JP2017097147A - ヒータおよび定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録材の幅サイズに応じて発熱領域を変えることが可能であり、且つ、長手方向における発熱量が均一なヒータを提供することを目的とする。【解決手段】【請求項１】細長い基板６１０と、その長手に延在している抵抗発熱体６２０と、基板の一端部と他端部の複数の電極６４１、６５１、６６１と、各電極から前記長手に沿って延在している複数の導体路６４０、６５０、６６０と、各導体路から長手に沿って分岐し分岐路間で抵抗発熱体を長手に沿って複数の小区間発熱体６２０ａ〜６２０ｌに区分している分岐路６４２、６５２、６６２と、を有し、使用記録材の幅サイズに応じて小区間発熱体が選択的に発熱するように複数の電極に対して選択的に電圧が印加されるヒータであって、小区間発熱体の分岐路間での抵抗値に関して、両端部側の小区間発熱体の抵抗値をＲＡ、中央部の小区間発熱体の抵抗値をＲＢとしたとき、ＲＡ＞ＲＢである。【選択図】図１

Description

本発明は記録材上のトナー画像を加熱するために用いられるヒータ、および、これを備える定着装置に関するものである。本発明のヒータおよび定着装置は複写機、プリンタ、ファックス、これらの機能を複数備える複合機等の画像形成装置に用いられ得る。

従来から画像形成装置では記録材上にトナー像を形成した後に、定着装置で加熱および加圧を施すことで、記録材上にトナー像を定着させる方式が一般的に用いられている。一方、近年の省エネルギーおよびクイックスタートの要望に対して、薄肉ベルトの内面にヒータを当接させ、ベルトを加熱する方式の定着装置が提案されている（特許文献１）。

また、特許文献１には記録材の幅サイズに応じてヒータが発熱する領域を変更する構成が開示されている。図１２は特許文献１に記載の定着装置におけるヒータの回路図である。

この定着装置は電極１０２７（１０２７ａ〜１０２７ｆ）を基板１０２１の長手方向に並べて配置し、各電極から抵抗発熱層１０２５（１０２５ａ〜１０２５ｅ）に通電することで抵抗発熱層１０２５を発熱させている。また、この定着装置は各電極が基板上に形成された配線層１０２９（１０２９ａ、１０２９ｂ）に接続されている。詳細には、電極１０２７ｂと電極１０２７ｄに接続される配線層１０２９ｂは基板の長手方向一端へと延びている。電極１０２７ｃと電極１０２７ｅに接続された配線層１０２９ａは基板の長手方向他端へと延びている。

更に、基板の長手方向の一端において、電極１０２７ａと配線層１０２９ｂはそれぞれ配線部材に接続可能となっており、基板の長手方向の他端において、電極１０２７ｆと配線層１０２９ａ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、配線層１０２９ａ、１０２９ｂ及び電極１０２７ａ、１０２７ｆが露出した状態となっている。そのため、配線層１０２９ａ、１０２９ｂ及び電極１０２７ａ、１０２７ｆの露出した部位に配線部材が接触することで、抵抗発熱層１０２５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（１０３３ａ、１０３３ｂ、１０３３ｃ、１０３３ｄ）を備えており、スイッチ１０３３のオン、オフによって各配線の接続パターンを変えることができる。つまり、配線層１０２９ａ、１０２９ｂ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、記録材の幅サイズに応じて抵抗発熱層１０２５の発熱領域を変えている。

例えば、図１２の（ａ）のように、スイッチ１０３３ａと１０３３ｂがオン、スイッチ１０３３ｃと１０３３ｄがオフの接続パターンの場合には、抵抗発熱層１０２５ａ〜１０２５ｅの全てが発熱する。（ｂ）のように、スイッチ１０３３ａと１０３３ｂがオフ、スイッチ１０３３ｃと１０３３ｄがオンの接続パターンの場合には、抵抗発熱層１０２５ｃのみが発熱する。

特開２０１２−３７６１３号公報

ところで、特許文献１においては配線層および電極に用いる材料の特性、抵抗値等は記載されていないが、一般的に同様な構成のヒータで用いる配線層としては抵抗率が低い材料である銀、若しくは銀とパラジウムを混合したものが使用される。定着装置で用いられるヒータは定着装置の小型化に対する要望から、ヒータの小型化の要求されるため、配線層の幅を狭めることが要求される。

また、一般的な定着装置で用いられるヒータでは配線層の長手方向の長さは３５０ｍｍ程度である。そのため、配線層は上記のような抵抗率が低い材料を用いた場合であっても、例えば、電極１０２７ｃと１０２７ｅ間の配線層１０２９ａの抵抗により、電極１０２７ｃに印加される電圧は電極１０２７ｅに印加される電圧よりも低くなる。また、基盤１０２１の右端から電極１０２７ｅ間の配線層１０２９ａの抵抗により、電極１０２７ｅに印加される電圧は電極１０２７ｆに印加される電圧よりも低くなる。

この現象は配線層１０２９ｂでも同様に発生し、電極１０２７ｄに印加される電圧は電極１０２７ｂに印加される電圧よりも、電極１０２７ｂに印加される電圧は電極１０２７ａに印加される電圧よりも低くなる。

従って、例えば、電極１０２７ｃから電極１０２７ｄ間の抵抗発熱体１０２５ｃの長手方向における単位長さ当たりの発熱量は電極１０２７ｅから電極１０２７ｆ間の抵抗発熱体１０２５ｅの発熱量よりも小さくなる。そのため、ヒータにより加熱されるベルトの長手方向（幅方向）における温度にムラが発生するため、定着処理後の記録材上の画像の光沢が不均一になることがある。

そこで、本発明の目的は、記録材の幅サイズに応じて抵抗発熱層が発熱する領域を変えることが可能であり、且つ、長手方向における発熱量が均一なヒータを提供することである。

上記の目的を達成するための本発明に係るヒータの代表的な構成は、細長い基板と、前記基板の長手に沿って延在している抵抗発熱体と、前記基板の長手方向の一端部側と他端部側とに設けられている複数の電極と、前記複数の電極のそれぞれから前記抵抗発熱体の長手に沿って延在している複数の導体路と、前記複数の導体路のそれぞれから長手に沿って間隔をあけて分岐している複数の分岐路であって、前記抵抗発熱体を横断して抵抗発熱体と電気的に接続して分岐路間で前記抵抗発熱体を長手に沿って複数の小区間発熱体に区分している分岐路と、を有し、前記複数の小区間発熱体において使用される記録材の幅サイズに応じてその幅サイズに対応する領域に位置する小区間発熱体が選択的に発熱するように前記複数の電極に対して選択的に電圧が印加される、記録材上のトナー像を加熱するためのヒータであって、前記小区間発熱体の分岐路間での抵抗値に関して、前記複数の小区間発熱体において両端部側の小区間発熱体の前記抵抗値をＲＡ、中央部の小区間発熱体の前記抵抗値をＲＢとしたとき、ＲＡ＞ＲＢであることを特徴とする。

本発明によれば、記録材の幅サイズに応じて抵抗発熱層が発熱する領域を変えることが可能であり、且つ、長手方向における発熱量が均一なヒータを提供することができる。

実施例におけるヒータの構成模式図 実施例における画像形成装置の概略断面図 （ａ）は実施例における定着装置の要部の横断面模式図、（ｂ）は定着ベルトの層構成模式図 定着装置の要部の途中部分省略の縦断正面模式図 ヒータに対する給電系統図 ヒータの発熱方式および切り替え方式を説明する模式図 比較例のヒータの構成を説明する図 図７のヒータの等価電気回路を説明する図 実施例と比較例の抵抗発熱体の長手に沿う抵抗値分布を説明する図 実施例と比較例の抵抗発熱体の長手に沿う発熱量分布を説明する図 実施例と比較例の定着ベルトの長手方向（幅方向）に沿う表面温度分布を説明する図 従来例のヒータ回路図

以下、本発明に係る実施の形態について説明する。尚、以下の実施例では画像形成装置とし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。

《実施例》
［画像形成装置］
図２は本実施例におけるプリンタ１の概略断面図である。このプリンタ１は、タンデム方式−中間転写方式のフルカラープリンタであり、イエロ（Ｙ）色、マゼンタ（Ｍ）色、シアン（Ｃ）色、ブラック（Ｂｋ）色のトナー像を形成する４つの画像形成部ＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、ＵＢｋを有する。

各画像形成部は、それぞれ、感光ドラム２、帯電器３、レーザスキャナ４、現像器５、一次転写帯電器６、ドラムクリーナ７を有する。なお、図の煩雑を避けるため画像形成部ＵＹ以外の画像形成部ＵＭ、ＵＣ、ＵＢｋにおけるこれらの機器に対する符号の記入は省略した。また、これら画像形成部の電子写真プロセスや作像動作は公知であるからその説明は割愛する。

各画像形成部のドラム２から回動する中間転写ベルト８に対して各色のトナー像が所定に重畳されて一次転写される。これによりベルト８上に４色重畳のトナー像が形成される。一方、カセット９又は１０、或いは手差しトレイ１１から記録材（シート）Ｐが一枚宛給送されて搬送路１２を通って所定の制御タイミングでベルト８と二次転写ローラ１３との圧接部である二次転写ニップ部に導入される。これにより、記録材Ｐに対してベルト８上の４色重畳のトナー像が一括して二次転写される。その記録材Ｐが定着装置４０に導入されてトナー像の定着処理を受ける。

定着装置４０を出た記録材Ｐは片面画像形成モードの場合はフラッパ１４の制御により搬送路１５の側に誘導されて排出トレイ１６上にフェイスダウンで排出される。或いは、搬送路１７の側に誘導されて排出トレイ１８上にフェイスアップで排出される。

両面画像形成モードの場合は、定着装置４０を出た記録材Ｐはフラッパ１４の制御により搬送路１５の側に一旦誘導された後にスイッチバック搬送されて両面搬送路１９の側に導入される。そして、表裏反転された状態で再び搬送路１２を通って二次転写ニップ部に導入されて他方の面にトナー像が形成される。以後は、片面画像形成の場合と同様に定着装置４０に導入され、排出トレイ１６又は１８に両面画像形成物として排出される。

なお、本実施例のプリンタ１においては、大小各種幅サイズの記録材Ｐの搬送は、記録材幅中心の所謂中央基準でなされる。以下において、装置に使用可能な最大幅記録材を大サイズ記録材、それよりも幅狭の記録材を小サイズ記録材と記す。

［定着装置］
次に、本実施例における定着装置４０について説明する。図３の（ａ）は定着装置４０の要部の横断面模式図、（ｂ）は定着ベルトの層構成模式図である。図４は定着装置４０の要部の途中部分省略の縦断正面模式図である。定着装置４０の正面は記録材導入側から見た面である。図５はヒータに対する給電系統図である。

この定着装置４０はベルト加熱方式の画像加熱装置であり、大別して、記録材Ｐ上の画像を加熱するベルトユニット６０と対向部材（ニップ形成部材）としての弾性加圧ローラ７０と、これらを収容している装置筐体４１と、を有する。

ベルトユニット６０は可撓性を有する薄肉の定着ベルト（伝熱部材）６０３をベルト内面に接触するヒータ６００により加熱する構成である。そのため、定着ベルト６０３を効率良く加熱でき、立ち上げ性能に優れる。定着ベルト６０３にはヒータ６００と加圧ローラ７０の加圧によりニップ部（定着ニップ部）Ｎが形成され、ニップ部Ｎに給送された記録材Ｐを挟持搬送する。この時、ヒータ６００で発生した熱は定着ベルト６０３を介して記録材Ｐに付与され、記録材Ｐ上のトナー画像Ｔは記録材Ｐに定着される。

ベルトユニット６０は記録材Ｐ上の画像を加熱、加圧する為のユニットであり、加圧ローラ７０とほぼ平行となるように設けられ、ヒータ６００、ヒータホルダ６０１、支持ステー６０２、定着ベルト６０３を有する。

ヒータ６００はニップ部Ｎが記録材搬送方向ａにおいて所望の幅となるように、定着ベルト６０３を加圧ローラ７０の方向に押圧する。また、ヒータ６００は基板６１０と、基板６１０上に抵抗発熱体６２０（抵抗発熱層：以後、発熱体と呼ぶ）を備え、ヒータホルダ６０１の下面の凹部６０１ａに固定されている。尚、本実施例では基板６１０の裏面側（定着ベルト６０３と当接しない側）に発熱体６２０を設けている。しかし、これに限定されるものでは無く、表面側（定着ベルト６０３と当接する側）に設けても良い。

基板６１０の定着ベルト６０３と当接する側である表面側には摺動層として厚さ約１０μｍのポリイミド層を設けており、定着ベルト６０３とヒータ６００との摺擦抵抗を低減することで、定着ベルト６０３の内面の磨耗を抑制することでできる。更に、摺擦抵抗低減するために定着ベルト６０３の内面にグリス等の潤滑剤を塗布しても良い。

定着ベルト６０３は記録材Ｐ上のトナー像Ｔをニップ部Ｎにて加熱、加圧するための円筒状のベルト（エンドレスベルト）である。本実施例では図３の（ｂ）の層構成模式図のように基材６０３ａ上に弾性層６０３ｂと離型層６０３ｃを設けたものを用いる。具体的に、基材６０３ａとしては外径が３０ｍｍ、長さ（幅）が３４０ｍｍ、厚みが３０μｍのニッケル合金から成る円筒形状の部材を用いている。更に、基材６０３ａ上には弾性層６０３ｂとして厚みが４００μｍのシリコーンゴム層を形成し、更に弾性層６０３ｂ上には離形層６０３ｃとして厚みが約２０μｍのフッ素樹脂チューブを被覆している。

ヒータホルダ６０１（以後、ホルダ６０１と呼ぶ）はヒータ６００を定着ベルト６０３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は断面形状がほぼ半円弧形状であり、定着ベルト６０３の回転軌道を規制する機能を備えている。ホルダ６０１には高耐熱性の樹脂等が用いられ、本実施例ではデュポン社のゼナイト７７５５（商品名）を使用している。

支持ステー６０２はホルダ６０１を介してヒータ６００を支持する部材である。支持ステー６０２は大きな荷重をか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）を使用している。

図４のように、支持ステー６０２はその長手方向の両端部において、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は定着ベルト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、本実施例ではＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）を使用している。フランジ４１１と加圧アーム４１４（４１４ａ、４１４ｂ）との間には加圧バネ４１５（４１５ａ、４１５ｂ）が縮められた状態で設けられる。

上記構成により、フランジ４１１、支持ステー６０２、ホルダ６０１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、定着ベルト６０３が加圧ローラ７０に対して所定の押圧力で加圧され、記録材搬送方向ａにおいて所定幅のニップ部Ｎが形成される。本実施例に於ける加圧力は一端側と他端側がそれぞれ約１５６．８Ｎ、総加圧力が約３１３．６Ｎ（３２ｋｇｆ）である。

また、コネクタ７００ａ、ｂはヒータ６００に電圧を印加するためにヒータ６００と電気的に接続される給電部材であり、ヒータ６００の長手方向両端側に着脱可能に取り付けられる。

加圧ローラ７０は定着ベルト６０３と協働して記録材上（シート上）のトナー像Ｔを加熱するためのニップ部Ｎを形成するとともに定着ベルト６０３を回転駆動する駆動回転体である。加圧ローラ７０は金属の芯金７１上に弾性層７２を設け、更に、弾性層７２上に離型層７３を設けた多層構造である。芯金７１としてはステンレス鋼、ＳＵＭ（硫黄及び硫黄複合快削鋼鋼材）、アルミニウムを用いることができる。弾性層７２としてはシリコーンゴム、スポンジゴム層、あるいは弾性気泡ゴムを用いることができる。離型層７３としてはフッ素樹脂材料を用いることができる。

本実施例の加圧ローラ７０はステンレス製の芯金７１と、発泡シリコーンゴムの弾性層７２と、フッ素樹脂チューブの離型層７３からなり、外径は約２５ｍｍ、弾性層の長手長さは３３０ｍｍである。

図４のように、加圧ローラ７０の芯金７１の両端部はそれぞれ装置筐体４１の一端側と他端側の側板４１ａと４１ｂとの間に軸受け４２ａ、４２ｂを介して回転可能に保持されている。芯金７１の一方側の端部にはギアＧが設けられて、モータＭの駆動力を芯金７１に伝達する。モータＭにより駆動される加圧ローラ７０は図３において矢印Ｒ７０の方向に回転し、ニップ部Ｎにて定着ベルト６０３に駆動力を伝達して定着ベルト６０３を矢印Ｒ６０３の方向に従動回転させる。尚、本実施例では加圧ローラ７０の表面速度が２００ｍｍ／ｓｅｃとなるように、制御回路１００によってモータＭは制御される。

６３０はサーミスタであり、ヒータ６００の裏面側に設けられ、ヒータ６００の温度を検知する温度センサである。本実施例のプリンタ１は記録材Ｐの搬送が中央基準でなされるので、サーミスタ６３０はヒータ６００の後述する抵抗発熱体６２０の長手中央部に対応するヒータ裏面部分（大小どの幅サイズの記録材も通過するヒータ領域部分）に設けられている。サーミスタ６３０はＡ／Ｄコンバータ１０１を介して制御回路１００に接続され、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ＲＯＭ等の不揮発記憶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がこれを読み出して実行することで、各種制御は実行される。制御回路１００は電源１１０の通電を制御するように電源１１０と電気的に接続される。

また、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、ヒータ６００へ供給する電力を制御している。本実施例では電源１１０の出力に対して波数制御を行うことで、ヒータ６００の発熱量を調整する方式を用いており、記録材上のトナーを定着する際、ヒータ６００は所定の温度に維持される。

［ヒータ］
次に、本実施例におけるヒータ６００の構成を詳細に説明する。図１は本実施例で用いるヒータ６００の構成模式図、図６はヒータの発熱方式および発熱領域の切り替え方式を説明する模式図である。

図６（ａ）のように、第１導体路７１０には分岐路７１５ａ、分岐路７１５ｂ、分岐路７１５ｃが接続される。一方、第２導体路７２０には分岐路７２５ｄ、分岐路７２５ｅ、分岐路７２５ｆが接続される。

第１導体路７１０に接続される分岐路７１５ａ、７１５ｂ、７１５ｃと第２導体路７２０に接続される分岐路７２５ｄ、７２５ｅ、７２５ｆは長手方向において交互に並べて配置され、各分岐路間に抵抗発熱体６２０が電気的に接続するように設けられる。第１導体路７１０と第２導体路７２０間に電圧Ｖが印加されると、隣接する分岐路間に電位差が生じ、図中の矢印で示す電流の発生によって、抵抗発熱体６２０が発熱する。

また、図６（ｂ）のように、分岐路７２５ｅと分岐路７２５ｆ間にスイッチＳＷを設けてこのスイッチＳＷをオフにすると、分岐路７１５ｂと分岐路７１５ｃが同電位となるため、分岐路７１５ｂと分岐路７１５ｃ間における発熱体６２０は発熱しない。

つまり、導体路の一部の電気的接続を切断することで、発熱体の一部のみを発熱することができる。尚、長手方向に並ぶ複数の発熱体に通電して発熱させる場合、隣接する発熱体の電流の向きが互い違いとなるように分岐路を配置する構成が好ましい。

その他の発熱体と第２分岐路の配置として、発熱体の両端に異極の分岐路を接続して、長手において電流の向きが同一方向となるようにする構成がある。しかしながら、隣接する発熱体間に２つの分岐路が必要となるため、この分岐路間で短絡が発生する恐れがある。加えて、発熱体間の分岐路の幅が広くなるので、非発熱部が大きくなり、長手方向においてヒータおよび定着ベルトに温度ムラが生じてしまう。従って、隣接する発熱体間の分岐路を兼用するように発熱体と分岐路を配置する構成が望ましい。

次に、図１を用いて本実施例のヒータ６００について詳細に説明する。ヒータ６００は細長い板状の基板６１０を有する。また、基板６１０上に形成された、発熱体６２０（ａ〜ｌ）と、導体パターン（６４０、６５０、６６０（ａ、ｂ）、６４２（ａ〜ｇ）、６５２（ａ〜ｄ）、６６２（ａ、ｂ））と、電極（６４１、６５１、６６１）を有する。また、上記の発熱体６２０と導体パターンを覆う絶縁コート層（不図示）を有する。

基板６１０はヒータ６００の寸法や形状を決定する部材であり、材料としては耐熱性、熱伝導性、電気絶縁性に優れたアルミナ、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の長さが４００ｍｍ、短手方向の長さが８．０ｍｍ、厚さが約１ｍｍのアルミナを用いている。

基板６１０上にはスクリーン印刷法によって発熱体６２０と導体パターンが形成される。本実施例では導体パターンとしては低抵抗率材料である銀ペースト、若しくは銀に少量のパラジウムを混合した合金のペーストを用いている。また、発熱体６２０には所望の抵抗値となるように銀−パラジウム合金のペーストが用いられる。更に、発熱体６２０と導体パターンは耐熱性ガラスから成る絶縁コート層（不図示）が被覆され、リークやショートが生じないように電気的に保護される。

基板６１０の長手方向の両端部側には電源１１０とコネクタ７００ａ，ｂを介して電気的に接続される電極６４１、６５１、６６１が設けられる。更に、基板６１０には発熱体６２０と分岐路（６４２（ａ〜ｇ）、６５２（ａ〜ｄ）、６６２（ａ、ｂ））が設けられる。尚、分岐路は、共通導体路６４０、第１対向導体路６５０、第２対向導体路６６０ａ、第３対向導体路６６０ｂと発熱体６２０を電気的に接続する導体路である。

発熱体６２０（ａ〜ｌ）は、本実施例においては、基板６１０上に基板の長手に沿って細長い１つの発熱体として形成されている。本実施例の発熱体６２０は幅（短手方向の長さ）が約１．５〜２．０ｍｍであり（詳細は後に記載）、厚みが約２０μｍ、長手方向の長さが約３２０ｍｍである。この長さ約３２０ｍｍは、Ａ４サイズ（幅サイズ２９７ｍｍ）の大サイズ記録材Ｐの全域を加熱できる長さである。また、発熱体６２０の総抵抗は約１０Ωである。

発熱体６２０上には７本の共通分岐路６４２ａ〜６４２ｇが長手方向に等間隔をあけて積層することで、発熱体６２０は共通分岐路６４２ａ〜６４２ｇによって６個の区間に区切られる。尚、発熱体６２０の各区間の長さは約５３．３ｍｍである。更に、発熱体６２０の各区間の中央部には６本の対向分岐路６５２、６６２が積層され、発熱体６２０は６２０ａから６２０ｌの１２個の区間に分けられる。尚、各区間の長さは約２６．７ｍｍである。

上記のヒータ構成をまとめると次のとおりである。ｈ−タ６００は、細長い基板６１０と、基板６１０の長手に沿って延在している抵抗発熱体６２０を有している。また、基板の長手方向の一端部側と他端部側とに設けられている複数の電極６４１、６５１、６６１と、その複数の電極のそれぞれから抵抗発熱体６２０の長手に沿って延在している複数の導体路６４０、６５０、６６０を有している。

また、その複数の導体路のそれぞれから長手に沿って間隔をあけて分岐している複数の分岐路６４２、６５２、６６２を有している。それらの分岐路は抵抗発熱体６２０を横断して抵抗発熱体と電気的に接続して分岐路間で前記抵抗発熱体を長手に沿って複数の小区間発熱体６２０ａ〜６２０ｌに区分している。

共通分岐路６４２及び対向分岐路６５２、６６２の抵抗値は、発熱体６２０の抵抗値よりも著しく小さい。そのため、分岐路の幅（長手方向の長さ）が大きくなると、発熱体６２０に発熱量のムラが発生するためヒータ６００および定着ベルト６０３の長手方向において温度のムラが発生する。結果、記録材上の画像の光沢が不均一になる。この現象は分岐路に対向する部分の定着ベルト６０３の温度が低くなるため、記録材上のトナーを十分に加熱、溶融できないので、光沢が低くなることに起因する。

共通分岐路６４２（ａ〜ｇ）は発熱体６２０と直交するように設けられ、更に、発熱体６２０の長手方向一端から奇数番目に設けられる。共通分岐路６４２は第１導体路６４０等を介して電源１１０の一方側の端子１１０ａ（図５）と電気的に接続される。

対向分岐路６５２、６６２は発熱体６２０と直交するように設けられ、更に、発熱体６２０の長手方向一端から偶数番目に設けられる。対向分岐路６５２、６６２は対向導体路６５０、６６０等を介して電源１１０の他方側の端子１１０ｂ（図５）に電気的と接続される。

つまり、共通分岐路と対向分岐路は発熱体６２０の長手方向において交互に配置される。共通導体路６４０は基板６１０の長手方向に沿って形成され、各共通分岐路６４２に接続され、一端は共通電極６４１に接続される。同様に、第１対向導体路６５０、第２対向導体路６６０ａ、第３対向導体路６６０ｂも基板６１０の長手方向に沿って形成される。第１対向導体路６５０は対向分岐路６５２（ａ〜ｄ）に接続され、一端は電極６５１に接続される。また、第２および第３対向導体路６６０ａ、６６０ｂはそれぞれ対向分岐路６６２ａ、６６２ｂに接続され，一端は電極６６１に接続される。

電極６４１は基板６１０の長手方向の一端側に設けられ、電極６５１、６６１は基板６１０の長手方向の他の端側に並設される。電極６４１にはコネクタ７００ａと電気的接続を確保するため絶縁コート層は設けられず、露出した状態で定着ベルト６０３と接触する領域よりも外側に設けられる。また、電極６５１、６６１にもコネクタ７００ｂと電気的接続を確保するため絶縁コート層は設けられず、露出した状態で定着ベルト６０３と接触する領域よりも外側に設けられる。

以上より、本実施例のヒータ６００の発熱体６２０は電源１１０とコネクタ、電極、共通導体路および対向導体路、分岐路を介して電気的に接続される。

［ヒータへの給電］
ヒータ６００への給電は、小区間発熱体６２０ａ〜６２０ｌにおいて使用される記録材の幅サイズに応じてその幅サイズに対応する領域に位置する小区間発熱体が選択的に発熱するように電極６４１、６５１、６６１に対して選択的に電圧が印加される。

この給電方法について図５を用いて説明する。電源１１０はヒータ６００に対する電力供給源である。本実施例では単相交流の実効値が約１００Ｖの商用電源を用いており、電源端子１１０ａと電源端子１１０ｂとを備えている。尚、ヒータ６００に電力を供給する機能を有していれば、電源１１０は直流電源でも良い。

制御回路１００はスイッチ（ＳＷ）６４３、スイッチ６５３、スイッチ６６３を制御するため夫々のスイッチに電気的に接続される。スイッチ６４３は電源端子１１０ａと電極６４１の間に設けられたスイッチ（リレー）であり、制御回路１００からの指示に従って、電源端子１１０ａと電極６４１を接続するか否か（オン、オフ）の切り替えを行う。

スイッチ６５３は電源端子１１０ｂと電極６５１の間に設けられたスイッチであり、制御回路１００からの指示に応じて、電源端子１１０ｂと電極６５１を接続するか否かの切り替えを行う。同様に、スイッチ６６３は電源端子１１０ｂと電極６６１の間に設けられたスイッチであり、制御回路１００からの指示に応じて、電源端子１１０ｂと電極６６１を接続するか否かの切り替えを行う。

制御回路１００はプリントジョブ（印刷ジョブ）の実行指示の受信に伴って、記録材Ｐの幅サイズ情報を取得する。そして、取得した幅サイズ情報に応じてスイッチ６４３、６５３、６６３のオン、オフを制御し、発熱体６２０の発熱領域が記録材Ｐを定着処理するのに適した発熱領域となるように制御する。

制御回路１００はプリントジョブ（印刷ジョブ）の実行指示の受信に伴って、記録材Ｐの幅サイズ情報を取得し、この幅サイズ情報に応じてスイッチ６４３、６５３、６６３のオン、オフを制御する。即ち、発熱体６２０の長手における発熱領域が取得した幅サイズ情報に対応した幅サイズの記録材Ｐを定着処理するのに適した発熱領域となるように中央基準で制御する。

次に、記録材Ｐの幅方向のサイズに応じて発熱体６２０の発熱領域を変える方法について説明する。まず、記録材ＰがＡ４横サイズ（幅方向のサイズ２９７ｍｍ）等の幅広の大サイズの場合、制御回路１００は発熱体６２０として発熱幅Ｂが発熱するように制御する。本実施例において小区間発熱体６２０ａ〜６２０ｌの全長域が使用可能な最大幅記録材の幅サイズに対応している。

具体的には、制御回路１００はスイッチ６４３、スイッチ６５３、スイッチ６６３の全てをオン状態とし、この場合、ヒータ６００には電極６４１、６５１、６６１から給電が行われ、発熱体６２０は１２個の小区間６２０ａから６２０ｌの全てが発熱する。この時、ヒータ６００は約３２０ｍｍの発熱体の全ての領域が発熱するので、Ａ４横サイズの記録材Ｐの定着処理を行うのに適した発熱状態である。

次に、記録材ＰがＡ４縦サイズ（幅方向のサイズ２１０ｍｍ）等の幅狭の小サイズの場合、制御回路１００は発熱体６２０として発熱幅Ａが発熱するように制御する。具体的には、制御回路１００はスイッチ６４３、スイッチ６５３をオン状態にし、スイッチ６６３をオフ状態にするので、ヒータ６００には電極６４１、６５１から給電が行われ、発熱体６２０は１２個の小区間のうち６２０ｃから６２０ｊの８区間が発熱する。

この時、ヒータ６００は約２１３ｍｍの領域が発熱するので、Ａ４縦サイズの記録材Ｐの定着処理を行うのに適した発熱状態である。従って、Ａ４縦サイズのような幅方向のサイズが小さい記録材の定着処理を行う場合であっても、記録材が通過しない部分はヒータ６００が発熱しないので、無駄な電力を使用することは無い。

次に、本実施例の特徴的な部分である、発熱体６２０の小区間６２０ａから６２０ｌの発熱量を均一するためのヒータ６００の構成について説明する。まず、比較のために、図７に示したように、発熱体の短手幅が、均一なモデル（比較例）を使って説明する。図７の構成を電気回路図にしたものが図８である。

本来、ヒータ６００の発熱に寄与する部分としては、発熱体６２０からの発熱のみが理想であって、発熱体６２０ではない場所で発熱する量は極力少なくする必要がある。発熱体６２０ではない場所で発熱してしまう（主に導体路で発熱してしまう）と、その発熱は定着に寄与しにくい発熱になる（導体路は基板の端に配線されており、定着ニップに関係ないところで発熱することになるから）。それだけ無駄に電力を消費してしまうことになる。

実際の発熱は、発熱体の発熱に加えて、導体路の発熱も少なからず存在している。それは導体路も少なからず抵抗を持っているので、導体路に電流が流れたときに発熱することになるからである。

図８において、抵抗値Ｒは発熱体６２０の抵抗を、抵抗値ｒ１〜ｒ１３は導体路の抵抗値を示している。本実施例における発熱体６２０のシート抵抗は、８．９９［Ω／□］、発熱体の共通分岐路と、対向分岐路の間隔、２６．７［ｍｍ］、発熱体の幅は２．０［ｍｍ］である。

導体路、分岐路の抵抗率は０．００００２Ω・ｍｍ、導体路の高さは１０μｍ、第１対向導体路、第２対向導体路の幅は１．０［ｍｍ］、共通導体路の幅は１．５［ｍｍ］、発熱体の全長は３２０［ｍｍ］とする。また、共通電極６４１と分岐路６４２ａまでの長さと、第１給電電極６５１と分岐路６４２ｇまでの長さを２４「ｍｍ」、電極の長手方向長さ４．０「ｍｍ」、電極の間隔３．５「ｍｍ」とする。

この場合において、各抵抗値を導出すると、Ｒ＝１２０Ω、ｒ１＝０．０３２Ω、ｒ２＝ｒ３＝ｒ４＝ｒ５＝ｒ６＝ｒ７＝０．０７１Ω、ｒ８＝０．１２６Ω、ｒ９＝０．２０８Ω、ｒ１０＝ｒ１１＝ｒ１２＝０．１０７Ω、ｒ１３＝０．６５０Ωとなる。印加電圧は１００［ｖ］である。

キルヒホッフの法則を使って、共通導体路６４０に流れる電流ｉ１〜ｉ７、対向導体路６５０，６６０に流れる電流ｉ８〜ｉ１３を求め、発熱体に流れる電流を計算すると表１のようになる。また、発熱体で消費される電力は、Ｐ＝ｉ＾２×Ｒなので、発熱体で消費される電力も表１に示す。発熱体で消費される電力が、発熱体の温度分布となる。

表１に示したように、一つの導体路に複数の発熱体が並列接続される領域（６２０ｃ〜６２０ｊ）の中央部分の電流／発熱量が低下し、その結果、その部分の温度が低くなることがわかる。そのため、一つの導体路に複数の発熱体が並列接続される領域の中央部分の抵抗値を下げ、そこに流れる電流を増やす必要がある。

よって、本実施例では、一つの導体路に複数の発熱体が並列接続される領域の中央部分の抵抗値を下げるために、図１に示したような、一つの導体路に複数の発熱体が並列接続される領域において、その領域の中央部分の短手の幅を広げた構成とした。

即ち、小区間発熱体の分岐路間での抵抗値Ｒｈに関して、複数の小区間発熱体６２０ａ〜６２０ｌにおいて小区間発熱体の短手幅の調整により相互間の抵抗値Ｒｈが変更されている。つまり、小区間発熱体の分岐路間での抵抗値Ｒｈに関して、複数の小区間発熱体６２０ａ〜６２０ｌにおいて両端部側の小区間発熱体の前記抵抗値ＲｈをＲＡ、中央部の小区間発熱体の抵抗値Ｒｈ）をＲＢとしたとき、ＲＡ＞ＲＢである。また、中央部の小区間発熱体に隣接する小区間発熱体の抵抗値ＲｈをＲＣとしたと、ＲＡ＞ＲＣにする。この場合、ＲＡ＝ＲＣにすることもできる。即ち、ＲＡ≧ＲＣにする。

図１の本実施例と、図７の比較例の長手の抵抗値分布を図９に示す。図９に示したように、本実施例では、比較例と比べ、中央部の発熱体の抵抗値を下げている。抵抗値の下げ方としては、材料（比抵抗）、長さ、幅、厚みを変更することにより下げられるが、本実施例では、発熱体の幅を調整して、抵抗値を下げた。

具体的には、発熱体６２０ａ、６２０ｂ、６２０ｋ、６２０ｌの幅は２．０［ｍｍ］均一形状とした。また、分岐路６４２ｂの発熱体の幅を２．０［ｍｍ］、分岐路６４２ｄの発熱体の幅を２．０８［ｍｍ］、分岐路６４２ｆの発熱体の幅を２．０［ｍｍ］とした。また、分岐路６４２ｂと分岐路６４２ｄの間の発熱体の幅、６４２ｄと分岐路６４２ｆの間の発熱体幅は、線形的に変化させた発熱体構成とした。表２に本実施例の各々の発熱体の電流値と電力（発熱量）の関係を示す。

図１０に比較例と、本実施例の発熱分布を図に示す。図１０に示したように、本実施例構成にすることにより、比較例より中央部の発熱量を上げることができた。本実施例における定着ベルト６０３の長手方向の温度分布を図１１に示す。図１１は図６の本実施例と、図７の比較例を用いた場合の定着ベルトの温度分布を示す図である。

本実施例のヒータ６００を用いた場合の温度分布を実線で、比較例のヒータを用いた場合の温度分布を破線で示す。尚、図１１の横軸はヒータの中央を原点としたときに位置である。図１１は中央部の温度をサーミスタ６３０によって、２００［℃］に維持したときの温度分布である。

比較例のヒータの場合では、端部の温度は中央部よりも高くなる。そのため長手方向における温度ムラが発生し、定着処理後の画像においては長手方向に光沢ムラが発生する。

本実施例のヒータ６００の場合では、発熱体６２０ｃ〜６２０ｊの発熱量を変えている為、定着ベルト６０３の長手方向における温度は２００℃程度で均一となる。この時、上述のような画像の光沢ムラが発生することは無い。ヒータの熱伝導率は９０［Ｗ／ｍ＊Ｋ］の材料を使用している。

導体路での電力低下を抑えるためには、導体路の幅をできるだけ広く設計すればよい。しかしそうすると、基板の短手幅が大きくなる弊害がある。基板の短手幅が大きくなると、ヒータのコストＵＰに繋がる。また、導体路の厚みできるだけ厚くすることも有効だが、スクリーン印刷で作成しているため、１回に印刷できる厚みが決まっており、厚みを稼ぐためには、印刷回数を増やさなければならない。印刷回数を増やすと、ヒータの製造効率が低下してしまう。

尚、本実施例のヒータでは発熱領域Ａと発熱領域Ｂの２つの領域（図５）のみを有する構成であるが、この構成に限られるものでは無く、３パターン以上の発熱領域を有する構成においても適用可能であることは言うまでも無い。

以上のように本実施例のヒータによって、装置に導入して使用される記録材の幅サイズに応じて抵抗発熱層の発熱領域を変えることが可能であり、且つ、長手方向における発熱量が均一なヒータを提供することができる。

《その他の実施例》
（１）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。本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、本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。

（２）実施例のヒータ６００はスクリーンパターンの変更で発熱体６２０の形状を変更させているが、発熱層を複数層に分けて、発熱体自体の厚みを変更して発熱体６２０の各小区間発熱体６２０（ａ〜ｌ）の抵抗値を変更しても良い。

（３）ヒータ６００の発熱領域の広狭変更制御は中央基準には限られない。例えば、ヒータ６００の発熱領域の広狭変更制御を端部基準にしてもよい。したがって、小サイズ記録材の発熱領域を大サイズ記録材の発熱領域にするとき、小サイズの記録材の幅方向両端側の発熱領域が拡大するのではなく、小サイズの記録材の幅方向一端側の発熱領域が拡大する構成であってもよい。

（４）ヒータ６００の発熱領域の変更パターンは大サイズ記録材と小サイズ記録材の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の変更制御を有していてもよい。

（５）発熱体６２０の形成方法は、実施例に記載の方法のみには限られない。詳細には、実施例では、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。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。

（６）また、電気接点の数は３つ又は４つには限られない。全ての電気接点が基板の一端側６１０ａに配置された構成であれば、５つ以上の電気接点を有していてもよい。例えば、実施例において、基板の一端側６１０ａにおいて、電気接点６４１、６５１、６６１ａ、６６１ｂとは異なる電気接点が設けられていてもよい。

（７）また、電源端子１１０ａ側に接続される電気接点は、電気接点６４１のみには限られない。例えば、基板の一端側６１０ａにおいて、電源端子１１０ａ側に接続される電気接点であって電気接点６４１とは異なる電気接点を設けてもよい。

（８）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。

（９）ベルト６０３とニップ部Ｎを形成するニップ形成部材は、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。

（１０）定着装置は記録材に形成された未定着のトナー像を固着像として加熱定着する装置としての使用に限られない。記録材に一旦定着された或いは仮定着されたトナー像を再度加熱加圧して画像の光沢度を向上させるなどの画像の表面性状を調整する装置としても有効である（このような装置についても定着装置と呼ぶ）。

（１１）画像形成装置は実施例のような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。

６００・・ヒータ、６２０・・抵抗発熱体、６４１，６５１，６６１・・電極、６４０，６５０，６６０・・導体路、６４２，６５２，６６２・・分岐路、６２０ａ〜６２０ｌ・・小区間発熱体

Claims (6)

1. 細長い基板と、
   前記基板の長手に沿って延在している抵抗発熱体と、
   前記基板の長手方向の一端部側と他端部側とに設けられている複数の電極と、
   前記複数の電極のそれぞれから前記抵抗発熱体の長手に沿って延在している複数の導体路と、
   前記複数の導体路のそれぞれから長手に沿って間隔をあけて分岐している複数の分岐路であって、前記抵抗発熱体を横断して抵抗発熱体と電気的に接続して分岐路間で前記抵抗発熱体を長手に沿って複数の小区間発熱体に区分している分岐路と、を有し、
   前記複数の小区間発熱体において使用される記録材の幅サイズに応じてその幅サイズに対応する領域に位置する小区間発熱体が選択的に発熱するように前記複数の電極に対して選択的に電圧が印加される、記録材上のトナー像を加熱するためのヒータであって、
   前記小区間発熱体の分岐路間での抵抗値に関して、前記複数の小区間発熱体において両端部側の小区間発熱体の前記抵抗値をＲＡ、中央部の小区間発熱体の前記抵抗値をＲＢとしたとき、ＲＡ＞ＲＢであることを特徴とするヒータ。
2. 中央部の小区間発熱体に隣接する小区間発熱体の前記抵抗値をＲＣとしたと、ＲＡ≧ＲＣであることを特徴とする請求項１に記載のヒータ。
3. 前記複数の小区間発熱体において小区間発熱体の短手幅の調整により相互間の前記抵抗値が変更さ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. 前記複数の小区間発熱体の全長域が使用可能な最大幅記録材の幅サイズに対応していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のヒータ。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載のヒータと、前記ヒータに接して摺動しつつ移動する伝熱部材と、前記ヒータとの間に前記伝熱部材を挟んで当接するニップ形成部材と、を有し、前記伝熱部材と前記ニップ形成部材との間に形成されるニップ部で記録材を挟持搬送して加熱することを特徴とする定着装置。
6. 前記伝熱部材がエンドレスベルトであることを特徴とする請求項５に記載の定着装置。