JP2014089330A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着装置で用いられる記録材搬送方向に通電するヒータにおいて、発熱ムラの抑制と耐久性の低下を抑制する。
【解決手段】ヒータは、細長い基板１４と、前記基板の上に互いに間隔を設けて前記基板の長手方向に沿って延設され前記基板の長手方向の端部近傍で折り返された第１の導体ライン３１ｂ、３１ｃ及び第２の導体ライン３１ａ、３１ｄと、前記第１の導体ラインの一端に設けられた第１の電気接点部３２ｂと、前記第２の導体ラインの端部のうち前記第１の導体ラインの他端に近い側の端部に設けられた第２の電気接点部３２ａと、前記第１の導体ラインと前記第２の導体ラインとの間で前記第１の導体ラインと前記第２の導体ラインとに電気的に接続された発熱抵抗体３５ａ、３５ｂと、を有し、前記第１の導体ラインと前記第２の導体ラインと前記発熱抵抗体との組で形成される発熱領域が前記基板の短手方向に２列ある。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真記録技術や静電記録技術を用いた複写機やプリンタに搭載される加熱定着装置及びこの装置に用いられるヒータに関する。

近年、クイックスタートや省エネルギーに有利な構成であるフィルム加熱方式の定着装置が実用化されている。フィルム加熱方式の定着装置は、筒状のフィルムと、フィルムの内面に接触するヒータと、ヒータと共にフィルムを介してニップ部を形成する加圧部材とを有する構成が一般的である。この定着装置は、ニップ部でトナー画像を担持した記録材を搬送しながら加熱しトナー画像を記録材に定着する。フィルム加熱方式の定着装置は、ヒータ及びフィルムに熱容量が小さい部材を用いることでオンデマンドタイプの装置を構成することができる。例えば、画像を形成する時のみヒータに通電して短時間でヒータを所定の目標温度に達するように発熱させることができる。また、プリントジョブを待つスタンバイ状態において定着装置を温めておく必要性が少ないため、スタンバイ状態の消費電力を小さくできるという利点がある。

ところで、このような定着装置を用いた画像形成装置では、小サイズ紙を連続してプリントすると、ヒータの記録材が通過しない非通紙領域が過度に昇温する非通紙部昇温という現象が生じる場合がある。

そこで、特許文献１には、非通紙領域の過昇温を抑制することができるヒータが開示されている。図８にそのヒータの一例を示す。２７はヒータ基板、２５及び２６は導体であり、２４の領域（電気接点部）に給電用のコネクタが接触する。２本の導体２５、２６は基板１４の長手方向に沿って設けられている。２８は２本の導体間に繋がれたＰＴＣ（抵抗の正の温度係数）特性を有する発熱抵抗体である。そして、導体２５、２６に電気接点部２４から給電することにより、発熱抵抗体２８が発熱する。このような記録材搬送方向に通電するヒータは、小サイズの記録材を通過させた場合の非通紙領域において、昇温するにつれて発熱抵抗体の抵抗が上昇し発熱を抑制する効果が働くため、非通紙領域の過度な温度上昇を抑制することができる。特許文献１に開示されている図８のヒータは、電気接点部２４が基板の長手方向の一方の端部にのみに設けられており、給電コネクタは片側に設ければ良い構成である。このタイプのヒータを片側ヒータと呼ぶ。この片側ヒータは、図９（ａ）に示すように、紙を通紙していない状況でもヒータの長手方向で発熱ムラが生じる。この発熱ムラの原因は、ヒータ基板２７の長手方向に沿って設けられた２本の導体の電気抵抗がゼロではないことによる。つまり、図９（ｂ）のように導体２５及び２６において導体自身の電気抵抗によって電圧が降下するのである。図９（ｂ）では、導体２５にプラス極性、導体２６にマイナス極性に給電されているものとしている。発熱抵抗体２８の長手方向の発熱量は、導体２５と導体２６との間の電位差によって決まる。導体２５と導体２６との電位差は、図９（ｂ）の点線に示すような分布となる。給電コネクタと接触する電気接点部２４に近い側の発熱量が大きく、電気接点部２４から遠い側の発熱量が小さくなる。

一方、特許文献２のヒータは、図１０に示すような記録材搬送方向に通電するタイプのヒータであって、ヒータの長手方向の発熱ムラを抑制できる構成のヒータである。このヒータは、第１の導体２１から発熱抵抗体１５への最初に電流が流れる位置の点Ａと、第２の導体２２から発熱抵抗体１５へ最初に電流がながれる位置である点Ｃと、を結んだ仮想線が発熱抵抗体１５の対角線になるような構成である。以後、このタイプのヒータを対角ヒータと呼ぶ。この対角ヒータの基板の長手方向の発熱分布は、図１１（ａ）に示すように、両端部の発熱量が中央部よりも大きい発熱分布になる。ヒータの長手方向の端部の発熱量が中央部より大きくなる理由は、電気接点部から導体の長手方向に沿って電圧降下が生じるためである。導体２１と導体２２との電位差は、図１１（ｂ）の点線に示すような分布になる。

ここで、図９（ｂ）の片側ヒータの基板の長手方向の電位差分布を示した点線と、図１１（ｂ）の対角ヒータの基板の長手方向の電位差分布を示した点線と、を比較してみる。その結果、対角ヒータは片側ヒータよりも基板の長手方向の電位差のムラが小さくなり、発熱ムラが改善されていることがわかる。

しかしながら、上記の対角ヒータは、電気接点部を基板の長手方向の両端部に有するので、給電用のコネクタを両端部に設ける必要があり、ヒータの組み立て工程や給電用のコネクタの数が多くなるというデメリットがある。

そこで、特許文献２に、図１２に示すように、発熱ムラが対角ヒータと同等のレベルであって、電気接点部をヒータの一方の端部のみに配置するヒータが開示されている。このヒータは、基板に設けたスルーホール２３を介して基板の裏面に導体２２を形成することで２つの電気接点部をヒータの片側に設けることができる構成である。

特開平５−１９６５２号 特開２００５−２３４５４０号公報

しかしながら、特許文献２の図１２のヒータは、基板にスルーホールを設けているため、基板の強度が低下し耐久性が劣るという課題がある。

そこで、本発明は記録材搬送方向に通電して発熱させるヒータにおいて、ヒータの長手方向の発熱ムラが小さく、且つ、基板の強度を低下させることなく電気接点部をヒータの長手方向の一端部のみに設けたヒータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明の第１の側面として、ヒータはトナー画像を担持した記録材を加熱してトナー像を記録材に定着する定着装置に用いられるヒータであって、細長い基板と、前記基板の上に互いに間隔を設けて前記基板の長手方向に沿って延設され前記基板の長手方向の端部近傍で折り返された第１の導体ライン及び第２の導体ラインと、前記第１の導体ラインの一端に設けられた第１の電気接点部と、前記第２の導体ラインの端部のうち前記第１の導体ラインの他端に近い側の端部に設けられた第２の電気接点部と、前記第１の導体ラインと前記第２の導体ラインとの間で前記第１の導体ラインと前記第２の導体ラインとに電気的に接続された発熱抵抗体と、を有し、前記第１の導体ラインと前記第２の導体ラインと前記発熱抵抗体との組で形成される発熱領域が前記基板の短手方向に２列あることを特徴とする。

本発明の第２の側面として、ヒータはトナー画像を担持した記録材を加熱してトナー像を記録材に定着する定着装置に用いられるヒータであって、細長い基板と、前記基板の上に互いに間隔を設けて前記基板の長手方向に沿って延設され前記基板の長手方向の端部近傍で折り返された第１の導体ライン及び第２の導体ラインと、前記第１の導体ラインの折り返し部に設けられた第１の電気接点部と、前記第２の導体ラインの折り返し部に設けられた第２の電気接点部と、前記第１の導体ラインと前記第２の導体ラインとの間で前記第１の導体ラインと前記第２の導体ラインとに電気的に接続された発熱抵抗体と、を有し、前記第１の導体ラインと前記第２の導体ラインと前記発熱抵抗体との組で形成される発熱領域が前記基板の短手方向に２列あることを特徴とする。

本発明の第３の側面として、定着装置は、筒状のフィルムと、前記フィルムの内面に接触し、通電によって発熱するヒータと、前記フィルムを介して前記ヒータと共にニップ部を形成する加圧部材と、を備え、前記ニップ部でトナー画像を担持した記録材を加熱してトナー画像を記録材に定着する定着装置において、前記ヒータは、細長い基板と、前記基板の上に互いに間隔を設けて前記基板の長手方向に沿って延設され前記基板の長手方向の端部近傍で折り返された第１の導体ライン及び第２の導体ラインと、前記第１の導体ラインの一端に設けられた第１の電気接点部と、前記第２の導体ラインの端部のうち前記第１の導体ラインの他端に近い側の端部に設けられた第２の電気接点部と、前記第１の導体ラインと前記第２の導体ラインとの間で前記第１の導体ラインと前記第２の導体ラインとに電気的に接続された発熱抵抗体と、を有し、前記第１の導体ラインと前記第２の導体ラインと前記発熱抵抗体との組で形成される発熱領域が前記基板の短手方向に２列あることを特徴とする。

本発明の第４の側面として、定着装置は、筒状のフィルムと、前記フィルムの内面に接触し、通電によって発熱するヒータと、前記フィルムを介して前記ヒータと共にニップ部を形成する加圧部材と、を備え、前記ニップ部でトナー画像を担持した記録材を加熱してトナー画像を記録材に定着する定着装置において、前記ヒータは、細長い基板と、前記基板の上に互いに間隔を設けて前記基板の長手方向に沿って延設され前記基板の長手方向の端部近傍で折り返された第１の導体ライン及び第２の導体ラインと、前記第１の導体ラインの折り返し部に設けられた第１の電気接点部と、前記第２の導体ラインの折り返し部に設けられた第２の電気接点部と、前記第１の導体ラインと前記第２の導体ラインとの間で前記第１の導体ラインと前記第２の導体ラインとに電気的に接続された発熱抵抗体と、を有し、前記第１の導体ラインと前記第２の導体ラインと前記発熱抵抗体との組で形成される発熱領域が前記基板の短手方向に２列あることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、記録材搬送方向に通電して発熱させるヒータにおいて、ヒータの長手方向の発熱ムラが小さく、且つ、基板の強度を低下させることなく電気接点部をヒータの長手方向の一端部のみに設けたヒータを提供することができる。

実施例１の定着装置を搭載した画像形成装置の概略構成図である。 実施例１の像加熱装置に搭載するヒータ１３の平面図である。 実施例１のヒータの電気回路図である。 実施例１のヒータの発熱分布図および電位分布図である。 実施例２の定着装置に搭載するヒータ１３の平面図である。 実施例２のヒータの電気回路図である。 実施例２のヒータのヒータ長手方向における発熱分布図および電位分布図である。 比較例１のヒータの平面図である。 比較例１のヒータの発熱分布図および電位分布図である。 比較例２のヒータの平面図である。 比較例２のヒータの発熱分布図および電位分布図である。 比較例２のヒータを改良したヒータの平面図である。

（実施例１）
（１）画像形成装置例
以下、図面を参照し本発明に係る実施例１について説明する。図１は実施例１の定着装置を搭載した画像形成装置の概略構成図である。１は矢印の方向に回転するドラム型の電子写真感光体である。Ｍ１はこの感光ドラム１等を駆動するメインモータである。１０３はモータＭ１のコントローラであり、ＣＰＵ１００によって制御される。この感光ドラム１は、帯電ローラ２により所定の極性・電位に一様に帯電処理される。感光ドラム１の帯電処理された面は画像信号に応じて変調されたレーザ光Ｌによって走査され、感光ドラム上には画像信号に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像は現像器３から供給されるトナーによって現像される。感光ドラム上に形成されたトナー像は、転写ローラ４によって転写位置Ｔで記録材Ｐ上に転写される。電源７は転写ローラ４に転写バイアスを印加している。その後、トナー像を担持する記録材Ｐは定着装置８へ搬送され、トナー像は記録材Ｐ上に加熱定着される。定着処理された記録材Ｐは画像形成装置の外に出力される。なお、５は感光ドラムをクリーニングするクリーナであり、６は記録材の通過タイミングを検知するセンサである。

（２）定着装置８
実施例１の定着装置８は、モータＭ２によって加圧部材としての加圧ローラ１８を駆動し、筒状のフィルム１２が加圧ローラ１８の回転に従動して回転する構成の定着装置である。定着装置８においては、フィルム１２の内面に接触するヒータ１３と加圧ローラ１８とがフィルム１２を介して定着ニップ部Ｎを形成している。トナー画像を担持する記録材Ｐは、定着ニップ部Ｎにおいて、搬送されながら加熱され、トナー画像が記録材Ｐに定着される。尚、１１はヒータ１３を保持するホルダである。ヒータ１３は、材質がセラミックである基板１４と、基板１４上に印刷された発熱抵抗体３５と、発熱抵抗体３５を覆うガラスコート層１６と、を有する。１９は加圧ローラ１８の芯金、２０は芯金１９に設けられた弾性層、１７はヒータ１３の温度を検知する温度検知素子である。

ヒータ１３の発熱抵抗体３５は、トライアック１０１を介してＡＣ電源Ｓに接続されている。発熱抵抗体３５はＡＣ電源ＳからＡＣ電圧が印加（電力供給）されると発熱する。これによりヒータ１３が昇温する。ヒータ１３の温度はサーミスタ１７により検知されており、ＣＰＵ１００はサーミスタ１７の検知温度が設定温度を維持するようにトライアック１０１を制御する。ヒータ１３の制御方法として位相制御や波数制御を用いる。

定着処理中、記録材Ｐのサイズに拘わらずヒータ１３を目標温度に保つために、サーミスタ１７は、ヒータ１３の長手方向において記録材Ｐの搬送基準付近に配置されている。なお、実施例１の画像形成装置は、記録材の幅方向の中央が画像形成装置の記録材搬送基準と一致するように記録材が搬送される。ＣＰＵ１００はサーミスタ１７の検知温度が所定の目標温度に維持されるようにヒータ１３を制御する。

（３）ヒータの構成
図２は、実施例１の定着装置に搭載するヒータ１３の平面図である。図３は実施例１の定着装置８の電気回路図である。

１４はアルミナ製の細長い基板である。基板１４のサイズは、厚さ１ｍｍ、記録材搬送方向に直交する方向の長さ２７０ｍｍ、記録材搬送方向の幅が１３ｍｍである。３２ａは第２の電気接点部、３２ｂは第１の電気接点部であり、例えばＡｇやＡｇ／Ｐｔなどの導電材料にガラス粉末を混ぜた材料で構成されている。なお、導電材料とガラス紛の配合を変えれば所望の体積抵抗値に調整できる。第２の電気接点部３２ａには定着装置に設けられた第１の給電コネクタが取り付けられ、第１の電気接点部３２ｂには定着装置に設けられた第２の給電コネクタが取り付けられる。なお、ここで述べている第１の給電コネクタと第２の給電コネクタは、電気的に逆極性であるものを意味しており、第１の給電コネクタと第２の給電コネクタが物理的に一つの構造物に収まっていても構わない。

実施例１のヒータパターンについて説明する。基板１４の上には、互いに間隔を設けて基板１４の長手方向に沿って延設され基板１４の長手方向の端部近傍で折り返された第１の導体ラインと第２の導体ラインとがある。便宜上、第１の導体ラインを直線部３１ｂ及び３１ｃと折り返し部３３ｂとの３つの部分に分けて説明する。同様に、第２の導体ラインを直線部３１ａ及び３１ｄと折り返し部３３ａとの３つの部分に分けて説明する。

ヒータ１３は、第１の導体ラインの一端に設けられた第１の電気接点部３２ｂと、第２の導体ラインの端部のうち第１の導体ラインの他端に近い側の端部に設けられた第２の電気接点部３２ａと、を有する。また、ヒータ１３は、第１の導体ラインの直線部３１ｂと第２の導体ラインの直線部３１ａとの間で第１の導体ラインと第２の導体ラインとに電気的に接続された発熱抵抗体３５ａを有する。更に、ヒータ１３は、第１の導体ラインの直線部３１ｃと第２の導体ラインの直線部３１ｄとの間で第１の導体ラインと第２の導体ラインとに電気的に接続された発熱抵抗体３５ｂを有する。つまり、ヒータ１３は、第１の導体ラインと第２の導体ラインと発熱抵抗体３５ａとで形成される第１の発熱領域と、第１の導体ラインと第２の導体ラインと発熱抵抗体３５ａとで形成される第２の発熱領域と、を有する構成である。第１の発熱領域と第２の発熱領域とは、基板１４の短手方向で２列になっている。このように基板１４の上の発熱領域を基板の短手方向に２列にすることで、発熱領域が基板の短手方向の中央部に１列だけある場合よりも基板の短手方向の温度分布の高低差を小さくすることができる。その結果、基板１４に生じる熱応力が小さくなりヒータの割れに対して有利な構成となる。尚、２つの発熱抵抗体３５ａ、３５ｂは、いずれもＰＴＣ特性であり、ＴＣＲは５００ｐｐｍ／℃である。

第１の導体ラインの直線部３１ｂ及び直線部３１ｃ、第２の導体ラインの直線部３１ａ及び直線部３１ｄの基板の短手方向の幅はいずれも１ｍｍである。直線部３１ａと直線部３１ｂとの間隔及び直線部３１ｃと直線部３１ｄとの間隔は２ｍｍ、直線部３１ｂと直線部３１ｃの間隔は３ｍｍに設定してある。また、第２の導体ラインの折り返し部３３ａの基板の長手方向の幅は４ｍｍで、第１の導体ラインの折り返し部３３ｂの基板の長手方向の幅は１．５ｍｍである。発熱抵抗体３５ａ及び３５ｂの基板の長手方向の長さは約２２０ｍｍである。

ここで、折り返し部３３ａの基板の短手方向の幅を折り返し部３３ｂの基板の短手方向の幅よりも広くした理由を説明する。第２の導体ラインの長さは、第１の導体ラインよりも長いので、第２の導体ラインの方が第１の導体ラインよりも電圧降下が大きくなる。そこで、第２の導体ラインの折り返し部３３ａの基板の短手方向の幅を折り返し部３３ｂの基板の短手方向の幅よりも広くすることで、第２の導体ラインの電圧降下を緩和しているのである。尚、基板１４上の導体ラインの幅は、定着装置に要求される性能に合わせて適宜設定すれば良い。

実施例１のヒータ１３の製造方法を説明する。前述した電気接点部と、導体ラインと、発熱抵抗体とは、いずれも厚さ調整が容易であるスクリーン印刷によって基板１４の上に形成する。導体ラインと、電気接点部とは、同じ材料のペーストを用いて基板１４上にスクリーン印刷する。また、２つの発熱抵抗体３５ａ及び３５ｂは、共に同じ材料のペーストを用いて基板１４上にスクリーン印刷する。発熱抵抗体３５ａ及び３５ｂの材料は、酸化ルテニウムや、Ａｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）等の電気抵抗材料にガラス粉末などを混ぜた材料が用いられる。これらの材料の配合を変えることで発熱抵抗体の体積抵抗値を変えることができる。本実施例ではＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）を採用している。基板１４上に、まず、電気接点部３２ａ及び第２の導体ラインのペーストと、電気接点部３２ｂ及び第１の導体ラインのペーストと、を同時にスクリーン印刷する。その後、発熱抵抗体３５ａ及び３５ｂを導体ラインの上に重ねてスクリーン印刷している。この後、発熱抵抗体３５ａ及び３５ｂを覆うように保護層としてのガラス層をスクリーン印刷する。

次に、実施例１のヒータ１３の基板の長手方向の発熱分布について説明する。発熱抵抗体３５ａと第２の導体ラインの直線部３１ａとの接触領域うち電気的に最も第１の電気接点部３２ａに近い位置はＡ１である。また、発熱抵抗体３５ａと第１の導体ラインの直線部３１ｂとの接触領域のうち電気的に最も第２の電気接点部３２ｂに近い位置はＢ１である。Ａ１とＢ１を結ぶ仮想線は発熱抵抗体の３５ａの対角線になっている。同様に、Ａ２とＢ２を結ぶ仮想線は発熱抵抗体の３５ｂの対角線になっている。

また、ヒータ１３は、図３のように第２の導体ラインの直線部３１ａと第１の導体ラインの直線部３１ｂとの間には無数の抵抗が並列に繋がっているとみなすことができる。同様に、第１の導体ラインの直線部３１ｃと第２の導体ラインの直線部３１ｄとの間には無数の抵抗が並列に繋がっているとみなすことができる。

仮に導体ラインの電気抵抗がゼロ或いは発熱抵抗体の電気抵抗に対して無視できるほど小さい場合は、それぞれの導体ラインはその長手方向に亘って電気接点部と同電位になるので発熱抵抗体は基板の長手方向でほぼ一様に発熱する。しかしながら、現実的には、導体ラインの電気抵抗はゼロではなく、発熱抵抗体の電気抵抗に対して無視できるほどではない場合が多い。従って、ヒータ１３は、導体ラインに沿って電圧降下し、基板の長手方向で発熱ムラが発生する。この発熱ムラは、基板１４上の導体や電気接点部のパターンによって異なる。

そこで、表１にヒータパターン毎の発熱ムラのレベルを示す。図８に示した比較例１のヒータパターンであって、基板上の長手方向の一方の端部にのみ電気接点部が設けられているものをパターンＡとする。図１０に示した比較例２のヒータパターンであって、基板上で２つの電気接点部の配置が対角になるように設けられたものをパターンＢ１とする。図１２に示したパターンＢ１を改良したものであって、基板にスルーホールを設けて電気接点部を基板の一方の端部のみに設けるものをパターンＢ２とする。

比較例１及び比較例２のヒータはアルミナ製の基板を有する。比較例１及び比較例２の基板のサイズは、厚さ１ｍｍ、記録材搬送方向に直交する方向の長さ２７０ｍｍ、記録材搬送方向の幅１３ｍｍである。また、比較例１及び比較例２における導体ラインの基板の短手方向の幅を１ｍｍ、発熱抵抗体の基板の短手方向の幅を４ｍｍとした。

比較例１、比較例２、及び、実施例１のヒータの総抵抗値を全て２０Ωとして、発熱ムラのレベルを比較した。発熱ムラは、図９（ａ）に示すように、ヒータに８００Ｗの電力を供給し、ヒータの表面温度の最高値が２００℃となった瞬間において、発熱抵抗体が形成された領域におけるヒータの表面温度の最高値と最低値との差分により評価した。

また、比較例１のヒータと、比較例２のヒータと、実施例１のヒータと、を用いて、小サイズ記録材（紙幅１０４．８ｍｍのＣＯＭサイズ紙）を５０枚連続プリントし、加圧ローラ１８の長手方向の端部の非通紙領域の表面温度の最高値をモニタした。この温度と、基板の長手方向に通電する従前のヒータを用いた際の加圧ローラ１８の非通紙領域が達した表面温度の最高値からの差分を、非通紙部昇温抑制の効果として表に示した。

比較例１（パターンＡ）のヒータは、基板の長手方向の一方の端部のみに電気接点部を設けることができるものの、発熱ムラが２３℃となり大きい。比較例２（パターンＢ１）のヒータは、発熱ムラが１０℃となり、発熱ムラの抑制効果は大きい。しかしながら、基板の長手方向の両端部に電気接点部を設けているので、ヒータの組み立て工程数や給電用コネクタの数が増えるというデメリットがある。また、比較例２（パターンＢ２）のヒータは、基板にスルーホールを設けて基板の長手方向の一方の端部にのみ電気接点部を設けているので比較例２（パターンＢ１）のデメリットはない。しかしながら、基板にスルーホールを設けることで基板の強度が低下するのでヒータの耐久性が低下するという課題がある。

次に、実施例１（パターンＣ）のヒータについて説明する。図４（ａ）に、実施例１（パターンＣ）のヒータの基板の長手方向の発熱分布を示す。実施例１のヒータの表面温度が最高値となる部分は、ヒータの長手方向で電気接点部３２ａ及び３２ｂのある側のヒータの一端であり、ヒータの他端の表面温度は最低値となる。なぜなら、図４（ｂ）に示すように、第２の導体ラインの直線部３１ａ及び第１の導体ラインの直線部３１ｂのそれぞれにおいて電圧降下が生じるためである。その結果、直線部３１ａと直線部３１ｂとの間の電位差は、図４（ｂ）の点線に示すような分布となる。また、第１の導電ラインの直線部３１ｃと第２の導体ラインの直線部３１ｄとの間の電圧分布については、直線部３１ａと直線部３１ｂとの間の電圧分布と同様である。

実施例１（パターンＣ）の電位差分布である図４（ｂ）の点線と、比較例１（パターンＡ）のヒータの電位差分布である図９（ｂ）の点線と、を比較すると、実施例１の方が比較例１よりも基板の長手方向の電位差のムラが小さくなっている。従って、実施例１（パターンＣ）のヒータの基板の長手方向の発熱ムラは、比較例１（パターンＡ）よりも良化している。そのため、実施例１のヒータは、基板の長手方向の発熱ムラを小さくすることができて、且つ、基板の強度を低下させることなく基板の長手方向の一方の端部のみに電気接点部を設けることができる。

以上述べたように、実施例１によれば、記録材搬送方向に通電して発熱させるヒータにおいて、ヒータの長手方向の発熱ムラが小さく、且つ、基板の強度を低下させることなく電気接点部をヒータの長手方向の一端部のみに設けたヒータを提供することができる。

（実施例２）
実施例２における画像形成装置および定着装置８の構成は実施例１と同様の構成であるので説明を省略する。実施例２のヒータ１３は、基板の長手方向の一方の端部にのみ電気接点部を配置し、記録材搬送方向に通電するヒータである。実施例２のヒータ１３は実施例１と同等の発熱ムラの抑制効果が得られるヒータであるが、ヒータパターンは実施例１と異なる。

以下に、実施例２のヒータ１３の構成について説明する。図５は、実施例２の定着装置８に搭載するヒータ１３の平面図である。図６は実施例２の定着装置８の電気回路図である。

１４は材質がアルミナである基板であり、厚さ１ｍｍ、長さ２７０ｍｍ、記録材搬送方向の幅１３ｍｍのサイズである。４２ａは第２の電気接点部、４２ｂは第１の電気接点部であり、ＡｇやＡｇ／Ｐｔなどの電気導電材料（導体）にガラス粉末を混ぜた材料で構成されている。なお、電気導電材料とガラス紛の配合を変えれば所望の体積抵抗値に調整できる。第２の電気接点部４２ａには定着装置に設けられた第１の給電コネクタが取り付けられ、第１の電気接点部４２ｂには定着装置に設けられた第２の給電コネクタが取り付けられる。尚、ここで述べている第１の給電コネクタと第２の給電コネクタは、電気的に逆極性であるものを意味しており、第１の給電コネクタと第２の給電コネクタが物理的に一つの構造物に纏まっていても構わない。

基板１４の上には、互いに間隔を設けて基板１４の長手方向に沿って延設され基板１４の長手方向の端部近傍で折り返された第１の導体ラインと第２の導体ラインとがある。

便宜上、第１の導体ラインを直線部４１ｂ及び４１ｃと折り返し部４２ｂとの３つの部分に分けて説明する。同様に、第２の導体ラインを直線部４１ａ及び４１ｄと折り返し部４２ａとの３つの部分に分けて説明する。

実施例２のヒータ１３は、第１の導体ラインの折り返し部４２ｂを第１の電気接点部として、第２の導体ラインの折り返し部４２ａを第２の電気接点部とする。また、ヒータ１３は、第１の導体ラインの直線部４１ｂと第２の導体ラインの直線部４１ａとの間で第１の導体ラインと第２の導体ラインとに電気的に接続された発熱抵抗体４５ａを有する。更に、ヒータ１３は、第１の導体ラインの直線部４１ｃと第２の導体ラインの直線部４１ｄとの間で第１の導体ラインと第２の導体ラインとに電気的に接続された発熱抵抗体４５ｂを有する。つまり、ヒータ１３は、第１の導体ラインと第２の導体ラインと発熱抵抗体４５ａとで形成される第１の発熱領域と、第１の導体ラインと第２の導体ラインと発熱抵抗体４５ｂとで形成される第２の発熱領域と、を有する構成である。第１の発熱領域と第２の発熱領域とは、基板１４の短手方向で２列になっている。このように基板１４の上の発熱領域を基板の短手方向に２列にすることで、発熱領域が基板の短手方向の中央部に１列だけある場合よりも基板の短手方向の温度分布の高低差を小さくすることができる。その結果、基板１４に生じる熱応力が小さくなり基板の割れに対して有利な構成となる。尚、二つの発熱抵抗体４５ａ、４５ｂは、いずれもＰＴＣ特性であり、ＴＣＲは５００ｐｐｍ／℃である。

第１の導体ラインの直線部４１ｂ及び４１ｃ、第２の導体ラインの直線部４１ａ及び４１ｄの幅はいずれも１ｍｍである。第２の導体ラインの直線部４１ａと第１の導体ラインの直線部４１ｂとの基板の短手方向の間隔及び第１の導体ラインの直線部４１ｃと第２の導体ラインの直線部４１ｄとの基板の短手方向の間隔は２ｍｍである。第１の導体ラインの直線部４１ｂと直線部４１ｃとの基板の短手方向の間隔は３ｍｍに設定してある。

電気接点部４２ｂの基板の長手方向の幅は、電気接点部４２ａの基板の長手方向の幅よりも広くしている。なぜなら、電気接点部として必要な面積を確保する必要があるためである。図５に示すように、電気接点部４２ｂは、第２の導体ラインに挟まれた領域に設ける必要があるため、電気接点部４２ｂの基板の短手方向の長さは電気接点部４２ａの基板の短手方向の長さよりも短くなる。そこで、電気接点部４２ｂの基板の長手方向の幅を電気接点部４２ａの基板の長手方向の幅よりも広くすることで、電気接点部４２ａと同等の必要な面積を確保しているのである。その結果、電気接点部におけるコネクタとの接触不良の発生を抑制できる。尚、上述した基板１４の上のパターンのサイズは、定着装置に要求される性能に合わせて適宜設定すれば良い。

また、電気接点部４２、導体ライン４１、発熱抵抗体４５の形成方法やペーストの材料は実施例１と同様である。

図５及び図６において、発熱抵抗体４５ａは第１の導体ラインの直線部４１ａと第２の導体ラインの直線部４１ｂとの間を流れる電流により発熱する。同様に、発熱抵抗体４５ｂは、第１の導体ラインの直線部４１ｃと第２の導体ラインの直線部４１ｄとの間を流れる電流により発熱する。また、発熱抵抗体４５ａと発熱抵抗体４５ｂとは、第１の電気接点部４２ａと第２の電気接点部４２ｂに対して、電気的に並列に接続されている。

また、図６のように第１の導体ラインの直線部４１ａと第２の導体ラインの直線部４１ｂとの間には無数の抵抗体が並列に繋がっているとみなすことができる。同様に、第１の導体ラインの直線部４１ｃと第２の導体ラインの直線部４１ｄとの間には無数の抵抗体が並列に繋がっているとみなすことができる。

表２に、実施例のヒータと、比較例１及び比較例２のヒータと、でヒータの基板の長手方向の発熱ムラの比較を行った。比較例１及び比較例２のヒータの構成は実施例１と同じであるので説明を省略する。図７は実施例２のヒータの基板の長手方向における発熱分布図を示している。第１の導体ライン及び第２の導体ライン自身の電気抵抗による電圧降下が生じている。そのため、ヒータ１３の電気接点部４２ａ及び４２ｂの近傍の発熱量が大きくなり、基板の長手方向で電気接点部４２ａ及び４２ｂが設けられている側と反対側の発熱量が小さくなる。

発熱ムラは図７に示すように、ヒータに８００Ｗの電力を供給し、ヒータの表面温度の最高値が２００℃となった瞬間において、発熱抵抗体が形成された領域におけるヒータ表面温度の最低値との温度差により評価した。

また、比較例１、比較例２、実施例２をヒータとして用いた際、小サイズ紙（紙幅１０４．８ｍｍのＣＯＭサイズ紙）を５０枚連続プリントし、加圧ローラ１８の非通紙領域の表面温度の最高値をモニタした。この温度と、従前の基板の長手方向に通電するヒータを用いた際の加圧ローラ１８の非通紙領域が達した表面温度の最高値と、の差分を、非通紙部昇温の抑制効果として表に示した。

比較例１及び比較例２のヒータパターン、発熱ムラ、及び、給電位置については、実施例１で説明したものと同じであるので説明を省略する。

図７（ａ）は実施例２（パターンＤ）のヒータの基板の長手方向の発熱分布図を示している。実施例２のヒータは、図７（ａ）に示すように、基板の長手方向で電気接点部４２ａ及び４２ｂが設けられている側の一端を最高値とし、それとは反対側の他端を最低値とする発熱分布となる。なぜなら、図７（ｂ）に示すように、第２の導体ラインの直線部４１ａ及び第１の導体ラインの直線部４１ｂのそれぞれにおいて電圧降下が生じるためである。その結果、実施例２では、直線部４１ａと直線部４１ｂとの間の基板の長手方向の電位差が図７（ｂ）の点線に示すような分布となる。また、第２の導体ラインの直線部４１と第１の導体ラインの直線部４１ｄとの間の基板の長手方向の電圧分布は、直線部４１ａと直線部４１ｂとの間の電位分布と同じである。

比較例１のパターンＡの電位差分布である図９（ｂ）の点線と、実施例２の電位差分布である図７（ｂ）の点線を比較すると、実施例２は比較例１よりも基板の長手方向の電位差のムラが小さくなる。従って、実施例２のヒータの基板の長手方向の発熱ムラは、比較例１よりも小さい。なぜなら、実施例２の発熱抵抗体４５ａ及び４５ｂは電気的に並列に繋がれているため、ヒータの総抵抗値を合わせた場合、比較例１パターンＡよりも発熱抵抗体４５ａ、４５ｂの電気抵抗を高くすることができるからである。つまり、発熱抵抗体４５ａ及び４５ｂの電気抵抗を高くすることで導体ラインの電気抵抗の影響を小さくすることができるのである。

以上述べたことから、実施例２によれば、記録材搬送方向に通電して発熱させるヒータにおいて、ヒータの長手方向の発熱ムラが小さく、且つ、基板の強度を低下させることなく電気接点部をヒータの長手方向の一端部のみに設けたヒータを提供することができる。

８ 定着装置
１２ フィルム
１３ ヒータ
１４ 基板
１６ 保護層
１７ サーミスタ
１８ 加圧ローラ
３１ 導体ライン
３２ 電気接点部
３３ 導体ラインの一部（折り返し部）
３５ 発熱抵抗体
４１ 導体ライン
４２ 電気接点部
４５ 発熱抵抗体
Ｎ ニップ部
Ｐ 記録材

Claims (8)

1. トナー画像を担持した記録材を加熱してトナー像を記録材に定着する定着装置に用いられるヒータであって、
   細長い基板と、
   前記基板の上に互いに間隔を設けて前記基板の長手方向に沿って延設され前記基板の長手方向の端部近傍で折り返された第１の導体ライン及び第２の導体ラインと、
   前記第１の導体ラインの一端に設けられた第１の電気接点部と、前記第２の導体ラインの端部のうち前記第１の導体ラインの他端に近い側の端部に設けられた第２の電気接点部と、
   前記第１の導体ラインと前記第２の導体ラインとの間で前記第１の導体ラインと前記第２の導体ラインとに電気的に接続された発熱抵抗体と、
   を有し、前記第１の導体ラインと前記第２の導体ラインと前記発熱抵抗体との組で形成される発熱領域が前記基板の短手方向に２列あることを特徴とするヒータ。
2. 前記第２の導体ラインは、前記第１の導体ラインより前記基板の縁に近い側に設けられており、前記第２の導体ラインの折り返し部の前記基板の長手方向の幅は、前記第１の導体ラインの折り返し部の前記基板の長手方向の幅よりも広いことを特徴とする請求項１に記載のヒータ。
3. トナー画像を担持した記録材を加熱してトナー像を記録材に定着する定着装置に用いられるヒータであって、
   細長い基板と、
   前記基板の上に互いに間隔を設けて前記基板の長手方向に沿って延設され前記基板の長手方向の端部近傍で折り返された第１の導体ライン及び第２の導体ラインと、
   前記第１の導体ラインの折り返し部に設けられた第１の電気接点部と、前記第２の導体ラインの折り返し部に設けられた第２の電気接点部と、
   前記第１の導体ラインと前記第２の導体ラインとの間で前記第１の導体ラインと前記第２の導体ラインとに電気的に接続された発熱抵抗体と、
   を有し、前記第１の導体ラインと前記第２の導体ラインと前記発熱抵抗体との組で形成される発熱領域が前記基板の短手方向に２列あることを特徴とするヒータ。
4. 前記第２の導体ラインは、前記第１の導体ラインより前記基板の縁に近い側に形成されており、前記第１の電気接点部の前記基板の長手方向の幅は、前記第２の電気接点部の前記基板の長手方向の幅よりも広いことを特徴とする請求項３に記載のヒータ。
5. 筒状のフィルムと、
   前記フィルムの内面に接触し、通電によって発熱するヒータと、
   前記フィルムを介して前記ヒータと共にニップ部を形成する加圧部材と、
   を備え、前記ニップ部でトナー画像を担持した記録材を加熱してトナー画像を記録材に定着する定着装置において、
   前記ヒータは、細長い基板と、前記基板の上に互いに間隔を設けて前記基板の長手方向に沿って延設され前記基板の長手方向の端部近傍で折り返された第１の導体ライン及び第２の導体ラインと、前記第１の導体ラインの一端に設けられた第１の電気接点部と、前記第２の導体ラインの端部のうち前記第１の導体ラインの他端に近い側の端部に設けられた第２の電気接点部と、前記第１の導体ラインと前記第２の導体ラインとの間で前記第１の導体ラインと前記第２の導体ラインとに電気的に接続された発熱抵抗体と、を有し、前記第１の導体ラインと前記第２の導体ラインと前記発熱抵抗体との組で形成される発熱領域が前記基板の短手方向に２列あることを特徴とする定着装置。
6. 前記第２の導体ラインは、前記第１の導体ラインより前記基板の縁に近い側に設けられており、前記第２の導体ラインの折り返し部の前記基板の長手方向の幅は、前記第１の導体ラインの折り返し部の前記基板の長手方向の幅よりも広いことを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
7. 筒状のフィルムと、
   前記フィルムの内面に接触し、通電によって発熱するヒータと、
   前記フィルムを介して前記ヒータと共にニップ部を形成する加圧部材と、
   を備え、前記ニップ部でトナー画像を担持した記録材を加熱してトナー画像を記録材に定着する定着装置において、
   前記ヒータは、細長い基板と、前記基板の上に互いに間隔を設けて前記基板の長手方向に沿って延設され前記基板の長手方向の端部近傍で折り返された第１の導体ライン及び第２の導体ラインと、前記第１の導体ラインの折り返し部に設けられた第１の電気接点部と、前記第２の導体ラインの折り返し部に設けられた第２の電気接点部と、前記第１の導体ラインと前記第２の導体ラインとの間で前記第１の導体ラインと前記第２の導体ラインとに電気的に接続された発熱抵抗体と、を有し、前記第１の導体ラインと前記第２の導体ラインと前記発熱抵抗体との組で形成される発熱領域が前記基板の短手方向に２列あることを特徴とする定着装置。
8. 前記第２の導体ラインは、前記第１の導体ラインより前記基板の縁に近い側に形成されており、前記第１の電気接点部の前記基板の長手方向の幅は、前記第２の電気接点部の前記基板の長手方向の幅よりも広いことを特徴とする請求項７に記載の定着装置。