JP2016006499A - ヒータ、及びこれを備えた画像加熱装置 - Google Patents

ヒータ、及びこれを備えた画像加熱装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 本発明は、基板の短手方向のサイズの拡大が抑制されたヒータを提供する。【解決手段】 定着装置(40)の電源(110)の一方の端子(110a)と他方の端子(110b)からの通電によって発熱するヒータ(600)は、基板(610)と、基板上に交互に並ぶ共通電極(642a〜l)及び対向電極(652〜l、662a〜b)と、各電極間に位置する発熱体(620c〜620j)を備えた発熱部(620)と、一方の端子と共通電極に接続する基板の一端側(610e)の共通配線(640)と、他方の端子と対向電極(652)に接続する基板の他端側(610f)の対向配線650と、他方の端子と対向電極(662)に接続する基板の他端側(610f)の対向配線660と、を備え、対向配線650と対向配線660の間隔(gapC)は共通配線640と発熱部の間隔(gapA)よりも狭い。【選択図】 図5

Description

本発明はシート上の画像を加熱するヒータ、及びこれを備えた画像加熱装置に関する。この画像加熱装置は、例えば、複写機、プリンタ、ファックス、及びこれらの機能を複数備えた複合機等の画像形成装置に用いられる。
従来より、画像形成装置では、シート上にトナーの画像を形成して、これを定着装置(画像加熱装置)により加熱、加圧することでシートに画像を定着させている。このようにして用いる定着装置において、昨今では、可撓性を有する薄肉のベルトの内面にヒータを当接させてベルトに熱を与える方式の定着装置が提案されている(特許文献1)。このような定着装置は構成が低熱容量であるため、定着のための立ち上げを素早く行うことができる。
また、特許文献1には、シートの幅サイズに応じて発熱体(ヒータ)の発熱領域の幅サイズを変更する定着装置の構成が開示されている。図16は、特許文献1に記載の定着装置の回路図である。この定着装置は、図16に示すように、電極1027(1027a〜1027t)を基板1021の長手方向に並べて配置しており、各電極から抵抗発熱層1025(1025a〜1025s)に通電することで抵抗発熱層1025を発熱させている。
また、この定着装置では、各電極が基板上に形成された配線層1029(1029c、1029d、1029g、1029h、1029i、1029j)に接続されている。各配線層は基板の長手方向端部へと延びており、配線部材によって電源供給回路に接続可能となっている。詳細には、複数の電極に接続された配線層1029dと、電極1027bに接続された配線層1029hと、電極1027dに接続された配線層1029gが基板の長手方向一端へと延びている。なお、配線層1029dと接続する複数の電極とは、電極1027a、1027c、1027e、1027g、1027i、1027k、1027m、1027oである。複数の電極に接続された配線層1029cと、電極1027qに接続された配線層1029iと、電極1027sに接続された配線層1029jが基板の長手方向他端へと延びている。なお、配線層1029cと接続する複数の電極とは、電極1027f、1027h、1027j、1027l、1027n、1027p、1027r、1027tである。
また、基板の長手方向の一端において、電極1027aと配線層1029g、1029hはそれぞれ配線部材に接続可能となっている。基板の長手方向の他端において、電極1027tと配線層1029i、1029jはそれぞれ配線部材に接続可能となっている。詳細には、基板の長手方向両端部では、各配線を保護する為の絶縁層が設けられておらず、電極1027a、1027tと配線層1029g、1029h、1029i、1029jが露出した状態となっている。そのため、電極1027a、1027tと配線層1029g、1029h、1029i、1029jの露出した部位に配線部材が接触することで、発熱体1006は電源供給回路に接続される。
電源供給回路は、交流電源とスイッチ1033(1033e、1033f、1033g、1033h、1033i、1033j、1033k、1033l)を備えており、スイッチ1033のオン・オフの組み合わせによって各配線の接続パターンを変化させる。つまり、各配線層1029は電源供給回路内の接続パターンに応じて電源端子1031a側か電源端子1031b側のいずれかに接続される。このような構成により、特許文献1に記載の定着装置は、シートの幅サイズに応じて抵抗発熱層1025の発熱領域の幅サイズを変更している。
特開2012−37613号公報
しかしながら、特許文献1に記載の定着装置はその配線の仕方によって次のような課題を生じている。それは、電源供給回路内の接続パターンに応じて基板上の各配線層が電源端子1031a、1031b側のどちら側に接続されているかが変化するため、各配線は隣り合う配線と大きな電位差を生じ得るという課題である。
図16に示すように、発熱体1006が最大サイズのシートの幅に応じた発熱を行うとき、配線層1029iと配線層1029jは電源端子1031a側に接続される。そのため、配線層1029iと配線層1029jはほぼ同電位となる。一方で、発熱体1006が中サイズのシートの幅に応じた発熱を行うとき、配線層1029iは電源端子1031a側に接続され配線層1029jは電源端子1031b側に接続される。そのため、配線層1029iと配線層1029jの間には大きな電位差を生じる。
ところで、隣合って配置される2つの配線は、配線間で短絡を生じないように絶縁することが求められるが、配線間を絶縁するためには配線間に間隔を設けることが求められる。また、配線間の電位差が大きいほど短絡を生じやすいため、配線間の電位差が大きいほどより確実な絶縁をすることが求められる。そのため、配線間の電位差が大きいほど配線間の間隔は大きくなり易い。
したがって、大きな電位差を生じ得る配線層1029iと配線層1029jの間の間隔は大きくなる。そのため、基板1021上の配線を配置するためのスペースが広がり、基板の短手方向のサイズが拡大してしまう。その結果、基板1021の大型化に伴いヒータ600がコストアップする虞がある。そこで、発熱領域の幅サイズを変更可能なヒータは次のようなヒータであることが望まれる。それは、基板上に配線を配置することによる基板の短手方向のサイズの拡大を抑制できるヒータである。
本発明は、基板の短手方向のサイズの拡大が抑制されたヒータを提供することを目的とする。
本発明は、ヒータの基板の短手方向のサイズの拡大が抑制された画像加熱装置を提供することを目的とする。
一方の端子と他方の端子を備える給電部と、シート上の画像を加熱するエンドレス状のベルトと、を有する画像加熱装置に用いられベルトに当接してこれを加熱するヒータにおいて、基板と、一方の端子側に電気的に接続可能な第1の電極部と他方の端子側に電気的に接続可能な第2の電極部が基板の長手方向に間隔をあけて交互に並ぶように、複数の第1の電極部と複数の第2の電極部が配置された複数の電極部と、隣り合う各電極部を電気的に接続するように隣り合う各電極部間に位置して且つ隣り合う各電極部からの通電により発熱する複数の発熱部と、複数の発熱部よりも基板の短手方向の一端側において複数の発熱部と間隔をあけて隣り合うようにその長手方向に沿って設けられた第1の配線部であって、複数の第1の電極部に電気的に接続された第1の配線部と、複数の発熱部よりも基板の短手方向の他端側において基板の長手方向に沿って設けられた第2の配線部であって、基板の長手方向に沿った第1の発熱領域において複数の発熱部のうちのひとつに電気的に接続されている第2の電極部に電気的に接続された第2の配線部と、複数の発熱部よりも基板の短手方向の他端側において第2の配線部と隣り合うようにその長手方向に沿って設けられた第3の配線部であって、第1の発熱領域と長手方向で隣接する第2の発熱領域において複数の発熱部のうちのひとつに電気的に接続されている第2の電極部に電気的に接続された第3の配線部と、を有し、第2の配線部と第3の配線部の間の短手方向の間隔は第1の配線部と第2の電極部との間の短手方向の間隔よりも狭いことを特徴とするものである。
本発明によれば、基板の短手方向のサイズの拡大が抑制されたヒータを提供することができる。
本発明によれば、ヒータの基板の短手方向のサイズの拡大が抑制された画像加熱装置を提供することができる。
実施例1における画像形成装置の断面図である。 実施例1における画像加熱装置の断面図である。 実施例1における画像加熱装置の正面図である。 実施例1におけるヒータの構成図である。 実施例1における画像加熱装置の構成関係を説明する説明図である。 コネクタについて説明する説明図である。 ハウジングについて説明する説明図である。 コンタクト端子について説明する説明図である。 実施例1における基板上の配線の構成図である。 実施例2における画像加熱装置の構成関係を説明する説明図である。 実施例2における基板上の配線の構成図である。 実施例3における画像加熱装置の構成関係を説明する説明図である。 実施例3における基板上の配線の構成図である。 実施例4における基板上の配線の構成図である。 従来例2のヒータの回路図である。 従来例1のヒータの回路図である。 図17(a)は、ヒータ600に用いる発熱方式を説明する説明図であり、図17(b)は、ヒータ600に用いる発熱領域の切り替え方式を説明する説明図である。 コネクタの取り付けについて説明する説明図である。
以下、本発明に係る実施の形態について、実施例を挙げて詳細に説明する。なお、以下の実施例では、画像形成装置について、電子写真プロセスを利用したレーザービームプリンタを例に説明する。以降の説明において、このレーザービームプリンタをプリンタ1と呼ぶ。
[画像形成装置]
図1は、本実施例の画像形成装置であるプリンタ1の断面図である。プリンタ1は、画像形成部10において感光ドラム11に形成したトナー画像をシートPに転写して、定着装置40でシートPに画像を定着させて、シートPに画像を形成する画像形成装置である。以下、図1を用いてその構成を詳細に説明する。
図1に示すように、プリンタ1は、Y(イエロ)、M(マゼンタ)、C(シアン)、Bk(ブラック)の各色のトナー画像を形成する画像形成部(画像形成ステーション)10を備えている。画像形成部10は図1の左側から順にY、M、C、Bkの各色に対応した4つの感光ドラム11(11Y、11M、11C、11Bk)を備えている。また、各感光ドラム11の周囲には同様の構成として以下が配置されている。帯電器12(12Y、12M、12C、12Bk)。露光装置13(13Y、13M、13C、13Bk)。現像装置14(14Y、14M、14C、14Bk)。一次転写ブレード17(17Y、17M、17C、17Bk)。クリーナ15(15Y、15M、15C、15Bk)。以後、Bk色のトナー画像を形成する構成について代表して説明し、他色に対応した構成については同一の記号を用いて記載してその説明を省略する。したがって、特に区別のない場合には上述した構成を次のように表記する。つまり、単に感光ドラム11、帯電器12、露光装置13、現像装置14、一次転写ブレード17、クリーナ15と称する。
電子写真感光体としての感光ドラム11は駆動源(不図示)によって矢印方向(図1中の反時計回り方向)に回転駆動する。感光ドラム11の周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電器12、露光装置13、現像装置14、一次転写ブレード17、クリーナ15が配置されている。
感光ドラム11は、帯電器12によってその表面をあらかじめ帯電される。その後、感光ドラム11は、画像情報に応じてレーザ光を照射する露光装置13によって露光され、静電潜像を形成される。この静電潜像は、現像装置14によってBk色のトナー画像になる。このとき他の色についても同様の工程がおこなわれる。そして、各感光ドラム11上のトナー画像は、一次転写ブレード17によって、中間転写ベルト31に順次一次転写される。一次転写後、感光ドラム11に転写されず残ったトナーは、クリーナ15によって除去される。こうして、感光ドラム11の表面は清浄になり、次の画像形成が可能な状態となる。
一方、給送カセット20又はマルチ給送トレイ25に置かれたシートPは、給送機構(不図示)によって1枚ずつ送り出されてレジストローラ対23に送り込まれる。シートPとは、その表面に画像が形成される部材である。シートPの具体例として、普通紙、厚紙、樹脂製のシート状部材、オーバーヘッドプロジェクター用フィルムなどがある。レジストローラ対23は、シートPを一旦止めて、シートPが搬送方向に対して斜行している場合はその向きを真っ直ぐに直す。そして、レジストローラ対23は、中間転写ベルト31上のトナー画像と同期を取って、シートPを中間転写ベルト31と二次転写ローラ35との間に送り込む。ローラ35は、ベルト31上のカラーのトナー画像をシートPに転写する。その後、シートPは定着装置(画像加熱装置)40に向かって送り込まれる。そして、定着装置40は、シートP上のトナー画像Tを加熱、加圧してシートPに定着する。
[定着装置]
次に、プリンタ1に用いられる画像加熱装置である定着装置40について説明する。図2は、定着装置40の断面図である。図3は、定着装置40の正面図である。図5は、定着装置40の構成関係を説明する説明図である。
定着装置40は、ヒータユニット60(以後、ユニット60と呼ぶ)によってシート上の画像を加熱する画像加熱装置である。ユニット60は、可撓性の薄肉の定着ベルト603を、ベルト603の内面に当接するヒータ600によって加熱する低熱容量な構成となっている。そのため、ベルト603を効率よく加熱することができ、定着開始時の立ち上げ性能に優れている。図2に示すように、ベルト603がヒータ600と加圧ローラ70(以後、ローラ70と呼ぶ)に挟持されるとニップ部Nが形成される。そして、ベルト603は矢印方向(時計回り、図2)に、ローラ70は矢印方向(反時計回り、図2)に回転して、ニップ部Nに給送されたシートPを挟持して搬送する。このとき、ヒータ600の熱がベルト603を介してシートPに付与されるため、シートP上のトナー画像Tはニップ部Nにて加熱・加圧されてシートPに定着される。定着ニップ部Nを通過したシートPはベルト603から分離され排出される。本実施例では、上述のようにして定着処理が行われる。以下、定着装置40の構成について図面を用いて詳細に説明する。
ユニット60は、シートP上の画像を加熱・加圧する為のユニットである。ユニット60は、その長手方向がローラ70の長手方向と平行となるように設けられている。ユニット60は、ヒータ600と、ヒータホルダ601と、支持ステー602と、ベルト603を備えている。
ヒータ600は、ベルト603の内面に摺動可能に当接してベルト603を加熱する加熱部材である。また、ヒータ600は、ニップ部Nの幅が所望の幅となるように、ベルト603をその内面側からローラ70に向けて押圧する。ヒータ600の形状は、幅(図2の左右方向長さ)5〜20mm、ベルト603の幅方向に沿う長手方向長さ(図2の奥手前方向長さ)350〜450mm、厚み0.5〜2mmの板状の部材である。ヒータ600はシートPの搬送方向に直交する方向(シートPの幅方向)を長手とする基板610と、抵抗発熱体620(以後、発熱体620と呼ぶ)を備えている。
ヒータ600は、ヒータホルダ601の下面にヒータホルダ601の長手方向に沿って固定されている。なお、本実施例では、基板610の裏面側(ベルト603と摺動しない面側)に発熱体620を設けているが、これを基板610の表面側(ベルト603と摺動する面側)に設けてもよい。しかしながら、発熱体620の非発熱部によってベルト603に与える熱にムラが生じないように、基板610の均熱効果が得られる基板610の裏面側に発熱体620を設ける構成が望ましい。ヒータ600の詳細は後述する。
ベルト603は、シート上の画像をニップ部Nにて加熱する円筒状(エンドレス状)のベルト(フィルム)である。ベルト603としては、例えば、基材603a上に弾性層603bを設け、弾性層603b上に離型層603cを設けたものが用いられる。基材603aとしては、ステンレスやニッケル等の金属材料や、ポリイミド等の耐熱樹脂などが用いられる。弾性層603bとしては、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性及び耐熱性を有する材料を用いることができる。離型層603cとしては、フッ素樹脂やシリコーン樹脂を用いることが出来る。
本実施例のベルト603は、外径φ約30mm、長手方向(幅方向、図2中の奥手前方向)の長さは約330mm、厚み約30μmの円筒状のニッケル部材を基材603aとして用いている。そして、この基材603a上に厚み約400μmのシリコーンゴムの弾性層603bを形成し、さらに、厚み約20μmのフッ素樹脂チューブ(離型層603c)を弾性層603b上に被覆している。
なお、ベルト603との接触面側の基板610には摺動層603dとして、厚さ約10μmのポリイミド層を設けてもよい。ポリイミド層を設けた場合、定着ベルト603とヒータ600の間の摺擦抵抗を低減してベルト603内面の磨耗を抑制することができる。さらに摺動性を高める場合は、ベルト内面にグリス等の潤滑剤を塗布するとよい。
ヒータホルダ601(以後、ホルダ601と呼ぶ)は、ヒータ600をベルト603の内面に向かって押圧した状態で保持する部材である。また、ホルダ601は、横断面(図2の面)が半円弧形状であり、ベルト603の回転軌道を規制する機能を備えている。ホルダ601には、耐熱性の樹脂等が用いられる。本例では、デュポン社のゼナイト7755(商品名)を使用した。
支持ステー602は、ホルダ601を介してヒータ600を支持する。支持ステー602は高い圧力を掛けられても撓みにくい材質であることが望ましく、本実施例においてはSUS304(ステンレス鋼)を使用した。
図3に示すように、支持ステー602は、その長手方向の両端部において、左右のフランジ411a、411bに支持されている。以後、フランジ411a、411bを総称してフランジ411と呼ぶ。フランジ411は、ベルト603の長手方向の移動、および周方向の形状を規制している。フランジ411には耐熱性の樹脂等が用いられる。本実施例ではPPS(ポリフェニレンサルファイド)を使用した。
フランジ411aと加圧アーム414aとの間には加圧バネ415aが縮められた状態で設けられている。フランジ411bと加圧アーム414bとの間にも加圧バネ415bが縮められた状態で設けられている。以後、加圧バネ415a、415bを総称して加圧バネ415と呼ぶ。このような構成により、フランジ411、支持ステー602を介して、加圧バネ415の弾性力がヒータ600に伝わる。そして、ベルト603がローラ70の上面に対して所定の押圧力で加圧され、所定幅のニップ部Nが形成される。本実施例に於ける加圧力は一端側が約156.8N、総加圧力が約313.6N(32kgf)である。
図3に示すように、コネクタ部としてのコネクタ700a、700bは、ヒータ600に給電を行うためにヒータ600と電気的に接続する給電部材である。以後、コネクタ700a、700bを総称してコネクタ700と呼ぶ。コネクタ700aは、ヒータ600の長手方向一端側に着脱可能に取り付けられる。コネクタ700bは、ヒータ600の長手方向他端側に着脱可能に取り付けられる。コネクタ700はヒータ600に対して簡便に着脱可能に設けられているため、定着装置40の組立や、ベルト603やヒータ600が破損した際の交換を容易に行うことができ、メンテナンス性に優れている。コネクタ700の詳細は後述する。
図2に示すように、ローラ70は、ベルト603の外面に当接することでベルト603と協働してニップ部Nを形成するニップ形成部材である。ローラ70には、金属製の芯金71上に弾性層72が、弾性層72上に離型層73が順に積層した多層構造となっている。芯金71の材料の例としてはSUS(ステンレス鋼)、SUM(硫黄及び硫黄複合快削鋼鋼材)、Al(アルミニウム)等が挙げられる。弾性層72の材料の例としては弾性ソリッドゴム層、弾性スポンジゴム層、あるいは弾性気泡ゴム層が挙げられる。離型層73の材料の例としてはフッ素樹脂材料が挙げられる。
本実施例のローラ70は、鉄製の芯金71と、芯金71上の発泡シリコーンゴムの弾性層72と、弾性層72上のフッ素樹脂チューブの離型層73とを備えた構成となっている。また、ローラ70の弾性層72及び離型層73を有する部分の寸法は、外径φ約25mm、長さ約330mmである。
サーミスタ630は、ヒータ600の裏面側(摺動面とは反対側)に設置された温度センサである。サーミスタ630は、発熱体620とは絶縁された状態でヒータ600に接着されている。サーミスタ630は、ヒータ600の温度を検知する機能を担っている。図5に示すように、サーミスタ630は、A/Dコンバータ(不図示)を介して制御回路100に接続しており、検知した温度に応じた出力を制御回路100に送信する。
制御回路100は、各種制御に伴う演算を行うCPUと、各種プログラムを記憶したROM等の不揮発媒体を備えた回路である。このROMにはプログラムが記憶されており、CPUがこれを読みだして実行することで、各種制御を実行する。なお、制御回路100としては、同様の機能を果たせばASIC等の集積回路などでもよい。
図5に示すように、制御回路100は、給電回路110の通電内容を制御するように給電回路110と電気的に接続されている。また、制御回路100は、サーミスタ630の出力を取得するようにサーミスタ630に電気的に接続されている。
制御回路100はサーミスタ630から取得した温度情報を給電回路110の通電制御に反映させている。つまり、制御回路100は、サーミスタ630の出力をもとに、給電回路110を介してヒータ600へ供給する電力を制御している。本実施例では、制御回路100が給電回路110の出力の波数制御を行うことで、ヒータ600の発熱量を調整する。このような制御をおこなうことで、ヒータ600は定着を行う所定の温度(例えば、約180℃)で一定に維持される。
図3に示すように、ローラ70の芯金71は、側板41の奥側と手前側の軸受け41a、41bを介して回転可能に保持されている。また、芯金71の軸線方向の一方側の端部にはギアGが設けられており、モータMの駆動力をローラ70の芯金71に伝達する。図2に示すように、モータMからの駆動力が伝達されたローラ70は矢印方向(時計回り)に回転駆動する。そして、ニップ部Nにてローラ70を介してベルト603に駆動力を伝達することで、ベルト603を矢印方向(反時計回り)に従動回転させる。
モータMは、ギアGを介してローラ70を駆動する駆動手段である。図5に示すように、制御回路100はモータMの通電を制御するためにモータMに電気的に接続されている。制御回路100によって通電が行われると、モータMはギアGの回転(駆動)を開始する。
制御回路100はモータMの回転制御を行っている。制御回路100は、モータMを介してローラ70とベルト603を所定の速度で回転させる。そして、定着処理の実行にともないニップ部Nにて狭持搬送するシートPの速度が、所定のプロセススピード(例えば約200[mm/sec])となるように調整する。
[ヒータ]
次に、定着装置40に用いられるヒータ600についてその構成を詳細に説明する。図4は、実施例1におけるヒータの構成図である。図6は、コネクタ700について説明する説明図である。図17(a)は、ヒータ600に用いる発熱方式を説明する説明図である。図17(b)は、ヒータ600に用いる発熱領域の切り替え方式を説明する説明図である。
本実施例のヒータ600は、図17(a)、(b)に示す発熱方式を用いるヒータである。図17(a)に示すように、A配線にはA電極〜C電極が接続されており、B配線にはD電極〜F電極が接続されている。A配線に接続する電極とB配線に接続する電極は長手方向(左右方向、図17(a))に交互に並べて配置されており、各電極の間には通電によって発熱する発熱体が接続されている。A配線とB配線の間に電圧Vが印加されると、隣り合う電極の間には電位差が生じる。そして、図中の矢印で示すように、隣り合う発熱体で流れる電流の向きが互い違い(互いに逆向き)となるように、各発熱体に電流が流れる。本方式のヒータはこのように発熱を行う。また、図17(b)に示すように、B配線とF電極の間にスイッチ等を設けてB配線とF電極の接続を切断したとき、B電極とC電極は同電位であるので、その間の発熱体には電流が流れなくなる。本方式では、長手方向に並べられた発熱体のそれぞれに個別に通電が行われるため、このようにして配線の接続の一部を切断することで、複数の発熱体の一部だけを発熱させることができる。つまり本方式では配線間にスイッチ等を設けることで発熱領域を切り替えることができる。ヒータ600は、上述した方式を用いて発熱体620の発熱領域を切り替え可能に構成している。
発熱体は通電が行われるのであれば電流の向きに関係なく発熱するが、本方式のように長手方向に沿った向きに電流が流れるように発熱体と電極を配置することが好ましい。なぜならば、本方式では、発熱体に流れる電流が短手方向(長手方向と直交する方向、図17(a)において上下方向)に沿った向きとなるように電極を配置する構成と比べて次のような利点があるからである。発熱体に通電してジュール発熱をさせる場合、発熱体はその抵抗値に応じた発熱を行うため、発熱体は抵抗値が所望の値となるように流す電流の向きに応じて寸法、材質が設計される。このとき、発熱体を設ける基板の寸法は、長手方向に比べて短手方向が非常に短い。そのため、短手方向に電流を流す場合、低抵抗の材料を用いて発熱体に所望の抵抗値を持たせることは困難である。一方で、長手方向に電流を流す場合、低抵抗の材料を用いて発熱体に所望の抵抗値を持たせることは比較的に容易である。また、発熱体に高抵抗の材料を用いる場合、発熱体の厚みムラにより温度ムラを招く虞がある。例えば、スクリーン印刷等によって基板の長手方向に沿って発熱体材料を塗布する場合、その短手方向において5%程度の厚みムラを生じることがある。これは、ヘラ状の部材の短手方向の微少な圧力差によって発熱体材料の塗りムラを生じるためである。したがって、本方式のように長手方向に通電するように発熱体と電極を配置する構成が好ましい。
また、長手方向に並べられた発熱体のそれぞれに個別に通電を行う場合、本方式のように隣り合う発熱体で流れる電流の向きが互い違いとなるように発熱体と電極を配置することが好ましい。発熱体と電極の他の配置方法としては、両端が電極に接続された複数の発熱体を、長手方向に並べて配置して、長手の同一方向に通電する方法が考えられる。しかしながらこの方法では隣り合う発熱体間に2つの電極が配置されるため、短絡の虞がある。また、求められる電極の数が増え、大きな非発熱部を生じてしまう。そのため、本方式のように隣り合う発熱体で間に位置する電極を兼用するように発熱体と電極を配置することが望ましい。この配置方法により、電極間での短絡の虞を解消し、また、非発熱部を小さくすることができる。
なお、本実施例では、図17(a)のA配線に相当するものが共通配線640であり、B配線に相当するものが対向配線650、660a、660bである。また、図17(a)のA電極〜C電極に相当するものが共通電極642a〜642gであり、D電極〜F電極に相当するものが、対向電極652a〜652d、662a、662bである。また、図17(a)の発熱体に相当するものが、発熱体620a〜620lである。以後、共通電極642a〜642gを総称して共通電極642と呼ぶ。対向電極652a〜652eを総称して対向電極652と呼ぶ。対向電極662a〜662bを総称して対向電極662と呼ぶ。対向配線660a、660bを総称して対向配線660と呼ぶ。発熱体620a〜620lを総称して発熱体620と呼ぶ。以下、ヒータ600の構成について図面を用いて詳細に説明する。
図4及び図6に示すように、ヒータ600は、基板610と、基板610上の発熱体620と導体のパターン(配線)と、発熱体620と導体のパターン(配線)を覆う絶縁コート層680を備えている。
基板610は、ヒータ600の寸法や形状を決定する部材であり、ベルト603の長手方向に沿ってベルト603に当接可能な部材である。基板610の材料には、耐熱性・熱伝導性・電気絶縁性などに優れたアルミナ・窒化アルミ等のセラミック材料が用いられる。本実施例では長手方向(左右方向、図4)長さが約420mm、短手方向(上下方向、図4)長さ約10mm、厚さ約1mmのアルミナの板部材を用いている。
基板610の裏面上には、導電厚膜ペーストを用いて厚膜印刷法(スクリーン印刷法)によって発熱体620と導体パターン(配線)が形成されている。本実施例では、導体パターンには抵抗率が低くなるように銀ペーストが用いられており、発熱体620には抵抗率が高くなるように銀−パラジウム合金のペーストが用いられている。また、発熱体620と導体のパターンは、図6に示すように、耐熱性ガラスからなる絶縁コート層680によって被覆されており、リークやショートが生じないように電気的に保護されている。
図4に示すように、基板610の長手方向一端側610aには、導体パターンの一部としての電気接点641a、651a、661aが設けられている。基板610の長手方向他端側610bには、導体パターンの一部としての電気接点641b、651b、661bが設けられている。基板610の長手方向の中央領域610cには、発熱体620と導体パターンの一部としての共通電極642a〜642gと対向電極652a〜652e、662a〜662bが設けられている。発熱体620よりも基板610の短手方向の一端側610dには、導体パターンの一部としての共通配線640が設けられている。発熱体620よりも基板610の短手方向の他端側610eには、導体パターンの一部としての対向配線650、660が設けられている。
発熱体620(620a〜620l)は、通電によってジュール熱を生じる抵抗体である。発熱体620は、基板610上にその長手方向に沿った1つの発熱体として形成されており、基板610の略中央付近の領域610c(図4)に配置されている。発熱体620は抵抗値が所望の値となるように、幅(基板610の短手方向長さ)1〜4mm、厚み5〜20μmの範囲で調整されている。本実施例の発熱体620は、幅約2mm、厚み約10μmである。また、発熱体620の長手方向の総長さは約320mmであり、A4サイズ(幅約297mm)のシートPを加熱可能な長さを十分に有する。
発熱体620上には後述する7本の共通電極642a〜642gが長手方向に間隔をあけて並べて積層されている。換言すると、発熱体620は共通電極642a〜642gによって長手方向に6つの区間に区切られている。基板610の長手方向に沿った各区間の長さは約53.3mmである。さらに、発熱体620の長手方向における各区間の中央部には6本の対向電極652、662(652a〜652d、662a、662b)の1つがそれぞれ積層されている。こうして、発熱体620は合計12の小区間に区切られる。12の小区間に区切られた発熱体620は複数の発熱体620a〜620lとみなすことができる。別の見方をすれば、複数の発熱体620a〜620lは、隣り合う電極同士(電極部間)を電気的に接続しているといえる。なお基板610の長手方向に沿った小区間の長さは約26.7mmである。また、発熱体620の小区間の長手方向の抵抗値は約120Ωである。このような構成により、発熱体620は、その長手方向において部分的に発熱することができる。
なお、発熱体620は長手方向の抵抗率は均一となるように形成されており、各発熱体620a〜620lは略等しい寸法となっている。そのため、各発熱体620a〜620lの抵抗値は実質的に等しい。したがって、給電時に並列に接続される場合、発熱体620の発熱分布は均一となる。しかしながら、各発熱体620a〜620lは必ずしも略等しい寸法、略等しい抵抗率となっていなくてもよい。例えば、発熱体620aと620lの抵抗値を調整して発熱体620の端部での温度ダレを防止してもよい。なお、発熱体620上の共通電極642及び対向電極652、662が形成された位置では発熱体620はほぼ発熱しない。しかしながら、基板610の均熱作用があるため、電極の太さを1mm以下に抑えることで、定着処理への影響は無視できる程度となる。本実施例の各電極の太さは1mm以下となっている。
第1の電極部としての共通電極642(642a〜642g)は、上述した導体パターンの一部である。共通電極642は、発熱体620の長手方向と直交するように基板610の短手方向に沿って設けられる。本実施例では、共通電極642は発熱体620上に積層するように設けられている。共通電極642は、本実施例では、発熱体620に接続された電極のうち、発熱体620の長手方向一端から奇数番目に位置する各電極である。共通電極642は、後述する共通配線640等を介して、給電回路110の一方側の端子110aに接続されている。
第2の電極部としての対向電極652、662は、上述した導体パターンの一部である。対向電極652、662は、発熱体620の長手方向と直交するように基板610の短手方向に沿って設けられる。対向電極652、662は発熱体620上に積層するように設けられている。対向電極652、662は発熱体620に接続された電極のうち、上述した共通電極642以外の電極である。つまり、本実施例では、発熱体620の長手方向一端から偶数番目に位置する各電極である。
つまり、共通電極642と対向電極662、652は発熱体の長手方向に交互に並べて配置されている。対向電極652、662は、後述する対向配線650、660等を介して、給電回路110の他方側の端子110bに接続されている。
共通電極642及び、対向電極652、662は発熱体620に給電する為の電極部として機能する。
なおここでは、発熱体620の長手方向一端から奇数番目を共通電極642、発熱体620の長手方向端部から偶数番目を対向電極652、662として説明したが、ヒータ600はこの構成には限られない。例えば、発熱体620の長手方向一端から偶数番目を共通電極642、発熱体620の長手方向端部から奇数番目を対向電極652、662としてもよい。
また、本実施例では、発熱体620に接続された全ての対向電極うちの4つを対向電極652として設けている。また、発熱体620に接続された全ての対向電極うちの2つを対向電極662として設けている。しかしながら、対向電極の割り振りは本実施例の構成には限られず、ヒータ600が対応する発熱幅に応じて適宜変更してよい。例えば、対向電極652を2つ、対向電極662を4つとしてもよい。
第1の配線部としての共通配線640は、上述した導体パターンの一部である。共通配線640は、基板の一端側610dにおいて基板610の長手方向に沿って基板610の両端側(610a、610b)へと延びている。共通配線640は発熱体620(620a〜620l)に接続された共通電極642(642a〜642g)に接続されている。また、共通配線640の両端はそれぞれ、後述する電気接点641(641a、641b)にそれぞれ接続されている。
第2の配線部としての対向配線650は、上述した導体パターンの一部である。対向配線650は基板の他端側610eにおいて基板610の長手方向に沿って基板610の両端側(610a、610b)へと延びている。対向配線650は発熱体620に接続された対向電極652(652a〜652d)に接続されている。また、対向配線650の両端はそれぞれ、後述する電気接点651(651a、651b)に接続されている。
第3の配線部としての対向配線660(660a、660b)は、上述した導体パターンの一部である。第3の配線としての対向配線660aは基板の他端側610eにおいて基板610の長手方向に沿って基板の一端側610aへと延びている。対向配線660aは発熱体620(620a、620b)に接続された対向電極662aに接続されている。また、対向配線660は、後述する電気接点661aに接続されている。第4の配線としての対向配線660bは基板の他端側610eにおいて基板610の長手方向に沿って基板の他端側610bへと延びている。対向配線660bは発熱体620(620k、620l)に接続された対向電極662bに接続されている。また、対向配線660bは、後述する電気接点661bに接続されている。
接点部としての電気接点641(641a、641b)、651(651a、651b)、661(661a、661b)は、上述した導体パターンの一部である。電気接点641a、651a、661aは、発熱体620よりも基板の一端側610aにおいて、基板610の長手方向に約4mmの間隔をあけて並べて設けられている。電気接点641b、651b、661bは、基板の他端側610bにおいて、長手方向に約4mmの間隔をあけて並べて設けられている。電気接点641、651、661は、後述するコネクタ700からの給電を確実に受けられるように2.5mm×2.5mm以上の面積を有することが望ましい。本実施例の電気接点641、651、661は、基板610の長手方向に沿った長さを約3mmとし、基板610の短手方向に沿った長さを2.5mm以上の配置可能な各長さとした。電気接点641a、651a、661aは、発熱体620よりも基板の一端側610aにおいて、基板610の長手方向に約4mmの間隔をあけて並べて設けられている。電気接点641b、651b、661bは、発熱体620よりも基板の他端側610bにおいて、基板610の長手方向に約4mmの間隔をあけて並べて設けられている。図6に示すように、電気接点641、651、661のある部位には絶縁コート層680が設けられておらず電気接点641、651、661は露出した状態となっている。そのため、電気接点641、651、661は、コネクタ700と接触して電気的に接続することができる。
ヒータ600にコネクタ700が接続されて、電気接点641と電気接点651の間に電圧が印加された場合、共通電極642(642b〜642f)と対向電極652(652a〜652d)の間に電位差が生じる。そのため、発熱体620c、620d、620e、620f、620g、620h、620i、620jにおいて、基板610の長手方向に沿った電流が隣り合う発熱体で互い違いの向きに流れる。そして、第1の発熱領域としての発熱体620c、620d、620e、620f、620g、620h、620i、620jがそれぞれ発熱する。
ヒータ600にコネクタ700が接続されて、電気接点641と電気接点661aの間に電圧が印加された場合、共通電極642a,642bと対向電極662aの間に電位差が生じる。そのため、発熱体620a、620bにおいて、基板610の長手方向に沿った電流が隣り合う発熱体で互い違いの向きに流れる。そして、第1の発熱領域に隣接する第2の発熱領域としての発熱体620a、620bがそれぞれ発熱する。
ヒータ600にコネクタ700が接続されて、電気接点641と電気接点661bの間に電圧が印加された場合、共通配線640及び対向配線660bを介して、共通電極642f,642gと対向電極662bの間に電位差が生じる。そのため、発熱体620k、620lにおいて、基板610の長手方向に沿った電流が隣り合う発熱体で互い違いの向きに流れる。そして、第1の発熱領域に隣接する第3の発熱領域としての発熱体620k、620lがそれぞれ発熱する。
このように、ヒータ600は電圧をかける電気接点を選択することで、発熱体620a〜620lの中から発熱させたい発熱体に選択的に通電することができる。
[コネクタ]
次に、定着装置40に用いられるコネクタ700についてその構成を詳細に説明する。図7は、ハウジング750ついて説明する説明図である。図8、コンタクト端子710について説明する説明図である。図18は、ヒータ600へのコネクタ700の取り付け方について説明する説明図である。以後、本実施例のコネクタ700a及び700bは、コンタクト端子(以後、端子と呼ぶ)710a、710b、720a,720b,730a,730bを備えており、ヒータ600に取り付けられることでヒータ600に電気的に接続される。詳細には、コネクタ700aは、電気接点641aに接触して電気的に接続可能な端子710aと、電気接点661aに接触して電気的に接続可能な端子720aと、電気接点651aに接触して電気的に接続可能な端子730aを備えている。コネクタ700bは、電気接点641bに接触して電気的に接続可能な端子710bと、電気接点661bに接触して電気的に接続可能な端子720bと、電気接点651bに接触して電気的に接続可能な端子730bを備えている。そして、ヒータ600の表裏面を挟みこむようにしてコネクタ700a、700bがヒータ600に取り付けられることで、各端子が各電気接点に接続する。このような構成である本実施例の定着装置40では、コネクタと電気接点の接続に半田付け等を用いない。そのため、定着処理の実行に伴い温度上昇するヒータ600とコネクタ700との間の接続を高い信頼性で維持することができる。また、本実施例の定着装置40では、コネクタ700がヒータ600に対して着脱可能であるため、ベルト603やヒータ600の交換を容易に行うことが出来る。以下、コネクタ700の構成について図面を用いて詳細に説明する。
図18に示すように、金属製の端子710a、720a,730aを備えたコネクタ700aは、基板の一端側610aにおいて、基板610の短手方向端部からヒータ600に取り付けられる。端子710b,720b、730を備えたコネクタ700bは、基板の他端側610bにおいて、基板610の短手方向端部からヒータ600に取り付けられる。
各端子710、720、730について端子710aを例に説明する。図8に示すように、端子710aは、電気接点641aと後述するSW643を電気的につなぐ部材である。端子710aは電気接点641に接触するための電気接点711aと、SW643に接続するためのケーブル712aを備えている。端子710aはコの字の形状をしており、図8の矢印の方向に移動させることでコの字の形状の隙間にヒータ600を差し込むことができる。コネクタ700aの電気接点641aと接触する個所には電気接点711aが設けてあり、この電気接点711aが電気接点641aと接触することで電気接点641aと端子710aが電気的に接続する。電気接点711aは板バネ性を有しているため押圧しながら電気接点641aと接触する。そのため、端子710はヒータ600の表裏を挟み込んでその位置を固定することが出来る。
同様に、端子710bは、電気接点641bと後述するSW643を電気的につなぐ部材である。端子710bは電気接点641bに接触するための電気接点711bと、SW643に接続するためのケーブル712bを備えている。
同様に、端子720(720a、720b)は、電気接点661(661a、661b)と後述するSW663を電気的につなぐ部材である。端子720(720a、720b)は電気接点661に接触するための電気接点721a,721bと、SW663に接続するためのケーブル722a,722bを備えている。
同様に、端子730(730a、730b)は、電気接点651(651a、651b)と後述するSW653を電気的につなぐ部材である。端子730(730a、730b)は電気接点651に接触するための電気接点731a,731bと、SW653に接続するためのケーブル732a,732bを備えている。
図7に示すように、金属製の端子710a、720a、730aは樹脂製のハウジング750aに一体に保持されている。端子710a、720a、730aは、コネクタ700aをヒータ600に取り付ける際に電気接点641a、661a、651aにそれぞれ接続するようにハウジング750a内において間隔をあけて並べて配置されている。各端子間には隔壁が設けられており、各端子間の電気的な絶縁性が保たれている。
また、金属製の端子710b、720b、730bは樹脂製のハウジング750bに一体に保持されている。端子710a、720a、730aは、コネクタ700bの取り付け時に電気接点641b、661b、651bにそれぞれ接続するようにハウジング750b内において間隔をあけて並べて配置されている。各端子間には隔壁が設けられており、各端子間の電気的な絶縁性が保たれている。
なお、上述した説明では、コネクタ700を基板610の短手方向端部から取り付ける例について説明したが、コネクタ700の基板610への取り付け方はこれのみには限られない。たとえば、コネクタ700を基板の長手方向端部から取り付ける構成であってもよい。
[ヒータへの給電]
次に、ヒータ600への給電方法について説明する。本実施例の定着装置40は、シートPの幅サイズに応じてヒータ600への給電を制御することで、ヒータ600の発熱領域の幅サイズを変更可能である。このような構成により、シートPに効率よく熱を供給することができる。なお、本実施例の定着装置40は、中央基準でシートPを搬送するため、発熱領域も中央を基準して広がっている。以下、ヒータ600への給電について図面を用いて詳細に説明する。
給電回路110は、ヒータ600に電力を供給する機能を有する回路である。給電回路110は、本実施例では単相交流の実効値が約100Vの商用電源(交流電源)を用いた交流回路である。本実施例の給電回路110は、電位の異なる電源端子110aと電源端子110bとを備えている。なお、ヒータ600に電力を供給する機能を有していれば、給電回路110は直流電源であってもよい。
図5に示すように、制御回路100は、SW643、SW653、SW663をそれぞれ制御するためにSW643、SW653、SW663にそれぞれ電気的に接続されている。
SW643は、電源端子110aと電気接点641の間に設けられたスイッチ(リレー)である。SW643は、制御回路100からの指示に応じて、電源端子110aと電気接点641を接続するか否か(ON/OFF)の切り替えを行う。SW653は、電源端子110bと、電気接点651の間に設けられたスイッチである。SW653は、制御回路100からの指示に応じて、電源端子110bと電気接点651を接続するか否かの切り替えを行う。SW663は、電源端子110bと、電気接点661(661a、661b)の間に設けられたスイッチである。SW663は、制御回路100からの指示に応じて、電源端子110bと電気接点661(661a、661b)を接続するか否かの切り替えを行う。
制御回路100は、ジョブの実行指示の受信にともない、定着処理に使用されるシートPの幅サイズ情報を取得する。そして、シートPの幅サイズ情報に応じてSW643、SW653、SW663のON/OFFの組みあわせを制御し、発熱体620の発熱幅が、シートPを加熱処理するのに適した発熱幅となるように制御する。このとき、制御回路100、給電回路110、SW643、SW653、SW663、コネクタ700は、ヒータ600に給電する給電手段として機能する。
シートPが大サイズ(幅広、装置に使用可能な最大サイズ)の場合、たとえばA3サイズを縦送りするシートPや、A4サイズを横送りするシートPの場合、シートPの幅サイズは約297mmとなる。そのため、制御回路100は、発熱体620を発熱幅B(図5)まで発熱させる制御を行う。したがって、制御回路100はSW643、SW653、SW663のすべてをON状態とする。その結果、ヒータ600には電気接点641、661a、661b、651から給電が行われ、発熱体620の12の小区間のうちの12の小区間の全てが発熱する。このときヒータ600は、約320mmの領域が均一に発熱するので、約297mmのシートPを加熱するのに適している。
シートPのサイズが小サイズ(装置に使用可能な最大サイズよりも幅狭なサイズ)の場合、たとえばA4サイズを縦送りするシートPや、A5サイズを横送りするシートPの場合、シートPの幅サイズは約210mmとなる。そのため、制御回路100は、発熱体620を発熱幅A(図5)まで発熱させる制御を行う。したがって、制御回路100はSW643、SW663をON状態にしてSW653をOFF状態にする。その結果、ヒータ600には電気接点641、651から給電が行われ、発熱体620の12の小区間のうち8の小区間が発熱する。このとき、ヒータ600は、約213mm領域が均一に発熱するので、約210mmのシートPを加熱するのに適している。
[配線の配置]
次に、基板610上の配線の配置について詳細に説明する。図9は、基板610上の配線の構成図である。上述したように、本実施例のヒータ600は、電源端子110a側に接続する共通配線640を基板の一端側610dに設けている。そして、共通電極642の全てを共通配線640に接続する構成となっている。その一方で、電源端子110b側に接続する対向配線650、660を基板の他端側610eに設けている。そして対向電極652を対向配線650に接続し、対向電極662aを対向配線660aに接続し、対向電極662bを対向配線660bに接続する構成となっている。このような構成により、接続する電源端子が異なる配線を隣接して配置せずに済むため、配線間で短絡するリスクを低減することができる。したがって、短絡防止の為に配線間に設けるべき間隔を狭めることができ、基板610の短手方向を小型化することができる。以下、図面を用いて詳細に説明する。
図9に示すように、共通電極642と電気接点641aに接続する共通配線640は、基板610の長手方向に沿って延びている。つまり、基板610の中央領域610cにおいて、発熱体620と隣り合うように実質的に平行に配置されている。実質的に平行とは、完全に平行な状態に加えて配線形成の精度上の誤差を許容する範囲で平行な状態であるものを指す。
また、図9に示すように基板の一端側610d(図4)において、共通配線640は発熱体620及び対向電極から基板610の短手方向に約400μm離れた位置に設けられる。つまり、発熱体620と共通配線640の間には幅約400μmのgapAが設けられている。gapAは共通配線640と対向電極(例えば662a)との間をで確実に絶縁する為の間隔であり、絶縁コート層680が設けられているとき最小値が約400μmとなるように設計される。共通配線640と対向電極(例えば662a)は異なる電源端子側(110aと110b)に接続するため、gapAの値は安全値をとった大きめの値となる。そのため、gapAは局所的に約400μmとなっていれば良いわけではなく、発熱体620と共通配線640が実質的に平行に並ぶ領域の全体において約400μmであることが望ましい。
対向電極662aと電気接点661aに接続する対向配線660a、及び、対向電極662bと電気接点661bに接続する対向配線660bは、それぞれ基板610の長手方向に沿って延びている。対向配線660a、660bはそれぞれ、基板610の中央領域610c(図4)において発熱体620と隣り合うように実質的に平行に配置されている。本実施例では、対向配線660a、660bはそれぞれ、発熱体620から基板610の短手方向に約400μm離れた位置に設けられる。つまり、発熱体620と対向配線660の間には幅約400μmのgapBが設けられている。gapBは対向配線660と共通電極(例えば642a)との間を確実に絶縁する為の間隔であり、絶縁コート層680が設けられているとき最小値が約400μmとなるように設計される。対向配線660と対向電極(例えば642a)は異なる電源端子側(110aと110b)に接続するため、gapBの値は安全値をとった大きめの値となる。そのため、gapBは局所的に約400μmとなっていれば良いわけではなく、発熱体620と共通配線640が実質的に平行に並ぶ領域の全体において約400μmであることが望ましい。
対向電極652と電気接点651a及び電気接点651bに接続する対向配線650は、基板610の長手方向に沿って延びている。つまり、基板610の中央領域610cにおいて対向配線660a、660bにそれぞれと隣り合うように実質的に平行に配置されている。本実施例では、対向配線650は対向配線660a、660bから基板610の短手方向に約100μm離れた位置に設けられる。つまり、対向配線650と対向配線660a、660bの間には幅約100μmのgapCが設けられている。gapCは対向配線660と対向配線650を別々の配線として配置する為の配線の精度上生じる間隔である。対向配線660と対向配線650は同じ電源端子側に接続するため、gapCの値を小さく設定できる。そして、gapCを小さくした分だけ、基板610の短手方向の長さを小さくすることができる。そのため、gapCは局所的にgapA未満となっていれば良いわけではなく、対向配線660と対向配線650が実質的に平行に並ぶ領域の全体において、gapA未満であることが望ましい。
図9に示すように発熱体620よりも基板の長手方向外側である一端側610a(図4)において、共通配線640と、対向配線660aと電気接点651aは、基板の短手方向に並べて設けられている。そして、対向配線660aは、電気接点651aよりも基板の長手方向の一端側に設けられた電気接点661aと接続されるべく、電気接点651aを迂回するように配置されている。このとき、共通配線640と対向配線660aの間の基板の短手方向の間隔gapGは本実施例において400μmである。gapGは共通配線640と対向配線660aの間を確実に絶縁する為の間隔であり、絶縁コート層680が設けられているとき最小値が約400μmとなるように設計される。共通配線640と対向配線660aは異なる電源端子側(110aと110b)に接続されているため、gapGの値は安全値をとった大きめの値となる。そのため、gapGは局所的に約400μmとなっていれば良いわけではなく、共通配線640と対向配線660aが実質的に平行に並ぶ領域の全体において約400μmであることが望ましい。
上述したように、本実施例のような配線方法では、同じ電源端子側に接続される配線が隣り合うように配置されるため、配線間の間隔を狭めて配置することができる。つまり、gapG=gapA>gapC(gapB>gapC)の関係となる。そのため、基板610上の配線の為のスペースを削減でき、基板上に配線を配置することによって基板610が大型化することを抑制できる。そして、ヒータ600の製造コストを削減することができる。
次に、実施例2のヒータ600について説明する。図10は本実施例における画像加熱装置の構成関係を説明する説明図である。図11は、本実施例における基板610上の配線の構成図である。
実施例1では、発熱体620の発熱域を発熱域Aと発熱域Bの2パターンに切り替えている。一方で、実施例2では、発熱域Aと発熱域Bと発熱域Cの3パターンに発熱体620の発熱域を切り替えることができる。このように構成することで、更に多種類の幅サイズのシートPに対してそれぞれ適した発熱幅で加熱することができる。実施例2の定着装置40の構成は、ヒータ600に関する構成以外は実施例1の基本構成と同様である。そのため、実施例1と同様の構成については同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図10に示すように、本実施例のヒータ600は、発熱体620の発熱域を発熱域Aと発熱域Bと発熱域Cの3通りに切り替えることができる。また、本実施例のヒータ600の構成は次のようになっている。
本実施例では、発熱体620は13本の共通電極642によって12の区間に区切られる。さらに、各々の区間の中央部に配置される12本の対向電極によって24の小区間に区切られる。また、本実施例では、SW653、SW663に加えてSW673が設けられている。また、基板610上には、電気接点641、651、661に加えて電気接点671が設けられている。
電気接点671(671a、671b)は、不図示の端子740(740a、740b)に接触することで、SW673と電気的に接続する。SW673は、電源端子110bと、電気接点671の間に設けられたスイッチである。SW673は、制御回路100からの指示に応じて、電源端子110bと電気接点671を接続するか否かの切り替えを行う。
以上のような構成によって、本実施例のヒータ600は発熱体620の発熱域を3パターンに切り替えることができる。
制御回路100は、ジョブの実行指示の受信にともない、定着処理に使用されるシートPの幅サイズ情報を取得する。そして、シートPの幅情報に応じてSW643、SW653、SW663、SW673のON/OFFの組みあわせを制御し、発熱体620の発熱幅がシートPを加熱処理するのに適した発熱幅となるように制御する。
シートPが大サイズの場合、たとえばA3サイズを縦送りするシートPや、A4サイズを横送りするシートPの場合、制御回路100は、発熱体620を発熱幅Bまで発熱させる制御を行う。したがって、制御回路100はSW643、SW653、SW663、SW673のすべてをON状態とする。その結果、発熱体620の24の小区間すべてが発熱する。このとき、ヒータ600は約320mmの領域が均一に発熱するので、約297mmのシートPを加熱するのに適している。
シートPが中サイズの場合、たとえばB4サイズを縦送りするシートPや、B5サイズを横送りするシートPの場合、シートPの幅サイズは約257mmとなる。そのため、制御回路100は発熱体620を発熱幅Cまで発熱させる制御を行う。したがって、制御回路100はSW643、SW653、SW663をON状態として、SW673をOFF状態とする。その結果、発熱体620の24の小区間のうち20の小区間が発熱する。このとき、ヒータ600は、約267mmの領域が均一に発熱されるので、約257mmのシートPを加熱するのに適している。
シートPが小サイズの場合、たとえばA4サイズを縦送りするシートPやA5サイズを横送りするシートPの場合、発熱体620を発熱幅Aまで発熱させる制御を行う。したがって、制御回路100はSW643、SW653をON状態にしてSW663、SW673をOFF状態にする。その結果、発熱体620の24の小区間のうち16の小区間が発熱する。このとき、ヒータ600は、約213mmの領域が均一に発熱するので、約210mmのシートPを加熱するのに適している。
次に、本実施例における基板610上の配線の配置を説明する。図11に示すように、対向電極672aと電気接点671aに接続された対向配線670a、及び、対向電極672bと電気接点671bに接続された対向配線670bは、それぞれ基板610の長手方向に沿って延びている。対向配線670a、670bはそれぞれ、基板610の中央領域610c(図4)において発熱体620と隣り合うように実質的に平行に配置されている。本実施例では、対向配線670a、670bはそれぞれ、発熱体620から基板610の短手方向に約400μm離れた位置に設けられる。つまり、発熱体620と対向配線670の間には幅約400μmのgapBが設けられている。gapBは対向配線670と共通電極(例えば642a)との間を絶縁コート層680で確実に絶縁する為の間隔であり、絶縁コート層680が設けられているとき最小値が約400μmとなるように設計される。対向配線670と対向電極(例えば642a)は異なる電源端子側(110aと110b)に接続するため、gapBの値は安全値をとった大きめの値となる。
対向電極662aと電気接点661aに接続された対向配線660a、及び、対向電極662bと電気接点661bに接続された対向配線660bは、基板610の長手方向に沿って延びている。対向配線660aは基板610の中央領域610cにおいて対向配線670aと隣り合うように実質的に平行に配置されている。対向配線660bは基板610の中央領域610cにおいて対向配線670bと隣り合うように実質的に平行に配置されている。本実施例では、対向配線660aは対向配線670aから基板610の短手方向に約100μm離れた位置に設けられる。対向配線660bは対向配線670aから基板610の短手方向に約100μm離れた位置に設けられる。つまり、対向配線670と対向配線660の間には幅約100μmのgapCが設けられている。
gapCは対向配線670と対向配線660を別々の配線として配置する為の配線の精度上生じる間隔である。対向配線660と対向配線650は同じ電源端子側に接続するため、gapCの値を小さく設定できる。そして、gapCを小さくした分だけ、基板610の短手方向の長さを小さくすることができる。そのため、gapCは局所的にgapA未満となっていれば良いわけではなく、対向配線660と対向配線650が実質的に平行に並ぶ領域の全体においてgapA未満であることが望ましい。
対向電極652と電気接点651a及び電気接点651bに接続された対向配線650は、基板610の長手方向に沿って延びている。つまり、基板610の中央領域610cにおいて対向配線660a、660bにそれぞれと隣り合うように実質的に平行に配置されている。本実施例では、対向配線650は対向配線660a、660bから基板610の短手方向に約100μm離れた位置に設けられる。つまり、対向配線650と対向配線660a、660bの間には幅約100μmのgapDが設けられている。
gapDは対向配線660と対向配線650を別々の配線として配置する為の配線の精度上生じる間隔である。対向配線660と対向配線650は同じ電源端子側に接続するため、gapCの値を小さく設定できる。そして、gapCを小さくした分だけ、基板610の短手方向の長さを小さくすることができる。そのため、gapCは局所的にgapA未満となっていれば良いわけではなく、対向配線660と対向配線650が実質的に平行に並ぶ領域の全体においてgapA未満であることが望ましい。
ここで、本実施例の効果を検証する為に、他の配線例との比較を行う。図16は、特開2012−37613号公報(特許文献1)に記載された従来例1の発熱体の回路図である。従来例1では、基板1021の短手方向に配線層1029gと配線層1029hが並べて配置されている。また、基板1021の短手方向に配線層1029iと配線層1029jが並べて配置されている。そして、配線層1029gと配線層1029h、配線層1029iと配線層1029jはそれぞれ異なる電源端子側に接続し得る。そのため、配線層1029gと配線層1029hの間と、配線層1029iと配線層1029jの間では大きな電位差を生じ得る。したがって、配線間の短絡防止の為に、配線層1029gと配線層1029hの間と、配線層1029iと配線層1029jの間の間隔は安全値をとって大きく設けることが望ましい。
従来例1において、異なる電源端子側に接続する配線同士の間隔を約400μmとした場合、本実施例のヒータ600は、従来例1と比べて配線の為の基板610の短手方向のスペースを約600μm削減することができる。
本実施例のように、発熱体620の発熱域を3パターンに切り替えるヒータ600では、実施例1と比べて、基板610上の短手方向に並ぶ配線数が多い。このように発熱体620の発熱域のパターンを増加させるたびに基板610上の短手方向に並ぶ配線数が増加する。そのため、発熱体620の発熱域のパターンを増加させると基板610の短手方向が拡大してしまう。しかしながら、本実施例では増加する配線が全て同じ電源端子側に接続されており、配線間の間隔が狭めて配置される。つまり、gapA>gapC=gapD(gapB>gapC=gapD)の関係となる。したがって、基板上に配線を配置することによる基板610の短手方向の拡大を抑制することができる。これは、発熱体620の発熱域のパターン数が4以上であっても同様に実施できる。
本実施例によれば、発熱領域の切り替えパターンが増加して、基板上の配線数が増加したとしても、各配線間の間隔を狭めることができるため、基板610の短手方向の拡大を抑制することができる。
次に、実施例3のヒータについて説明する。図12は、本実施例における画像加熱装置の構成関係を説明する説明図である。図13は、本実施例におけるヒータ上の配線の構成図である。実施例1では、基板610の長手方向両端部に配置された電気接点から発熱体620への給電を行っている。実施例3では、基板610の長手方向片側端部に配置された電気接点から発熱体620に給電を行っている。詳細には、実施例1で説明した電気接点641bを電気接点641aにまとめている。また、電気接点651bを電気接点651aにまとめている。また、電気接点661bを電気接点661aにまとめている。このように構成することで、基板610上に並ぶ電気接点の数を削減することができる。以下、図面を用いて詳細に説明する。なお、実施例2の定着装置40の構成は、ヒータ600に関する構成以外は実施例1の基本構成と同様である。そのため、実施例1と同様の構成については同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。
本実施例における基板610上の配線の配置を説明する。図12に示すように、本実施例のヒータ600は、基板610の長手方向の一端側に設けられた電気接点641a、651a、661aによって発熱体620に給電を行っている。共通配線640は、発熱体620よりも基板610の短手方向の一端側において基板610の長手方向に沿って基板の一端側610aへと延びている。そして、共通配線640の先端は電気接点641aに接続されている。この構成では、実施例1の電気接点641a、641bを1つ(単一)にまとめたことで電気接点の1つ分を削減することが出来ている。
対向配線650は、発熱体620よりも基板610の短手方向の他端側において基板610の長手方向に沿って基板の一端側610aへと延びている。そして対向配線650は電気接点651aに接続されている。この構成では、実施例1の電気接点651a、651bを1つ(単一)にまとめたことで電気接点の1つ分を削減することが出来ている。
対向配線660aは、発熱体620よりも基板610の短手方向の他端側において基板610の長手方向に沿って基板の一端側610aへと延びている。そして、対向配線660aの先端は電気接点661aに接続されている。対向配線660bは発熱体620よりも基板610の短手方向の他端側において基板610の長手方向に沿って基板の一端側610aへと延びている。そして対向配線660bの先端は電気接点661aに接続されている。対向配線660a及び660bは、基板610の長手方向の一端側において、電気接点651aを取り囲むように形成されている。このような構成によって、実施例1の電気接点661bを電気接点661a(単一の電気接点)にまとめることができる。
上述した構成では、実施例1と比べて電気接点3個分を削減することができるため、基板610の長手方向を約9mm短くすることができる。さらには、実施例1において、共通電極642gと電気接点651bの間に設けられた長手方向の約26mmの間隔を削減することができる。この間隔は、ベルト603内に配置されるヒータ600にコネクタ700を取り付ける場合に機械的制約で生じる間隔である。
なお、上述したように、基板の長手方向の一端側から給電を行う構成では、共通配線640の長手方向における電位のバランスが左右(長手方向の一端側と他端側)で非対称となる。これは、配線の持つ抵抗によって電圧降下が生じるためである。配線で電圧降下が生じると発熱体620に供給される電力も左右(長手方向)で非対称となり、発熱体620は発熱ムラを生じる虞がある。そのため、発熱体620の発熱ムラを考慮した場合、電気接点を基板の左右(長手方向)で対称に配置した実施例1の構成が好ましい。しかしながら、配線の抵抗によって生じる電圧降下は微小であるため、発熱体620の発熱ムラも定着処理において無視できる程度である。したがって、本実施例では基板の一端側610aからヒータに給電を行う。
対向電極662aと電気接点661aに接続された対向配線660aは基板610の長手方向に沿って延びている。対向配線670aは基板610の中央領域610cにおいて発熱体620と隣り合うように実質的に平行に配置されている。本実施例では、対向配線670aは発熱体620から基板610の短手方向に約400μm離れた位置に設けられる。つまり、発熱体620と対向配線670の間には幅約400μmのgapBが設けられている。gapBは対向配線670と共通電極(例えば642a)との間を確実に絶縁する為の間隔であり、絶縁コート層680が設けられているとき約400μmとなるように設計される。対向配線670と対向電極(例えば642a)は異なる電源端子側(110aと110b)に接続するため、gapBの値は安全値をとった大きめの値となる。
対向電極652aと電気接点651aに接続された対向配線660aは、基板610の長手方向に沿って延びている。対向配線650は基板610の中央領域610cにおいて対向配線660aと隣り合うように実質的に平行に配置されている。本実施例では、対向配線650は対向配線660aから基板610の短手方向に約100μm離れた位置に設けられる。つまり、対向配線670と対向配線660aの間には幅約100μmのgapCが設けられている。
gapCは対向配線670と対向配線660を別々の配線として配置する為の配線の精度上生じる間隔である。対向配線660aと対向配線650は同じ電源端子側に接続されたため、gapCの値を小さく設定できる。そして、gapCを小さくした分だけ、基板610の短手方向の長さを小さくすることができる。そのため、gapCは局所的にgapA未満となっていれば良いわけではなく、対向配線660と対向配線650が実質的に平行に並ぶ領域の全体においてgapA未満であることが望ましい。
対向電極662bと電気接点651aに接続された対向配線660bは、基板610の長手方向に沿って延びている。つまり、基板610の中央領域610c(図4)において対向配線650と隣り合うように実質的に平行に配置されている。本実施例では、対向配線660bは対向配線650から基板610の短手方向に約100μm離れた位置に設けられる。つまり、対向配線650と対向配線660a、660bの間には幅約100μmのgapDが設けられている。
gapDは対向配線660と対向配線650を別々の配線として配置する為の配線の精度上生じる間隔である。対向配線660と対向配線650は同じ電源端子側に接続するため、gapCの値を小さく設定できる。そして、gapCを小さくした分だけ、基板610の短手方向の長さを小さくすることができる。そのため、gapCは局所的にgapA未満となっていれば良いわけではなく、対向配線660と対向配線650が実質的に平行に並ぶ領域の全体においてgapA未満であることが望ましい。
本実施例のように、発熱体620の長手方向に点在する複数の発熱体620a、620b及び620k、620lに1つの電気接点641aから接続する場合、実施例1と比べて、基板610上の短手方向に並ぶ配線数が多い。このように、発熱体620の長手方向に点在する複数の発熱体を1つの電気接点にまとめて接続しようとすると基板610の短手方向に並ぶ配線数が増加してしまう。しかしながら、本実施例では増加する配線が全て同じ電源端子側に接続されており、各配線の間隔が狭めて配置される。つまり、gapA>gapC=gapD(gapB>gapC=gapD)の関係となる。そのため、基板610の短手方向の拡大を抑制することができる。
本実施例によれば、熱体620の長手方向に点在する複数の発熱体を1つの電気接点にまとめて接続しようとした際に、基板上に並ぶ配線数が増加したとしても、各配線間の間隔を狭めることができる。そのため、基板上に配線を配置することによる基板610の短手方向の拡大を抑制することができる。なお、本実施例は実施例1だけでなく実施例2に適用することができる。
次に、実施例4のヒータについて説明する。図14は、本実施例におけるヒータ上の配線の構成図である。実施例3では、基板610の長手方向の一端側において、各電気接点が基板610の長手方向に等間隔に並べて配置しており、電気接点数を削減することで、基板610の長手方向の拡大を抑制している。一方、本実施例では、実施例3の構成に加えて、同じ電源端子側に接続される電気接点651a、661aの間の距離を狭めて配置している。このような構成にすることで、電気接点の形成に使用する基板610上の領域をより節約でき、基板610の長手方向の拡大をより抑制することができる。以下、図面を用いて詳細に説明する。なお、実施例4の定着装置40の構成は、ヒータ600に関する構成以外は実施例3の基本構成と同様である。そのため、実施例3と同様の構成については同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。
電気接点641a、651a、661aは絶縁コート層680が施されておらずに表面が露出しているため、リークや短絡を防止するための絶縁距離を設けることが望ましい。絶縁距離を大きく設ければ設けるほどリークや短絡のリスクが低減するが、その一方で、実施例1のように電気接点を長手方向に並べて設ける場合には、基板610が長手方向に拡大してしまう虞がある。そのため、各電気接点間の距離を各間隔ごとに適切な大きさに設けることが望ましい。
本実施例では、電気接点641aは電源端子110a側に接続され、電気接点661aは電源端子110b側に接続される。つまり、電気接点641aと661aは異なる電源端子に接続する電気接点同士が隣り合う関係となり、大きな電位差を生じる。そのため、電気接点641aと661aの間は沿面放電による短絡を生じやすい。したがって、電気接点641と電気接点661の間の間隔(gapE)は沿面放電を防止する為の絶縁距離である2.5mm以上の間隔を設けることが望ましい。本実施例では、さらに、コネクタ700の取り付け誤差や基板610の熱膨張を考慮しgapEの大きさを約4mmとした。なお、電気接点641aと661aの並びが平行で無いなどの理由によって、電気接点641aと661aの間隔が一定に定まらないことがあるが、この場合は間隔の最小値をgapEとする。
本実施例では、電気接点651a、661aは電源端子110b側に接続される。つまり、電気接点641aと661aの関係は、同じ電源端子側に接続する電気接点が隣り合う関係となり、大きな電位差を生じない。そのため、電気接点641aと661aの間(gapF)は沿面放電による短絡を生じにくい。したがって、gapFでは沿面放電を防止する為の絶縁距離を考慮しなくてもよい。しかしながらコネクタ700の取り付け誤差や基板610の熱膨張を考慮してgapFの大きさを約1.5mmとした。なお、電気接点641aと661aの並びが平行で無いなどの理由によって、電気接点641aと661aの間隔が一定に定まらないことがあるが、この場合は間隔の最小値をgapFとする。
また、上述した内容は電気接点661aを中心に考えたとき次のように言い換えることができる。基板610の長手方向において、第3の電気接点としての電気接点661aの第1の電気接点としての一端側に電気接点641aが隣り合って配置されており、電気接点661aの他端側に第2の電気接点として電気接点651aが隣り合って配置されている。そして、電気接点661aと電気接点651aの間の間隔の大きさ(本実施例では約1.5mm)は、電気接点661と電気接点641aの間の間隔の大きさ(本実施例では約4mm)よりも小さくなるように配置されている。つまり、gapE>gapFの関係となる。そして、電気接点661aと電気接点651aの間の間隔が、その全体において、gapE未満となるように構成することで、基板の長手方向を小型化することができる。
なお、各電気接点の並び方は上述した順番には限られない。電気接点641aが基板610aの中央領域610cに近い側に配置されていてもよい。しかしながら、電気接点641aは、他の電気接点が接続する電源端子(110b)とは異なる電源端子(110a)と接続するため、隣り合う電気接点は少ない方がよい。したがって、電気接点641aは電気接点の並びの端部に設けることが望ましい。
ここで、実施例4の効果を検証する為に、他の配線の例との比較を行う。図15は、特開2012−37613号公報(特許文献1)に記載された従来例2のヒータの回路図である。図16は、先述した従来例1のヒータの回路図である。従来例2のヒータ1006は、2通りの発熱領域に対応したヒータであって、実施例1とは異なる方法で配線されたヒータある。図16に記載の従来例1のヒータ1006は、3通りの発熱領域に対応したヒータであって、実施例2とは異なる方法で配線されたヒータある。
図15及び図16において、各電極1025に接続された配線層1029は基板1021の長手方向端部に延びている。そして、基板1021の端部では各配線が露出した状態となっており、配線端子(不図示)によって電源端子1031と接続することができる。つまり、図15及び図16に示す構成では、本実施例の電気接点に相当する部分が、基板1021の両端部において、基板1021の短手方向に並べて設けられている。
このような構成の場合、本実施例のように基板610の短手方向長さが短いヒータ600では短絡の防止や確実な給電を行うことは困難である。そこで、従来例1、従来例2の配線方式を使用したヒータ1006を本実施例と同じ構成の定着装置40に実装する場合を想定して本実施例との比較を行う。具体的には、従来例2のヒータの長手方向の両端部を、基板の長手方向に電気接点を並べて設ける構成に変更したものを比較例1として説明する。従来例1のヒータの長手方向の両端部を、基板の長手方向に電気接点を並べて設ける構成に変更したものを比較例2として説明する。
なお、比較例1及び比較例2の電気接点の並びの設計は本実施例と同一の条件で行う。つまり、まとめられる電気接点はまとめ、狭められる電気接点間は狭めるように設計する。
比較例1のヒータは、実施例1と同じく大小の2サイズのシートPの幅サイズに対応できるように配線が設けられている。比較例1のヒータは、発熱体を大サイズ幅で発熱させるとき、図15(a)に示すように、配線層1029cと配線層1029eが電源端子1031a側に接続され、配線層1029fと配線層1029dが電源端子1031b側に接続される。また、 従来例1のヒータは、発熱体を小サイズ幅で発熱させるとき、図15(b)に示すように、配線層1029cと配線層1029fが電源端子1031a側に接続され、配線層1029eと配線層1029dが電源端子1031b側に接続される。したがって、配線層1029c、1029d、1029e、1029fはそれぞれ互いに異なる電源端子側に接続され得る。そのため、配線層1029c、1029d、1029e、1029fに接続される電気接点(不図示)もそれぞれ互いに異なる電源端子側に接続され得る。
比較例1では、本実施例及び実施例3のように、複数の配線を1つの電気接点にまとめることは困難である。また、本実施例のように、電気接点間の間隔を狭めて配置することは困難である。
したがって、基板610の長手方向の領域のうち、電気接点の並びに使用される領域の幅は、幅約3mmの電気接点が4つ、約4mmの電気接点の間隔が2つ、計約24mmが見込まれる。
比較例2のヒータは、実施例2と同じく大中小の3サイズのシートPの幅サイズに対応できるように配線が設けられている。比較例2のヒータでは、配線層1029c、1029d、1029g、1029h、1029i、1029jがそれぞれ互いに異なる電源端子側に接続され得る。そのため、配線層1029c、1029d、1029g、1029h、1029i、1029j接続される電気接点(不図示)もそれぞれ互いに異なる電源端子側に接続され得る。
比較例2では、本実施例及び実施例3のように、複数の配線を1つの電気接点にまとめることは困難である。また、本実施例のように、電気接点間の間隔を狭めて配置することは困難である。
したがって、基板610の長手方向の領域のうち、電気接点の並びに使用される領域の幅は、幅約3mmの電気接点が6つ、約4mmの電気接点の間隔が4つとなり、計約34mmが見込まれる。
一方、本実施例の構成で2通りの発熱領域に対応したものでは、基板610の長手方向の領域のうち、電気接点の並びに使用される領域の幅は次の通りである。すなわち、幅約3mmの電気接点が3つ、約4mmの電気接点の間隔が1つ、約1.5mmの電気接点の間隔が1つで、計約24mmが見込まれる。
また、本実施例の構成で3通りの発熱領域に対応したものでは、基板610の長手方向の領域のうち、電気接点の並びに使用される領域の幅は次の通りである。すなはち、電気接点の並びに使用される領域の幅としては、幅約3mmの電気接点が4つ、約4mmの電気接点の間隔が1つ、約1.5mmの電気接点の間隔が2つで、計約19mmが見込まれる。
上述した結果を表にまとめたものが表1である。なお、本実施例の構成で2通りの発熱領域に対応したものを実施例4a、本実施例の構成で3通りの発熱領域に対応したものを実施例4bと表記する。
Figure 2016006499
表1によれば、発熱域パターン数が同じ場合、本実施例は従来例と比べて電気接点数が少なくてすむ。そのため、電気接点に関する構成を簡易にすることが可能である。
また同じ電源端子側に接続される電気接点が多いため、電気接点を基板610の長手方向に並べて配置する際に電気接点間の間隔を狭めて配置できる。そのため。電気接点の並びの総幅合計(電気接点幅と電気接点間の間隔を含む総幅)を小さくすることができ、電気接点を並べて配置することによる基板610の長手方向サイズの拡大を抑制することができる。また、コネクタ700のサイズを小型化することができる。
また、基板610の長手方向長さが一定であると仮定した場合、本実施例では従来例よりも発熱域のパターン数を多く設けることができる。
なお、上述した説明では、基板610の長手方向が小型化された実施例3をさらに小型化する構成を例に説明したが、本実施例の効果の適用範囲はこの構成のみには限られない。基板の一端側610aにおいて、電源端子(110b)側に接続する複数の電気接点が基板610の長手方向に並ぶ構成であれば本実施例を適用することができる。
例えば、基板の一端側610aにおいて、基板610の長手方向に並ぶ3つの電気接点があり、3つの電気接点のうちの2つ電気接点が同じ電源端子側に接続される構成であれば、本実施例を適用できる。詳細には、電源端子110bに接続する電気接点(例えば661a)の一端側に電源端子110aに接続する電気接点(例えば641a)が隣接する構成である。加えて、電源端子110bに接続する電気接点(661a)の他端側に電源端子110bに接続する電気接点(例えば651a)が隣接して配置されている構成である。
したがって、実施例1や実施例2の構成においても本実施例を適用することができる。例えば、実施例1では、電気接点641a(641b)と電気接点661a(651b)の間の間隔よりも、電気接点661a(661b)と電気接点651a(b)の間の間隔を狭くすることができる。そのため、実施例1及び実施例2では、基板の一端側610aと他端側610bにおいてそれぞれ電気接点の並びの幅を短くすることができる。したがって、基板610の長手方向を小型化することができる。
また、基板の一端側610aに異なる電源端子側に接続する2つの電気接点が長手方向に並べて配置され、基板の他端側610bに同じ電源端子側に接続する2つの電気接点が長手方向に並べて配置される構成であれば、本実施例を適用できる。このとき、基板の一端側610aの異なる電源端子側に接続する2つの電気接点の間の間隔よりも、基板の他端側610bの同じ電源端子側に接続する2つの電気接点の間の間隔を狭くすることができる。
また、基板の一端側610aに電源端子110aに接続する電気接点が配置され、基板の他端側610bに電源端子110b側に接続する2つの電気接点が長手方向に並べて配置される構成であれば、本実施例を適用できる。このとき、基板の他端側610bの電源端子110b側に接続する2つの電気接点の間の間隔は2.5mm未満となる。
なお、本実施例では、基板610の長手方向に電気接点を並べて配置し、基板の短手方向に電気接点を配置していないが、これは、基板610の短手方向が拡大しないようにするためである。しかしながら、本実施例では、同じ電源端子側に接続する電気接点であれば間隔を狭めて配置することができる。したがって、例えば、実施例2の電気接点661aと671aを短手方向に並べて配置した構成であっても本実施例を適用することができる。
したがって、電源端子110bに接続する電気接点(例えば661a)の長手方向の一端側に電源端子110aに接続する電気接点(例えば641a)を隣接する。電源端子110bに接続する電気接点(例えば662a)の長手方向の他端側に電源端子110bに接続する電気接点(例えば651a)が隣接する。電源端子110bに接続する電気接点(例えば661a)の短手方向の他端側に電源端子110bに接続する電気接点(例えば671a)が隣接する。以上のような構成のとき、電気接点641a(641b)と電気接点661a(651b)の間の間隔よりも、電気接点661a(661b)と電気接点651a(661b)の間の間隔を狭くすることができる。また、電気接点641aと電気接点671aの間の間隔よりも、電気接点671aと電気接点651aの間の間隔を狭くすることができる。
(その他の実施例)
以上、本発明を適用することができる実施例について説明したが、各実施例で例示した寸法等の数値は一例であって、この数値に限定されるものではない。発明を適用できる範囲において、数値は適宜選択できる。また、発明を適用できる範囲において実施例に記載の構成を適宜変更してもよい。
ヒータ600の発熱領域は中央基準には限られない。例えば、ヒータ600の発熱領域を端部基準にしてもよい。具体的には、発熱領域Aに対応する発熱体が発熱体620c〜620jではなく、発熱体620a〜620eであってもよい。したがって、小サイズの発熱領域を大サイズの発熱領域にするとき、小サイズの両端側の発熱領域が拡大するのではなく。小サイズ一端側の発熱領域が拡大する構成であってもよい。
発熱体620の形成方法は、実施例1、2に記載の方法のみには限られない。詳細には、実施例1では、基板610の長手方向に沿って延びた発熱体620上に共通電極642と対向電極652,662を積層している。しかしながら、基板610の長手方向に電極を並べて形成し、隣り合う各電極間に発熱体620a〜620lをそれぞれ形成する構成であってもよい。
ベルト603は、ヒータ600によってその内面を支持され、ローラ70によって駆動される構成に限られない。例えば、複数のローラに架け渡されてこれらの複数のローラのいずれかによって駆動されるベルトユニット方式であってもよい。しかしながら、低熱容量化の観点から実施例1〜4のような構成が望ましい。
ベルト603とニップ部Nを形成するものは、ローラ70のようなローラ部材には限られない。例えば、複数のローラにベルトを架け渡した加圧ベルトユニットを用いてもよい。
プリンタ1を例に説明した画像形成装置は、フルカラーの画像を形成する画像形成装置に限られず、モノクロの画像を形成する画像形成装置でもよい。また画像形成装置は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、複写機、FAX、及び、これらの機能を複数備えた複合機等、種々の用途で実施できる。
以上の説明における画像加熱装置は、未定着のトナー画像をシートPに定着する装置のみには限られない。例えば、半定着済みのトナー画像をシートPに定着させる装置や、定着済みの画像に対して加熱処理を施す装置であってもよい。したがって、画像加熱装置としての定着装置40は、例えば、画像の光沢や表面性を調節する表面加熱装置であってもよい。
40 定着装置
60 ヒータユニット
70 加圧ローラ
100 制御回路
110 電源
110a、110b 電源端子
600 ヒータ
603 定着ベルト
610 基板
620 抵抗体発熱体
640 共通配線
650、660 対向配線
641、651、661 電気接点
642 共通電極
652、662 対向電極

Claims (14)

  1. 一方の端子と他方の端子を備える給電部と、シート上の画像を加熱するエンドレス状のベルトと、を有する画像加熱装置に用いられ前記ベルトに当接してこれを加熱するヒータであって、
    基板と、
    前記一方の端子側に電気的に接続可能な第1の電極部と前記他方の端子側に電気的に接続可能な第2の電極部が前記基板の長手方向に間隔をあけて交互に並ぶように、複数の第1の電極部と複数の第2の電極部が配置された複数の電極部と、
    隣り合う各電極部を電気的に接続するように隣り合う各電極部間に位置して且つ隣り合う各電極部からの通電により発熱する複数の発熱部と、
    前記複数の発熱部よりも前記基板の短手方向の一端側において前記複数の発熱部と間隔をあけて隣り合うようにその長手方向に沿って設けられた第1の配線部であって、前記複数の第1の電極部に電気的に接続された第1の配線部と、
    前記複数の発熱部よりも前記基板の短手方向の他端側において前記基板の長手方向に沿って設けられた第2の配線部であって、前記基板の長手方向に沿った第1の発熱領域において前記複数の発熱部のうちのひとつに電気的に接続されている第2の電極部に電気的に接続された第2の配線部と、
    前記複数の発熱部よりも前記基板の短手方向の他端側において前記第2の配線部と隣り合うようにその長手方向に沿って設けられた第3の配線部であって、前記第1の発熱領域と前記長手方向で隣接する第2の発熱領域において前記複数の発熱部のうちのひとつに電気的に接続されている第2の電極部に電気的に接続された第3の配線部と、を有し、
    前記第2の配線部と前記第3の配線部の間の前記短手方向の間隔は前記第1の配線部と前記第2の電極部との間の前記短手方向の間隔よりも狭いことを特徴とするヒータ。
  2. 前記第2の配線部は、前記第3の配線部よりも前記基板の短手方向の一端側に設けられており、前記第2の配線部と前記第3の配線部の間の前記短手方向の間隔は、前記複数の発熱部よりも前記基板の長手方向の外側における前記第1の配線部と前記第2の配線部の間の前記短手方向の間隔よりも狭いことを特徴とする請求項1に記載のヒータ。
  3. 前記第3の配線部に電気的に接続されていて且つ前記複数の発熱部よりも前記基板の長手方向の一端側において前記給電部のコネクタ部を介して前記他方の端子側に電気的に接続可能な所定の接点部を有し、
    前記所定の接点部は、前記基板の短手方向において前記第1の配線部及び前記第2配線部と並べて設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載のヒータ。
  4. 前記複数の発熱部よりも前記基板の前記長手方向の一端側に設けられて且つ前記第1の配線部に電気的に接続されて且つ前記給電部のコネクタ部を介して前記他方の端子側に電気的に接続可能な第1の接点部と、
    前記複数の発熱部よりも前記基板の前記長手方向の一端側に設けられて且つ前記第2の配線部に電気的に接続されて且つ前記コネクタ部を介して前記他方の端子側に電気的に接続可能な第2の接点部と、
    前記複数の発熱部よりも前記基板の前記長手方向の一端側に設けられて且つ前記第3の配線部に電気的に接続されて且つ前記コネクタ部を介して前記他方の端子側に電気的に接続可能な第3の接点部と、を有し、
    前記長手方向において前記第2の接点部の前記長手方向の一端側には前記第1の接点部が隣接し且つ前記第2の接点部の前記長手方向の他端側には前記第3の接点部が隣接し、且つ、前記第2の配線部と前記第3の配線部の間の前記短手方向における間隔は、前記第2の接点部と前記第3の接点部の間の前記長手方向における間隔よりも狭いことを特徴とする請求項1又は2に記載のヒータ。
  5. 前記複数の発熱部よりも前記基板の前記長手方向の一端側に設けられていて且つ前記第1の配線部に電気的に接続されていて且つ前記給電部のコネクタ部を介して前記他方の端子側に電気的に接続可能な第1の接点部と、
    前記複数の発熱部よりも前記基板の前記長手方向の一端側に設けられていて且つ前記第2の配線部に電気的に接続されていて且つ前記コネクタ部を介して前記第1の他方の端子側に電気的に接続可能な第2の接点部と、
    前記複数の発熱部よりも前記基板の前記長手方向の一端側に設けられていて且つ前記第3の配線部に電気的に接続されていて且つ前記コネクタ部を介して前記他方の端子側に電気的に接続可能な第3の接点部と、を有し、
    前記長手方向において、前記第2の接点部の前記長手方向の一端側には前記第1の接点部が隣接し且つ前記第2の接点部の前記長手方向の他端側には前記第3の接点部が隣接し、且つ、前記第2の電極部と前記第1の配線部の間の前記短手方向における間隔は、前記第1の接点部と前記第2の接点部の間の前記長手方向における間隔よりも狭いことを特徴とする請求項1又は2に記載のヒータ。
  6. 前記複数の発熱部よりも前記基板の前記長手方向の一端側に設けられていて且つ前記第1の配線部に電気的に接続されていて且つ前記給電部のコネクタ部を介して前記他方の端子側に電気的に接続可能な第1の接点部と、
    前記複数の発熱部よりも前記基板の前記長手方向の一端側に設けられていて且つ前記第2の配線部に電気的に接続されていて且つ前記コネクタ部を介して前記第1の他方の端子側に電気的に接続可能な第2の接点部と、
    前記複数の発熱部よりも前記基板の前記長手方向の一端側に設けられていて且つ前記第3の配線部に電気的に接続されていて且つ前記コネクタ部を介して前記他方の端子側に電気的に接続可能な第3の接点部と、を有し、
    前記長手方向において、前記第2の接点部の前記長手方向の一端側には前記第1の接点部が隣接し且つ前記第2の接点部の前記長手方向の他端側には前記第3の接点部が隣接し、且つ、前記第2の接点部と前記第3の接点部の間の前記長手方向における間隔は、前記第1の接点部と前記第2の接点部の間の前記長手方向における間隔よりも狭いことを特徴とする請求項1又は2に記載のヒータ。
  7. 一方の端子と他方の端子を備える給電部と、
    シート上の画像を加熱するエンドレス状のベルトと、
    前記ベルトの内面側に設けられ前記ベルトの幅方向に沿って延びた基板と、
    前記一方の端子側に電気的に接続可能な第1の電極部と前記他方の端子側に電気的に接続可能な第2の電極部が前記基板の長手方向に間隔をあけて交互に並ぶように、複数の第1の電極部と複数の第2の電極部が配置された複数の電極部と、
    隣り合う各電極部を電気的に接続するように隣り合う各電極部間に位置して且つ隣り合う各電極部からの通電により発熱する複数の発熱部と、
    前記複数の発熱部よりも前記基板の短手方向の一端側において前記複数の発熱部と間隔をあけて隣り合うようにその長手方向に沿って設けられた第1の配線部であって、前記複数の第1の電極部に電気的に接続されている第1の配線部と、
    前記複数の発熱部よりも前記基板の短手方向の他端側において前記基板の長手方向に沿って設けられた第2の配線部であって、前記基板の長手方向に沿った第1の発熱領域において、前記複数の発熱部のうちのひとつに電気的に接続されている第2の電極部に電気的に接続された第2の配線部と、
    前記複数の発熱部よりも前記基板の短手方向の他端側において前記第2の配線部と隣り合うようにその長手方向に沿って設けられた第3の配線部であって、前記第1の発熱領域と前記長手方向で隣接する第2の発熱領域において前記複数の発熱部のうちのひとつに電気的に接続されている第2の電極部に電気的に接続された第3の配線部と、を有し、
    前記給電部は、装置に使用可能な最大の幅サイズのシートを加熱する場合は前記複数の発熱部を発熱させるべく前記第2の配線部と前記第3の配線部を含む複数の配線部と前記前記第1の配線から給電を行い、且つ、装置に使用可能な最大の幅サイズのシートよりも幅狭な所定の幅サイズのシートを加熱する場合は前記複数の発熱部の一部を発熱させるべく前記複数の配線部の一部と前記第1の配線部から給電を行い、前記第2の配線部と前記第3の配線部の間の前記短手方向の間隔は前記第1の配線部と前記第2の電極部との間の前記短手方向の間隔よりも狭いことを特徴とする画像加熱装置。
  8. 前記第2の配線部は、前記第3の配線部よりも前記基板の短手方向の一端側に設けられており、前記第2の配線部と前記第3の配線部の間の前記短手方向の間隔は、前記複数の発熱部よりも前記基板の長手方向の外側における前記第1の配線部と前記第2の配線部の間の前記短手方向の間隔よりも狭いことを特徴とする請求項7に記載の画像加熱装置。
  9. 前記第3の配線部に電気的に接続されていて且つ前記複数の発熱部よりも前記基板の長手方向の一端側において前記給電部のコネクタ部を介して前記他方の端子側に電気的に接続可能な所定の接点部を有し、
    前記所定の接点部は、前記基板の短手方向において前記第1の配線部及び前記第2配線部と並べて設けられていることを特徴とする請求項7又は8に記載の画像加熱装置。
  10. 前記複数の発熱部よりも前記基板の前記長手方向の一端側に設けられていて且つ前記第1の配線部に電気的に接続されていて且つ前記給電部のコネクタ部を介して前記他方の端子側に電気的に接続可能な第1の接点部と、
    前記複数の発熱部よりも前記基板の前記長手方向の一端側に設けられていて且つ前記第2の配線部に電気的に接続されていて且つ前記コネクタ部を介して前記他方の端子側に電気的に接続可能な第2の接点部と、
    前記複数の発熱部よりも前記基板の前記長手方向の一端側に設けられていて且つ前記第3の配線部に電気的に接続されていて且つ前記コネクタ部を介して前記他方の端子側に電気的に接続可能な第3の接点部と、を有し、
    前記長手方向において、前記第2の接点部の前記長手方向の一端側には前記第1の接点部が隣接し且つ前記第2の接点部の前記長手方向の他端側には前記第3の接点部が隣接し、且つ、前記第2の配線部と前記第3の配線部の間の前記短手方向における間隔は、前記第2の接点部と前記第3の接点部の間の前記長手方向における間隔よりも狭いことを特徴とする請求項7又は8に記載の画像加熱装置。
  11. 前記複数の発熱部よりも前記基板の前記長手方向の一端側に設けられていて且つ前記第1の配線部に電気的に接続されていて且つ前記給電部のコネクタ部を介して前記他方の端子側に電気的に接続可能な第1の接点部と、
    前記複数の発熱部よりも前記基板の前記長手方向の一端側に設けられていて且つ前記第2の配線部に電気的に接続されていて且つ前記コネクタ部を介して前記第1の他方の端子側に電気的に接続可能な第2の接点部と、
    前記複数の発熱部よりも前記基板の前記長手方向の一端側に設けられていて且つ前記第3の配線部に電気的に接続されていて且つ前記コネクタ部を介して前記他方の端子側に電気的に接続可能な第3の接点部と、を有し、
    前記長手方向において、前記第2の接点部の前記長手方向の一端側には前記第1の接点部が隣接し且つ前記第2の接点部の前記長手方向の他端側には前記第3の接点部が隣接し、且つ、前記第2の電極部と前記第1の配線部の間の前記短手方向における間隔は、前記第1の接点部と前記第2の接点部の間の前記長手方向における間隔よりも狭いことを特徴する請求項7又は8に記載の画像加熱装置。
  12. 前記複数の発熱部よりも前記基板の前記長手方向の一端側に設けられていて且つ前記第1の配線部に電気的に接続されていて且つ前記給電部のコネクタ部を介して前記他方の端子側に電気的に接続可能な第1の接点部と、
    前記複数の発熱部よりも前記基板の前記長手方向の一端側に設けられていて且つ前記第2の配線部に電気的に接続されていて且つ前記コネクタ部を介して前記第1の他方の端子側に電気的に接続可能な第2の接点部と、
    前記複数の発熱部よりも前記基板の前記長手方向の一端側に設けられていて且つ前記第3の配線部に電気的に接続されていて且つ前記コネクタ部を介して前記他方の端子側に電気的に接続可能な第3の接点部と、を有し、
    前記長手方向において、前記第2の接点部の前記長手方向の一端側には前記第1の接点部が隣接し且つ前記第2の接点部の前記長手方向の他端側には前記第3の接点部が隣接し、且つ、前記第2の接点部と前記第3の接点部の間の前記長手方向における間隔は、前記第1の接点部と前記第2の接点部の間の前記長手方向における間隔よりも狭いことを特徴とする請求項7又は8に記載の画像加熱装置。
  13. 前記複数の発熱部は、前記給電部から給電が行われた場合、隣り合う発熱部で互いに逆向きの電流が流れることを特徴とする請求項7乃至12のいずれか1項に記載の画像加熱装置。
  14. 前記給電部は交流回路であることを特徴とする請求項7乃至13のいずれか1項に記載の画像加熱装置。
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