分布が生じる場合がある。しかしながら、発熱ラインＡの発熱ブロックＡ１は、発熱ラインＢの発熱ブロックＢ１とヒータ長手方向において完全に重なり合わないように、ヒータ長手方向においてずらして配置されているので、間隙部で生じる不連続な発熱分布の影響も緩和することができる。

１ 定着フィルム
２ 加圧ローラ
１０ ヒータ
Ａ 発熱ラインＡ（第１列）
Ｂ 発熱ラインＢ（第２列）
Ａ１〜Ａ２０ 発熱ラインＡの発熱ブロック
Ｂ１〜Ｂ２０ 発熱ラインＢの発熱ブロック
Ａａ、Ａｂ 発熱ラインＡの導電体
Ｂａ、Ｂｂ 発熱ラインＢの導電体
Ａ１−１〜Ａ１−８、Ｂ１−１〜Ｂ１−８ 発熱抵抗体

Claims (6)

1. 基板と、前記基板上に設けられている第１及び第２導電体と、前記第１導電体と前記第２導電体の間に接続されている発熱抵抗体と、を有し、前記第１導電体は前記基板の長手方向に沿って設けられており、前記第２導電体は前記第１導電体とは前記基板の短手方向で異なる位置に前記長手方向に沿って設けられており、前記発熱抵抗体は前記第１導電体と前記第２導電体の間に複数本電気的に並列に接続されており、電気的に並列接続された複数本の前記発熱抵抗体を有する発熱ブロックが前記長手方向に沿って複数個設けられており、複数個の前記発熱ブロックが電気的に直列に接続されているヒータにおいて、
   前記電気的に直列に接続されている複数個の発熱ブロックを有する列が、前記基板上の前記短手方向に複数あり、第１列中の前記発熱ブロックの端部と第２列中の前記発熱ブロックの端部が前記長手方向において重ならないように前記第１列中の前記発熱ブロックの位置と前記第２列中の前記発熱ブロックの位置が前記長手方向においてずれていることを特徴とするヒータ。
2. 前記第１列と前記第２列は電気的に直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. 前記第１列と前記第２列は独立駆動できる構成であることを特徴とする請求項１に記載のヒータ。
4. 前記発熱抵抗体の形状は長方形であり、隣り合う前記発熱抵抗体と前記長手方向において一部が重なり合うように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のヒータ。
5. 各列の前記発熱ブロックは前記長手方向において端部に設けられており、この発熱ブロックよりも通紙基準側には一本の発熱抵抗体からなる発熱パターン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。
6. エンドレスベルトと、前記エンドレスベルトの内面に接触するヒータと、前記エンドレスベルトを介して前記ヒータと共にニップ部を形成するニップ部形成部材と、を有し、前記ニップ部で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ加熱する像加熱装置において、
   前記ヒータが請求項１〜５いずれか１項に記載のヒータであることを特徴とする像加熱装置。

Images