JP2016057464A - ヒータ、画像加熱装置、製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 発熱層での電流集中が抑制されたヒータ、画像加熱装置、製法を提供することを目的とする。【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層（６４２ａ〜ｌ）及び対向電極層（６５２ａ〜ｄ、６６２ａ〜ｂ）と、共通電極層及び対向電極層を覆うように基板上のその長手方向に沿って設けられた発熱層（６２０）とを有する。【選択図】 図９

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、製法に関する。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では、基板の長手方向に沿って延びる発熱体上においてその長手方向に並ぶ複数の電極を備えたヒータの構成が開示されている。このヒータは極性の異なる電極が発熱体上に交互に並ぶため、隣り合う電極間において発熱体に電流が流れる。詳細には、一方の極側の電極は、発熱体よりも基板の短手方向の一端側に設けられた配線に接続されており、他方の極側の電極は、発熱体よりも基板の短手方向の他端側に設けられた配線に接続されている。そのため、これらの配線間に電圧が印加されると、発熱体は長手方向の全域において発熱する。

ところで、ヒータの発熱の仕方は、発熱体の抵抗と発熱体に流れる電流の大きさによって決まる。また、発熱体の抵抗はその寸法と体積抵抗率によって決まる。特許文献１では、通電方向に対する発熱体の抵抗を隣り合う電極の間隔によって調整することで、ヒータに所望の発熱をさせている。

特開平６−２５０５３９号

しかしながら、特許文献１のヒータは、耐久性の面で改善の余地がある。特許文献１のヒータは、発熱体上に電極が積層しており、電極の下面が発熱体と接続する構造となっている。またこのヒータでは、間隔をあけて隣り合う電極の間において発熱体の長手方向に沿って電流が流れる。そのため、このヒータに通電を行うと、距離が最短になる電極の下面の端部から集中した電流が発熱体に流れやすい。そして、集中した電流によって発熱体の一部分が局所的に過熱状態となるため、この一部分は他の部分よりも劣化が促進される。そのため、ヒータの寿命が低下する虞がある。

したがって、本発明は、発熱層での電流の集中が抑制されたヒータ、画像加熱装置、製法を提供することを目的とする。

第１発明は、一方の端子と他方の端子を備える電源と、シート上の画像を加熱する無端状のベルトと、を有する画像加熱装置において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、基板上にその長手方向に沿って設けられ通電により発熱する発熱層と、発熱層に給電すべく基板上に発熱層とオーバーラップする位置関係となるように設けられ一方の端子側に電気的に接続される第１の電極層と、発熱層に給電すべく基板上に発熱層とオーバーラップする位置関係となるように設けられ他方の端子側に電気的に接続される第２の電極層と、を有し、第１の電極層と第２の電極層は、基板の長手方向において所定の間隔をあけて交互に並ぶようにそれぞれ複数設けられており、且つ、各々が発熱層により覆われていることを特徴とするものである。

第２発明は、画像加熱装置において、シート上の画像を加熱するエンドレス状のベルトと、ベルトに当接してこれを加熱するヒータであって、ベルトの幅方向に沿って延びた基板と、基板上にその長手方向に沿って設けられ通電により発熱する発熱層と、発熱層に給電すべく基板上に発熱層とオーバーラップする位置関係となるように設けられ一方の端子側に電気的に接続される第１の電極層と、発熱層に給電すべく基板上に発熱層とオーバーラップする位置関係となるように設けられ他方の端子側に電気的に接続される第２の電極層と、を備えたヒータと、一方の端子と他方の端子を有する電源を備え、一方の端子と第１の電極層を電気的に接続し、他方の端子と第２の電極層を電気的に接続して発熱層に給電を行う給電手段と、を有し、 第１の電極層と第２の電極層は、基板の長手方向において所定の間隔をあけて交互に並ぶようにそれぞれ複数設けられており、且つ、各々が発熱層により覆われていることを特徴とするものである。

第３発明は、一方の端子と他方の端子を備える電源と、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おいて用いられベルトに当接してこれを加熱するヒータの製造方法において、一方の端子側に電気的に接続する第１の電極層と他方の端子側に電気的に接続する第２の電極層をスクリーン印刷するステップと、第１の電極層と第２の電極層を電気的に接続すべく第１の電極層と第２の電極層を覆うように基板上にその長手方向に沿って発熱層をスクリーン印刷するステップと、を有し、第１の電極層と第２の電極層を印刷するステップでは、第１の電極層と第２の電極層が基板の長手方向において所定の間隔をあけて交互に並ぶようにそれぞれ複数設けることを特徴とするものである。

本発明によれば、発熱層での電流集中が抑制されたヒータ、画像加熱装置、製法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。 コンタクト端子について説明する説明図である。 ヒータ６００に用いる発熱方式を説明する説明図（ａ）である。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（ｂ）である。 実施例１におけるヒータの断面図である。 実施例２におけるヒータの断面図である。 従来例におけるヒータの断面図である。 実施例１のヒータをシミュレーションした図である。 実施例２のヒータをシミュレーションした図である。 従来例のヒータをシミュレーションした図である。 発熱体印刷用の版の構成図（ａ）である。導体パターン印刷用の版の構成図（ｂ）である。絶縁コート印刷用の版の構成図（ｃ）である。 実施例１におけるヒータの製造ステップを説明する説明図である。 実施例２におけるヒータの製造ステップを説明する説明図である。 従来例におけるヒータの製造ステップを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。

（実施例１）
［画像形成部］
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４は、ヒータ６００の構成図である。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（以後、ベルト６０３と呼ぶ）を、ベルト６０３の内面に当接する加熱部材としてのヒータ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は、幅（図４の上下方向長さ）５〜２０ｍｍ、ベルト６０３の幅方向に沿う長手方向長さ（図４の左右方向長さ）３５０〜４００ｍｍ、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、発熱層としての抵抗発熱体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、ヒータ６００は、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。

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φ３０ｍｍ、長手方向（幅方向、図２中の奥手前方向）の長さは３３０ｍｍ、厚み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４００μｍのシリコーンゴムの弾性層６０３ｂを形成し、さらに、厚み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。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１５６．８Ｎ（１６ｋｇｆ）、総加圧力が３１３．６Ｎ（３２ｋｇｆ）である。

図３に示すように、コネクタ７００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。コネクタ７００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。

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φ２５ｍｍ、長さ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、電源１１０の通電内容を制御するように電源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電源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、電源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が電源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、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６は、コネクタ７００について説明する説明図である。図８（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８（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８（ａ）、（ｂ）に示す発熱方式を用いるヒータである。図８（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８（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。なお、電極と配線は同様に形成される導電性のパターン（導線）である。本実施例上においては、発熱体と接触して電気的に接続している領域の導線を電極と呼び、電圧が印加された部分と電極を結ぶ役割を果たす導線を配線（給電線）と呼ぶ。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８（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。

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、発熱体間に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、電極間のスペースを無くすことができる。

なお、本実施例では、図８（ａ）のＡ配線に相当するものが図４で示した共通配線６４０であり、図８（ａ）のＢ配線に相当するものが図４の対向配線６５０、６６０ａ、６６０ｂである。また、図８（ａ）のＡ電極〜Ｃ電極に相当するものがそれぞれ図４の第１の電極層としての共通電極６４２ａ〜６４２ｇであり、Ｄ電極〜Ｆ電極に相当するものが、第２の電極層としての対向電極６５２ａ〜６５２ｄ、６６２ａ、６６２ｂである。また、図８（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〜６５２ｄ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４００ｍｍ、短手方向（上下方向、図４）長さ１０ｍｍ、厚さ１ｍｍのアルミナの板部材を用いている。アルミナ板の熱伝導率は３０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］である。

図９の（ａ）は、ヒータ６００の発熱体６２０と共通電極６４２と対向電極６５２及び６６２が重なる部分である矢印Ａ部の断面図である。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（共通電極６４２と対向電極６５２、６６２を含む）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。共通電極６４２と対向電極６５２及び６６２は、幅２０〜５００μｍ、厚み５〜３０μｍがよい。本実施例では、幅１００μｍ、厚み１０μｍで形成した。したがって、発熱体６２０の抵抗率は、電極６４２、６５２、６６２の抵抗率に比べて十分に大きい。

図９の（ａ）を用いて層構成を説明する。基板６１０の上に共通電極６４２（６４２ａ〜６４２ｇ）と対向電極６５２（６５２ａ〜６５２ｄ）及び６６２（６６２ａ、６６２ｂ）が形成され、次に共通電極と対向電極の間と上方に発熱体６２０（６２０ａ〜６２０ｌ）が形成されている。要するに、共通電極６４２と対向電極６５２及び６６２は、発熱体６２０で覆われている。

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。そのため、本実施例では各配線の間隔を狭く設けることができる。しかしながら、ヒータ６００には必ずしも絶縁コート層６８０を設けなくてもよい。例えば、各配線の間隔を広くとることで、各配線間のショートを防止することができる。しかしながら、ヒータ６００を小型化できる点において絶縁コート層６８０を設ける構成が望ましい。

図４に示すように、基板６１０の長手方向の一端側６１０ａには、導体パターンの一部としての電気接点６４１、６５１、６６１ａ、６６１ｂが設けられている。基板６１０の長手方向の他端側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〜６５２ｄ、６６２ａ〜６６２ｂが設けられている。基板の一端側６１０ａと他端側６１０ｃの間には、中間領域６１０ｂ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２ｍｍ、厚み１０μｍである。また、発熱体６２０の長手方向の総長さは３２０ｍｍであり、Ａ４サイズ（幅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は基板の長手方向に並ぶ７本の共通電極６４２ａ〜６４２ｇ上に積層されている。換言すると、発熱体６２０の発熱領域は共通電極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の発熱領域は合計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（抵抗素子）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は長手方向において抵抗が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の端部での局所的な温度低下を防止してもよい。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。

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。本実施例の共通電極６４２は基板６１０上に形成されており、それぞれの電極が発熱体６２０によって覆われている。つまり、発熱体６２０と共通電極は基板上において一部がオーバーラップ（積層）する位置関係にある。共通電極６４２は、本実施例では、発熱体６２０に接続する電極が複数設けられているがそのうち、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、電源１１０の一方側の端子１１０ａに接続する。つまり共通電極６４２は電源１１０の一方の端子側に接続する。

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。本実施例の対向電極６５２、６６２は基板６１０上に形成されており、それぞれの電極が発熱体６２０によって覆われている。つまり、発熱体６２０と共通電極は基板上において一部がオーバーラップ（積層）する位置関係にある。対向電極６５２、６６２は発熱体６２０に接続する電極のうち、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、電源１１０の他方側の端子１１０ｂに接続する。つまり対向電極６５２、６６２は電源１１０の他方の端子側に接続する。

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を有する。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に接続する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に接続する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。

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６１０の一端側６１０ｄ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。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。共通配線６４０は後述する電気接点６４１に接続されている。なお、本実施例では、電極と電気接点を結ぶ導体パターンを配線と呼ぶ。

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６１０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。また、対向配線６５０は発熱体６２０（６２０ｃ〜６２０ｊ）に接続された対向電極６５２（６５２ａ〜６５２ｄ）に接続されている。対向配線６５０は後述する電気接点６５１に接続されている。

対向配線６６０（６６０ａ、６６０ｂ）は、上述した導体パターンの一部である。対向配線６６０ａは基板６１０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。また、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６６０ａは、後述する電気接点６６１ａに接続されている。対向配線６６０ｂは基板６１０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６６０ｂは発熱体６２０に接続する対向電極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。

電気接点６４１、６５１、６６１（６６１ａ、６６１ｂ）は、上述した導体パターンの一部である。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６４１、６５１、６６１ａ、６６１ｂ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。図６に示すように、基板上の電気接点６４１、６５１、６６１ａ、６６１ｂ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、６６１ａ、６６１ｂは露出した状態となっている。また、電気接点６４１、６５１、６６１ａ、６６１ｂは、基板６１０のベルト６０３の長手方向端部から突出する領域６１０ａに設けられる。そのため、電気接点６４１、６５１、６６１ａ、６６１ｂ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６４２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６４２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、発熱体６２０のうちの一部の発熱体に選択的に通電可能な構成となっている。

基板の一端側６１０ａと他端側６１０ｃの間には中間領域６１０ｂが設けられている。詳細には、本実施例では、基板６１０の共通電極６４２ａと電気接点６５１との間の領域が中間領域６１０ｂである。中間領域６１０ｂは、ベルト６０３内に配置されるヒータ６００に対して、コネクタ７００を取り付けられるようにするための猶予の間隔である。本実施例では中間領域として２６ｍｍを設けた。この値は、共通電極６４２ａと電気接点６５１の間を絶縁する為の距離よりも十分に大きい。

［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はコンタクト端子７１０について説明する説明図である。本実施例のコネクタ７００は、コンタクト端子（以後、端子と呼ぶ）７１０、７２０ａ、７２０ｂ、７３０を備えている。コネクタ７００はヒータ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７００は、電気接点６４１に接触して電気的に接続可能なコンタクト端子７１０と、電気接点６５１に接触して電気的に接続可能なコンタクト端子７３０と、を備えている。また、電気接点６６１ａに接触して電気的に接続可能なコンタクト端子７２０ａと、電気接点６６１ｂに接触して電気的に接続可能なコンタクト端子７２０ｂと、を備えている。そして、コネクタ７００とベルト６０３が接触しないように、ヒータ６００のベルト６０３の長手方向から突出した領域の表裏をコネクタ７００が挟みこむことで、各コンタクト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と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６に示すように、金属製のコンタクト端子７１０、７２０ａ、７２０ｂ、７３０を備えたコネクタ７００は、基板の一端側６１０ａにおいて基板６１０の短手方向からヒータ６００に取り付けられる。各コンタクト端子７１０、７２０ａ、７２０ｂ、７３０についてコンタクト端子７１０を例に説明する。図８に示すように、コンタクト端子７１０は、電気接点６４１と後述するＳＷ６４３を電気的につなぐ部材である。コンタクト端子７１０は電気接点６４１に接触するための電気接点７１１と、ＳＷ６４３に接続するためのケーブル７１２を備えている。コネクタ７００はコンタクト端子７１０、７２０、７３０を一体に保持するハウジング７５０を備えている。コンタクト端子７１０はコの字の形状をしており、図７の矢印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。コンタクト端子７１０の電気接点６４１と接触する個所には電気接点７１１が設けてあり、この電気接点７１１が電気接点６４１と接触することで電気接点６４１とコンタクト端子７１０が電気的に接続する。この電気接点７１１は板バネ性を有しているため押圧しながら電気接点６４１と接触する。そのため、コンタクト端子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、コンタクト端子７２０ａは、電気接点６６１ａと後述するＳＷ６６３を電気的につなぐ部材である。コンタクト端子７２０ａは電気接点６６１に接触するための電気接点７２１ａ（不図示）と、ＳＷ６６３に接続するためのケーブル７２２ａ（不図示）を備えている。

同様に、コンタクト端子７２０ｂは、電気接点６６１ｂと後述するＳＷ６６３を電気的につなぐ部材である。コンタクト端子７２０ｂは電気接点６６１に接触するための電気接点７２１ｂ（不図示）と、ＳＷ６６３に接続するためのケーブル７３２ｂ（不図示）を備えている。

同様に、コンタクト端子７３０は、電気接点６５１と後述するＳＷ６５３を電気的につなぐ部材である。コンタクト端子７３０は電気接点６５１に接触するための電気接点７３１（不図示）と、ＳＷ６５３に接続するためのケーブル７２２（不図示）を備えている。

図６に示すように、金属製の端子７１０、７２０、７３０は樹脂製のハウジング７５０に一体に保持されている。端子７１０、７２０、７３０は、コネクタ７００をヒータ６００に取り付ける際に電気接点６４１、６６１、６５１にそれぞれ接続するようにハウジング７５０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。

電源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。本実施例では単相交流の実効値が１００Ｖの商用電源（交流電源）を用いている。本実施例の電源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、電源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、電源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、装置に導入可能な最大サイズ）の場合、たとえばＡ３サイズを縦送りする場合や、Ａ４サイズを横送りする場合、シートＰの幅サイズは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は１２の小区間全てが発熱する。このとき、ヒータ６００は、３２０ｍｍの領域が均一に発熱するので、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（装置に導入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場合や、Ａ５サイズを横送りする場合、シートＰの幅サイズは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、ＳＷ６５３をＯＮ状態にしてＳＷ６６３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は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、２１３ｍｍ領域が均一に発熱するので、２１０ｍｍのシートＰを加熱するのに適している。

［ヒータの層構成］
次にヒータ６００の層構成について説明する。図９は、実施例１におけるヒータ６００のＡ−Ａ断面（図４）の図である。図１１は、従来例におけるヒータ６００のＡ−Ａ断面（図４）の図である。図１５は、スクリーン印刷に用いる版の構成図である。図１６は、実施例１におけるヒータの製造ステップを説明する説明図である。図１８は、従来例におけるヒータの製造ステップを説明する説明図である。本実施例のヒータ６００は、基板上に電極層としての電極６４２、６５２、６６２が形成されており、これを上から覆うように発熱層としての発熱体６２０が形成されている。つまり、本実施例のヒータ６００は、電極６４２、６５２、６６２の上面と幅方向の両側面に発熱体６２０が接触（接合）している。このような構成によって、本実施例では、電極６４２、６５２、６６２から流れ込む電流が発熱体の一部に集中することを抑制している。したがって、本実施例のヒータ６００は、電流集中による発熱体６２０の局所的な異常昇温の発生が抑制されている。以下、図面を用いて詳細に説明する。

まず、厚膜印刷法（スクリーン印刷法）を用いたセラミックヒータの製造方法について説明する。

基板６１０にスクリーン印刷を施す工程では、図１５に示すような版（メッシュ版、メタルマスク版）が用いられる。版８０１は、基板上に電極６４２、６５２、６６２を含む導体パターンを印刷する為の部材である。版８０１には導体パターンが所望の形状で印刷されるように材料ペーストが通過可能な通過穴が設けられている。版８０２は、基板上に発熱体６２０を印刷する為の部材である。版８０２には発熱体６２０が所望の形状で印刷されるように材料ペーストが通過可能な通過穴が設けられている。版８０３は、基板上にコート層６８０を印刷する為の部材である。版８０２にはコート層６８０が所望の形状で印刷されるように材料ペーストが通過可能な通過穴が設けられている。

従来例では、図１８に示すような手順によってヒータが製造される。まず、基板６１０上に発熱体６２０を形成する（Ｓ２１）。詳細には、基板６１０と版８０２の位置合わせを行ったあとに、版上から基板６１０に銀−パラジウム合金のペーストを塗布する。そして基板上には所望の寸法の発熱体６２０が印刷される。その後、発熱体６２０を載せた基板６１０は高温で焼成される。次に、発熱体６２０が形成された基板６１０上に銀ペーストの導体パターン（電極、配線）を形成する（Ｓ２２）。詳細には、基板６１０と版８０１の位置合わせを行ったあとに、版上から基板６１０に銀ペーストを塗布する。そして基板上には所望の形状の導体パターンが印刷される。その後、発熱体６２０及び導体パターンを載せた基板６１０は高温で焼成される。次に、導体パターン及び発熱体が形成された基板６１０上に電気的、機械的、化学的な保護を行う絶縁コート層６８０を形成する（Ｓ２３）。詳細には、基板６１０と版８０３の位置合わせを行ったあとに、版上から基板６１０にガラスペーストを塗布する。基板上には所望のコート層６８０が印刷される。その後、発熱体６２０及び導体パターン及びコート層６８０を載せた基板６１０は高温で焼成される。

上述のようにして製造された従来例のヒータ６００のＡ―Ａ断面（図４）を図１１に示す。なお、図１１では、コート層６８０の記載を省略している。図１１に示すように、従来例のヒータ６００では、発熱体６２０上に電極６４２、６５２、６６２が積層されるため、電極６４２、６５２、６６２の下面のみが発熱体と接触することとなる。ここで、本実施例では各電極の層厚さは１０μｍ、幅は１００μｍ、長さは２ｍｍである。つまり、電極１つあたりが発熱体６２０と接触（接合）する面積は電極の下面の面積の０．２ｍｍ^２である。

このようなヒータ６００において、隣り合う電極間に電圧を印加した場合、発熱体６２０のうち電極の下面の端部に隣接する部分に集中的に電流が流れる。そして、発熱体６２０が局所的に異常発熱し、劣化が促進されてしまう。そのため、発熱体６２０の接合部が電極から剥離する虞があった。

そこで、本実施例では、図１６に示すような手順によってヒータ６００を製造している。まず、基板６１０上に銀ペーストの導体パターン（電極、配線）を形成する（Ｓ１１）。詳細には、基板６１０と版８０１の位置合わせを行ったあとに、版上から基板６１０に銀ペーストを塗布する。そして基板上には所望の形状の導体パターンが印刷される。その後、導体パターンを載せた基板６１０は高温で焼成される。

次に、導体パターンのうち、電極６４２、６５２、６６２を覆うように、基板６１０上に発熱体６２０を形成する（Ｓ１２）。詳細には、基板６１０と版８０２の位置合わせを行ったあとに、版上から基板６１０に銀−パラジウム合金のペーストを塗布する。そして基板上には所望の寸法の発熱体６２０が印刷される。その後、導体パターン及び発熱体６２０を載せた基板６１０は高温で焼成される。

次に、導体パターン及び発熱体が形成された基板６１０上に電気的、機械的、化学的な保護を行う絶縁コート層６８０を形成する（Ｓ１３）。詳細には、基板６１０と版８０３の位置合わせを行ったあとに、版上から基板６１０にガラスペーストを塗布する。基板上には所望形状のコート層が印刷される。その後、発熱体６２０及び導体パターン及びコート層を載せた基板６１０は高温で焼成される。

上述のようにして製造された本実施例のヒータ６００のＡ―Ａ断面（図４）を図９に示す。なお、図９では、コート層６８０の記載を省略している。図９に示すように、本実施例のヒータ６００では、電極６４２、６５２、６６２上に発熱体６２０が積層されるため、電極６４２、６５２、６６２は発熱体６２０に覆われることとなる。つまり、本実施例では、電極の上面（上端部面、図９）及び両側面（左右端部面、図９）に発熱体６２０が接触（接合）する。ここで、本実施例では電極の層厚さは１０μｍ、幅は１００μｍ、長さは２ｍｍである。つまり、電極１つあたりが発熱体と接触する面積は上面の０．２ｍｍ^２と両側面の０．０２ｍｍ^２×２を足し合わせた０．２４ｍｍ^２である。

このようなヒータ６００において、隣り合う電極間に電圧を印加した場合、主に電流の最短経路となる電極の側面の全域から発熱体に電流が流れ、加えて電極の上面から発熱体に電流が流れる。つまり、本実施例では、発熱体６２０の電極との接合部での電流集中が抑制されている。そのため、本実施例の発熱体６２０は局所的な異常発熱の発生が抑制され、劣化が抑制されている。そのため、従来例と比べて電極と発熱体の接合部が剥離する虞が低い。

また、従来例のように発熱体上に電極を積層する方法では、基板６１０にＡｌＮ（窒化アルミ）を用いて、発熱体６２０の材料に酸化ルテニウムとガラス粒子が混ぜ込まれたペースト用いた場合に次のよう課題が生じ得る。それは、電極の焼成時に電極と発熱体間に気泡が発生して両者が剥離してしまうという課題である。しかしながら、本実施例のように電極上に発熱体を積層する方法ではそのような課題は生じない。

また、従来例のヒータ６００では、製造工程Ｓ２１後に、発熱体６２０の抵抗を複数個所で測定して抵抗分布を調べることで、発熱体の印刷ムラを検査する。この検査工程により通電時の温度分布が安定する（温度ムラが抑制された）ヒータ６００を製造するこができる。しかしながら、本実施例のヒータ６００は、発熱体６２０を印刷する工程Ｓ１２の前に導体パターンを印刷する工程Ｓ１１があるため、発熱体６２０の抵抗分布を測定することが困難である。そこで、本実施例では、サーモカメラを用いた検査工程を行う。詳細には製造されたヒータ６００に対して通電をおこない、２００度まで発熱させる。そして、サーモカメラでヒータ６００の温度分布を計測して発熱体６２０における最低温度と最高温度に５℃以上の差がないことを確認する。このような検査工程をおこなうことで、本実施例においても、通電時の温度分布が安定する（温度ムラが抑制された）ヒータ６００を製造するこができる。なお、本実施例の検査工程ではサーモカメラを用いたが、発熱体６２０の長手方向全域の温度分布を計測可能であれば他の方法を用いてもよい。例えば、非接触サーミスタをヒータ６００の長手方向に走査して温度に異常が生じている箇所を検出する方法であってもよい。

（実施例２）
次に、実施例２のヒータについて説明する。図１０は、本実施例におけるヒータの断面図である。図１７は、実施例２におけるヒータの製造ステップを説明する説明図である。実施例１では、基板上に設けられた電極の上から発熱体を積層した。実施例２では、基板上に設けられた発熱層上に電極をもうけ、更にその上から発熱層を設けている。本実施例では、ヒータ６００の層構成をこのようにすることで、発熱体と電極の接触面積を増大させている。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。

本実施例では、図１８に示すような手順によってヒータが製造される。まず、基板６１０上に発熱体６２０の下層を形成する（Ｓ３１）。詳細には、基板６１０と版８０２の位置合わせを行ったあとに、版上から基板６１０に銀−パラジウム合金のペーストを塗布する。そして基板上には所望の寸法の発熱体６２０の下層が印刷される。なお、このときの発熱体６２０の下層の厚さは５μｍである。その後、発熱体６２０の下層を載せた基板６１０は高温で焼成される。

次に、発熱体６２０が形成された基板６１０上に銀ペーストの導体パターン（電極、配線）を形成する（Ｓ３２）。詳細には、基板６１０と版８０１の位置合わせを行ったあとに、版上から基板６１０に銀ペーストを塗布する。そして基板上には所望の形状の導体パターンが印刷される。その後、発熱体６２０及び導体パターンを載せた基板６１０は高温で焼成される。

次に、発熱体６２０の上層を形成する（Ｓ３３）。詳細には、基板６１０と版８０２の位置合わせを行ったあとに、版上から基板６１０に銀−パラジウム合金のペーストを塗布する。そして基板上では、所望の寸法の発熱体６２０の上層が印刷される。なお、このときの発熱体６２０の上層の厚さは１０μｍである。その後、導体パターン及び発熱体６２０を載せた基板６１０は高温で焼成される。

次に、導体パターン及び発熱体６２０が形成された基板６１０上に電気的、機械的、化学的な保護を行う絶縁コート層６８０を形成する（Ｓ３４）。詳細には、基板６１０と版８０３の位置合わせを行ったあとに、版上から基板６１０にガラスペーストを塗布する。そして、基板上には所望の形状のコート８０層が印刷される。その後、発熱体６２０及び導体パターン及びコート層６８０を載せた基板６１０は高温で焼成される。

上述のようにして製造された本実施例のヒータ６００のＡ―Ａ断面（図４）を図１０に示す。なお、図１０では、コート層６８０の記載を省略している。図１１に示すように、本実施例のヒータ６００では、電極６４２、６５２、６６２の全周が発熱体に覆われるため、電極６４２、６５２、６６２の上面、下面、及び両側面が発熱体６２０と接触することとなる。ここで、本実施例では電極の層厚さは１０μｍ、幅は１００μｍ、長さは２ｍｍである。つまり、電極１つあたりが発熱体６２０と接触する面積は上面と下面の０．２ｍｍ^２××２と両側面の０．０２ｍｍ^２×２を足し合わせた０．４４ｍｍ^２である。

また、隣り合う電極間に電圧を印加した場合、主に電流の最短経路となる電極の側面の全域から発熱体に電流が流れ、加えて電極の上面及び下面から発熱体に電流が流れる。つまり、本実施例では、電極と発熱体の接合部での電流集中が抑制されている。そのため、本実施例の発熱体６２０は局所的な異常発熱の発生が抑制され、劣化が抑制されている。そのため、従来例と比べて電極と発熱体の接合部が剥離する虞が少ない。

（電流密度シミュレーション）
次に、実施例１、２及び従来例のヒータ６００において、発熱体６２０の電流流れ易さ分布の様子をシミュレーションで確認した。図１２は、実施例１におけるヒータの電流流れ易さの分布を説明する説明図である。図１３は、実施例２におけるヒータの電流流れ易さの分布を説明する説明図である。図１４は、従来例におけるヒータの電流密度分布を説明する説明図である。

ヒータ６００のＡ―Ａ断面において間隔をあけて並ぶ電極間（例えば６４２ａと６６２ａ間）の関係を模して、電極（電極部）と発熱体を配置してシミュレーションした結果が図１２〜図１４である。このシミュレーションでは、縦軸Ａ〜Ｔ、横軸１〜５５でヒータをブロックに区切っている。そして、各ブロックの電位を基にして、左右のブロックの電位差と上下のブロックの電位差を合算して各ブロックへの電流の流れやすさをポイントとして算出している。この電流流れ易さは、電流密度と相関関係があり、電流流れ易さが大きいほど電流密度は大きく、電流の流れやすさが小さいほど電流密度は小さい。つまり、電流の流れやすさの分布調べることで電流密度の分布を調べることができる。

従来例のヒータのシミュレーションでは、左右の電極間に５０Ｖの電圧を印加している。実施例１のヒータのシミュレーションでは、電極間の発熱体の発熱量が従来例のヒータのシミュレーションと同様となるように、電極間に３６Ｖの電圧を印加している。実施例２のヒータのシミュレーションでは、電極間の発熱体の発熱量が従来例のヒータと同様となるように、電極間に２６Ｖの電圧を印加している。

これらの印加電圧の違いは、電極と発熱体の積層の仕方の違いによって生じた発熱体の抵抗の違いに起因している。

各シミュレーションにおいて、電流密度が高くなったブロックをまとめた結果を表１に示す。

従来例のシミュレーションでは、図１４において縦軸Ｋで横軸が５のブロック（以後、ブロックＫ５のように表記）と、ブロックＫ５１において、最も大きな電流流れ易さを示している。これは、発熱体６２０の電極と隣接する接合部のブロック（Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ５１〜Ｋ５５）であり、電極間を最短で結ぶ発熱体中の経路に位置するブロック（Ｋ５〜Ｋ５１）に電流が集中していることがわかる。このとき、Ｋ５、Ｋ５１の電流流れ易さは６．８９となっている。ここで、電流密度が安定した場所として左右の電極から離れた横軸２８の位置の各ブロックの値を参考にする。Ｋ５、Ｋ５１の電流流れ易さ６．８９は横軸２８の位置の各ブロックの電流流れ易さ１．７の約４倍である。

実施例１のシミュレーションでは、図１２に示すように、発熱体の全てのブロックのうちブロックＫ１４、ブロックＫ４２において最も大きな電流流れやすさを示している。その値は２．８０であり、横軸２８の位置のブロックの電流流れ易さ１．７の約１．６倍である。

また、発熱体の電極と隣接する接合部のブロック（Ｊ１〜Ｊ６、Ｊ５０〜Ｊ５５、Ｋ６〜Ｔ６、Ｋ５０〜Ｔ５０）のうちでは、ブロックＫ６、Ｋ５０が最も大きな電流流れ易さを示している。その値は０．９であり、横軸２８の位置の各ブロックの電流流れ易さ１．７の約０．９倍である。

実施例２のシミュレーションでは、図１３に示すように、発熱体の全てのブロックのうちブロックＯ６、ブロックＯ５０において最も大きな電流流れ易さを示している。これは電極と隣接する発熱体の接合部のブロック（Ｊ１〜Ｊ６、Ｋ６〜Ｔ６）においても同様である。そしてブロックＯ６、ブロックＯ５０の流れ易さの値は１．８３であり、横軸２８の位置の各ブロックの電流流れ易さ１．１の約１．６倍である。

また、発熱体の電極と隣接する接合部のブロック（Ｅ１〜Ｅ６、Ｅ５０〜Ｅ５５、Ｐ１〜Ｐ６、Ｐ５０〜Ｐ５５、Ｆ６〜Ｏ６、Ｆ５０〜Ｏ５０）のうちでは、ブロックＫ６、Ｋ５０に最も電流が集中しており、その電流流れ易さは１．５７である。これは、横軸２８の位置の各ブロックの電流流れ易さ１．１の約１．４倍である。

以上の結果から、実施例１、２では従来例よりも電流集中が緩和されていることがわかった。特に、実施例１、２では従来例よりも発熱体の電極との接合部での電流集中が緩和されることがわかった。

（ヒートサイクル試験）
次に実施例１、２と従来例のヒータを各１０本用いて、ヒートサイクル試験を実施した。この試験では、ヒータの温度が２５０℃になるように通電して発熱させ、２５０℃になったら通電を切って５０℃になるまで冷却をする。これを１サイクルとして、３０万回繰り返した。結果を表２に示す。

表２に示すように、従来例では、１０本あるヒータのうち２本で３０万回を達成できなかった。１本は２７万回で共通電極６４２ｇと発熱体６２０ｌとの接続部分で一部剥離が発生し、もう１本は２５万回で対向電極６６２ａと発熱体６２０ｂとの接続部分で一部剥離が発生した。一方、実施例１、２のヒータはそれぞれ１０本全てが３０万回を達成した。

上述したように実施例１、２のヒータ６００は、共通電極６４２と対向電極６５２及び６６２が発熱体６２０によって覆われている。また、間隔をあけて隣り合う電極間のスペースが発熱体６２０で埋め尽くされている。そのため、隣り合う電極間を結ぶ最短経路を発熱体で接続することができる。そのため、電流の流れに迂回が生じにくく、電流集中が生じにくい。また、電極と発熱体６２０の接触面積が広くなることで電極から発熱体６２０へと流れる電流の経路が分散し、電流集中が抑制される。そのため、実施例１、２のヒータ６００では電流集中による発熱体の局所的な過熱の発生が抑制されている。したがって、実施例１、２によれば、発熱体６２０（特に発熱体６２０の電極との接合部）の局所発熱によるヒータ６００の熱劣化を抑制することができるため、長寿命なヒータを提供できる。

（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ず、定着装置４０のシートのＰの搬送基準に合わせた基準でよい。そのため例えば、定着装置４０のシートのＰの搬送基準が端部基準である場合、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を拡大するのではなく、小サイズの発熱領域の一端側が拡大する構成であってもよい。

ヒータ６００の発熱領域のパターンは大サイズと小サイズの２パターンのみには限られない。例えば、３パターン以上の発熱領域を有していてもよい。

電気接点の数は３つ又は４つには限られない。例えば、定着装置に求められる発熱パターンの数に応じて５つ以上の電気接点を有していてもよい。

また、実施例１の定着装置４０は、基板６１０の長手方向一端側に全ての電気接点を配置する構成により、ヒータ６００に一端側から給電を行っているが、このような構成には限られない。例えば、基板６１０の他端を延長した領域に電気接点を配置して、ヒータ６００に両端から給電する構成の定着装置４０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 （一方の端子、他方の端子）
６００ ヒータ
６０３ 定着ベルト （ベルト）
６１０ 基板
６２０ 抵抗発熱体 （発熱層）
６４２ 共通電極 （第１の電極層）
６５２、６６２ 対向電極 （第２の電極層）
７００ コネクタ

Claims (6)

1. 一方の端子と他方の端子を備える電源と、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おいて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、
   前記基板上にその長手方向に沿って設けられ通電により発熱する発熱層と、
   前記発熱層に給電すべく前記基板上に前記発熱層とオーバーラップする位置関係となるように設けられ前記一方の端子側に電気的に接続される第１の電極層と、
   前記発熱層に給電すべく前記基板上に前記発熱層とオーバーラップする位置関係となるように設けられ前記他方の端子側に電気的に接続される第２の電極層と、を有し、
   前記第１の電極層と前記第２の電極層は、前記基板の長手方向において所定の間隔をあけて交互に並ぶようにそれぞれ複数設けられており、且つ、各々が前記発熱層により覆われていることを特徴とするヒータ。
2. 前記第１の電極層と前記第２の電極層の下面に接続された別の発熱層を備えることを特徴とする請求項１に記載のヒータ。
3. シート上の画像を加熱するエンドレス状のベルトと、
   前記ベルトに当接してこれを加熱するヒータであって、前記ベルトの幅方向に沿って延びた基板と、前記基板上にその長手方向に沿って設けられ通電により発熱する発熱層と、前記発熱層に給電すべく前記基板上に前記発熱層とオーバーラップする位置関係となるように設けられ前記一方の端子側に電気的に接続される第１の電極層と、前記発熱層に給電すべく前記基板上に前記発熱層とオーバーラップする位置関係となるように設けられ前記他方の端子側に電気的に接続される第２の電極層と、を備えたヒータと、
   一方の端子と他方の端子を有する電源を備え、前記一方の端子と前記第１の電極層を電気的に接続し、前記他方の端子と前記第２の電極層を電気的に接続して前記発熱層に給電を行う給電手段と、を有し、前記第１の電極層と前記第２の電極層は、前記基板の長手方向において所定の間隔をあけて交互に並ぶようにそれぞれ複数設けられており、且つ、各々が前記発熱層により覆われていることを特徴とする画像加熱装置。
4. 前記第１の電極層と前記第２の電極層の下面に接続された別の発熱層を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
5. 前記電源は交流電源であることを特徴とする請求項３または４に記載の画像加熱装置。
6. 一方の端子と他方の端子を備える電源と、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おいて用いられ前記ベルトに当接してこれを加熱するヒータの製造方法であって、
   前記一方の端子側に電気的に接続する第１の電極層と前記他方の端子側に電気的に接続する第２の電極層をスクリーン印刷するステップと、
   前記第１の電極層と前記第２の電極層を電気的に接続すべく前記第１の電極層と前記第２の電極層を覆うように前記基板上にその長手方向に沿って発熱層をスクリーン印刷するステップと、を有し、
   前記第１の電極層と前記第２の電極層を印刷するステップでは、前記第１の電極層と前記第２の電極層が前記基板の長手方向において所定の間隔をあけて交互に並ぶようにそれぞれ複数設けることを特徴とするヒータの製造方法。

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