JP4599176B2 - 像加熱装置及びこの装置に用いられるヒータ - Google Patents

Description

本発明は、電子写真記録技術や静電記録技術を用いた複写機やプリンタに搭載される加熱定着装置として用いれば好適な像加熱装置、及びこの装置に用いられるヒータに関するもので、特に、画像が形成された記録材をヒータとバックアップ部材間のニップ部に通すことによって画像を加熱する像加熱装置及びこの装置に用いられるヒータに関する。

従来の像加熱装置を、複写機・プリンタ等の画像形成装置に具備させてトナー画像を記録材に加熱定着させる像加熱装置（定着装置）として適用した例について説明する。

画像形成装置においては、電子写真プロセス・静電記録プロセス・磁気記録プロセスなどの適宜の画像形成プロセス手段部で記録材（転写材シート・エレクトロファックスシート・静電記録紙・ＯＨＰシート・印刷用紙・フォーマット紙など）に転写方式あるいは直接方式にて形成担持させた画像情報の未定着画像（トナー画像）を記録材面に永久固着画像として加熱定着させる定着装置としては熱ローラ方式の像加熱装置が広く用いられていた。

近年は、プリント指令が入ってプリント動作を開始するまでの待ち時間を短くでき（クイックスタート）、また消費電力を少なくできる（省エネルギー）構成としてフィルム加熱方式の像加熱装置が実用化されている。このフィルムの加熱方式の像加熱装置は、例えば特開昭６３−３１３１８２号公報・特開平２−１５７８７８号公報・特開平４−４４０７５号公報・特開平４−２０４９８０号公報などに提案されている。

このフィルム加熱方式の像加熱装置は、図６に示すように、ヒータ１３と、ヒータ１３を保持するホルダ１１と、ヒータ１３と接触しつつ回転するフィルム（回転体）１２、このフィルム１２を介してヒータ１３とニップ部を形成する加圧ローラ１８を有する。加圧ローラ１８は芯金１９上にシリコーンゴム等の弾性層１９を有する。ヒータ１３は、例えばセラミックなどの耐熱性の基板１４上に発熱体１５（抵抗体パターンとも称する）と、発熱体１５を覆うガラスコート層１６を印刷したものである。１７は基板１４の温度を検知する温度検知素子である。記録紙上のトナー像を加熱定着する際、温度検知素子１７の検知温度が所定の定着温度を維持するように不図示の制御手段により発熱体１５への通電が制御されている。

さらに、発熱体１５の配置を平面で示したものが図７である。図７（ａ）に示すようにこの例ではヒータ基板１４に対して発熱体１５は一往復配置されている。２１０ａはプリンタ本体側のコネクタと接触する電極、２１０ｂは二本の発熱体を繋ぐ低抵抗導体部である。発熱体１５の形状は種々提案されており、例えば図７（ｂ）に示すように往路は発熱体１５で形成され、復路は低抵抗導体部（電極の一部）２１０ｂで設定されている場合もある。トナー像を担持する記録紙はニップ部で挟持搬送され加熱定着される。

上記定着装置として適用する像加熱装置は、例えば画像を担持した記録材を加熱してつや等の表面性を改善する装置や仮定着処理する装置などとしても使用できる。

このフィルム加熱方式の像加熱装置は、セラミックヒータ及び定着フィルムとして低熱容量の部材を用いてオンデマンドタイプの装置を構成することができ、画像形成装置の画像形成実行時のみ熱源としてのセラミックヒータに通電して所定の定着温度に発熱させた状態にすればよく、画像形成装置の電源オンから画像形成実行可能状態までの待ち時間が短く（クイックスタート性）、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さくできる（省電力）などの利点がある。

しかしながら、小サイズ紙を連続プリントすると、定着ニップ部長手方向において紙が通過しない領域の温度が徐々に上昇するという現象（非通紙領域昇温）が発生する。非通紙領域の温度が高くなり過ぎると装置内の各パーツにダメージが発生するし、非通紙領域昇温が生じている状態で大サイズ紙にプリントすると、小サイズ紙の場合の非通紙領域に相当する領域で高温オフセットが発生してしまう。

このような非通紙領域の過昇温に対する対策として、プリンタに使用される記録紙のサイズに合わせて複数本の発熱体をヒータ基板に設けることも考えられているが、一つのプリンタで使用される記録紙のサイズは非常に多く、サイズの数に対応させて複数の発熱体を設ける方法は現実的ではない。

また、小サイズ紙を連続プリントする際に、先行する紙と次の紙の間隔を広げて非通紙領域の過昇温を緩和する方法もあるが、この方法は単位時間あたりの出力枚数が大きく減ってしまうという課題がある。

単位時間あたりの出力枚数を大きく減らすことなく非通紙領域の過昇温を抑える方法として、例えば特開平５−１９６５２号や特開平７−１６０１３１号に示されているように、ヒータ基板の長手方向に沿って二本の電極を設け、この二本の電極の間に正の温度係数（ＰＴＣ：ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）の発熱体を設ける構成が提案されている。図８にその一例を示す。図中、１４はヒータ基板、２１及び２２は電極であり、２１ａ及び２２ａの領域に給電用コネクタが繋がれる。２本の電極２１、２２は基板１４の長手方向に沿って設けられている。１５は２本の電極間に繋がれた発熱抵抗体である。また、図９は図８のヒータを電気的に表した回路図である。図９を参照すれば分かるように、このヒータは二つの電極２１、２２間に無数の抵抗１５ｒを並列につないだ構成と見なすことができる（以下、このようなタイプのヒータを通紙方向通電タイプと称する）。

小サイズの記録紙を通紙すると、記録紙が通過する領域Ｅは記録紙に熱を奪われるので温度上昇しにくい。そのため通紙領域の発熱体１５は抵抗値が上がりにくく通紙領域の発熱体１５への通電は維持される。逆に非通紙領域では昇温により発熱体１５の抵抗値が上昇するので電流が流れにくくなり、非通紙領域の過昇温が抑えられるというものである。
特開昭６３−３１３１８２号公報 特開平２−１５７８７８号公報 特開平４−４４０７５号公報 特開平４−２０４９８０号公報 特開平５−１９６５２号公報 特開平７−１６０１３１号公報

しかしながら、実際にこのようなヒータを定着器に搭載して調べてみると、紙を通紙していないにも拘わらずヒータ長手方向で発熱分布ムラが発生することが分かった。その理由を検証してみたところ電極２１、２２の抵抗に原因があることが判明した。ヒータ基板１４の長手方向に沿って設けた二本の電極は導電性は高いが抵抗値はゼロではない。したがって電極２１、２２にも自身の抵抗による電圧降下が生じ、記録紙を通紙していない状態であるにも拘わらず給電コネクタと接触する領域２１ａ及び２２ａに近い側（図８の発熱体１５のうち左側）の発熱量が大きく、領域２１ａ及び２２ａから遠い側（図８の発熱体１５のうち右側）の発熱量が小さくなってしまう。

上述の課題を解決するための本発明は、基板と、基板に形成された発熱抵抗体と、発熱抵抗体に給電するための第１及び第２の電極と、を有するヒータと、ヒータと共にニップ部を形成するバックアップ部材と、像加熱工程中ヒータの温度が設定温度を維持するように発熱抵抗体への給電を制御する制御手段と、を有し、ニップ部で記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、前記第１及び第２の電極は、夫々、給電用コネクタと接触する第１の領域と第１の領域とは電気的に反対側の第２の領域を有し、第２の領域は前記基板の長手方向に沿って配置されており、前記発熱抵抗体は前記第１の電極の第２の領域と前記第２の電極の第２の領域を電気的に繋ぐように配置されており、前記第１の電極の第２の領域のうち電気的に最も第１の電極の第１の領域に近い部分は前記基板の長手方向の一方の端部付近に設けられており、前記第２の電極の第２の領域のうち電気的に最も第２の電極の第１の領域に近い部分は、前記基板の長手方向の他方の端部付近に設けられており、前記ヒータの温度が前記設定温度の時、前記第１及び第２の電極のうちの一方の電極の第２の領域の抵抗値をＲｃ、前記第１の電極の第２の領域のうち電気的に最も前記第１の電極の第１の領域に近い部分と、前記第２の電極の第２の領域のうち電気的に最も前記第２の電極の第１の領域に近い部分と、の間の抵抗値をＲｔとすると、Ｒｃ／Ｒｔ≦１／３０を満たしていることを特徴とする。

更に本発明は、基板と、基板に形成された発熱抵抗体と、発熱抵抗体に給電するための第１及び第２の電極と、を有する像加熱装置に用いられるヒータにおいて、前記第１及び第２の電極は、夫々、給電用コネクタと接触する第１の領域と第１の領域とは電気的に反対側の第２の領域を有し、第２の領域は前記基板の長手方向に沿って配置されており、前記発熱抵抗体は前記第１の電極の第２の領域と前記第２の電極の第２の領域を電気的に繋ぐように配置されており、前記第１の電極の第２の領域のうち電気的に最も第１の電極の第１の領域に近い部分は前記基板の長手方向の一方の端部付近に設けられており、前記第２の電極の第２の領域のうち電気的に最も第２の電極の第１の領域に近い部分は、前記基板の長手方向の他方の端部付近に設けられており、前記ヒータの温度が前記像加熱装置の像加熱工程中の設定温度の時、前記第１及び第２の電極のうちの一方の電極の第２の領域の抵抗値をＲｃ、前記第１の電極の第２の領域のうち電気的に最も前記第１の電極の第１の領域に近い部分と、前記第２の電極の第２の領域のうち電気的に最も前記第２の電極の第１の領域に近い部分と、の間の抵抗値をＲｔとすると、Ｒｃ／Ｒｔ≦１／３０を満たしていることを特徴とする。

更に本発明は、基板と、基板に形成された発熱抵抗体と、発熱抵抗体に給電するための第１及び第２の電極と、を有するヒータと、ヒータと共にニップ部を形成するバックアップ部材と、像加熱工程中ヒータの温度が設定温度を維持するように発熱抵抗体への給電を制御する制御手段と、を有し、ニップ部で記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、前記第１及び第２の電極は、夫々、給電用コネクタと接触する第１の領域と第１の領域とは電気的に反対側の第２の領域を有し、第２の領域は前記基板の長手方向に沿って配置されており、前記発熱抵抗体は前記第１の電極の第２の領域と前記第２の電極の第２の領域を電気的に繋ぐように配置されており、前記第１及び第２の電極の第２の領域のうち電気的に最も第１の領域に近い部分は共に前記基板の長手方向の一方の端部付近に設けられており、前記ヒータの温度が前記設定温度の時、前記第１及び第２の電極のうちの一方の電極の第２の領域の抵抗値をＲｃ、前記第１の電極の第２の領域のうち電気的に最も前記第１の電極の第１の領域に近い部分と、前記第２の電極の第２の領域のうち電気的に最も前記第２の電極の第１の領域に近い部分と、の間の抵抗値をＲｔとすると、Ｒｃ／Ｒｔ≦１／６０を満たしていることを特徴とする。

更に本発明は、基板と、基板に形成された発熱抵抗体と、発熱抵抗体に給電するための第１及び第２の電極と、を有する像加熱装置に用いられるヒータにおいて、前記第１及び第２の電極は、夫々、給電用コネクタと接触する第１の領域と第１の領域とは電気的に反対側の第２の領域を有し、第２の領域は前記基板の長手方向に沿って配置されており、前記発熱抵抗体は前記第１の電極の第２の領域と前記第２の電極の第２の領域を電気的に繋ぐように配置されており、前記第１及び第２の電極の第２の領域のうち電気的に最も第１の領域に近い部分は共に前記基板の長手方向の一方の端部付近に設けられており、前記ヒータの温度が前記像加熱装置の像加熱工程中の設定温度の時、前記第１及び第２の電極のうちの一方の電極の第２の領域の抵抗値をＲｃ、前記第１の電極の第２の領域のうち電気的に最も前記第１の電極の第１の領域に近い部分と、前記第２の電極の第２の領域のうち電気的に最も前記第２の電極の第１の領域に近い部分と、の間の抵抗値をＲｔとすると、Ｒｃ／Ｒｔ≦１／６０を満たしていることを特徴とする。

本発明によれば、通紙方向通電タイプのヒータのメリットを生かしつつ、ヒータ長手方向の温度分布ムラを抑えられる像加熱装置及びこの装置に用いられるヒータを提供できる。

（実施例１）
（１）画像形成装置例
図１は画像形成装置の一例の概略構成図である。本例の画像形成装置は転写式電子写真プロセス利用の複写機もしくはプリンタである。なお、本実施例の画像形成装置で使用可能な最大の記録材はレターサイズ（２１６ｍｍ×２７９ｍｍ）であり、レターサイズの記録材の長辺（２７９ｍｍ）を搬送方向と平行にして搬送できる。また、記録材の搬送基準は後述する定着装置の発熱抵抗体の長手方向中央になっている。

１は矢示の時計方向に所定のプロセススピードをもって回転駆動される、潜像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）である。Ｍ１はこの感光ドラム１等を駆動する画像形成装置本体メインモータである。１０３は該モータＭ１のコントローラであり、ＣＰＵ１００によって制御される。この感光ドラム１は外径約２４ｍｍで、その回転過程で一次帯電手段（本例は帯電ローラ）２により所定の極性・電位に一様に一次帯電処理される。その帯電処理面に対して不図示の露光装置（原稿画像のスリット結像露光手段、レーザビーム走査露光手段等）により光像露光Ｌがなされて目的の画像情報の静電潜像が形成される。次いでその潜像が現像手段３によってトナー像として可視化される。そのトナー像が、感光ドラム１と、転写手段としての転写ローラ４の圧接ニップ部である転写部Ｔ（以下転写ニップと記す）で不図示の給紙部から所定のタイミングで給送された記録材Ｐに順次に転写されていく。電源７から転写ローラ４へ印加されるバイアスは不図示の制御回路により定電圧制御されている。転写部Ｔでトナー像の転写を受けた記録材Ｐは感光ドラム１面から分離されて、後述する像加熱装置である画像加熱定着装置８へ搬送されてトナー像の加熱定着処理を受け、画像形成物（コピー，プリント）として出力される。現像手段や転写ローラに印加されるバイアスの印加タイミングは、センサ６（以下ＴＯＰセンサと称す）のＯＮ、ＯＦＦ信号に基づいて制御される。本実施例では、ＴＯＰセンサとしてフォトインタラプターを使用した。記録材Ｐへのトナー像転写後の感光ドラム１面はクリーニング手段５にて転写残りトナー等の残存付着物の除去処理を受け、繰り返して作像に供される。

（２）定着装置８
本例の定着装置８は加圧部材駆動式・テンションレスタイプのフィルム加熱方式の像加熱装置である。１１は耐熱性樹脂製の横長ステイであり、下記のエンドレス耐熱性フィルム（定着フィルム、または可撓性スリーブとも称する）１２の内面ガイド部材となる。エンドレスの耐熱性フィルム１２は、加熱体としてのヒータ１３を含む上記ステイ１１に外嵌させてある。このエンドレスの耐熱性フィルム１２の内周長とヒータ１３を含むステイ１１の外周長はフィルム１２の方を例えば約３ｍｍ程大きくしてあり、従ってフィルム１２はヒータ１３を含むステイ１１に対して周長が余裕をもってルーズに外嵌している。フィルム１２は熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるため、その膜厚は総厚約４０〜１００μｍ程度とし、耐熱性・離型性・強度・耐久性等のあるＰＩ・ＰＴＦＥ・ＰＦＡ・ＦＥＰ等の単層、あるいはポリイミド・ポリアミドイミド・ＰＥＥＫ・ＰＥＳ・ＰＰＳ等の外周表面にＰＴＦＥ・ＰＦＡ・ＦＥＰ等をコーティングした複合層フィルムを使用できる。本実施例ではポリイミドフィルムの外周表面にＰＴＦＥ・ＰＦＡ等のフッ素樹脂に導電剤を添加したコート層を設けたものであるが、特にこれにこだわらない。金属等で形成される素管等を用いても良い。加熱体としてのヒータ１３は、高熱伝導材であるアルミナ及び窒化アルミ等でできたヒータ基板１４の表面の略中央部に長手に沿って、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）等の電気抵抗材料（発熱抵抗体）１５を厚み約数十μｍにスクリーン印刷等により塗工し、その上に保護層１６としてガラスやフッ素樹脂等をコートしている。１８はヒータ１３との間でフィルム１２を挟んで圧接ニップである定着部（ニップ部）Ｎを形成し、フィルム１２を駆動するバックアップ部材としての加圧ローラであり、アルミニウム・鉄・ステンレス等の芯軸１９と、この軸に外装したシリコンゴム等の離型性のよい耐熱ゴム弾性体からなる、肉厚３ｍｍ、外径２０ｍｍのローラ部２０とからなる。また、表面には記録材Ｐ、定着フィルム１２の搬送性、トナーの汚れ防止の理由からフッ素樹脂を分散させたコート層を設けてある。芯金１９の端部が定着装置駆動用モータＭ２により駆動されることで矢示の反時計方向に回転駆動され、この加圧ローラ１８の回転駆動によりエンドレスの耐熱性フィルム１２がその内面がヒータ１３の面に密着摺動しながら矢示の時計方向に回転駆動される。エンドレスの耐熱性フィルム１２は非駆動時においてはヒータ１３と加圧ローラ１８との圧接ニップ部Ｎに挟まれている部分を除く残余の大部分の略全周長部分がテンションフリーである。加圧ローラ１８が回転駆動されるとニップ部Ｎにおいてフィルム１２に加圧ローラ１８との摩擦力で移動力がかかり、フィルム１２が加圧ローラ１８の周速と略同速度をもってフィルム内面がヒータ１３面（＝保護層１６面）を摺動しつつ時計方向に回転駆動される。このフィルム駆動時においてはニップ部Ｎとこのニップ部Ｎよりもフィルム移動方向上流側であって、このニップ部近傍のフィルム内面ガイド部分とニップ部の間の部分のみにおいてフィルムにテンションが加わる。

このようにフィルムを、余裕をもって懸回して駆動することで、該フィルムの回転過程におけるヒータ長手方向への寄り移動力を小さくでき、フィルムの寄り移動制御手段等を省略できる。また駆動トルクも小さくでき、装置の簡素化、小型化、低コスト化等を図ることができる。

而して、上記のフィルム駆動とヒータ１３の発熱体層１５への通電を行なわせた状態において、未定着トナー像を担持した記録材Ｐが定着部であるニップ部Ｎの回転フィルム１２と回転加圧ローラ１８との間に像担持面上向きで導入されると、記録材Ｐはフィルム１２と一緒にニップ部Ｎを通過していき、該ニップ部Ｎにおいてフィルム内面に接しているヒータ１３の熱エネルギーがフィルム１２を介して記録材Ｐに付与されて、またニップ部Ｎにおける加圧力によりトナー像の熱定着がなされる。

ヒータ１３の発熱体層１５に電圧印加（電力供給）がなされると発熱体層１５が発熱し、基板１４が加熱され、低熱容量であるヒータ１３全体が急速昇温する。ヒータ１３の温度制御はヒータ１３上に設けられたサーミスタ１７の出力をＡ／Ｄ変換しＣＰＵ１００に取り込み、その情報をもとにトライアック１０１によりヒータ１３の発熱体層１５に通電するＡＣ電圧を位相・波数制御等によりヒータ通電電力を制御することで行なう。ＳはＡＣ電源である。

記録材上のトナー像を定着する工程中、制御手段（ＣＰＵ１００）はサーミスタ１７の検知温度が設定温度（定着温度）を維持するように発熱抵抗体１５への通電を制御する。なお、定着工程中の設定温度は、加圧ローラ１８の温まり具合（連続プリント時のプリント枚数をカウントしたり、連続プリント時の時間をカウントしたりして推測できる）や記録材の種類（普通紙、厚紙、樹脂シート等）等に応じてＣＰＵ１００によって設定される。したがって一つのプリンタ（定着装置）は複数の設定温度を有する（可変である）。

サーミスタ１７は、安定した定着性を確保するために、ヒータ１３の裏面（定着フィルムと接触する面に対して反対側の面）の記録材搬送基準部付近（本実施例では発熱抵抗体の長手方向の中央部付近）の温度を検知しており該サーミスタ１７の検知温度が所定の設定温度より低いとヒータ１３が昇温するように、また高い場合はヒータ１３が降温するように通電を制御することで、ヒータ１３はその通紙部が定着時一定温調される。

（ヒータ）
図２（ａ）、２（ｂ）は、本実施例の像加熱装置におけるヒータ１３の表面と裏面の拡大図である。また、図２（ｃ）は発熱抵抗体１５を基板１４に形成する前の電極が露出した状態を示した図である。

１４は耐熱特性及び絶縁特性に優れたセラミック等の基板である。本実施例ではアルミナ製の基板を用いている。基板１４のサイズは長さ約２７０ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚み約１ｍｍである。２１及び２２は基板１４上に形成された電極であり、例えばＡｇやＡｇ／Ｐｔ等の電気導電材料にガラス粉末を混ぜたペーストをヒータ基板１４にスクリーン印刷したものである。電気導電材料とガラス粉末の配合を変えることで電極の体積抵抗値は調整できる。

電極２１（第１の電極）は基板１４の表（おもて）面（定着フィルムと接触する側の面）の記録材搬送方向上流側に形成されており、プリンタ本体の給電用コネクタ（不図示）と接触する第１の領域２１ａと、第１の領域２１ａとは電気的に反対側の端部に設けられた第２の領域２１ｂ（図２（ｃ）の黒の太線部分）を有している。なお、図２（ｃ）では第２の領域を分かりやすく示すために黒の太線で示しているが、本実施例では第２の領域の材質は電極の他の領域と同じである。このことは下記に示す第２の電極も同様である。

電極２２（第２の電極）は基板１４の記録材搬送方向下流側に形成されており、プリンタ本体の給電用コネクタ（不図示）と接触する第１の領域２２ａと、第１の領域２２ａとは電気的に反対側の端部に設けられた第２の領域２２ｂ（図２（ｃ）の黒の太線部分）を有している。電極２２の第２の領域２２ｂは電極の延長領域２２ｄと繋がっている。電極２２は更に、第１の領域２２ａと第２の領域２２ｂの間の一部２２ｃが基板１４に形成された貫通穴２３を介して基板１４の裏面に形成されている。貫通穴２３にも電極のペーストが流し込まれている。

図２に示すように、電極２１及び２２の第２の領域２１ｂ、２２ｂは基板１４の長手方向に沿って配置されている。

電極２１及び２２の第１の領域と第２の領域は全て同一材料で形成しても良いし、第１の領域と第２の領域の材料を異ならせても良い。本実施例では全ての領域を同一材料にした。

本実施例の電極２１、２２の第２の領域２１ｂ、２２ｂの長さは約２２０ｍｍ程度、幅は約１ｍｍ程度で、厚み約数十μｍ程度である。電極２２の第２の領域２２ｂの隣には延長領域２２ｄがあり、この延長領域２２ｄに貫通穴２３が形成されている。

１５は基板１４上に形成された発熱抵抗体であり、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）等の電気抵抗材料にガラス粉末等を混ぜたペーストを基板１４にスクリーン印刷したものである。この発熱抵抗体１５は電極２１の第２の領域２１ｂと電極２２の第２の領域２２ｂを電気的に繋ぐように電極２１、２２の上から印刷されている。発熱抵抗体１５はＰＴＣ特性を有する。発熱抵抗体１５の長さは電極２１、２２の第２の領域２１ｂ、２２ｂの長さと同じ約２２０ｍｍ、幅は約７ｍｍ程度、厚みは約数十μｍである。この発熱抵抗体も各材料の配合を変えることで体積抵抗値を調整できる。

図２に示すように、電極２１、２２の第１の領域２１ａ、２２ａを基板１４の一方の端部にまとめることで、電極に接続されるコネクター形状を簡易化することができる上に、ヒータ基板１４内に効率的に発熱抵抗体１５を配することができる。ただし、特に貫通穴２３を設けて電極の一部２２ｃを基板１４の裏面に配置する構成でなくとも、電極の一部２２ｃを基板の表（おもて）面上に設けても構わない。以上を含め、本発明に説明している発熱抵抗体及び電極の形状を表す表現として、以後説明の簡略化のため「通紙方向通電タイプ」と呼ぶ事にする。

なお、本発明の電極のうち第２の領域とは、発熱抵抗体の発熱分布に影響を与える電圧降下の生じる領域を意味しており、例えば本実施例では発熱抵抗体１５が接触する領域（図２（ｃ）の黒の太線部分）が第２の領域に相当する。したがって、本実施例の第２の電極２２の一部２２ｃや延長領域２２ｄは第２の領域に含まれない。

また、通紙方向通電タイプの一例として図１０のような形状も考えられる。図１０のものも同一機能のものには同じ符号をつけてある。電極２１と電極２２の間に繋がれている複数の発熱抵抗体１５は、基板１４の長手方向に沿って配置されている（並んでいる）。電極２１、２２には不図示の給電用コネクタと接触する第１の領域２１ａ、２２ａと、図１０の黒の太線で示した第２の領域２１ｂ、２２ｂがある。すなわち、電極のうち黒の太線で示した領域が発熱抵抗体１５の発熱分布に影響を与える電圧降下の生じる領域である。この第２の領域は基板の長手方向に沿って配置されている。図２で示した形態のヒータの場合、電極の第２の領域は全て発熱抵抗体と接触していたが、図１０で示した形態のヒータの場合、電極の第２の領域２１ｂ、２２ｂの一部だけが発熱抵抗体１５と接触している。

また、図２のヒータ及び図１０のヒータ共に、第１電極２１の第２の領域２１ｂのうち電気的に最も第１電極２１の第１の領域２１ａに近い部分（図２及び図１０のＸの部分）は、基板１４の長手方向の一方の端部（図２及び図１０では右側）付近に設けられており、第２電極２２の第２の領域２２ｂのうち電気的に最も第２電極の第１の領域２２ａに近い部分（図２及び図１０のＹの部分）は、基板１４の長手方向の他方の端部（図２及び図１０では左側）付近に設けられている。つまり、図２のヒータ及び図１０のヒータ共に電極から発熱抵抗体への電流の入口は基板の長手方向両端部に分かれている。

次に、ヒータの通電方向について説明する。

図７に示したような発熱体１５をヒータ基板１４の長手方向に対し往復させる従来構成、即ち二つの電極間に一つの抵抗体を直列に繋いだに過ぎないヒータでは、小サイズ紙を通紙した際、通紙領域は、紙へ熱が奪われることにより比較的熱が下がるが、非通紙領域は、熱が奪われないため温度が上昇していく。発熱体は、一般的にＰＴＣ特性をもつため、発熱するほど抵抗が上昇するためである。

これに対して、本実施の形態のように通紙方向通電タイプのヒータでは、同様なＰＴＣ特性をもつ発熱体を用いても、ヒータ基板１４に対して、長手方向だけでなく通紙方向に電流の流れが形成されるため、非通紙領域等の温度が上昇する領域の発熱体への電流が流れにくくなり、電流は電極を経由し温度が上昇しづらい通紙領域の発熱体１５へ流れる。そのため、通紙領域における通電状態が確保されつつ非通紙領域における過昇温が抑えられるという特性が発生する。この特性はＰＴＣ特性が大きいほど大きい。

しかしながら、図２のパターンにおいて、電極と発熱体の体積抵抗が比較的近いときは、定着ニップに通紙していない状態において、発熱抵抗体１５の全面で均一な通電状態にならず、発熱抵抗体の基板長手方向両端の通電量が長手方向中央の通電量より多くなり、発熱分布も両端が高く、中央が低くなる現象が発生する。その理由は、電極が抵抗をもっているため電極内の電圧降下が発生し、このことで同じ電極内であっても電流入り口からの距離が遠い所ほど、発熱抵抗体へ流れ込む電流が減ってしまうからである。本実施例の形状、すなわち電流の入り口が基板の長手方向両端部である構成では、電流の入り口にもっとも遠い所とは発熱抵抗体の長手方向中央に、最も近い所とは発熱抵抗体の両端になるので、電極の抵抗値による電圧降下が無視できない場合には、発熱分布が両端で高く、中央で低くなるという現象が発生してしまう。

このように記録紙を通紙していない状態で基板長手方向の両端部の発熱量が中央より高くなっていると不均一な発熱分布による定着ムラ、定着不良、ホットオフセット、ヒータ割れなどが発生するという問題がある。

これは、電極の第２の領域の抵抗が、発熱体１５の抵抗に比べ無視できないときに発生する現象である。

そこで本実施例では、発熱抵抗体や電極の長さや幅、厚みのサイズは図２のままにして、電極の体積抵抗と発熱抵抗体の体積抵抗の比率として、数十万倍のものを用い、発熱抵抗体の抵抗値に対し、電極、特に第２の領域の抵抗値を無視できるようにした。このときの設定としては、点Ａ及び点Ｂ及び点Ｃでの抵抗関係が、（Ｂ−Ａ間）／（Ｃ−Ａ間）の抵抗比で９９．９７％となるように設定している。

点Ａ及び点Ｂ及び点Ｃの位置を詳述すると、第１電極２１と第２電極２２の上に発熱抵抗体１５を形成した状態で、点Ａの位置は第１電極の第１領域側に２ｍｍ入った所で、点Ｂは第２電極の第２領域から長手方向外側に電極を延長し第２領域端部から２ｍｍ長手外側の位置を、点Ｃも第２電極の第２領域から長手方向外側に電極を延長し第２領域端部から２ｍｍ長手外側の位置を測定点としている。より望ましくはそれぞれの電極の第２領域最端部（例えば点Ｃでは端部Ｙの位置）で測定した方がより正確である。しかしながら本実施例では電極の延長距離が２ｍｍと短いためにその誤差は無視できる。

図２のヒータのように電極から発熱抵抗体への電流の入口が基板の両端に分かれている構成の場合、ヒータの温度が定着工程中の設定温度になっている時の抵抗比（Ｂ−Ａ間）／（Ｃ−Ａ間）は９９．９７％以上になっている必要がある。

なお、この抵抗比はヒータの温度が定着工程中（像加熱工程中）の設定温度になっている時のものである。上述したように定着工程中の設定温度は複数レベルあるが、一つのプリンタ（定着装置）で設定されている全ての設定温度で上述の抵抗比を満たしているのが好ましい。（Ｂ−Ａ間）／（Ｃ−Ａ間）の抵抗比を設定している理由は、電極の抵抗値が限りなく小さくゼロに近い場合には、（Ｂ−Ａ間）と（Ｃ−Ａ間）の抵抗値は同じになるはずであり、逆に電極の抵抗値が大きくなってくると（Ｃ−Ａ間）の抵抗値の方が（Ｂ−Ａ間）よりも高くなるためである。

こうした構成により、発熱体１５の全域で略均一な通電状態にすることができ、一様な発熱分布が得られる。

また、（Ｂ−Ａ間）／（Ｃ−Ａ間）の抵抗比を９９．９７％程度としたが、無論９９．９７％よりも大きければさらに良好な傾向となる。また、この抵抗比率を出すために、本実施例のヒータ基板構成においては、発熱体１５と電極２１、２２の体積抵抗で調整したが、発熱体及び電極の幅、厚み、長さ等のパターン等で実現しても同等の効果が得られる。また、さらには、図４のように、長手方向に電極の第２領域及び発熱抵抗体を複数に分割し設け、隣り合う電極を互い違いに直列につなぎ、図４に示す点Ａ、点Ｂ、点Ｃにおける（Ｂ−Ａ間）／（Ｃ−Ａ間）の抵抗比を上述のように設定しても同等の効果が得られる。

本実施例においては、通紙方向通電パターンのみでヒータを構成することを中心に説明してきたが、このパターンをヒータ長手方向に発熱体を往復させるパターンと組み合わせても同様な効果は得られる。

次に、従来の発熱体往復パターンを施したヒータと、本実施例のヒータとの比較を行なう。

従来例とする発熱体往復パターンは図３に記載しているものを用いた。ヒータ基板１４幅は、約１０ｍｍで、発熱抵抗体の長手方向は約２２０ｍｍである。ヒータ基板１４に対し、電極の給電コネクタと接触する部分２１０ａ、２２０ａは片側に配され、その先には、約１ｍｍ程度の幅の発熱体１５が往復に配されている。発熱体１５の厚みは、数十μｍで形成され、ほぼ、電極と発熱体１５の厚みは同等である。２１０は二本の発熱抵抗体１５を繋ぐ低抵抗導電部で材料は２１０ａ、２２０ａ部分と同じである。

これらのヒータを定着器に組み込んだ際に定着ニップに紙を通紙させた時の、ヒータの長手に対する非通紙部と通紙部との加圧ローラの表面温度を比較した。

条件としては、室温２３度、湿度５０％の環境下において、はがきを連続１０枚通紙した後の温度を測定した。加圧ローラの表面温度は、加圧ローラに、耐熱性の繊維で形成されたフェルトを当接し、加圧ローラとフェルトの間に熱電対を配し、その値を測定した。ヒータの制御としては、通紙領域のヒータ裏面にサーミスタを配し、このサーミスタの検知温度が設定温度（１８０℃）を維持するように発熱抵抗体への通電を制御した。また、はがきへの定着性が同一になるように、それぞれのヒータに対して温調制御を調整した。

以下の表１に比較の結果を示す。

従来例の構成では、通紙部の加圧ローラ表面の温度は１４０℃になり、この時に非通紙部の加圧ローラの表面温度は２３０度であった。通紙部に比べ非通紙部が１６４％程度昇温している。

これに対し、本実施例の構成では、通紙部の加圧ローラ表面温度が１４０度になり、この時に非通紙部では１８０度であった。通紙部と非通紙部の温度比率では、１２９％まで減少していることがわかる。また、通紙部と非通紙部の温度差は、従来例で９０度、本実施例で４０度となり、ヒータ長手方向の通紙部及び非通紙部の温度差に関して、６０度のマージンアップが図られている。

また本実施例として（Ｂ−Ａ）／（Ｃ−Ａ）の抵抗比を上述のように９９．９７％に設定した図２のヒータと、比較例として外観が図２と同じながらも（Ｂ−Ａ）／（Ｃ−Ａ）の抵抗比が９９．９０％であるヒータ、それぞれのヒータ単品を用いて、ヒータ中央の温度が２００℃になるように通電制御したときの、発熱ムラをサーモグラフィーで測定したときの結果を以下に示す。ちなみ発熱ムラの比較は、それぞれヒータの発熱体上の最高温度と最低温度を測定し、その差分を比較することで行った。なお、この比較は記録紙を通紙していない時のものである。

このように同じ外観の通紙方向給電タイプのヒータであっても、本実施例のように（Ｂ−Ａ間）／（Ｃ−Ａ間）の抵抗比を９９．９７％以上にすることで９９．９７％未満のヒータよりも、ヒータ単品の発熱分布を大幅に均一化させることが出来ることが判る。このことから本実施例のヒータを使うことで定着ニップ部に通紙してない状態での温度分布ムラを小さく出来ることが判る。

以上説明した本実施例の構成により、はがき等の小サイズ紙を定着器に通紙した際の、定着器の長手における通紙部と非通紙部の温度差を減少させることが可能となるため、小サイズ紙をプリントする際の単位時間あたりの出力枚数の低下をおさえることができる。また、定着ニップ部に通紙していない状態での温度分布ムラを小さくできるので、一つのプリンタで利用できる最大サイズの記録紙を定着する際の定着ムラも抑えることができる。

また、本実施例においてフィルム駆動方式の熱加圧定着装置における実施例を示したが、他の定着装置において、同様な構成を採用してもよい。ヒータを平板基板上に置いたが、本実施例内でのフィルム部にヒータを持つような構成においても同様な効果が見られる。

また、本実施例では、ヒータ基板に対して、発熱体面をフィルム側に設定しているが、裏面にしても同等の効果が得られる。

（実施例２）
上述したように実施例１では、第１電極２１の第２の領域２１ｂのうち電気的に最も第１電極２１の第１の領域２１ａに近い部分（図２のＸの部分）が、基板１４の長手方向の一方の端部（図２では右側）付近に設けられており、第２電極２２の第２の領域２２ｂのうち電気的に最も第２電極の第１の領域２２ａに近い部分（図２のＹの部分）が、基板１４の長手方向の他方の端部（図２では左側）付近に設けられている。つまり、図２に示した実施例１のヒータは電極から発熱抵抗体への電流の入口は基板の長手方向両端部に分かれている。

これに対して実施例２では、第１電極２１と第２電極２２の第２の領域２１ｂ、２２ｂのうち電気的に最も第１の領域２１ａ、２２ａに近い部分が共に基板１４の長手方向の一方の端部付近に配置されている。つまり、実施例２のヒータは、電極から発熱抵抗体への電流の入口が二つとも基板の長手方向の同じ側にある。

図５に本実施例のヒータを表す。実施例２の構成も通紙方向通電タイプのヒータであり、二つの電極２１、２２の第２の領域２１ｂ、２２ｂは共に基板１４の長手方向に沿って配置されている。また、発熱抵抗体１５は、第１の電極２１の第２領域２１ｂと第２の電極２２の第２領域２２ｂを電気的に繋ぐように配置されている。

図５に示すヒータの場合、電極から発熱抵抗体への電流の入口が基板長手方向で同じ側にあるので、この入口付近で電流が多く流れやすく、発熱分布も長手方向の一端側（図５の右側）で高く、他端側（図５の左側）で低くなりやすい。

そこで本実施例においても、ヒータの温度が定着工程中の設定温度になっている時の電極の第２領域の抵抗値が実質的に無視できるように（Ｂ−Ａ間）／（Ｃ−Ａ間）の抵抗比率を設定した。

本実施例では、図５に示す点Ａ及び点Ｂ及び点Ｃ間での抵抗関係は、（Ｂ−Ａ間）／（Ｃ−Ａ間）の抵抗比率が９９．９９％に形成したものである。図５に示すヒータの場合、電極から発熱抵抗体への電流の入口が基板長手方向で同じ側にあるので、実施例１のヒータよりも抵抗比の設定を厳しくしなければならない。図５のヒータのように電極から発熱抵抗体への電流の入口が基板長手方向で同じ側にある構成の場合、ヒータの温度が定着工程中の設定温度になっている時の抵抗比（Ｂ−Ａ間）／（Ｃ−Ａ間）は９９．９９％以上である必要がある。

本実施の構成において、電極と発熱抵抗体のサイズは実施例１と略同じにしてあり、電極と発熱抵抗体の体積抵抗比率として、約数十万倍以上のものを用い、上記抵抗の比率を達成している。また、この抵抗比率を出すために、発熱体及び導体の幅、厚み、長さ等のパターンで実現しても同等の効果が得られる。

次に本実施例の効果を説明する。

比較例として、（Ｂ−Ａ間）／（Ｃ−Ａ間）の抵抗比率が９９．８％のものと、９９．９７％のもの（この比率は実施例１と同じである）を取り上げた。なお、これらのヒータの構造はどちらも図５のもの、すなわち電流の入口が基板の一方の端部にある構成である。これに対し本実施例のヒータの構造は図５のもので、（Ｂ−Ａ間）／（Ｃ−Ａ間）の抵抗比率は９９．９９％である。また、これらの抵抗は、発熱抵抗体の体積抵抗等を変えることで作成している。

これらのヒータ単品を用いて、ヒータ中央の温度が２００℃になるように通電制御し、記録紙を通紙していない状態の時の発熱ムラをサーモグラフィーで測定した結果を以下に示す。ちなみ発熱ムラの比較は、それぞれヒータの発熱体の長手方向両端から内側１５ｍｍの位置の温度を測定し、その差分を比較することで行った。

以下の表３に比較の結果を示す。

このように、図５に示す通紙方向給電タイプのヒータであっても、その発熱ムラは（Ｂ−Ａ間）／（Ｃ−Ａ間）の抵抗比率に大きく関係していることがわかる。この理由は電極の抵抗値が大きく電極部での電圧降下が無視できない大きさになると、電流入り口からの距離が遠い所ほど発熱抵抗体に流れ込む電流が減ってしまうからである。

しかし本実施例２のように（Ｂ−Ａ間）／（Ｃ−Ａ間）の抵抗比率を９９．９９％以上にすることで、ヒータ単品の発熱分布を大幅に均一化出来ることが判る。このことから本実施例のヒータを使うことで定着ニップ部に通紙してない状態での温度分布ムラを小さく出来ることが判る。

とくに本実施例のように発熱抵抗体の発熱ムラが１０℃以下であれば、均一な定着を行う上で実用上問題ない。逆に１０℃を超えてしまうと実用上問題となり得るため、発熱ムラは１０℃以下であることが望ましい。したがって、図５のように発熱抵抗体への電流の入口が共に基板の一方の端部側にあるヒータの場合、（Ｂ−Ａ間）／（Ｃ−Ａ間）の抵抗比率を９９．９９％以上にすることが望ましい。

上述した実施例１及び２のように、ヒータの温度が定着工程中の設定温度になっている時の電極の第２領域の抵抗値が実質的に無視できるように（Ｂ−Ａ間）／（Ｃ−Ａ間）の抵抗比率を設定すれば、通紙方向通電タイプのヒータのメリットを生かしつつ記録材を搬送していない時のヒータの温度分布の不均一性も抑えることができる。

しかしながら、実施例１のヒータの場合の（Ｂ−Ａ間）／（Ｃ−Ａ間）の抵抗比率は９９．９７％以上でなければならず、また、実施例２のヒータの場合は実施例１よりも更に厳しい条件、すなわち抵抗比率９９．９９％以上でならければならない。したがって実施例１、２で示したＡ〜Ｃのポイントで抵抗比率を設定するのは非常に難しい。

そこで抵抗比率を実施例１、２よりも簡単に設定する方法を以下の実施例３、４で説明する。

（実施例３）
次に、本発明の第３の実施例を説明する。

図１３（ａ）、１３（ｂ）は、本実施例の像加熱装置におけるヒータ１３の表面と裏面の拡大図である。基板１４上の電極及び発熱抵抗体の形状、機能、は基本的に図２に示した実施例１と略同じである。

本実施例では、第１電極の第２の領域のうち電気的に最も第１電極の第１の領域に近い部分と、第２電極の第２の領域のうち電気的に最も第２電極の第１の領域に近い部分と、の間の抵抗値Ｒｔ（以下、全体抵抗値と称する）と、電極一本の第２の領域の抵抗値Ｒｃの関係を規定している。

実施例１でも説明したが、ヒータの温度が定着工程中の設定温度（定着温度）の時、発熱抵抗体の抵抗値に対して電極の第２の領域の抵抗値が無視できない大きさの場合、定着ニップに通紙していない状態においても、ヒータ長手において端部の発熱が高くなる傾向にある。

そこで電極と発熱抵抗体の形状を図１３に示す印刷パターンにして、電極２１、２２と発熱抵抗体１５の厚み、それと発熱抵抗体１５の材料の配合を変えた複数のヒータを用意し、これらのヒータそれぞれの抵抗比や端部と中央部の温度差等を調べてみた。

（ヒータ１：本実施例）
発熱抵抗体となるペースト中のＰｄの比率を１５％にし、スクリーン印刷にて厚み７μｍの発熱抵抗体１５を形成した。発熱抵抗体を印刷する前に基板１４上に形成する電極２１及び２２の厚みは、第１の領域２１ａ、２２ａ及び第２の領域２１ｂ、２２ｂ共に７μｍとした。

（ヒータ２：本実施例）
発熱体ペーストはヒータ１と同じであり、スクリーン印刷にて厚みを１１μｍの発熱抵抗体１５を形成した。発熱抵抗体を印刷する前に基板１４上に形成する電極２１及び２２の厚みは、第１の領域２１ａ、２２ａ及び第２の領域２１ｂ、２２ｂ共に２５μｍとした。

（ヒータ３：比較例１）
発熱抵抗体となるペースト中のＰｄの比率を５５％にし、スクリーン印刷にて厚み２５μｍの発熱抵抗体１５を形成した。発熱抵抗体を印刷する前に基板１４上に形成する電極２１及び２２の厚みは、第１の領域２１ａ、２２ａ及び第２の領域２１ｂ、２２ｂ共に７μｍとした。

（ヒータ４：比較例２）
発熱体ペーストはヒータ３と同じであり、スクリーン印刷にて厚み２５μｍの発熱抵抗体１５を形成した。発熱抵抗体を印刷する前に基板１４上に形成する電極２１及び２２の厚みは、第１の領域２１ａ、２２ａ及び第２の領域２１ｂ、２２ｂ共に２５μｍとした。

上記のヒータのそれぞれの全体抵抗値Ｒｔ及び電極２１の第２領域の抵抗値Ｒｃ、抵抗比、及び通電時の発熱差を以下の表４に示す。なお、前述したように全体抵抗値Ｒｔとは、第１電極の第２の領域のうち電気的に最も第１電極の第１の領域に近い部分と、第２電極の第２の領域のうち電気的に最も第２電極の第１の領域に近い部分と、の間の抵抗値である。また、抵抗値Ｒｃとは一本の電極の第２領域の抵抗値である。

全体抵抗値Ｒｔは、図１３のＡ点とＢ点間で測定した抵抗値（点Ａ−Ｂ間の測定値）から、発熱抵抗体１５の架かっていないＡ点とＣ点間で測定した抵抗値（点Ａ−Ｃ間の測定値）およびＢ点とＤ点間で測定した抵抗値（点Ｂ−Ｄ間の測定値）を差し引いた値である。なおこれらの測定は発熱抵抗体１４の上に被せるガラス層を形成する前に測定した。また、電極の第２領域の抵抗値Ｒｃは、発熱抵抗体１５を形成する前に、点Ｅ−Ｆ間及び点Ｇ−Ｈ間の抵抗値測定をそれぞれ行い、その内の高い方を採用した。

ちなみに電極の第２領域の抵抗値Ｒｃ及び全体抵抗値Ｒｔの測定は、発熱抵抗体層やガラス層を形成した後でも、表面を研磨し電極層を露出させてそこを抵抗計の接点として計測しても、その値は先記の場合とほとんど変わらなかったので、その測定方法はどちらでも良い。

また抵抗値の測定は、室温２３℃、湿度５５％の環境でヒータを加熱していない状態（常温環境）と、室温２３℃、湿度５５％の環境でヒータを２００℃に加熱した状態（２００℃環境）でそれぞれ行った。２００℃における測定は、ヒータ単品を２００℃に過熱したホットプレート上に載せ、充分温めた後（１０分後）に測定した値を載せた。また発熱差の測定はヒータ単品を設定温度２００℃を維持するように通電制御し、その発熱分布をサーモグラフィーにて測定し、図１１に示すように発熱分布の両端部の発熱ピークと中央部の発熱の差分の最大値を記した。また抵抗比とは、全体抵抗値Ｒｔを１に換算した場合の一本の電極の第２領域の抵抗値として定義する。

上記のヒータ１及びヒータ２の結果から判るように、上記抵抗比Ｒｃ／Ｒｔが定着温度である２００℃にて１／３０以下であれば、発熱差が１０℃以下であった。ちなみに発熱差は１０℃以下であれば実用上ほとんど問題ないレベルであるが、１０℃を超えると均一な定着をする上で支障となり得るため、１０℃以下であることが望ましい。また抵抗比Ｒｃ／Ｒｔが小さいほどヒータ両端部と中央部の温度差が小さくなる事がわかる。

逆にヒータ３及び４の結果から判るように、上記抵抗比Ｒｃ／Ｒｔが１／３０より大きい場合には、発熱差が１０℃を超え、抵抗比Ｒｃ／Ｒｔが大きければ大きい程、発熱差が大きくなっていることが判る。

又ヒータ１の結果から判るように、常温での抵抗比Ｒｃ／Ｒｔが１／３０以上であったとしても定着温度である２００℃にて１／３０以下であれば、温度差が１０℃以下となり実用上問題ない。

逆にヒータ４の結果から判るように、常温での抵抗比Ｒｃ／Ｒｔが１／３０以下であったとしても定着温度である２００℃にて１／３０より大きい場合には、温度差が１０℃を超えてしまうためよろしくない。

なお、本実施例ではヒータを２００℃で加熱した状態の抵抗値を測定しているが、実施例１でも説明したように、定着工程中の設定温度は複数レベルあるので、一つのプリンタ（定着装置）で設定されている全ての設定温度で上述の抵抗比を満たしているのが好ましい。

なお、本発明のように通紙方向通電タイプのヒータの場合、発熱抵抗体はＰＴＣ特性が大きいものが好ましいが、ＰＴＣ特性を大きくするには例えば抵抗体ペースト中のパラジウムの含有量を少なくすれば良い。

また、上述のヒータ１〜ヒータ４では、発熱抵抗体及び電極の厚み、及び発熱抵抗体の体積抵抗（Ｐｄの含有量）を変えることによって異なる抵抗値を設定しているが、発熱抵抗体及び電極の幅、長さ等を変えることによって所望の抵抗値を設定し、定着工程中（像加熱工程中）の設定温度の時の抵抗比Ｒｃ／Ｒｔが１／３０以下になるように設定しても良い。

また、実施例１で説明した図４のものと基本的に同じ図１４のような形状のヒータでも定着工程中（像加熱工程中）の設定温度の時の抵抗比Ｒｃ／Ｒｔが１／３０以下になるように設定すれば良い。

（実施例４）
図１５は、本実施例の像加熱装置におけるヒータ１３の表面の拡大図である。基板１４上の電極及び発熱抵抗体の形状、機能、は基本的に図５に示した実施例２と略同じである。つまり、実施例４の構成も通紙方向通電タイプのヒータであり、二つの電極２１、２２の第２の領域２１ｂ、２２ｂは共に基板１４の長手方向に沿って配置されている。また、発熱抵抗体１５は、第１の電極２１の第２領域２１ｂと第２の電極２２の第２領域２２ｂを電気的に繋ぐように配置されている。また、第１電極２１と第２電極２２の第２の領域２１ｂ、２２ｂのうち電気的に最も第１の領域２１ａ、２２ａに近い部分が共に基板１４の長手方向の一方の端部付近に配置されている。つまり、実施例４のヒータは、実施例２同様、電極から発熱抵抗体への電流の入口が二つとも基板の長手方向の同じ側にある。

実施例１でも説明したが、ヒータの温度が定着工程中の設定温度（定着温度）の時、発熱抵抗体の抵抗値に対して電極の第２の領域の抵抗値が無視できない大きさの場合、定着ニップに通紙していない状態においても、ヒータ長手において端部の発熱が高くなる傾向にある。つまり図１５に示すヒータの場合、電極から発熱抵抗体への電流の入口が基板長手方向で同じ側にあるので、図１２のようにこの入口付近で電流が多く流れやすく、発熱分布も長手方向の一端側（図１５の右側）で高く、他端側（図１５の左側）で低くなりやすい。

本実施例では、実施例３同様、全体抵抗値Ｒｔと、電極一本の第２の領域の抵抗値Ｒｃの関係を所望の範囲内に設定し、小サイズ紙を通紙している時の通紙領域と非通紙領域の温度差を抑えつつ記録材を通紙していない状態における発熱分布ムラを抑えている。

電極と発熱抵抗体の形状を図１５に示す印刷パターンにして、電極２１、２２と発熱抵抗体１５の厚み、それと発熱抵抗体１５の材料の配合を変えた複数のヒータを用意し、これらのヒータそれぞれの抵抗比や端部と中央部の温度差等を調べてみた。なお、下記に示すヒータ５〜８では電極の第２領域の幅を実施例３のものの２倍に設定している。

（ヒータ５：本実施例）
発熱抵抗体となるペースト中のＰｄの比率を１５％にし、スクリーン印刷にて厚み７μｍの発熱抵抗体１５を形成した。発熱抵抗体を印刷する前に基板１４上に形成する電極２１及び２２の厚みは、第１の領域２１ａ、２２ａ及び第２の領域２１ｂ、２２ｂ共に７μｍとした。

（ヒータ６：本実施例）
発熱体ペーストはヒータ５と同じであり、スクリーン印刷にて厚みを１１μｍの発熱抵抗体１５を形成した。発熱抵抗体を印刷する前に基板１４上に形成する電極２１及び２２の厚みは、第１の領域２１ａ、２２ａ及び第２の領域２１ｂ、２２ｂ共に２５μｍとした。

（ヒータ７：比較例３）
発熱抵抗体となるペースト中のＰｄの比率を５５％にし、スクリーン印刷にて厚み２５μｍの発熱抵抗体１５を形成した。発熱抵抗体を印刷する前に基板１４上に形成する電極２１及び２２の厚みは、第１の領域２１ａ、２２ａ及び第２の領域２１ｂ、２２ｂ共に７μｍとした。

（ヒータ８：比較例４）
発熱体ペーストはヒータ３と同じであり、スクリーン印刷にて厚み２５μｍの発熱抵抗体１５を形成した。発熱抵抗体を印刷する前に基板１４上に形成する電極２１及び２２の厚みは、第１の領域２１ａ、２２ａ及び第２の領域２１ｂ、２２ｂ共に２５μｍとした。

上記のヒータのそれぞれの全体抵抗値Ｒｔ及び電極２１の第２領域の抵抗値Ｒｃ、抵抗比、及び通電時の発熱差を以下の表５に示す。なお、前述したように全体抵抗値Ｒｔとは、第１電極の第２の領域のうち電気的に最も第１電極の第１の領域に近い部分と、第２電極の第２の領域のうち電気的に最も第２電極の第１の領域に近い部分と、の間の抵抗値である。また、抵抗値Ｒｃとは一本の電極の第２領域の抵抗値である。

全体抵抗値Ｒｔは、図１５のＡ点とＢ点間で測定した抵抗値（点Ａ−Ｂ間の測定値）から、発熱抵抗体１５の架かっていないＡ点とＣ点間で測定した抵抗値（点Ａ−Ｃ間の測定値）およびＢ点とＤ点間で測定した抵抗値（点Ｂ−Ｄ間の測定値）を差し引いた値である。なおこれらの測定は発熱抵抗体１４の上に被せるガラス層を形成する前に測定した。また、電極の第２領域の抵抗値Ｒｃは、発熱抵抗体１５を形成する前に、点Ｅ−Ｆ間及び点Ｇ−Ｈ間の抵抗値測定をそれぞれ行い、その内の高い方を採用した。

ちなみに電極の第２領域の抵抗値Ｒｃ及び全体抵抗値Ｒｔの測定は、発熱抵抗体層やガラス層を形成した後でも、表面を研磨し電極層を露出させてそこを抵抗計の接点として計測しても、その値は先記の場合とほとんど変わらなかったので、その測定方法はどちらでも良い。

また抵抗値の測定は、室温２３℃、湿度５５％の環境でヒータを加熱していない状態（常温環境）と、室温２３℃、湿度５５％の環境でヒータを２００℃に加熱した状態（２００℃環境）でそれぞれ行った。２００℃における測定は、ヒータ単品を２００℃に過熱したホットプレート上に載せ、充分温めた後（１０分後）に測定した値を載せた。また発熱差の測定はヒータ単品を設定温度２００℃を維持するように通電制御し、その発熱分布をサーモグラフィーにて測定し、図１２に示すように発熱分布の一端部の発熱ピークと他端部の発熱の差分の最大値を記した。また抵抗比とは、全体抵抗値Ｒｔを１に換算した場合の一本の電極の第２領域の抵抗値として定義する。

上記のヒータ５及びヒータ６の結果から判るように、上記抵抗比Ｒｃ／Ｒｔが定着温度である２００℃にて１／６０以下であれば、発熱差が１０℃以下であった。ちなみに発熱差は１０℃以下であれば実用上ほとんど問題ないレベルであるが、１０℃を超えると均一な定着をする上で支障となり得るため、１０℃以下であることが望ましい。また抵抗比Ｒｃ／Ｒｔが小さいほどヒータ両端の温度差が小さくなる事がわかる。

逆にヒータ７及び８の結果から判るように、上記抵抗比Ｒｃ／Ｒｔが１／６０より大きい場合には、発熱差が１０℃を超え、抵抗比Ｒｃ／Ｒｔが大きければ大きい程、発熱差が大きくなっていることが判る。

又ヒータ５の結果から判るように、常温での抵抗比Ｒｃ／Ｒｔが１／６０以上であったとしても定着温度である２００℃にて１／６０以下であれば、温度差が１０℃以下となり実用上問題ない。

逆にヒータ８の結果から判るように、常温での抵抗比Ｒｃ／Ｒｔが１／６０以下であったとしても定着温度である２００℃にて１／６０より大きい場合には、温度差が１０℃を超えてしまうためよろしくない。

なお、本実施例ではヒータを２００℃で加熱した状態の抵抗値を測定しているが、実施例３でも説明したように、定着工程中の設定温度は複数レベルあるので、一つのプリンタ（定着装置）で設定されている全ての設定温度で上述の抵抗比を満たしているのが好ましい。

なお、本発明のように通紙方向通電タイプのヒータの場合、発熱抵抗体はＰＴＣ特性が大きいものが好ましいが、ＰＴＣ特性を大きくするには例えば抵抗体ペースト中のパラジウムの含有量を少なくすれば良い。

また、上述のヒータ５〜ヒータ８では、発熱抵抗体及び電極の厚み、及び発熱抵抗体の体積抵抗（Ｐｄ、ガラス、Ａｇ等の含有量）を変えることによって異なる抵抗値を設定しているが、発熱抵抗体及び電極の幅、長さ等を変えることによって所望の抵抗値を設定し、定着工程中（像加熱工程中）の設定温度の時の抵抗比Ｒｃ／Ｒｔが１／６０以下になるように設定しても良い。

本発明は上述の実施例にとらわれるものではなく、技術思想内の変形例を含むものである。

本発明の像加熱装置を搭載した画像形成装置の概略図である。 本発明の実施例１のヒータの発熱抵抗体パターンと電極パターンを表した構造図である。 実施例１の比較例として用いるヒータの発熱抵抗体パターンと電極パターンを表した図である。 実施例１の変形例のヒータの発熱抵抗体パターンと電極パターンを表した構造図である。 本発明の実施例２のヒータの発熱抵抗体パターンと電極パターンを表した構造図である。 従来例の定着装置の構成を表す概略図である。 従来例のヒータの発熱抵抗体パターンと電極パターンを表した図である。 通紙方向通電タイプのヒータの一例を説明するための図である。 図８のヒータを電気的に表した図である。 通紙方向通電タイプのヒータの一例を説明するための図である。 実施例１のタイプのヒータを用いた時に生じる発熱分布を説明するための図である。 実施例２のタイプのヒータを用いた時に生じる発熱分布を説明するための図である。 本発明の実施例３のヒータの発熱抵抗体パターンと電極パターンを表した構造図である。 実施例３の変形例のヒータの発熱抵抗体パターンと電極パターンを表した構造図である。 本発明の実施例４のヒータの発熱抵抗体パターンと電極パターンを表した構造図である。

符号の説明

１２ 定着フィルム（可撓性のスリーブ）
１３ ヒータ
１４ 基板
１５ 発熱抵抗体
２１ 第１の電極
２１ａ 第１の電極の第１の領域
２１ｂ 第１の電極の第２の領域
２２ 第２の電極
２２ａ 第２の電極の第１の領域
２２ｂ 第２の電極の第２の領域

Claims (14)

1. 基板と、基板に形成された発熱抵抗体と、発熱抵抗体に給電するための第１及び第２の電極と、を有するヒータと、ヒータと共にニップ部を形成するバックアップ部材と、像加熱工程中ヒータの温度が設定温度を維持するように発熱抵抗体への給電を制御する制御手段と、を有し、ニップ部で記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、
   前記第１及び第２の電極は、夫々、給電用コネクタと接触する第１の領域と第１の領域とは電気的に反対側の第２の領域を有し、第２の領域は前記基板の長手方向に沿って配置されており、前記発熱抵抗体は前記第１の電極の第２の領域と前記第２の電極の第２の領域を電気的に繋ぐように配置されており、
   前記第１の電極の第２の領域のうち電気的に最も第１の電極の第１の領域に近い部分は前記基板の長手方向の一方の端部付近に設けられており、前記第２の電極の第２の領域のうち電気的に最も第２の電極の第１の領域に近い部分は、前記基板の長手方向の他方の端部付近に設けられており、
   前記ヒータの温度が前記設定温度の時、前記第１及び第２の電極のうちの一方の電極の第２の領域の抵抗値をＲｃ、前記第１の電極の第２の領域のうち電気的に最も前記第１の電極の第１の領域に近い部分と、前記第２の電極の第２の領域のうち電気的に最も前記第２の電極の第１の領域に近い部分と、の間の抵抗値をＲｔとすると、
   Ｒｃ／Ｒｔ≦１／３０
   を満たしていることを特徴とする像加熱装置。
2. 前記第１及び第２電極の第２の領域は前記長手方向に亘って前記発熱抵抗体と電気的に繋がっていることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
3. 前記設定温度は可変であることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
4. 前記装置は更に、その内周面が前記ヒータと接触しつつ回転する可撓性のスリーブを有し、前記可撓性のスリーブは前記ヒータと前記バックアップ部材の間に挟まれており、記録材は前記可撓性のスリーブと前記バックアップ部材の間を通過することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
5. 基板と、基板に形成された発熱抵抗体と、発熱抵抗体に給電するための第１及び第２の電極と、を有する像加熱装置に用いられるヒータにおいて、
   前記第１及び第２の電極は、夫々、給電用コネクタと接触する第１の領域と第１の領域とは電気的に反対側の第２の領域を有し、第２の領域は前記基板の長手方向に沿って配置されており、前記発熱抵抗体は前記第１の電極の第２の領域と前記第２の電極の第２の領域を電気的に繋ぐように配置されており、
   前記第１の電極の第２の領域のうち電気的に最も第１の電極の第１の領域に近い部分は前記基板の長手方向の一方の端部付近に設けられており、前記第２の電極の第２の領域のうち電気的に最も第２の電極の第１の領域に近い部分は、前記基板の長手方向の他方の端部付近に設けられており、
   前記ヒータの温度が前記像加熱装置の像加熱工程中の設定温度の時、前記第１及び第２の電極のうちの一方の電極の第２の領域の抵抗値をＲｃ、前記第１の電極の第２の領域のうち電気的に最も前記第１の電極の第１の領域に近い部分と、前記第２の電極の第２の領域のうち電気的に最も前記第２の電極の第１の領域に近い部分と、の間の抵抗値をＲｔとすると、
   Ｒｃ／Ｒｔ≦１／３０
   を満たしていることを特徴とする像加熱装置に用いられるヒータ。
6. 前記第１及び第２電極の第２の領域は前記長手方向に亘って前記発熱抵抗体と電気的に繋がっていることを特徴とする請求項５に記載の像加熱装置に用いられるヒータ。
7. 前記設定温度は可変であることを特徴とする請求項５に記載の像加熱装置に用いられるヒータ。
8. 基板と、基板に形成された発熱抵抗体と、発熱抵抗体に給電するための第１及び第２の電極と、を有するヒータと、ヒータと共にニップ部を形成するバックアップ部材と、像加熱工程中ヒータの温度が設定温度を維持するように発熱抵抗体への給電を制御する制御手段と、を有し、ニップ部で記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、
   前記第１及び第２の電極は、夫々、給電用コネクタと接触する第１の領域と第１の領域とは電気的に反対側の第２の領域を有し、第２の領域は前記基板の長手方向に沿って配置されており、前記発熱抵抗体は前記第１の電極の第２の領域と前記第２の電極の第２の領域を電気的に繋ぐように配置されており、
   前記第１及び第２の電極の第２の領域のうち電気的に最も第１の領域に近い部分は共に前記基板の長手方向の一方の端部付近に設けられており、
   前記ヒータの温度が前記設定温度の時、前記第１及び第２の電極のうちの一方の電極の第２の領域の抵抗値をＲｃ、前記第１の電極の第２の領域のうち電気的に最も前記第１の電極の第１の領域に近い部分と、前記第２の電極の第２の領域のうち電気的に最も前記第２の電極の第１の領域に近い部分と、の間の抵抗値をＲｔとすると、
   Ｒｃ／Ｒｔ≦１／６０
   を満たしていることを特徴とする像加熱装置。
9. 前記第１及び第２電極の第２の領域は前記長手方向に亘って前記発熱抵抗体と電気的に繋がっていることを特徴とする請求項８に記載の像加熱装置。
10. 前記設定温度は可変であることを特徴とする請求項８に記載の像加熱装置。
11. 前記装置は更に、その内周面が前記ヒータと接触しつつ回転する可撓性のスリーブを有し、前記可撓性のスリーブは前記ヒータと前記バックアップ部材の間に挟まれており、記録材は前記可撓性のスリーブと前記バックアップ部材の間を通過することを特徴とする請求項８に記載の像加熱装置。
12. 基板と、基板に形成された発熱抵抗体と、発熱抵抗体に給電するための第１及び第２の電極と、を有する像加熱装置に用いられるヒータにおいて、
    前記第１及び第２の電極は、夫々、給電用コネクタと接触する第１の領域と第１の領域とは電気的に反対側の第２の領域を有し、第２の領域は前記基板の長手方向に沿って配置されており、前記発熱抵抗体は前記第１の電極の第２の領域と前記第２の電極の第２の領域を電気的に繋ぐように配置されており、
    前記第１及び第２の電極の第２の領域のうち電気的に最も第１の領域に近い部分は共に前記基板の長手方向の一方の端部付近に設けられており、
    前記ヒータの温度が前記像加熱装置の像加熱工程中の設定温度の時、前記第１及び第２の電極のうちの一方の電極の第２の領域の抵抗値をＲｃ、前記第１の電極の第２の領域のうち電気的に最も前記第１の電極の第１の領域に近い部分と、前記第２の電極の第２の領域のうち電気的に最も前記第２の電極の第１の領域に近い部分と、の間の抵抗値をＲｔとすると、
    Ｒｃ／Ｒｔ≦１／６０
    を満たしていることを特徴とする像加熱装置に用いられるヒータ。
13. 前記第１及び第２電極の第２の領域は前記長手方向に亘って前記発熱抵抗体と電気的に繋がっていることを特徴とする請求項１２に記載の像加熱装置に用いられるヒータ。
14. 前記設定温度は可変であることを特徴とする請求項１２に記載の像加熱装置に用いられるヒータ。
    

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