JP2014191041A - 抵抗発熱体、定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】局所的な過度の発熱を抑えた抵抗発熱体、定着装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】抵抗発熱体６４０は、通電によって発熱する通電部６４１と、通電部６４１を覆う保護層６４２とを備え、通電部６４１が、保護層６４２の幅方向に延び、その長手方向に配列される複数の線状部６４１１と、隣接する各線状部６４１１の一方の端部６４１２同士を接続する接続部６４１３と、各線状部６４１１および接続部６４１３の内部であって接続部が延びる方向に沿って形成され、通電時に電子の流れを分割させる分割部６４１０とを有している。
【選択図】図４

Description

本発明は、抵抗発熱体、定着装置および画像形成装置に関する。

複写機、プリンタなどの画像形成装置においては、例えば、トナー像を記録媒体に転写し、転写されたトナー像を、定着装置によって加熱、加圧することで定着して画像形成している。加熱には、加熱源の一例として面状の発熱体が用いられる。
接続部を有する発熱パターンを構成し、接続部の体積抵抗率を低くした面状発熱体が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９-２５９７１４号公報

本発明は、局所的な過度の発熱を抑えた抵抗発熱体、定着装置および画像形成装置の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、通電によって発熱する通電部と、前記通電部を覆う保護層とを備え、前記通電部が、前記保護層の幅方向に延び、その長手方向に配列される複数の線状部と、隣接する各線状部の一方の端部同士を接続する接続部と、各線状部および前記接続部の内部であって前記接続部が延びる方向に沿って形成され、通電時に電子の流れを分割させる分割部とを有することを特徴とする抵抗発熱体である。

請求項２に記載の発明は、前記分割部がスリットであることを特徴とする請求項１に記載の抵抗発熱体である。

請求項３に記載の発明は、前記分割部が各線状部の略中間の位置から前記接続部の略終端まで形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の抵抗発熱体である。

請求項４に記載の発明は、前記分割部が各線状部および前記接続部の全長にわたって形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の抵抗発熱体である。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の前記抵抗発熱体を備えることを特徴とする定着装置である。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の前記定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。

請求項１〜請求項４に記載の発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、局所的な過度の発熱を抑えた発熱体が得られる。
請求項５に記載の発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、定着むらを抑えた定着装置が得られる。
請求項６に記載の発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、画質の低下を抑えた画像形成装置が得られる。

第１実施形態の画像形成装置を示す概略構成図。 定着ユニットの断面図。 加熱体の構成を説明する斜視図。 抵抗発熱体の概略展開平面図。 電流密度を示す図。 第２実施形態における抵抗発熱体の概略展開平面図。 電子の流れを示す概略図。 他の例の定着ユニットの断面図。 蓄熱部材の構成を説明する斜視図。

以下、添付図面を参照して、実施の形態について詳細に説明する。
＜画像形成装置の説明＞
図１は、定着装置が適用される画像形成装置の構成例を示した図である。図１に示す画像形成装置１は、いわゆるタンデム型のカラープリンタであり、画像データに基づき画像形成を行う画像形成部１０、画像形成装置１全体の動作を制御する制御部３１を備えている。さらには、例えばパーソナルコンピュータ３や画像読取装置４等との通信を行って画像データを受信する通信部３２、通信部３２にて受信された画像データに対し予め定めた画像処理を施す画像処理部３３を備えている。

画像形成部１０は、トナー像を形成するトナー像形成手段の一例であり、予め定められた間隔を置いて並列的に配置される４つの画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋを備えている。これらは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像を形成する。各画像形成ユニット１１は、使用するトナーを除いて略同様に構成されている。以下、各色を区別しない場合は、画像形成ユニット１１と称する。

各画像形成ユニット１１は、静電潜像を形成してトナー像を保持する像保持体の一例としての感光体ドラム１２、感光体ドラム１２の表面を予め定めた電位で一様に帯電する帯電器１３、帯電器１３によって帯電された感光体ドラム１２を各色画像データに基づき露光するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）プリントヘッド１４、感光体ドラム１２上に形成された静電潜像を現像する現像器１５、転写後の感光体ドラム１２表面を清掃するドラムクリーナ１６を備えている。

また、画像形成部１０は、各画像形成ユニット１１の感光体ドラム１２によって形成された各色トナー像が多重転写される中間転写ベルト２０、各画像形成ユニット１１にて形成された各色トナー像を中間転写ベルト２０に順次転写する一次転写ロール２１を備えている。さらに、中間転写ベルト２０上に重畳して転写された各色トナー像を記録媒体である用紙Ｐに一括転写する二次転写ロール２２、二次転写された各色トナー像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置の一例としての定着ユニット６０を備えている。なお、画像形成装置１では、中間転写ベルト２０、一次転写ロール２１、および二次転写ロール２２によりトナー像を用紙Ｐに転写する転写手段が構成される。

画像形成装置１では、制御部３１による動作制御の下で、次のようなプロセスによる画像形成処理が行われる。ＰＣ３やスキャナ４からの画像データは通信部３２にて受信され、画像処理部３３により予め定めた画像処理が施された後、各色の画像データとなって各画像形成ユニット１１に送られる。そして、例えば黒（Ｋ）色トナー像を形成する画像形成ユニット１１Ｋでは、感光体ドラム１２が矢印Ａ方向に回転しながら帯電器１３により予め定めた電位で一様に帯電され、画像処理部３３から送信されたＫ色画像データに基づきＬＥＤプリントヘッド１４が感光体ドラム１２を走査露光する。それにより、感光体ドラム１２上にはＫ色画像に関する静電潜像が形成される。感光体ドラム１２上に形成されたＫ色静電潜像は現像器１５により現像され、感光体ドラム１２上にＫ色トナー像が形成される。同様に、画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃにおいても、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色トナー像が形成される。

各画像形成ユニット１１の感光体ドラム１２に形成された各色トナー像は、一次転写ロール２１により矢印Ｂ方向に移動する中間転写ベルト２０上に順次一次転写され、各色トナーが重畳されたトナー像が形成される。中間転写ベルト２０上のトナー像は、中間転写ベルト２０の移動に伴って二次転写ロール２２が配置された二次転写部Ｔに搬送される。トナー像が二次転写部Ｔに搬送されると、そのタイミングに合わせて用紙保持部４０から用紙Ｐが二次転写部Ｔに供給される。そして、トナー像は、二次転写部Ｔにて二次転写ロール２２が形成する転写電界により、搬送されてきた用紙Ｐ上に一括して二次転写される。

その後、トナー像が転写された用紙Ｐは、定着ユニット６０まで搬送される。定着ユニット６０に搬送された用紙Ｐ上のトナー像は、定着ユニット６０によって熱および圧力を受け、用紙Ｐ上に定着される。そして、定着画像が形成された用紙Ｐは、画像形成装置１の排出部に設けられた用紙積載部４５に搬送される。一方、一次転写後に感光体ドラム１２に付着しているトナーおよび二次転写後に中間転写ベルト２０に付着しているトナーは、それぞれドラムクリーナ１６、およびベルトクリーナ２５によって除去される。このようにして、画像形成装置１での画像形成処理がプリント枚数分のサイクルだけ繰り返し実行される。

＜定着ユニットの説明＞
図１０は、定着ユニット１００の構成を示す断面図である。図１０において、定着ユニット１００は、用紙Ｐにトナー像を定着する定着ベルト６１、定着ベルト６１に対向するように配置される加圧ロール６２、定着ベルト６１を介して加圧ロール６２から押圧される押圧パッド６３を備えている。加圧ロール６２は、定着ベルト６１の外周面に圧接することで定着ベルト６１との間に未定着トナー像を保持した用紙Ｐが通過するためのニップ部Ｎ（定着加圧部）を形成する。

図１０において、定着ユニット１００は、押圧パッド６３等の構成部材を支持するホルダ６５、加熱体１０１を定着ベルトにバネで押し当てる支持体１０２、加熱体に電力を供給する電源１０３（図示せず）を備えている。図１１は加熱体１０１の構成を説明する斜視図である。加熱体１０１は定着ベルトの形状に沿うように円弧状であり、抵抗発熱体６４０を温度均一板１０４と支持板１０５で挟み込んだ構成になっている。温度均一板１０４の外周は定着ベルトと接しており、抵抗発熱体から発生する熱を均一に定着ベルトに伝達する。熱を均一に早く伝達するため、温度均一板の材質はＡｌ、ＳＵＳから選ばれる。温度均一板は１０から１００μｍの厚さとすることができる。支持板１０５は抵抗発熱体６４０を温度均一板１０４に押し当てる。支持板は１０から３０μｍの厚さとすることができるが、なくてもよい。

定着ベルト６１は、Ｃ方向に周回する円筒形状の無端のベルト部材で構成され、例えば、基材層、トナー像の定着性を向上させる弾性層、最上層に被覆された表面離型層からなる多層構造のベルト部材である。

押圧パッド６３は、シリコーンゴム等やフッ素ゴム等の弾性体で構成され、加圧ロール６２と対向する位置にてホルダ６５に支持される。そして、定着ベルト６１を介して加圧ロール６２から押圧される状態で配置され、加圧ロール６２との間でニップ部Ｎ（定着加圧部）を形成する。また、押圧パッド６３は、ニップ部Ｎの入口側（用紙Ｐの搬送方向上流側）のプレニップ領域６３ａと、ニップ部Ｎの出口側（用紙Ｐの搬送方向下流側）の剥離ニップ領域６３ｂとで異なるニップ圧が設定されている。

プレニップ領域６３ａでは、加圧ロール６２側の面がほぼ加圧ロール６２の外周面に倣う円弧形状に形成され、より均一で幅の広いニップ部Ｎを形成する。また、剥離ニップ領域６３ｂでは、剥離ニップ領域６３ｂを通過する定着ベルト６１の曲率半径が小さくなるように、加圧ロール６２表面から局所的に大きなニップ圧で押圧されるように形成される。それにより、剥離ニップ領域６３ｂを通過する用紙Ｐに定着ベルト６１表面から離れる方向のカールを形成して、用紙Ｐに対する定着ベルト６１表面からの剥離を促進させている。

押圧パッド６３を支持するホルダ６５は、押圧パッド６３が加圧ロール６２からの押圧力を受けた状態での撓み量が一定量以下となるように、剛性の高い材料で構成される。それにより、ニップ部Ｎにおける長手方向の圧力の均一性を維持している。

加圧ロール６２は、定着ベルト６１に対向するように配置され、図１０の矢印Ｄ方向に回転する。そして、加圧ロール６２と押圧パッド６３とにより定着ベルト６１を挟持した状態でニップ部Ｎを形成し、このニップ部Ｎに未定着トナー像を保持した用紙Ｐを通過させることで、熱および圧力を加えて未定着トナー像を用紙Ｐに定着する。

加圧ロール６２の表面を構成する耐熱性弾性体層６２２と離型層６２３は、比較的柔らかい素材により形成されている。定着時以外においても加圧ロール６２を、定着ベルト６１を介して押圧パッド６３に圧接する状態のまま放置すると、元の形状に復元することができなくなるおそれがある。

加圧ロール６２を、定着ベルト６１を介して押圧パッド６３に圧接する状態のまま放置するのを防ぐため、加圧ロール６２に移動機構２００を設け、定着時以外は、加圧ロール６２を、定着ベルト６１から離間させる動作を行なう。即ち、加圧ロール６２は、定着を行なうときには定着ベルト６１の外周面に圧接することで定着ベルト６１との間に未定着画像を保持した用紙Ｐを挿通するためのニップ部Ｎを形成し、定着を行なわないときには定着ベルト６１から離間するように移動する。つまり実施形態では、移動機構２００により加圧ロール６２を移動させることで加圧ロール６２が定着ベルト６１の外周面へ圧接する状態と離間する状態とを変更可能としている。

以下に、抵抗発熱体について詳しく述べる。図４は、抵抗発熱体の一例である抵抗発熱体６４０を展開した概略展開平面図である。図４において、抵抗発熱体６４０は、通電によって発熱する通電部６４１と、通電部６４１を覆う保護層６４２とを備え、通電部６４１が、保護層６４２の幅方向に延び、その長手方向に配列される複数の線状部６４１１と、隣接する各線状部６４１１の一方の端部６４１２同士を接続する接続部６４１３と、各線状部６４１１および接続部６４１３の内部であってその延びる方向に沿って形成され、接続部６４１３に集中しないように電子の流れを分割させる分割部６４１０とを有している。分割部６４１０は、隙間を形成するスリットで形成することができるが、スリットに限らず、電子の流れを分割させるものであればよい。例えば、スリットに絶縁物質を埋め込んだものであってもよい。

分割部６４１０は、電子の流れる方向に沿って、電子の流れを分割させる。図４の例では、分割部６４１０は、各線状部６４１１の略中間位置から接続部６４１３の略終端まで形成されている。図４において、電流は接続部６４１２から線状部６４１１に流れる。したがって、電子は線状部６４１１から接続部６４１２に流れる。

図４において、抵抗発熱体６４０の保護層６４２および保護層６４３の形状は、矩形状である。保護層６４２および保護層６４３は、通電部６４１を挟んで覆うように配置されている。保護層６４２，６４３は、例えば、一例であるポリイミド等からなる絶縁性の樹脂フィルムが挙げられる。保護層６４２は、例えば、２５μｍ〜５０μｍの厚さとすることができる。

通電部６４１は、矩形状の保護層６４２および保護層６４３の長手方向に設けられた一対の端子６４６に接続されている。端子６４６には、直流電源である補助電源７１が接続される。補助電源７１から端子６４６を介して通電部６４１に通電することで、通電部６４１がジュール発熱する。また、通電部６４１は、全体として保護層６４２および保護層６４３の長手方向にジグザグ状に形成されている。通電部６４１をジグザグ状に形成することによって、定着ベルトがより均一に加熱される。ここで、図４では、線状部６４１１が、保護層６４３の幅方向に対して傾けて形成されているが、保護層６４３の幅方向に平行な方向であってもよい。

通電部６４１を構成する材料の一例としては、通電により発熱するアルミニウム、ステンレス等の金属、ニッケル、クロム、鉄等の合金、カーボン含有樹脂等がある。通電部６４１を形成する方法としては、例えば、保護層６４２上に金属等の薄層を均一に形成し、この薄層をエッチング処理して通電部６４１を形成する方法、保護層６４２に銅メッキを施すことにより形成する方法、あるいは適宜パターン状の開口部を有するマスクを保護層６４２上に載置し、マスクを介し金属蒸着等を施して保護層６４２上に通電部６４１を形成する方法等があり、その形成方法はパターン形状に応じて適宜選択される。

また、通電部６４１としては、他に、例えば、ステンレス箔を利用することもできる。この場合、ステンレス箔を保護層６４２に貼り付けることで、通電部６４１を保護層６４２上に形成する。そしてこのときステンレス箔の厚さを３０μｍとし、３５ｍｍの幅のステンレス箔による帯を２０ターンしてジグザグ状とする。これにより例えば、長尺方向の長さが３１０ｍｍで、幅方向の長さが、５０ｍｍの通電部６４１を作製する。このとき、通電部６４１の抵抗値は約１０Ωとなり、これに１００Ｖの直流電圧を印加すると約１０００Ｗの発熱量を得ることができる。

図５は、電子の流れの一例を示す概略図である。破線矢印が、電子の流れを示している。図５において、例えば、電子の流れに対して上流側の端部６４１２の内側６４１２ａ、上流側のスリット６４１３の終端付近から流れ出た電子の流れは、下流側のもう一方の端部６４１２の内側６４１２ｃに向かって、線状部６４１１の略対角線に沿って最短距離で進もうとする。ここで、分割部６４１０が、各線状部６４１１の略中間位置から形成されていると、分割部６４１０の端６４１０ｅが、線状部６４１１の略対角線に沿って最短距離を進む電子の流れを分割する。したがって、接続部６４１３の内側での電流密度が低減することにより、局所的な過度の発熱を抑えた抵抗発熱体６４０が得られる。

図６は、抵抗発熱体の他の一例である抵抗発熱体６４０Ａを展開した概略展開平面図である。この例では、分割部６４１０Ａが、各線状部６４１１および接続部６４１３の全長にわたって形成されている。先に示した例と同様の構成要素には、同じ符号を付している。

以下に、抵抗発熱体６４０Ａの接続部６４１３における電流密度について詳しく述べる。図７は、接続部６４１３の内側の中心からの外側に向かう距離をパラメータとして、シミュレーションにより計算した電流密度を示す図である。

図７において、比較として分割部６４１０Ａを設けない場合（図７中−◇−）の接続部６４１３の最も内側の中心（中心からの距離が０ｍｍ）の電流密度は、約２．１Ｅ＋０６（Ａ／ｍ）であったのに対し、分割部６４１０Ａを設けた場合（図７中−△−）における接続部６４１３の内側の中心の電流密度は、約１．５Ｅ＋０６（Ａ／ｍ）であった。したがって、平均電流密度に対する接続部６４１３の内側の中心での割合としては、比較では、平均電流密度の１．９倍が流れるのに対し、本実施形態では、１．４倍程度に低減していることが分かった。

その結果、線状部６４１１および接続部６４１３の内部に分割部６４１０Ａを設けることにより、接続部６４１３を通過する電子の流れが内側と外側に分割して内側での電流密度が低減した。内側での電流密度が低減することにより、局所的な過度の発熱を抑えた抵抗発熱体６４０Ａが得られる。

以上に例示した抵抗発熱体６４０および抵抗発熱体６４０Ａは、前述の定着装置および画像形成装置１のみならず、他の定着装置、画像形成装置に適用可能である。

例えば、図８は、他の例の定着ユニット６０の構成を示す断面図である。図８において、定着ユニット６０は、交流磁界を生成する磁界生成部材の一例としてのＩＨ（Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｔｉｎｇ）ヒータ８０、ＩＨヒータ８０により電磁誘導加熱されて用紙Ｐにトナー像を定着する定着ベルト６１、定着ベルト６１に対向するように配置される加圧ロール６２、定着ベルト６１を介して加圧ロール６２から押圧される押圧パッド６３を備えている。加圧ロール６２は、定着ベルト６１の外周面に圧接することで定着ベルト６１との間に未定着トナー像を保持した用紙Ｐが通過するためのニップ部Ｎ（定着加圧部）を形成する。

図８において、定着ユニット６０は、押圧パッド６３等の構成部材を支持するホルダ６５、定着ベルト６１を挟みＩＨヒータ８０と対向して配されるとともに定着ベルト６１と接触して配され、定着ベルト６１から発生した熱を蓄える蓄熱部材６４、磁路がホルダ６５の側に漏洩するのを防止する磁路遮蔽部材６６を備えている。そして定着ユニット６０は、ＩＨヒータ８０に電力を供給する主電源７０、蓄熱部材６４に電力を供給する補助電源７１に接続する。

定着ベルト６１は、Ｃ方向に周回する円筒形状の無端のベルト部材で構成され、例えば、基材層、基材層の上に積層された導電発熱層、トナー像の定着性を向上させる弾性層、最上層に被覆された表面離型層からなる多層構造のベルト部材である。

押圧パッド６３は、シリコーンゴム等やフッ素ゴム等の弾性体で構成され、加圧ロール６２と対向する位置にてホルダ６５に支持される。そして、定着ベルト６１を介して加圧ロール６２から押圧される状態で配置され、加圧ロール６２との間でニップ部Ｎ（定着加圧部）を形成する。また、押圧パッド６３は、ニップ部Ｎの入口側（用紙Ｐの搬送方向上流側）のプレニップ領域６３ａと、ニップ部Ｎの出口側（用紙Ｐの搬送方向下流側）の剥離ニップ領域６３ｂとで異なるニップ圧が設定されている。

プレニップ領域６３ａでは、加圧ロール６２側の面がほぼ加圧ロール６２の外周面に倣う円弧形状に形成され、より均一で幅の広いニップ部Ｎを形成する。また、剥離ニップ領域６３ｂでは、剥離ニップ領域６３ｂを通過する定着ベルト６１の曲率半径が小さくなるように、加圧ロール６２表面から局所的に大きなニップ圧で押圧されるように形成される。それにより、剥離ニップ領域６３ｂを通過する用紙Ｐに定着ベルト６１表面から離れる方向のカールを形成して、用紙Ｐに対する定着ベルト６１表面からの剥離を促進させている。

押圧パッド６３を支持するホルダ６５は、押圧パッド６３が加圧ロール６２からの押圧力を受けた状態での撓み量が一定量以下となるように、剛性の高い材料で構成される。それにより、ニップ部Ｎにおける長手方向の圧力の均一性を維持している。さらに、実施形態の定着ユニット６０では、電磁誘導を用いて定着ベルト６１を加熱する構成を採用していることから、ホルダ６５は、誘導磁界に影響を与えないか、または与え難い材料であり、かつ、誘導磁界から影響を受けないか、または受け難い材料で構成される。例えば、ガラス混入ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の耐熱性樹脂や、例えばＡｌ,Ｃｕ,Ａｇ等の非磁性金属材料等が用いられる。

加圧ロール６２は、定着ベルト６１に対向するように配置され、図８の矢印Ｄ方向に回転する。そして、加圧ロール６２と押圧パッド６３とにより定着ベルト６１を挟持した状態でニップ部Ｎを形成し、このニップ部Ｎに未定着トナー像を保持した用紙Ｐを通過させることで、熱および圧力を加えて未定着トナー像を用紙Ｐに定着する。

加圧ロール６２の表面を構成する耐熱性弾性体層６２２と離型層６２３は、比較的柔らかい素材により形成されている。定着時以外においても加圧ロール６２を、定着ベルト６１を介して押圧パッド６３に圧接する状態のまま放置すると、元の形状に復元することができなくなるおそれがある。

加圧ロール６２を、定着ベルト６１を介して押圧パッド６３に圧接する状態のまま放置するのを防ぐため、加圧ロール６２に移動機構２００を設け、定着時以外は、加圧ロール６２を、定着ベルト６１から離間させる動作を行なう。即ち、加圧ロール６２は、定着を行なうときには定着ベルト６１の外周面に圧接することで定着ベルト６１との間に未定着画像を保持した用紙Ｐを挿通するためのニップ部Ｎを形成し、定着を行なわないときには定着ベルト６１から離間するように移動する。つまり実施形態では、移動機構２００により加圧ロール６２を移動させることで加圧ロール６２が定着ベルト６１の外周面へ圧接する状態と離間する状態とを変更可能としている。

定着ベルト６１の導電発熱層に交流磁界を作用させて電磁誘導加熱するＩＨヒータ８０について説明する。図８において、ＩＨヒータ８０は、例えば耐熱性樹脂等の非磁性体から構成される支持体８１、交流磁界を生成する励磁コイル８２を備えている。また、励磁コイル８２を支持体８１上に固定する弾性体で構成された弾性支持部材８３、励磁コイル８２にて生成された交流磁界の磁路を形成する磁心８４を備えている。さらには、磁界を遮蔽するシールド８５、磁心８４を支持体８１側に加圧する加圧部材８６、励磁コイル８２に交流電流を供給する励磁回路８８を備えている。

支持体８１は、断面が定着ベルト６１の表面形状に沿って湾曲した形状で形成され、励磁コイル８２を支持する上部面（支持面）８１ａが定着ベルト６１表面と予め定めた間隙を保つように形成されている。また、支持体８１を構成する材質としては、例えば、耐熱ガラス、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォン、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の耐熱性樹脂、またはこれらにガラス繊維を混合した耐熱性樹脂等の耐熱性のある非磁性材料が用いられる。

励磁コイル８２は、相互に絶縁されたリッツ線が長円形状や楕円形状、長方形状等の中空きの閉ループ状に巻かれて構成される。そして、励磁コイル８２に励磁回路８８から予め定めた周波数の交流電流が供給されることにより、励磁コイル８２の周囲には、閉ループ状に巻かれたリッツ線を中心とする交流磁界が生成される。励磁回路８８から励磁コイル８２に供給される交流電流の周波数は、一般に、上記した汎用電源により生成される２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚが用いられる。

磁心８４は、例えばソフトフェライト、フェライト樹脂、非晶質合金（アモルファス合金）、やパーマロイ、感温磁性合金等の高透磁率の酸化物や合金材質で構成される強磁性体が用いられ、磁路形成手段として機能する。磁心８４は、励磁コイル８２にて生成された交流磁界による磁力線（磁束）を内部に誘導し、磁心８４から定着ベルト６１を横切って蓄熱部材６４方向に向かい、蓄熱部材６４の中を通過して磁心８４に戻るといった磁力線の通路（磁路）を形成する。すなわち、励磁コイル８２にて生成された交流磁界が磁心８４の内部と蓄熱部材６４の内部とを通過するように構成して、磁力線が定着ベルト６１と励磁コイル８２とを内部に包み込むような閉磁路を形成する。それにより、励磁コイル８２にて生成された交流磁界の磁力線が定着ベルト６１の磁心８４と対向する領域に集中される。

図９は、蓄熱部材６４の構成を説明する斜視図である。図９において、蓄熱部材６４は、抵抗発熱体６４０を備えている。蓄熱部材６４は抵抗発熱体６４０の片側に、電磁誘導加熱層６４４と、定着ベルト６１と接触する摺動層６４５とを備えている。

電磁誘導加熱層６４４は、ＩＨヒータ８０（図８参照）により生成された交流磁界によって電磁誘導が生じることにより発熱する。また電磁誘導加熱層６４４を設けることで、ＩＨヒータ８０により生成された交流磁界の磁力線は、定着ベルト６１を透過した後、蓄熱部材６４の内部に誘導される。

摺動層６４５は、蓄熱部材６４と定着ベルト６１との摺動抵抗を低減するための層である。そして摺動層６４５を設けることで、定着ベルト６１が回転する際の抵抗を減少させるとともに定着ベルト６１の内面側における摩耗を低減させることができる。摺動層６４５は、電磁誘導加熱層６４４に、例えば、窒化クロム（ＣｒＮ、ＣｒＮ２）テトラヘデラルアモルファスカーボン（ｔａ-Ｃ：Ｔｅｔｒａｈｅｄｒａｌ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｃａｒｂｏｎ）、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ：Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）等によるコーティングを施すことで形成させることができる。

定着ベルト６１は、定着を行なうことで熱を奪われるため、その温度が下がるが、電磁誘導加熱により定着ベルト６１から発熱する熱と併せて、この蓄熱部材６４により発生した熱により再加熱を行う。そのため定着ベルト６１の温度変化を抑制するとともに定着ベルト６１の温度をより均一化する。よって蓄熱部材６４を設けることで、定着ユニット６０による定着動作がより安定したものとなる。

また、定着ユニット６０の起動時などは、定着ベルト６１を定着可能温度まで上昇させる時間（ウォームアップタイム）が長くなることがある。つまり定着ユニット６０の起動時は、蓄熱部材６４は冷えた状態であるため、定着ベルト６１において発生した熱が、蓄熱部材６４に奪われ、そのため定着ベルト６１の温度が上昇しにくい。

蓄熱部材６４を以上のような構成とすることで、蓄熱部材６４に熱を蓄える機能のみならず、発熱する機能が付与される。そして蓄熱部材６４は、発熱することで定着ベルト６１に熱を供給することができるため、特に定着を開始する前に蓄熱部材６４に電力を供給し発熱させることで、定着ユニット６０のウォームアップタイムが短くなる。

主電源７０をＩＨヒータ８０に接続し、補助電源７１を蓄熱部材６４の通電部６４１に接続している。そして主電源７０は、定着ユニット６０の電源投入から定着動作終了まで、ほぼ常時ＩＨヒータ８０に電力を供給する。一方、補助電源７１，７２は、定着ユニット６０の電源投入から定着を開始する前に通電部６４１に電力を供給する。このためこの期間においては、主電源７０と補助電源７１，７２の双方を使用して電力の供給が可能である。よってＩＨヒータ８０に主電源７０から電力を供給することで、定着ベルト６１自身が発熱するとともに、通電部６４１に補助電源７１，７２から電力を供給することで、定着ベルト６１の内面側から熱が更に供給される。そのため定着ユニット６０のウォームアップタイムがより短くなる。

また例えば、ヒートローラを含む定着装置が挙げられる。定着装置は、ヒートローラと、ヒートローラに圧接されたゴム被覆の加圧ローラとからなる。用紙はヒートローラと加圧ローラとの間を搬送され、用紙に担持されるトナーがヒートローラの発生する熱によって溶融され、且つヒートローラと加圧ローラとの間で加圧されて定着される。

ここで、ヒートローラに抵抗発熱体を適用できる。抵抗発熱体は、平坦なシートとして作られ、丸められ且つシートの両端が接合されて円筒状の面状発熱体である。抵抗発熱体は、例えば、ヒートローラの内管と外管との間に配置される。

また、ヒートローラと定着ローラに掛け渡されたベルトを介して定着ローラに圧接された加圧ローラとを備えた定着装置にも適用可能である。ヒートローラには、抵抗発熱体が用いられる。この場合には、ヒートローラの発生する熱がベルトを介して用紙に伝達され、用紙に担持されるトナーがヒートローラの発生する熱によって溶融され、且つ加圧されて、定着される。加圧ローラの代わりに使用することもできる。

また、上記通電部のパターン形状はジグザグ状に限らず、均一に加熱できる形状なら任意であり、通電部への通電方法を考慮して適宜決定される。

１…画像形成装置、６０…定着ユニット、６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ…定着装置、６１…定着ベルト、６２…加圧ロール、６４…蓄熱部材、７０…主電源、７１，７２…補助電源、６４０，６４０Ａ，６４０Ｂ，６４０Ｃ…抵抗発熱体、６４１，６４１Ａ…通電部、６４２，６４３…保護層、６４４…電磁誘導発熱層、８０…ＩＨヒータ、６４１０，６４１０Ａ…分割部、６４１１…線状部、６４１２…端部、６４１３…接続部、Ｎ…ニップ部、Ｐ…用紙。

Claims (6)

1. 通電によって発熱する通電部と、
   前記通電部を覆う保護層とを備え、
   前記通電部が、
   前記保護層の幅方向に延び、その長手方向に配列される複数の線状部と、
   隣接する各線状部の一方の端部同士を接続する接続部と、
   各線状部および前記接続部の内部であって前記接続部が延びる方向に沿って形成され、通電時に電子の流れを分割させる分割部とを有する
   ことを特徴とする抵抗発熱体。
2. 前記分割部がスリットである
   ことを特徴とする請求項１に記載の抵抗発熱体。
3. 前記分割部が各線状部の略中間の位置から前記接続部の略終端まで形成される
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の抵抗発熱体。
4. 前記分割部が各線状部および前記接続部の全長にわたって形成される
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の抵抗発熱体。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の前記抵抗発熱体を備える
   ことを特徴とする定着装置。
6. 請求項５に記載の前記定着装置を備える
   ことを特徴とする画像形成装置。

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