JP2019035944A - 加熱器および定着装置並びに画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】抵抗発熱体を均一に発熱させることのできる加熱器等を提供する。【解決手段】ヒーター２３は、基板（基材３０および断熱層３１）と、基板の一面上に軸方向に並べて形成されている複数の発熱部４１〜４５と、基板の一面上に形成され、各々の発熱部４１〜４５の軸方向に直交する通過方向両側に電気的に接続されている複数の電極部５１〜５６と、を備え、各々の発熱部４１〜４５は、軸方向に並べられた複数の抵抗発熱体４０によって構成され、各々の抵抗発熱体４０は、軸方向の寸法に対する通過方向の寸法の寸法比が１以上１００以下である。【選択図】図３

Description

本発明は、加熱器および定着装置並びに画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、媒体上のトナーを熱定着させる定着装置を備えている。

例えば、特許文献１に記載の定着装置のヒーターは、記録材の搬送方向に直交する方向に長い基板と、基板の長手方向に長いパターンで基板の上に形成された抵抗発熱体と、抵抗発熱体の短手方向の両端部でそれぞれ長手方向に亘って形成された第１の導体部及び第２の導体部と、を有している。抵抗発熱体は、第１の導体部と第２の導体部との間で記録材搬送方向に電流を流すと発熱する。第１の導体部は、長手方向で複数に分割された分割導体を有している。定着装置では、分割導体に対応する抵抗発熱体ごとに独立して電力を供給して、記録材が通過しない非通紙領域における昇温を抑制している。

特許第５２４１１４４号公報

上記したヒーターでは、複数の分割導体およびこれに対応した複数の抵抗発熱体が、それぞれ、異なる長さで、且つ長手方向に長く形成されていた。この抵抗発熱体（通電発熱抵抗層）は、スクリーン印刷等によって形成された薄膜であった。このような薄膜では密度等が不均一になりやすいため、電気抵抗に斑ができていた。長手方向に長い抵抗発熱体において電気抵抗の斑が長手方向に分布している場合、その抵抗発熱体を均一に発熱させることができないという問題があった。

本発明は、上記課題を解決するために、抵抗発熱体を均一に発熱させることのできる加熱器および定着装置並びに画像形成装置を提供する。

上記した目的を達成するため、本発明の加熱器は、基板と、前記基板の一面上に第１方向に並べて形成されている複数の発熱部と、前記基板の一面上に形成され、各々の前記発熱部の前記第１方向に直交する第２方向両側に電気的に接続されている複数の電極部と、を備え、各々の前記発熱部は、前記第１方向に並べられた複数の抵抗発熱体によって構成され、各々の前記抵抗発熱体は、前記第１方向の寸法に対する前記第２方向の寸法の寸法比が１以上１００以下である。

この場合、前記複数の抵抗発熱体は、それぞれ、前記第２方向に同じ寸法であることが好ましい。

この場合、前記複数の電極部は、前記複数の発熱部に共通して接続されたコモン電極と、各々の前記発熱部に接続された複数の個別電極と、を含み、前記コモン電極および各々の前記個別電極は、それぞれ、前記発熱部に接続された部分から前記発熱部よりも前記第１方向外側の位置まで延びた引出部を有し、前記コモン電極の前記引出部の長さは、各々の前記個別電極の前記引出部の長さよりも短いことが好ましい。

この場合、前記コモン電極および各々の前記個別電極は、それぞれ、前記引出部の先端部に電極端末部を有し、前記コモン電極の前記電極端末部の前記第１方向の長さは、各々の前記個別電極の前記電極端末部の前記第１方向の長さよりも長いことが好ましい。

上記した目的を達成するため、本発明の定着装置は、軸周りに回転しながら媒体上のトナーを加熱する定着部材と、軸周りに回転しながら前記定着部材との間に加圧領域を形成し、前記加圧領域を通過する前記媒体上のトナーを加圧する加圧部材と、前記定着部材を挟んで前記加圧領域に対応して設けられ、前記定着部材を加熱する加熱器と、を備え、前記加熱器は、基板と、前記基板の一面上に前記定着部材の軸方向に並べて形成されている複数の発熱部と、前記基板の一面上に形成され、各々の前記発熱部の前記軸方向に直交する通過方向両側に電気的に接続されている複数の電極部と、を含み、各々の前記発熱部は、前記軸方向に並べられた複数の抵抗発熱体によって構成され、各々の前記抵抗発熱体は、前記軸方向の寸法に対する前記通過方向の寸法の寸法比が１以上１００以下である。

この場合、前記複数の抵抗発熱体は、それぞれ、前記通過方向に同じ寸法であることが好ましい。

この場合、前記複数の電極部は、前記複数の発熱部に共通して接続されたコモン電極と、各々の前記発熱部に接続された複数の個別電極と、を含み、前記コモン電極および各々の前記個別電極は、それぞれ、前記発熱部に接続された部分から前記発熱部よりも前記軸方向外側の位置まで延びた引出部を有し、前記コモン電極の前記引出部の長さは、各々の前記個別電極の前記引出部の長さよりも短いことが好ましい。

この場合、前記コモン電極および各々の前記個別電極は、それぞれ、前記引出部の先端部に電極端末部を有し、前記コモン電極の前記電極端末部の前記軸方向の長さは、各々の前記個別電極の前記電極端末部の前記軸方向の長さよりも長いことが好ましい。

この場合、各々の前記電極部は、前記発熱部に接続された部分から前記発熱部よりも前記軸方向外側の位置まで延びた先端部に電極端末部を有し、前記複数の抵抗発熱体の寸法比は、前記電極端末部から離間するにしたがって徐々にまたは段階的に大きくなるように設定されていることが好ましい。

他の場合、前記加圧領域を通過する前記媒体の前記軸方向端部に対応する前記抵抗発熱体は、他の前記抵抗発熱体よりも大きな寸法比を有していることが好ましい。

上記した目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、上記のいずれかに記載の定着装置を備えている。

本発明によれば、加熱器の抵抗発熱体を均一に発熱させることができる。

本発明の一実施形態に係るプリンターを示す概略図（正面図）である。 本発明の一実施形態に係る定着装置を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るヒーターを模式的に示す底面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。 本発明の一実施形態に係るヒーターの一部を模式的に示す底面図である。 本発明の一実施形態の第１変形例に係るヒーターを模式的に示す底面図である。 本発明の一実施形態の第２変形例に係るヒーターを模式的に示す底面図である。 本発明の一実施形態の第３変形例に係るヒーターを模式的に示す底面図である。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。なお、各図に示す「Ｆｒ」は「前」を示し、「Ｒｒ」は「後」を示し、「Ｌ」は「左」を示し、「Ｒ」は「右」を示し、「Ｕ」は「上」を示し、「Ｄ」は「下」を示している。

［プリンターの全体構成］
図１を参照して、画像形成装置の一例としてのプリンター１について説明する。図１はプリンター１を示す概略図（正面図）である。

プリンター１は、略直方体状の外観を構成する装置本体２を備えている。装置本体２の下部には、例えば、普通紙等のシートＳ（媒体）を収容する給紙カセット３が設けられている。装置本体２の上面には、排紙トレイ４が設けられている。なお、シートＳは、紙製に限らず、樹脂製等であってもよい。

また、プリンター１は、給紙装置５と、作像装置６と、定着装置７と、を備えている。給紙装置５は、給紙カセット３から排紙トレイ４まで延びた搬送路８の上流端部に設けられている。作像装置６は搬送路８の中間部に設けられ、定着装置７は搬送路８の下流側に設けられている。

作像装置６は、トナーコンテナ１０と、ドラムユニット１１と、光走査装置１２と、を含んでいる。トナーコンテナ１０は、例えば、黒色のトナー（現像剤）を収容している。ドラムユニット１１は、感光体ドラム１３と、帯電装置１４と、現像装置１５と、転写ローラー１６と、を含んでいる。転写ローラー１６は、下側から感光体ドラム１３に接触して転写ニップを形成している。なお、トナーは、トナーとキャリアとを混合した二成分現像剤であってもよいし、磁性トナーから成る一成分現像剤であってもよい。

プリンター１の制御装置（図示せず）は各装置を適宜制御し、以下のように画像形成処理を実行する。帯電装置１４は、感光体ドラム１３の表面を帯電させる。感光体ドラム１３は、光走査装置１２から出射された走査光を受け、静電潜像を担持する。現像装置１５は、トナーコンテナ１０から供給されたトナーを用いて感光体ドラム１３上の静電潜像をトナー像に現像する。シートＳは給紙装置５によって給紙カセット３から搬送路８に送り出され、感光体ドラム１３上のトナー像は転写ニップを通過するシートＳに転写される。定着装置７は、トナー像をシートＳに定着させる。その後、シートＳは、排紙トレイ４に排出される。

［定着装置］
次に、図２ないし図５を参照して、定着装置７について説明する。図２は定着装置７を模式的に示す断面図である。図３はヒーター２３を模式的に示す底面図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。図５はヒーター２３の一部を模式的に示す底面図である。

図２に示すように、定着装置７は、定着ベルト２１と、加圧ローラー２２と、ヒーター２３と、を備えている。定着ベルト２１および加圧ローラー２２は、筐体２０（図１参照）の内部に設けられている。ヒーター２３は、定着ベルト２１を加熱するための熱源である。

＜定着ベルト＞
定着部材の一例としての定着ベルト２１は、無端状のベルトであって、前後方向（軸方向）に長い略円筒状に形成されている。定着ベルト２１の表層は、例えば、ポリイミド樹脂等の耐熱性および弾性を有する合成樹脂材料等で構成されている。定着ベルト２１は、筐体２０の内部上方に配置されている。定着ベルト２１の軸方向両端部には、略円筒状の一対のキャップ（図示せず）が装着されている。なお、定着ベルト２１の内部には、定着ベルト２１の略円筒形状を保持するためのベルトガイド（図示せず）が設けられてもよい。

定着ベルト２１の内部には、押圧部材２４が設けられている。押圧部材２４は、例えば、金属材料によって軸方向に長い略角筒状に形成されている。押圧部材２４は、定着ベルト２１（およびキャップ）を軸方向に貫通して筐体２０に支持されている。上記した定着ベルト２１は、押圧部材２４に対して回転可能に支持されている。

＜加圧ローラー＞
加圧部材の一例としての加圧ローラー２２は、前後方向（軸方向）に長い略円筒状に形成されている。加圧ローラー２２は、筐体２０の内部下方に配置されている。加圧ローラー２２は、金属製の芯金２２Ａと、その外周面に積層されたシリコーンスポンジ等の弾性層２２Ｂと、を含んでいる。芯金２２Ａの軸方向両端部は、筐体２０に回転可能に支持されている。芯金２２Ａにはギア列等を介して駆動モーター（図示せず）が接続され、加圧ローラー２２は駆動モーターによって回転駆動される。なお、定着装置７は、加圧ローラー２２を昇降させて定着ベルト２１に対する加圧ローラー２２の接触圧を調整する圧力調整部（図示せず）を備えている。加圧ローラー２２が定着ベルト２１に押し付けられることで、定着ベルト２１と加圧ローラー２２との間に加圧領域Ｎが形成される。また、加圧領域Ｎとは、圧力が０ＰａであるシートＳの搬送方向上流側の位置から最大圧力となる位置を経由して再び圧力が０ＰａとなるシートＳの搬送方向下流側の位置までの領域を指している。

＜ヒーター＞
加熱器の一例としてのヒーター２３は、前後方向（軸方向）に長い略矩形板状に形成されている。（図３参照）ヒーター２３は、保持部材２５を介して押圧部材２４の下面に固定されている。保持部材２５は、例えば、耐熱樹脂材料によって軸方向に長い略半円筒状に形成されている。保持部材２５は、定着ベルト２１の下側内面に沿うように湾曲している。

図３および図４に示すように、ヒーター２３は、基材３０と、断熱層３１と、発熱接触部３２と、を含んでいる。基材３０は、保持部材２５の下面に固定されている。断熱層３１は、基材３０の下面上に形成され、基材３０と一体となって基板を構成する。発熱接触部３２は、断熱層３１の下面上に形成されている。なお、本明細書において、「通過方向（第２方向）」とは、軸方向（第１方向）に直交する方向であって、シートＳが定着装置７の加圧領域Ｎを通過する方向（搬送される方向）を指す。また、以下の説明では、「上流」および「下流」並びにこれらに類する用語は、通過方向における「上流」および「下流」並びにこれらに類する概念を指す。

図４に示すように、ヒーター２３は、発熱接触部３２を加圧ローラー２２に向けた姿勢で保持部材２５の下面に保持され、発熱接触部３２を定着ベルト２１の内面に接触させている。ヒーター２３が加圧ローラー２２に押し付けられた定着ベルト２１を受け止めることで、定着ベルト２１と加圧ローラー２２との接触部分に加圧領域Ｎが形成されている。ヒーター２３は、定着ベルト２１を挟んで加圧領域Ｎに対応して設けられ（図２も参照）、定着ベルト２１を加熱する機能を有している。なお、筐体２０には、定着ベルト２１の表面温度またはヒーター２３の温度を検知するための温度センサー（図示せず）が設けられている。

図３および図４に示すように、基材３０は、例えば、セラミック等の電気絶縁性を有する材料で軸方向に長い略矩形板状に形成されている。基材３０の上下両面は、略平滑に形成されている。

断熱層３１は、基材３０の一面（下面全域）上に積層（成膜）されている。断熱層３１は、例えば、セラミック（ガラス）等の電気絶縁性を有すると共に熱伝導率の低い材料で基材３０上に形成されている。断熱層３１は、発熱接触部３２で発生した熱が基材３０側に伝達することを規制する機能を有している。

発熱接触部３２は、断熱層３１の一面（下面）上に積層されている。発熱接触部３２は、複数（例えば５つ）の発熱部４１〜４５と、複数（例えば６つ）の電極部５１〜５６と、コート層６０と、を含んでいる。

複数の発熱部４１〜４５は、例えば、電極部５１〜５６よりも抵抗値の高い金属等の導電性を有する材料で断熱層３１の下面上に形成されている。図３に示すように、複数の発熱部４１〜４５は、軸方向に一列に並べて形成されている。また、各々の発熱部４１〜４５は、軸方向に一列に並べられた複数の抵抗発熱体４０で構成されている。詳細は後述するが、複数の抵抗発熱体４０は、それぞれ、通過方向に細長い略長方形状に形成されている。全ての抵抗発熱体４０は、略同じ大きさに形成されている。

軸方向中央に配置された発熱部４１は、加圧領域Ｎを通過する小サイズ（例えばＡ５サイズ）のシートＳの前後幅に対応する範囲に並べられた複数の抵抗発熱体４０によって構成されている。発熱部４１の軸方向両側に配置された２つの発熱部４２，４３は、加圧領域Ｎを通過する中サイズ（例えばＢ５サイズ）のシートＳの前後幅に対応する範囲に並べられた複数の抵抗発熱体４０によって構成されている。発熱部４２，４３の軸方向両側に配置された２つの発熱部４４，４５は、加圧領域Ｎを通過する通常サイズ（例えばＡ４サイズ）のシートＳの前後幅に対応する範囲に並べられた複数の抵抗発熱体４０によって構成されている。

複数の抵抗発熱体４０は、それぞれ、軸方向に同じ寸法に形成され、且つ通過方向に同じ寸法に形成されている。なお、本明細書において「同じ寸法」とは、完全に同じ寸法であることを要求するものではなく、製造上の僅かな誤差を許容する意味である。

図５に示すように、このヒーター２３では、例えば、抵抗発熱体４０の軸方向（前後方向）の寸法（Ｗ）（以下、「幅（Ｗ）」ともいう。）が約５ｍｍに設定され、その通過方向（左右方向）の寸法（Ｌ）（以下、「長さ（Ｌ）」ともいう。）が約２０ｍｍに設定されている。このように、抵抗発熱体４０の長さ（Ｌ）は、抵抗発熱体４０の幅（Ｗ）以上に設定される。また、この抵抗発熱体４０では、幅（Ｗ）に対する長さ（Ｌ）の寸法比（Ｌ／Ｗ）が「４」に設定されている。

図３に示すように、複数の電極部５１〜５６は、例えば、金属等の導電性を有する材料（抵抗発熱体４０よりも抵抗値の低い）で断熱層３１の下面上に形成されている。複数の電極部５１〜５６は、各々の発熱部４１〜４５の通過方向両側に電気的に接続されている。詳細には、複数の電極部５１〜５６は、複数の発熱部４１〜４５に共通して接続されたコモン電極５６と、各々の発熱部４１〜４５に接続された複数（例えば５つ）の個別電極５１〜５５と、を含んでいる。個別電極５１は、軸方向中央の発熱部４１を構成する各抵抗発熱体４０の下流端部（右端部）に接続されている。これと同様に、その他の個別電極５２〜５５は、それぞれ、発熱部４２〜４５を構成する各抵抗発熱体４０の下流端部に接続されている。一方、コモン電極５６は、全ての抵抗発熱体４０の上流端部（左端部）に接続されている。なお、本明細書では、個別電極５１〜５５とコモン電極５６とで共通する説明では、単に「電極部５１〜５６」と呼ぶこととする。

各々の電極部５１〜５６は、発熱部４１〜４５に接続された部分（接続部分５１Ｃ〜５６Ｃ）から発熱部４１〜４５よりも軸方向外側の位置まで延びた引出部５１Ｂ〜５６Ｂの先端部に接続された電極端末部５１Ａ〜５６Ａを有している。引出部５１Ｂ〜５６Ｂは、発熱部４１〜４５に接続された部分から引き出された部分であって、発熱部４１〜４５の軸方向外端と電極端末部５６Ａとの間に形成されている。電極端末部５１Ａ〜５６Ａは、電源等の外部機器と電気的に接続するための接続端子であるため、引出部５１Ｂ〜５６Ｂによって発熱部４１〜４５よりも軸方向外側にまで引き出されている。詳細には、個別電極５１の引出部５１Ｂは、発熱部４１との接続部分５１Ｃから軸方向両側に延びている。一対の電極端末部５１Ａは、一対の引出部５１Ｂの両端部に接続され、上流側（左側）に屈曲している。個別電極５２，５４の引出部５２Ｂ，５４Ｂと個別電極５３，５５の引出部５３Ｂ，５５Ｂとは、発熱部４２〜４５との接続部分５２Ｃ〜５５Ｃから互いに離れるように軸方向外側に延びている。電極端末部５２Ａ〜５５Ａは、引出部５２Ｂ〜５５Ｂの先端部に接続され、上流側に屈曲している。電極端末部５２Ａ，５３Ａは、一対の電極端末部５１Ａよりも軸方向内側に配置され、電極端末部５４Ａ，５５Ａは電極端末部５２Ａ，５３Ａよりも軸方向内側に配置されている。一方、コモン電極５６の引出部５６Ｂは発熱部４１〜４５との接続部分５６Ｃから軸方向両側に延びている。一対の電極端末部５６Ａは、引出部５６Ｂの両端部に接続され、下流側（右側）に屈曲している。一対の電極端末部５６Ａは、電極端末部５４Ａ，５５Ａよりも軸方向内側に配置されている。

コモン電極５６の引出部５６Ｂの長さは、各々の個別電極５１〜５５の引出部５１Ｂ〜５５Ｂの長さよりも短く設定されている。ここで、引出部５１Ｂ〜５６Ｂの長さとは、発熱部４１〜４５に接続された部分（接続部分５１Ｃ〜５６Ｃ）との境界から電極端末部５１Ａ〜５６Ａまでの距離Ｈである（図３参照）。すなわち、引出部５１Ｂ〜５６Ｂは、発熱部４１〜４５との接続部分５１Ｃ〜５６Ｃと電極端末部５１Ａ〜５６Ａとを接続しており、図３ないし図５においては、引出部５１Ｂ〜５６Ｂの長さは、引出部５１Ｂ〜５６Ｂの軸方向における長さを意味する。また、コモン電極５６の電極端末部５６Ａの軸方向の長さ（幅）は、各々の個別電極５１〜５５の電極端末部５１Ａ〜５５Ａの軸方向の長さ（幅）よりも長く設定されている。

図４に示すように、コート層６０は、発熱部４１〜４５および電極部５１〜５６（電極端末部５１Ａ〜５６Ａを除く）を被覆している。コート層６０は、例えば、セラミック等の電気絶縁性を有すると共に定着ベルト２１に対して滑り摩擦力の小さな材料で形成されている。コート層６０は、定着ベルト２１の内面に接触する面を構成している。なお、発熱部４１〜４５や電極部５１〜５６が積層されない部分には、断熱層３１やコート層６０等の電気絶縁性を有する材料が積層されている。

以上説明したヒーター２３の製造には、例えば、スパッタリング等の成膜技術、プリント基板の製造技術、またはスクリーン印刷技術、若しくはこれらの技術の組み合せを用いることができる。例えば、断熱層３１および発熱接触部３２（発熱部４１〜４５、電極部５１〜５６、コート層６０）がスパッタリングによって基材３０上に成膜されてもよい。また、例えば、断熱層３１および発熱接触部３２は、プリント基板の製造技術であるフォトマスクを用いた露光、現像、エッチング、剥離、積層等の工程を繰り返すことによって基材３０上に形成されてもよい。また、例えば、断熱層３１および発熱接触部３２は、電気絶縁性塗料または導電性塗料を基材３０上に塗布（スクリーン印刷）することによって形成されてもよい。これらの製法であれば、断熱層３１、発熱部４１〜４５および電極部５１〜５６を精度良く形成することができる。

なお、ヒーター２３の電極部５１〜５６や駆動モーター等は、各種の駆動回路（図示せず）を介して電源（図示せず）に電気的に接続されている。また、ヒーター２３（電極部５１〜５６）、駆動モーターおよび温度センサー等は、各種の回路を介してプリンター１の制御装置に電気的に接続されている。制御装置は、接続された装置等を制御する。

［定着装置の作用］
ここで、主に図２を参照して、定着装置７の作用（定着処理）について説明する。

まず、制御装置は、駆動モーターやヒーター２３を駆動制御する。加圧ローラー２２は駆動モーターの駆動力を受けて回転し、定着ベルト２１は加圧ローラー２２に従動して回転する（図２の実線細矢印参照）。各々の抵抗発熱体４０は、発熱部４１〜４５を挟む複数の電極部５１〜５６の間で通過方向に電流を流すことで発熱する。これにより、定着ベルト２１の加圧領域Ｎが加熱される。

この際、制御装置は、シートＳのサイズに応じて発熱させる発熱部４１〜４５（図３参照）を変更する。例えば、通常サイズのシートＳが加圧領域Ｎを通過する場合、制御装置は、全ての発熱部４１〜４５に電力を供給し、全ての発熱部４１〜４５を発熱させる。また、例えば、制御装置は、中サイズのシートＳが加圧領域Ｎを通過する場合には発熱部４１〜４３を発熱させ、小サイズのシートＳが加圧領域Ｎを通過する場合には発熱部４１を発熱させる。これにより、シートＳのサイズに合せて定着ベルト２１（加圧領域Ｎ）の必要な部分のみを加熱することができる。その結果、定着ベルト２１の軸方向両端部の過昇温を抑制することができる。

温度センサーは、定着ベルト２１の表面温度を検出し、入力回路を介して検出信号を制御装置に送信する。制御装置は、温度センサーから設定温度（例えば１５０〜２００℃）に達したことを示す検出信号を受信すると、その設定温度を維持するようにヒーター２３を制御しながら、既に説明した画像形成処理の実行を開始する。トナー像が転写されたシートＳは筐体２０内に進入し、定着ベルト２１は、軸周りに正回転しながら加圧領域Ｎを通過するシートＳ上のトナー（トナー像）を加熱する。加圧ローラー２２は、軸周りに回転しながら加圧領域Ｎを通過するシートＳ上のトナーを加圧する。すると、トナー像がシートＳに定着する。そして、トナー像が定着したシートＳは、筐体２０の外部に送り出されて排紙トレイ４に排出される。

ところで、薄膜である抵抗発熱体４０では、その密度等が不均一になりやすいため、電気抵抗に斑ができやすい。仮に、抵抗発熱体４０が軸方向に長い場合、電気抵抗の斑が軸方向に分布し、電流が流れ易いやすい方向に流れる。このため、抵抗発熱体４０を均一に発熱させることができないことがあった。そこで、本実施形態に係る定着装置７（ヒーター２３）では、抵抗発熱体４０の長さ（Ｌ）を抵抗発熱体４０の幅（Ｗ）以上とし、抵抗発熱体４０の発熱効率（η）を向上させている。

ここで、発熱効率（η）は、下記の数式１によって求めることができる。

［数１］
η＝（（Ｃ×Ｔ）＋Ｇ）÷（Ｐ×ｔ）×１００
Ｃ：抵抗発熱体の熱容量［Ｊ／Ｋ］
Ｔ：１秒間で上昇する温度［Ｋ］
Ｇ：放熱量［Ｊ］
Ｐ：供給電力［Ｗ］
ｔ：電力供給時間［ｓ］

例えば、抵抗発熱体４０の幅（Ｗ）を３ｍｍで固定し、抵抗発熱体４０の長さ（Ｌ）を３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ（寸法比（Ｌ／Ｗ）＝１．６７）に変更して発熱効率（η）を計測すると、以下のようになった。
（１）抵抗発熱体４０の長さ（Ｌ）＝３ｍｍ
寸法比（Ｌ／Ｗ）＝１．００、発熱効率（η）＝９４％
（２）抵抗発熱体４０の長さ（Ｌ）＝４ｍｍ
寸法比（Ｌ／Ｗ）＝１．３３、発熱効率（η）＝９７％
（３）抵抗発熱体４０の長さ（Ｌ）＝５ｍｍ
寸法比（Ｌ／Ｗ）＝１．６７、発熱効率（η）＝９９％

以上のように、抵抗発熱体４０の寸法比（Ｌ／Ｗ）が大きくなるに従って、発熱効率（η）が上昇する傾向を確認することができた。

本実施形態に係る定着装置７（ヒーター２３）では、抵抗発熱体４０の長さ（Ｌ）が２０ｍｍ、抵抗発熱体４０の幅（Ｗ）が５ｍｍに設定されていたが、本発明はこの例示に限定されない。抵抗発熱体４０の長さ（Ｌ）は、製造容易性や加圧領域Ｎの最大長さ等を考慮して、３ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲で設定することができる。抵抗発熱体４０の幅（Ｗ）は、製造容易性や寸法比（Ｌ／Ｗ）等を考慮して、０．２ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲で設定することができる。また、各々の抵抗発熱体４０は、軸方向の寸法（Ｗ）に対する通過方向の寸法（Ｌ）の寸法比（Ｌ／Ｗ）が１以上１００以下となるように形成されていればよい。

以上説明した本実施形態に係る定着装置７（ヒーター２３）では、抵抗発熱体４０の通過方向の寸法（Ｌ）が、その軸方向の寸法（Ｗ）以上になる構成とした。この構成によれば、抵抗発熱体４０の幅（Ｗ）の延長が抑えられるため、抵抗発熱体４０の軸方向に電気抵抗の斑が分布するリスクを低減することができる。これにより、抵抗発熱体４０全体に均一に電流を流すことができるため、抵抗発熱体４０を均一に発熱させることができる。つまり、発熱効率（η）を向上させることができる。なお、本明細書において「均一」とは、完全に均一である（等しい）ことを要求するものではなく、例えば、発熱温度であれば数度の誤差を許容する意味である。

また、本実施形態に係る定着装置７によれば、全ての抵抗発熱体４０が、同一の長さ（Ｌ）且つ同一の幅（Ｗ）に形成されているため、複数の抵抗発熱体４０の抵抗値を一定にすることができる。これにより、抵抗発熱体４０毎の発熱効率（η）を一定にすることができる。なお、本明細書において「一定」とは、完全に変動しないことを要求するものではなく、例えば、発熱効率（η）であれば数％の誤差を許容する意味である。

また、本実施形態に係る定着装置７（ヒーター２３）によれば、コモン電極５６の引出部５６Ｂの長さが他の引出部５１Ｂ〜５５Ｂの長さよりも短いため、コモン電極５６の電気抵抗を小さくすることができ、電力損失を抑えることができる。

ところで、電極端末部５１Ａ〜５６Ａは、発熱部４１〜４５よりも軸方向両外側に配置されているが、ヒーター２３の小型化等の要求から、基材３０上の限られた範囲に配置しなければならず、幅狭くせざるを得ない。しかしながら、コモン電極５６には大電流が流れることになるため、電気抵抗による電力損失を抑制したいという要求がある。その点、本実施形態に係る定着装置７（ヒーター２３）によれば、コモン電極５６の電極端末部５６Ａの幅が他の電極端末部５１Ａ〜５５Ａの幅より広いため、コモン電極５６の電気抵抗を更に小さくすることができ、電力損失を有効に抑えることができる。なお、コモン電極５６に流れる電流の大きさによっては、コモン電極５６の電極端末部５６Ａの幅を他の電極端末部５１Ａ〜５５Ａの幅と同一としてもよい。

［第１変形例］
以上のようなヒーター２３を構成する回路（抵抗発熱体４０や電極部５１〜５６等）では、電極端末部５１Ａ〜５６Ａから遠ざかるほど電圧降下の影響が大きくなる。このため、電極端末部５１Ａ〜５６Ａから離れた位置にある抵抗発熱体４０の抵抗値の調整が必要になる。そこで、図６に示すように、本実施形態の第１変形例に係る定着装置７（ヒーター２３）では、複数の抵抗発熱体４０の寸法比（Ｌ／Ｗ）が、電極端末部５１Ａ〜５６Ａから離間するにしたがって段階的に大きくなるように設定されている。すなわち、全ての抵抗発熱体４０は同一の長さ（Ｌ）に形成され、発熱部４１の一部を構成する複数の抵抗発熱体４０（以下、他の抵抗発熱体４０と区別するために符号４０Ａ、４０Ｂを付す。）は、他の抵抗発熱体４０よりも軸方向に短く（幅狭く）形成されている。また、発熱部４１の軸方向中央付近に配置された複数の抵抗発熱体４０Ａは、抵抗発熱体４０Ａの軸方向両側に配置された複数の抵抗発熱体４０Ｂよりも軸方向に短く（幅狭く）形成されている。つまり、抵抗発熱体４０，４０Ａ，４０Ｂは、それぞれ、同一の長さ（Ｌ）で、異なる幅（Ｗ）に形成されている。この構成によれば、電極端末部５１Ａ〜５６Ａから離れた抵抗発熱体４０Ａ，４０Ｂの軸方向の寸法（Ｗ）を相対的に狭くすることで、抵抗発熱体４０Ａ，４０Ｂの抵抗値の調整を容易に行うことができる。なお、上記の一例では、複数の抵抗発熱体４０の寸法比（Ｌ／Ｗ）が段階的に変更されていたが、これに限らず、複数の抵抗発熱体４０の寸法比（Ｌ／Ｗ）は、電極端末部５１Ａ〜５６Ａから離間するにしたがって徐々に大きくなるように設定されてもよい（図示せず）。

［第２変形例］
また、図７に示すように、本実施形態の第２変形例に係る定着装置７（ヒーター２３）では、加圧領域Ｎを通過するシートＳの軸方向端部に対応する抵抗発熱体４０（以下、他の抵抗発熱体４０と区別するために符号４０Ｃを付す。）が、他の抵抗発熱体４０よりも大きな寸法比（Ｌ／Ｗ）を有している。すなわち、各々の発熱部４１〜４５の軸方向両端部を構成する一対の抵抗発熱体４０Ｃは、他の抵抗発熱体４０よりも軸方向に短く（幅狭く）形成されている。この構成によれば、軸方向に狭い抵抗発熱体４０Ｃを定型サイズのシートＳの幅方向端部に対応させることで、シートＳの幅に合せて複数の抵抗発熱体４０（４０Ｃ）を並べることが容易になる。これにより、発熱部４１〜４５の軸方向の寸法をシートＳの幅に精度良く合せることができ、シートＳの幅方向端部の過昇温または加熱不足を抑制することができる。

なお、本実施形態の第１および第２変形例に係る定着装置７では、抵抗発熱体４０の長さ（Ｌ）を固定して幅（Ｗ）を変えることで、抵抗発熱体４０の寸法比（Ｌ／Ｗ）が変えられていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、加圧領域Ｎの通過方向の長さが大きく変化しない程度であれば、抵抗発熱体４０の幅（Ｗ）を固定して長さ（Ｌ）を変えることで、抵抗発熱体４０の寸法比（Ｌ／Ｗ）を変えてもよい。

なお、本実施形態（第１および第２変形例を含む。以下同じ。）に係るヒーター２３によれば、電極部５１〜５６は、発熱部４１〜４５に接続された部分（接続部分５１Ｃ〜５６Ｃ）から軸方向両側に引き出されているため、電極部５１〜５６を短く形成することができ、電極部５１〜５６の電気抵抗を小さくすることができる。

［第３変形例］
また、ヒーター２３の小型化を図りたい場合、図８に示すように、電極部５１，５２，５４，５６が、発熱部４１，４２，４４との接続部分５１Ｃ，５２Ｃ，５４Ｃ，５６Ｃから軸方向一方に引き出されていてもよい。すなわち、電極部５１，５２，５４，５６の電極端末部５１Ａ，５２Ａ，５４Ａ，５６Ａが片側に設けられていてもよい。この構成によれば、電極端末部５１Ａ，５２Ａ，５４Ａ，５６Ａと電源等の外部機器との接続を１箇所に集約することができるため、ヒーター２３の小型化を図ることができる。なお、この場合、発熱部４１，４２，４４は３種類のシートＳのサイズに対応することになる。すなわち、通常サイズのシートＳが加圧領域Ｎ（図２参照）を通過する場合、制御装置は、全ての発熱部４１，４２，４４に電力を供給し、全ての発熱部４１，４２，４４を発熱させる。また、例えば、制御装置は、中サイズのシートＳが加圧領域Ｎを通過する場合には発熱部４１，４２を発熱させ、小サイズのシートＳが加圧領域Ｎを通過する場合には発熱部４１を発熱させる。また、この場合、電気抵抗の増加を考慮して、コモン電極５６の電極端末部５６Ａが発熱抵抗体４０の近傍に配置されることが好ましい。

なお、本実施形態に係る定着装置７では、発熱部４１〜４５が、３種類のシートＳのサイズに対応していたが、本発明はこれに限定されない。発熱部（抵抗発熱体４０）は、２種類以上のシートＳのサイズに対応するように形成されていればよい。また、本実施形態に係る定着装置７では、加圧領域Ｎの軸方向中央をシートＳが通過するように構成されていたが、これに限らず、加圧領域Ｎの軸方向一方に寄った位置をシートＳが通過するように構成されていてもよい。また、本実施形態に係る定着装置７では、引出部５１Ｂ〜５６Ｂが、軸方向に長く延びた例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、引出部５１Ｂ〜５６Ｂが、上流側（左側）や下流側（右側）に延びる部分を有していてもよい。この場合における引出部５１Ｂ〜５６Ｂの長さは、接続部５１Ｃ〜５６Ｃと電極端末部５１Ａ〜５６Ａとを接続する部分の電極部５１〜５６の長さを意味する。

また、本実施形態に係る定着装置７では、加圧ローラー２２を回転駆動させ、定着ベルト２１を従動回転させていたが、これに限らず、定着ベルト２１を回転駆動させ、加圧ローラー２２を従動回転させてもよい。

また、本実施形態に係る定着装置７では、定着ベルト２１に対して加圧ローラー２２を昇降（接近または離間する方向に移動）させていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、加圧ローラー２２に対して定着ベルト２１を接近または離間する方向に移動させる構成としてもよい。

また、本実施形態の説明では、一例として、本発明をモノクロのプリンター１に適用した場合を示したが、これに限らず、例えば、カラープリンター、複写機、ファクシミリまたは複合機等に本発明を適用してもよい。

なお、上記実施形態の説明は、本発明に係る加熱器および定着装置並びに画像形成装置における一態様を示すものであって、本発明の技術範囲は、上記実施形態に限定されるものではない。

１ プリンター（画像形成装置）
７ 定着装置
２１ 定着ベルト（定着部材）
２２ 加圧ローラー（加圧部材）
２３ ヒーター（加熱器）
３０ 基材（基板）
３１ 断熱層（基板）
４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ 抵抗発熱体
４１〜４５ 発熱部
５１〜５５ 個別電極（電極部）
５６ コモン電極（電極部）
５１Ａ〜５６Ａ 電極端末部
５１Ｂ〜５６Ｂ 引出部
５１Ｃ〜５６Ｃ 接続部分
Ｎ 加圧領域
Ｓ シート（媒体）

Claims (11)

1. 基板と、
   前記基板の一面上に第１方向に並べて形成されている複数の発熱部と、
   前記基板の一面上に形成され、各々の前記発熱部の前記第１方向に直交する第２方向両側に電気的に接続されている複数の電極部と、を備え、
   各々の前記発熱部は、前記第１方向に並べられた複数の抵抗発熱体によって構成され、
   各々の前記抵抗発熱体は、前記第１方向の寸法に対する前記第２方向の寸法の寸法比が１以上１００以下であることを特徴とする加熱器。
2. 前記複数の抵抗発熱体は、それぞれ、前記第２方向に同じ寸法であることを特徴とする請求項１に記載の加熱器。
3. 前記複数の電極部は、
   前記複数の発熱部に共通して接続されたコモン電極と、
   各々の前記発熱部に接続された複数の個別電極と、を含み、
   前記コモン電極および各々の前記個別電極は、それぞれ、前記発熱部に接続された部分から前記発熱部よりも前記第１方向外側の位置まで延びた引出部を有し、
   前記コモン電極の前記引出部の長さは、各々の前記個別電極の前記引出部の長さよりも短いことを特徴とする請求項１または２に記載の加熱器。
4. 前記コモン電極および各々の前記個別電極は、それぞれ、前記引出部の先端部に電極端末部を有し、
   前記コモン電極の前記電極端末部の前記第１方向の長さは、各々の前記個別電極の前記電極端末部の前記第１方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項３に記載の加熱器。
5. 軸周りに回転しながら媒体上のトナーを加熱する定着部材と、
   軸周りに回転しながら前記定着部材との間に加圧領域を形成し、前記加圧領域を通過する前記媒体上のトナーを加圧する加圧部材と、
   前記定着部材を挟んで前記加圧領域に対応して設けられ、前記定着部材を加熱する加熱器と、を備え、
   前記加熱器は、
   基板と、
   前記基板の一面上に前記定着部材の軸方向に並べて形成されている複数の発熱部と、
   前記基板の一面上に形成され、各々の前記発熱部の前記軸方向に直交する通過方向両側に電気的に接続されている複数の電極部と、を含み、
   各々の前記発熱部は、前記軸方向に並べられた複数の抵抗発熱体によって構成され、
   各々の前記抵抗発熱体は、前記軸方向の寸法に対する前記通過方向の寸法の寸法比が１以上１００以下であることを特徴とする定着装置。
6. 前記複数の抵抗発熱体は、それぞれ、前記通過方向に同じ寸法であることを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
7. 前記複数の電極部は、
   前記複数の発熱部に共通して接続されたコモン電極と、
   各々の前記発熱部に接続された複数の個別電極と、を含み、
   前記コモン電極および各々の前記個別電極は、それぞれ、前記発熱部に接続された部分から前記発熱部よりも前記軸方向外側の位置まで延びた引出部を有し、
   前記コモン電極の前記引出部の長さは、各々の前記個別電極の前記引出部の長さよりも短いことを特徴とする請求項５または６に記載の定着装置。
8. 前記コモン電極および各々の前記個別電極は、それぞれ、前記引出部の先端部に電極端末部を有し、
   前記コモン電極の前記電極端末部の前記軸方向の長さは、各々の前記個別電極の前記電極端末部の前記軸方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
9. 各々の前記電極部は、前記発熱部に接続された部分から前記発熱部よりも前記軸方向外側の位置まで延びた先端部に電極端末部を有し、
   前記複数の抵抗発熱体の寸法比は、前記電極端末部から離間するにしたがって徐々にまたは段階的に大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項５ないし８のいずれかに記載の定着装置。
10. 前記加圧領域を通過する前記媒体の前記軸方向端部に対応する前記抵抗発熱体は、他の前記抵抗発熱体よりも大きな寸法比を有していることを特徴とする請求項５ないし９のいずれかに記載の定着装置。
11. 請求項５ないし１０のいずれかに記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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