JP5984640B2 - 定着装置及び定着装置に用いられるヒータ - Google Patents

Description

本発明は、電子写真技術を用いた複写機やプリンタ等に搭載される加熱定着装置及び加熱定着装置に用いられるヒータに関する。

近年、クイックスタート化や省エネルギー化の観点から、フィルム加熱方式の定着装置が実用化されている。フィルム加熱方式の定着装置は、フィルムと、フィルム内面に接触するヒータと、ヒータと共にニップ部を形成する加圧部材と、を有するものが一般的である。この定着装置は、ニップ部でトナー画像を担持した記録材を搬送しながら加熱しトナー画像を記録材に定着するものである。

このフィルム加熱方式の定着装置は、ヒータ及び定着フィルムに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る。つまり、常にヒータに大きな電力を供給しておく必要はなく、主に画像形成を実行する時にヒータに大きな電力を供給しして所定の定着温度に発熱させた状態にすることができる。そのため、画像形成装置の電源をオンしてから画像形成を実行することが可能な状態になるまでの待ち時間が短く、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さい等の利点がある。

ところで、このような定着装置を用いた画像形成装置では、小サイズ紙を連続プリントすると、ヒータの記録材が通過しない領域が過度に昇温する非通紙部昇温が発生することが知られている。ヒータの非通紙部昇温が発生すると、ヒータを保持するホルダや加圧ローラが熱により損傷する場合がある。

そこで、近年、非通部昇温を抑制することが可能なヒータの開発が行われている。特許文献１には、非通紙領域において過昇温を抑制できるようにしたヒータが提案されている。図６にそのヒータの一例を示す。２７はヒータ基板、２５及び２６は導体であり、２４の電気接点部に給電用コネクタが繋がれる。２本の導体２５、２６は基板１４の長手方向に沿って設けられている。２８は２本の導体間に繋がれたＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）特性を有する発熱抵抗体である。そして、導体２５及び２６に電気接点部２４から給電されることにより、発熱抵抗体２８が発熱する。（以下、このようなタイプのヒータを搬送方向通電タイプと称する）。

上記ヒータは、非通紙領域が昇温しても温度が上がるほど発熱抵抗体の抵抗が上昇し発熱を抑制する効果が働くため、非通紙領域の温度上昇を抑制することができる。

ところで、上記のフィルム加熱方式の画像形成装置における従来の搬送方向通電タイプのヒータでは、次に述べるような課題がある。

図６に示した搬送方向通電タイプのヒータは、給電用コネクタを片側（基板の長手方向の一方の端部）に設置する構成をとっている。以下、このような構成を片側給電方式と称する。片側給電方式のヒータでは、紙を通紙していないにも拘わらず図７（ａ）に示すように、基板の長手方向で発熱ムラが発生する。その理由は、導体２５、２６の電気抵抗に原因がある。つまり、ヒータ基板２７の長手方向に沿って設けた二本の導体の電気抵抗はゼロではない。したがって電圧降下が図７（ｂ）の電位分布のイメージに示すように導体２５、２６にも自身の抵抗によって生じる。図７（ｂ）では、導体２５にプラス極性、導体２６にマイナス極性に給電されているものとした。発熱抵抗体２８の各長手方向位置における発熱量は、導体２５と導体２６の各長手方向位置の電位差によって決まる。導体２５と導体２６の電位差は、図７（ｂ）の点線に示すような分布となる。そのため、給電コネクタと接触する電気接点部２４に近い側の発熱量が大きく、電気接点部２４から遠い側の発熱量が小さくなってしまう。

特許文献２には、図８に示した搬送方向通電タイプのヒータが開示されている。このヒータは、ヒータの基板の長手方向の発熱ムラを特許文献１のヒータよりも小さくしやすい構成である。このヒータは、第１の導体２１から発熱抵抗体１５ａへの電流の入口である点Ａと、第２の導体２２から発熱抵抗体１５ａへの電流の入口である点Ｃと、を結んだ仮想線が発熱抵抗体１５ａの対角線に相当する構成である。また、このヒータは、第１の導体２１から発熱抵抗体１５ｂへの電流の入口である点Ａ‘と、第２の導体２２から発熱抵抗体１５ｂへの電流の入口である点Ｃ’と、を結んだ仮想線が発熱抵抗体１５ｂの対角線に相当する構成である。発熱抵抗体１５ａと発熱抵抗体１５ｂは電気的に並列接続されている。以下、このような特許文献２の構成を、対角並列給電方式と称する。

対角並列給電方式では図９（ａ）に示すように、ヒータの長手方向の中央部を最小値とし、両端部を最大値とするような発熱分布となる。この理由は、図９（ｂ）に示すように、導体３７ａ及び導体３７ｂで基板の長手方向で電圧降下が生じ、導体３７ａと導体３７ｂの電位差が図９（ｂ）の点線に示すような分布となるためである。また、導体３７ｃと導体３７ｄでも同様に電圧降下が生じる。片側給電方式の電位差分布である図７（ｂ）の点線と、対角給電方式の電位差分布である図９（ｂ）の点線を比較するとわかるように、対角給電方式では電位差のムラが小さくなるため、片側給電方式に比べて発熱ムラが改善される。

特開平５−１９６５２号 特開２００６−１２４４４号

しかしながら、特許文献２のヒータは、基板の長手方向の発熱ムラは改善されるものの、ヒータが暴走した時のヒータ割れに対するマージンを増やしにくい構成である。なぜなら、ヒータの基板の短手方向で導体が発熱抵抗体よりも基板の端部に近い位置にあるので、発熱抵抗体を基板の端部に近づけることが難しいためである。

ここで、基板の短手方向における発熱抵抗体と基板の端部との間の距離と、ヒータ割れマージンとの関係について説明する。図８に示すｄは基板の幅を表しており、ｔは基板の短手方向で基板の端部からの発熱抵抗体までの最短距離を表している。ｔ／ｄは２つの発熱抵抗体がそれぞれがどれだけ基板の端部に近いか、及び、互いにどれだけ離れているのかを示す指標である。図８の対角並列給電方式のヒータにおいて、ｔ／ｄとヒータの暴走試験を行った際のヒータ割れ時間との関係を図１０に示す。対角並列給電方式のヒータにおいては、ｔ／ｄが小さいほど、ヒータ割れ時間が長く、ヒータ割れに対するマージンが上がることがわかる。

ここで、特許文献２のヒータ（図８）で、導体３７ａおよび導体３７ｄの基板の短手方向の幅を狭くすることで発熱抵抗体１５ａ、１５ｂを基板の端部に近づける方法が考えられる。そのようなヒータを図１１に示す。図１１のヒータでは、図１２（ｂ）に示すように、導体３７ａ及び導体３７ｂで基板の長手方向で電圧降下が生じ、導体３７ａと導体３７ｂとの電位差が図１２（ｂ）の点線に示すような分布となる。また、導体３７ｃと導体３７ｄでも同様に電圧降下が生じる。図１２のヒータの電位差分布である図１２（ｂ）の点線と、図８のヒータの電位差分布である図９（ｂ）の点線を比較するとわかるように、図１１のヒータでは電位差のムラが大きくなるため、図１２（ａ）のように発熱ムラも大きくなる。この理由は、導体幅を狭くしたことで導体の電気抵抗が高くなり、導体における電圧降下が大きくなったためである。従って、単純に導体の幅を狭くしてヒータ割れのマージンは上げようとすると、ヒータの基板の長手方向の発熱ムラが大きくなる。

以上述べたように、従来の対角並列給電方式のヒータでは、発熱ムラを抑制しつつヒータ割れのマージンを上げることが困難であった。

そこで本発明は、搬送方向通電タイプのヒータにおいて、発熱ムラを抑制しつつ、ヒータ割れのマージンを上げることのできるヒータ、及びこのヒータを用いた加熱定着装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための本願発明の特徴の一つとして、ヒータは、トナー画像を担持した記録材をニップ部で搬送しながら加熱してトナー画像を記録材に定着する定着装置に用いられるヒータであって、細長い基板と、前記基板の上に前記基板の長手方向に沿って長い形状で形成された第１の導体と、前記基板上に形成された環状の導体であって前記第１の導体と間隔を設けて前記第１の導体を外側から囲う第２の導体と、前記第１の導体の前記基板の長手方向の一端側の端部に設けられた第１の電気接点部と、前記第１の導体の前記基板の長手方向の他端側の端部に設けられた第２の電気接点部と、前記第２の導体の前記基板の長手方向の一端側の端部に設けられた第３の電気接点部と、前記第２の導体の前記基板の長手方向の他端側の端部に設けられた第４の電気接点部と、前記第１の導体と前記第２の導体との間で前記第１の導体と前記第２の導体とに電気的に接続された発熱抵抗体と、を有し、前記第２の導体の前記基板の短手方向の幅は、前記第１の導体の前記基板の短手方向の幅より狭く、前記第１の導体と前記第２の導体と前記発熱抵抗体との組で形成される発熱領域が前記基板の短手方向に２列あることを特徴とする。

課題を解決するための本願発明の更なる特徴として、定着装置は、筒状のフィルムと、前記フィルムの内面に接触するヒータと、前記ヒータと共にニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部でトナー画像を担持した記録材を搬送しながら加熱しトナー画像を記録材に定着する定着装置において、前記ヒータは、細長い基板と、前記基板の上に前記基板の長手方向に長い形状で形成された第１の導体と、前記基板上に形成された環状の導体であって前記第１の導体と間隔を設けて前記第１の導体を外側から囲う第２の導体と、前記第１の導体の前記基板の長手方向の一端側の端部に設けられた第１の電気接点部と、前記第１の導体の前記基板の長手方向の他端側の端部に設けられた第２の電気接点部と、前記第２の導体の前記基板の長手方向の一端側の端部に設けられた第３の電気接点部と、前記第２の導体の前記基板の長手方向の他端側の端部に設けられた第４の電気接点部と、前記第１の導体と前記第２の導体との間で前記第１の導体と前記第２の導体とに電気的に接続された発熱抵抗体と、を有し、前記第２の導体の前記基板の短手方向の幅は、前記第１の導体の前記基板の短手方向の幅より狭く、前記第１の導体と前記第２の導体と前記発熱抵抗体との組で形成される発熱領域が前記基板の短手方向に２列あることを特徴とする。

本発明によれば、搬送方向通電タイプのヒータにおいて、発熱ムラを抑えつつヒータの割れのマージンを上げることができる。

実施例１の画像形成装置の概略構成図である。 実施例１のヒータの平面図である。 実施例１のヒータの基板の長手方向における発熱分布および電位分布を表す図である。 実施例２のヒータの平面図である。 実施例２のヒータの基板の長手方向における発熱分布および電位分布を表す図である。 従来の片側給電方式のヒータの平面図である。 図６のヒータの基板の長手方向における発熱分布および電位分布を表す図である。 従来の対角並列給電方式のヒータの平面図である。 図８のヒータの基板の長手方向における発熱分布および電位分布を表す図である。 図８のヒータの発熱抵抗体の位置とヒータ割れ時間の関係を示す図である。 図８のヒータの導体幅を狭くしたヒータの平面図である。 図１１のヒータの基板の長手方向における発熱分布および電位分布を表す図である。 実施例３のヒータの平面図である。

（実施例１）
（１）画像形成装置
以下、図面を参照し本発明の第１の実施例を説明する。

図１は実施例１の定着装置を搭載した画像形成装置の概略構成図である。１は矢印の方向に回転するドラム型の電子写真感光体である。Ｍ１はこの感光ドラム１等を駆動するメインモータである。１０３はモータ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、帯電ローラ２により所定の極性・電位に一様に帯電処理される。感光ドラム１の帯電処理面は画像信号に応じて変調されたレーザ光Ｌによって走査され、感光ドラム上には画像信号に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像は現像器３から供給されるトナーによって現像される。感光ドラム上に形成されたトナー画像は、転写ローラ４によって転写位置Ｔで記録材Ｐ上に転写される。電源７は転写ローラ４に転写バイアスを印加している。その後、トナー画像を担持する記録材Ｐは定着装置８へ搬送され、トナー画像は記録材Ｐ上に加熱定着される。定着処理された記録材Ｐは画像形成装置の外に出力される。なお、５は感光ドラムをクリーニングするクリーナであり、６は記録材の通過タイミングを検知するセンサである。

（２）定着装置８
定着装置８は、モータＭ２によって加圧部材としての加圧ローラ１８を駆動し、筒状の定着フィルム１２が加圧ローラの回転に従動して回転する加圧ローラで駆動されるタイプである。定着装置８はヒータ１３と加圧ローラ１８とで定着フィルムを介して定着ニップ部Ｎを形成している。ヒータ１３は筒状の定着フィルム１２の内面に接触している。画像を担持する記録材Ｐは、定着ニップ部Ｎで、画像が定着フィルム１２に接触しつつ搬送されることで加熱される。尚、１１はヒータ１３を保持するホルダである。ヒータ１３は、セラミック製の基板１４と、基板１４上に印刷された発熱抵抗体３５と、発熱抵抗体３５を覆うガラスコート層１６と、を有する。１９は加圧ローラの芯金、２０は芯金１９に設けられた弾性層、１７はヒータ１３の温度を検知する温度検知素子である。ヒータ１３の裏面には安全素子であるサーモスイッチが設けられている（不図示）。このサーモスイッチは、暴走時など、ヒータ裏面が異常発熱した場合に断線され、ヒータ１３への通電をストップする。

ヒータ１３の発熱抵抗体３５は、トライアック１０１を介してＡＣ電源Ｓに繋がれている。発熱抵抗体３５はＡＣ電源ＳからＡＣ電圧が印加（電力供給）されると発熱する。これにより低熱容量のヒータ１３全体が急速に昇温する。ヒータ１３の温度はサーミスタ１７により検知されている。そして、ＣＰＵ１００はサーミスタ１７の検知温度が設定温度を維持するようにトライアック１０１を制御する。制御方法は位相制御や波数制御が好ましい。

定着処理中、記録材Ｐのサイズに拘わらずヒータ１３を所望の温度に保つために、サーミスタ１７は、ヒータ１３の長手方向（図１の紙面に対し垂直な方向）において記録材Ｐの搬送基準付近に配置されている。なお、実施例１の画像形成装置は、記録材の幅方向（＝ヒータの長手方向）中央が画像形成装置内の記録材搬送路の幅方向（＝ヒータの長手方向）中央と一致するように搬送基準が設定されている（中央基準）。ＣＰＵ１００はサーミスタ１７の検知温度が所定の設定温度に維持されるようにヒータ１３への通電を制御する。

（３）ヒータの構成
図２は、実施例１の定着装置８に搭載するヒータ１３の平面図である。１４は材質がアルミナの細長い基板であり、そのサイズは厚さ１ｍｍ、記録材搬送方向に直交する方向の長さ２９０ｍｍ、記録材搬送方向の幅１０ｍｍである。

基板１４の上に形成されている導体について説明する。導体として、導体部３１ｂと導体部３１ｃとを含む基板の長手方向に沿って長い環状の形状で形成された第１の導体と、導体部３１ａと導体部３１ｄとを含む環状の形状で形成され、第１の導体と間隔を設けて第１の導体を外側から囲う第２の導体が形成されている。第１の導体及び第２の導体は、ＡｇやＡｇ／Ｐｔなどの導電材料にガラス粉末を混ぜた材料で構成されている。

次に、ヒータ１３に形成されている導体の電気接点部について説明する。第１の電気接点部３２ｂは第１の導体の基板の長手方向の一端側の端部に設けられ、第２の電気接点部３２ｃは第１の導体の基板の長手方向の他端側の端部に設けられている。第３の電気接点部３２ａは基板の長手方向で第１の電気接点部と同じ側の第２の導体の端部に設けられており、第４の電気接点部３２ｄは基板の長手方向で第２の電気接点部３２ｃと同じ側の第２の導体の端部に設けられている。

ここで、前述した電気接点部にどのように電圧が印加されているかについて説明する。第１の電気接点部３２ｂと第２の電気接点部３２ｃとには同極性の電圧が印加される。また、第３の電気接点部３２ａと第４の電気接点部３２ｄとには同極性の電圧が印加さる。第１の電気接点部３２ｂ及び第２の電気接点部３２ｃに印加される電圧は、第３の電気接点部３２ａと第４の電気接点部３２ｄとに印加される電圧と逆極性である。第１の電気接点部３２ｂと第３の電気接点部３２ａとには第１の給電コネクタが取り付けられ、第２の電気接点部３２ｃ及び第４の電気接点部３２ｄには第２の給電コネクタが取り付けられる。このように、実施例１では第１の導体及び第２の導体はそれぞれ基板１４の長手方向の両端部から給電されている構成となっている。以下、このような構成を両側全部給電方式と称する。

次に、発熱抵抗体の構成について説明する。基板１４上には、第１の発熱抵抗体３５ａと第２の発熱抵抗体３５ｂとの２つの発熱抵抗体が設けられている。第１の発熱抵抗体３５ａは第１の導体の導体部３１ｂと第２の導体の導体部３１ａとの間で導体部３１ｂと導体部３１ａとに電気的に接続されている。第２の発熱抵抗体３５ｂは第１の導体の導体部３１ｃと第２の導体の導体部３１ｄとの間で導体部３１ｃと導体部３１ｄとに電気的に接続されている。従って、実施例１のヒータ１３は、第１の導体と第２の導体と発熱抵抗体との組で形成される発熱領域が基板の短手方向に２列ある構成になる。尚、二つの発熱抵抗体３５ａ、３５ｂは、いずれもＰＴＣ特性であり、ＴＣＲは５００ｐｐｍ／℃である。

第２の導体の導体部３１ａ及び導体部３１ｄの基板１４の短手方向の幅は０．５ｍｍであり、第１の導体の導体部３１ｂ及び３１ｃの基板１４の短手方向の幅は１．７ｍｍである。第２の導体の導体部３１ａ及び導体部３１ｄの基板１４の短手方向の幅は、第１の導体の導体部３１ｂ及び３１ｃの基板１４の短手方向の幅より狭く設定している。なぜなら、発熱抵抗体を基板の短手方向の端部に可能な限り近づけるためである。

電気接点部、導体、発熱抵抗体は、いずれも厚さが調整の容易なスクリーン印刷によって基板１４上に形成されている。導体及び電気接点部は同じ材料のペーストを用いて基板１４上にスクリーン印刷されている。また、二本の発熱抵抗体３５ａ、３５ｂは共に同じ材料のペーストを用いて基板１４上にスクリーン印刷されている。発熱抵抗体３５ａ及び３５ｂの基板の長手方向の長さは約２２０ｍｍである。発熱抵抗体３５の材料としては、酸化ルテニウムや、Ａｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）等の電気抵抗材料にガラス粉末などを混ぜた材料が用いられ、各材料の配合を変えることで抵抗体の体積抵抗値を変えることができる。本実施例では酸化ルテニウムを採用している。

基板１４上に、導体及び電気接点部のペーストを同時にスクリーン印刷し、その後、発熱抵抗体３５ａ及び３５ｂを導体の上に重ねてスクリーン印刷している。この後、発熱抵抗体を覆うようにガラス層をスクリーン印刷する。

ここで、定着装置で用いるヒータの課題である発熱ムラ及びヒータ割れについて説明する。最初に、発熱ムラについて説明する。発熱ムラは、導体の電気抵抗値が発熱抵抗体の抵抗値に対して無視できるほど小さい場合は発生しにくい。なぜなら、導体は基板の長手方向に亘ってほぼ同電位になるので発熱抵抗体は長手方向でほぼ一様に発熱するからである。しかしながら、現実的には、基板の短手方向の幅などに制限があるため、導体の電気抵抗値は発熱抵抗体の電気抵抗値に対して無視できるほど小さくすることは難しい。従って、導体の基板の長手方向で電圧降下が生じて、基板の長手方向で発熱ムラが発生する。この発熱ムラは基板１４上のパターンによって程度が異なる。

次に、ヒータ割れについて説明する。ヒータ割れは、基板の短手方向において２本の発熱抵抗体がそれぞれ基板の短手方向の端部に近い位置に配置できる方が有利な構成となる。図１０に示すｄは基板の幅を表しており、ｔは基板の短手方向で基板の端部からの発熱抵抗体までの最短距離を表している。ｔ／ｄは２つの発熱抵抗体がそれぞれ、どれだけ基板の端部に近くに配置され、互いにどれだけ離れているのかを示す指標である。ｔ／ｄとヒータに通電し続ける暴走試験を行った際のヒータ割れ時間との関係を図１２に示す。ｔ／ｄが小さいほど、ヒータ割れが生じるまでの時間が長く、ヒータ割れマージンが大きくなることがわかる。

以上説明した実施例１、従来例１、従来例２、のヒータとで発熱ムラとヒータ割れマージンの２つの項目について評価を行った結果を表１に示す。

従来例１及び従来例２の共通の構成について説明する。ヒータの基板１４として材質がアルミナの細長い板を用いた。基板１４のサイズは、厚さ１ｍｍ、記録材搬送方向に直交する方向の長さ２９０ｍｍ、記録材搬送方向の幅１０ｍｍである。基板１４上に形成された発熱抵抗体の基板の短手方向の幅は１．６ｍｍとした。

従来例１及と従来例２とは、導体の基板の短手方向の幅が異なる。従来例１の導体の基板の短手方向の幅は、全て１．２ｍｍであるのに対し、従来例２の導体の基板の短手方向の幅は全て０．５ｍｍである。

評価項目である基板の長手方向の発熱ムラは、従来例１、従来例２、及び、実施例１は全て、ヒータの総抵抗値を２０Ωとして評価する。発熱ムラは、ヒータに８００Ｗの電力を供給し、ヒータの表面のいずれかの部分が２００℃となった瞬間において、その２００℃からヒータの表面温度の最低温度を除した差分温度により比較した。

もう一つの評価項目であるヒータ割れマージンに関しては、表１にヒータに一定電力１４００Ｗを供給してから基板が割れるまでの時間を測定し、基板が割れるまでの時間とサーモスイッチが切れた時間との差分時間で比較した。ヒータ割れマージンは、安全性確保のために２秒以上あることが望ましい。

ここで、従来例１及び従来例２のヒータの評価結果を示す。従来例１のヒータは、導体の幅を１．２ｍｍと広く設定しているため、導体の電気抵抗が低くなり導体の基板の長手方向の電圧降下が小さくなる。そのため、ヒータの基板の長手方向の発熱ムラが６℃と小さく抑えられる。一方、ヒータ割れマージンに関しては、導体幅を広くしたため、前述したｔ／ｄが０．２５と大きく、発熱抵抗体を基板の短手方向の端部に十分に近づけて配置することができない。そのため、ヒータ割れマージンが１．５秒となり２秒を下回った。よって、従来例１のヒータは、発熱ムラは良好であるものの、ヒータ割れマージンは十分でない。

図１１の従来例２のヒータは、導体幅を０．５ｍｍと狭く設定したため、ｔ／ｄが０．１８と小さく、従来例１よりも発熱抵抗体を基板の端部の近くに配置できる。そのため、ヒータ割れマージンが従来例１よりも長い５．９秒となりヒータ割れマージンは十分であるという結果となった。一方、基板の短手方向の導体幅を狭く設定しているため、導体の抵抗が高くなり導体における電圧降下が大きい。そのため、ヒータの基板の長手方向の発熱ムラが１２℃と大きくなった。よって、よって、従来例２のヒータは、ヒータ割れマージンは良好であるものの、発熱ムラは十分に抑制できていない。

以上述べたように、従来例１及び従来例２のヒータは、ヒータの基板の長手方向の発熱ムラの抑制と、ヒータ割れのマージンの確保との両立をすることが難しい。

次に、実施例１の評価結果について説明する。実施例１は、導体部３１ａ及び３１ｄの導体の幅を０．５ｍｍと狭くしているため、ｔ／ｄを０．１８と小さくできる。従って、基板の短手方向で発熱抵抗体をヒータ基板の端部に十分に近づけて配置できるので、ヒータ割れマージンが６．１秒となり、良好な結果となった。

ここで、実施例１のヒータの長手方向の発熱ムラについて説明する。図３（ａ）は実施例１のヒータの基板の長手方向における発熱分布を示している。ここに示すように、ヒータの基板の長手方向で両端部を最高温度とし、中央部を最低温度とする発熱分布となる。この理由は、導体部３１ａ及び導体部３１ｂは基板の長手方向の両端部から給電される構成であるので、ヒータの基板の短手方向のそれぞれの端部から中央部に向かって電圧降下が生じるためである。導体部３１ａと導体部３１ｂの電位差は、図３（ｂ）の点線に示すような分布となる。導体部３１ｃ及び導体部３１ｄの電位差の分布は、導体部３１ａと導体部３１ｂの電位差と同様である。尚、図３（ｂ）に記載されている電圧値は、ある瞬間における値を示すものである。実施例１では、ＡＣ電圧を印加しているため、導体部３１ｂが負の電圧値、導体部３１ａが正の電圧値となるタイミングも存在する。

実施例１のヒータの発熱ムラとしては、導体部３１ａ及び導体部３１ｄは導体の基板の短手方向の幅が狭いので、従来例２と同様に、基板の長手方向における電圧降下は大きくなる。しかしながら、導体部３１ｂ及び導体部３１ｃの幅を広くすることで、導体部３１ｂ及び３１ｃにおける電圧降下を小さくして、導体部３１ａと導体部３１ｄにおける電圧降下分を補っている。その結果、ヒータの基板の長手方向の温度ムラについても８℃に抑えることができて、発熱ムラについても良好である。

以上述べたことから、実施例１のヒータは、基板の長手方向の発熱ムラを抑制しつつヒータ割れのマージンを十分に確保することができる。

（実施例２）
実施例２における画像形成装置および定着装置８の構成は実施例１と同じであるため、説明を省略する。以下、実施例２におけるヒータの構成について説明する。図４は、実施例２の定着装置に搭載するヒータ１３の平面図である。実施例１と同様の機能を持つものは同一の番号を付している。

実施例２のヒータ（図４）のうち実施例１（図２）のヒータと構成が異なる部分は、実施例１の第１の導体が環状の形状であるのに対して、実施例２の第１の導体が棒状の形状で形成された導体部３１ｅとなっている部分である。第１の導体の導体部３１ｅの基板の短手方向の幅は４．８ｍｍである。これは、実施例１のヒータよりも更に第１の導体の幅を広くすることで導体部３１ｅの基板の長手方向で生じる電圧降下をより小さくして、発熱ムラを抑えるためである。

実施例１のヒータと実施例２のヒータとを基板の長手方向の発熱ムラと、ヒータ割れマージンとの２項目で評価した結果を表２に示す。尚、発熱ムラとヒータ割れマージンの評価方法は実施例１と同じなので説明を省略する。

実施例２のヒータの発熱ムラについて説明する。図５（ａ）は、実施例２のヒータの基板の長手方向における発熱分布を示した図である。 実施例２のヒータは、基板の長手方向の両端部が最高温度となり、中央部で最低温度となる発熱分布になった。この理由は、実施例１と同じである。つまり、図５（ｂ）に示すように、導体部３１ｅ及び第２の導体において基板の長手方向で電圧降下が生じ、導体部３１ａと導体部３１ｅとの電位差が図５（ｂ）の点線に示すような分布となるからである。また、導体部３１ｅと導体部３１ｄとの電位差の分布は、導体部３１ａと導体部３１ｅとの電位差の分布と同様である。尚、図５（ｂ）に記載されている電圧値は、ある瞬間における値を示すものである。実施例２では、ＡＣ電圧を印加しているため、導体部３１ｅが負の電圧値、導体部３１ａが正の電圧値となるタイミングも存在する。図５（ｂ）に示すように、実施例２では中央の第１の導体である導体部３１ｅの基板の短手方向の幅を広くしているため、導体部３１ｅの電圧降下は導体部３１ａよりも小さくなっている。また、実施例２の導体部３１ｅの導体幅を実施例１の導体部３１ｂよりも広くしているため、実施例１における導体部３１ｂの電圧降下（図３）よりも導体部３１ｅの電圧降下の方が小さい。そのため、導体部３１ａと導体部３１ｅの長手方向の電位差のムラを抑えられる。実施例２では基板の長手方向の発熱ムラを７℃に抑えることができ、実施例１よりも発熱ムラの抑制効果は大きい。

次に、実施例２のヒータのヒータ割れマージンについて説明する。実施例２は導体部３１ａ及び３１ｄの導体幅を０．５ｍｍと狭いままにしているため、ｔ／ｄを０．１８と小さくできて、発熱抵抗体を基板の端部に近づけて配置できる。そのため、ヒータ割れ時間が６．２秒と長く、暴走時のヒータ割れを十分に抑制できる。

以上述べたように、実施例２の構成により、ヒータの基板の長手方向の発熱ムラを実施例１よりも抑制しつつ、ヒータ割れマージンを確保することができる。

尚、導体の面積が大きいと、導体の上にガラス層を設けた場合にガラスのインピーダンスが小さくなり電流が流れやすくなる。つまり、耐圧の観点では導体の面積が大きい方が不利になる。ここで言う耐圧とは、ヒータのガラス層の表面に電極Ａを当て、ヒータの電気接点部に電極Ｂを当て、電極Ａ−Ｂ間に電圧を印加して、リークが起こるときの電圧値のことである。従って、実施例２は、発熱ムラの観点では実施例１よりも有利であるが、実耐圧の観点では実施例１よりも不利な構成である。

よって、発熱ムラよりも耐圧のマージンを優先したい場合は、実施例１の構成を採用し、耐圧のマージンよりも発熱ムラ抑制を優先したい場合は、実施例２の構成を採用すると良い。

（実施例３）
実施例３の構成を図１３（ａ）に示して、実施例１と異なる点について説明する。実施例３と実施例１とは、導体のパターンが異なるのみであって、その他の構成は同じであるので説明を省略する。

実施例１は、導体部３１ａと導体部３１ｄとを基板の長手方向の一方の端部で合流させた部分に電気接点部３２ａを設けて、導体部３１ａと導体部３１ｄとを基板の長手方向の他方の端部で合流させた部分に電気接点部３２ｄを設ける構成である。また、実施例１は、導体部３１ｂと導体部３１ｃとを基板の長手方向の一方の端部で合流させた部分に電気接点部３２ｂを設けて、導体部３１ｂと導体部３１ｃとを基板の長手方向の他方の端部で合流させた部分に電気接点部３２ｃを設ける構成である。

これに対して、実施例３は、第１の導体である導体部３１ｂ及び導体部３１ｃの基板の長手方向の端部の電気接点部が基板上でそれぞれ独立しており、給電コネクタ（不図示）の内部で電気接点部を介して電気的に接続されている点が実施例１とは異なる。また、実施例３は、第２の導体の導体部３１ａと導体部３１ｄとの基板の長手方向の端部が基板上で独立しており、給電コネクタ（不図示）の内部で電気接点部を介して電気的に接続されている点が実施例１とは異なる。

実施例３では導体部３１ａの基板の長手方向の一方の端部に電気接点部３２ａ−１を設けて、導体部３１ａの基板の長手方向の他方の端部に電気接点部３２ｄ−１を設ける。また、導体部３１ｄの基板の長手方向の一方の端部に電気接点部３２ａ−２を設けて、導体部３１ｄの基板の長手方向の他方の端部に電気接点部３２ｄ−２を設ける。更に、導体部３１ｂの基板の長手方向の一方の端部に電気接点部３２ｂ−１を設けて、導体部３１ａの基板の長手方向の他方の端部に電気接点部３２ｃ−１を設ける。導体部３１ｃの基板の長手方向の一方の端部に電気接点部３２ｂ−２を設けて、導体部３１ａの基板の長手方向の他方の端部に電気接点部３２ｃ−２を設ける。そして、電気接点部３２ｂ−１と電気接点部３２ｂ−２とが第１の給電コネクタ（不図示）によって同極性の電圧が印加され、電気接点部３２ｃ−１と電気接点部３２ｃ−２とが第２の給電コネクタ（不図示）によって同極性の電圧が印加される。電気接点部３２ａ−１と電気接点部３２ａ−２とが第３の給電コネクタ（不図示）によって同極の電圧が印加され、電気接点部３２ｄ−１と電気接点部３２ｄ−２とが第４の給電コネクタ（不図示）によって同極の電圧が印加される。第１の給電コネクタで印加される電圧と第２の給電コネクタによって印加される電圧とは同極性であり、第３の給電コネクタで印加される電圧と第４の給電コネクタによって印加される電圧とは同極性である。更に、第１の給電コネクタで印加される電圧と第３の給電コネクタで印加される電圧とは逆極性である。尚、導体部３１ａ及び導体３１部ｄの基板の短手方向の幅は、導体部３１ｂ及び導体部３１ｃの基板の短手方向の幅よりも狭いという特徴は実施例１と同じである。

更に、実施例３の変形例としては、図３（ｂ）に示すような構成のヒータでも良い。実施例３の変形例と実施例２の構成との違いは導体のパターンのみであるので、その他の構成については説明を省略する。図３（ｂ）の構成は、第１の導体である導体部３１ｂ及び導体部３１ｃの基板の長手方向の端部が基板上でそれぞれ独立しており、給電コネクタ（不図示）の内部で電気接点部を介して電気的に接続されている点が実施例２とは異なる。実施例３は導体部３１ａの基板の長手方向の一方の端部に電気接点部３２ａ−１を設けて、導体部３１ａの基板の長手方向の他方の端部に電気接点部３２ｄ−１を設ける。また、導体部３１ｄの基板の長手方向の一方の端部に電気接点部３２ａ−２を設けて、導体部３１ｄの基板の長手方向の他方の端部に電気接点部３２ｄ−２を設ける。電気接点部３２ａ−１と電気接点部３２ａ−２とが第１の給電コネクタ（不図示）によって同極の電圧が印加され、電気接点部３２ｄ−１と電気接点部３２ｄ−２とが第２の給電コネクタ（不図示）によって同極の電圧が印加される。第１の給電コネクタで印加される電圧と第２の給電コネクタによって印加される電圧とは同極性である。尚、導体部３１ａ及び導体部３１ｄの基板の短手方向の幅は、導体部３１ｅの基板の短手方向の幅よりも狭いという特徴は実施例２と同じである。

実施例３及び実施例３の変形例の作用効果は、それぞれ実施例１及び実施例２の作用効果と同じである。

８ 定着装置
１１ ホルダ
１２ 定着フィルム
１３ ヒータ
１４ 基板
１６ 保護層
１７ サーミスタ
１８ 加圧ローラ
３１ 導体
３２ 電気接点部
３５ 発熱抵抗体
Ｎ ニップ部
Ｐ 記録材

Claims (6)

1. トナー画像を担持した記録材をニップ部で搬送しながら加熱してトナー画像を記録材に定着する定着装置に用いられるヒータであって、
   細長い基板と、前記基板の上に前記基板の長手方向に沿って長い形状で形成された第１の導体と、前記基板上に形成された環状の導体であって前記第１の導体と間隔を設けて前記第１の導体を外側から囲う第２の導体と、前記第１の導体の前記基板の長手方向の一端側の端部に設けられた第１の電気接点部と、前記第１の導体の前記基板の長手方向の他端側の端部に設けられた第２の電気接点部と、前記第２の導体の前記基板の長手方向の一端側の端部に設けられた第３の電気接点部と、前記第２の導体の前記基板の長手方向の他端側の端部に設けられた第４の電気接点部と、前記第１の導体と前記第２の導体との間で前記第１の導体と前記第２の導体とに電気的に接続された発熱抵抗体と、を有し、
   前記第２の導体の前記基板の短手方向の幅は、前記第１の導体の前記基板の短手方向の幅より狭く、前記第１の導体と前記第２の導体と前記発熱抵抗体との組で形成される発熱領域が前記基板の短手方向に２列あることを特徴とするヒータ。
2. 前記第１の導体は、環状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のヒータ。
3. 前記第１の導体は、棒状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のヒータ。
4. 筒状のフィルムと、前記フィルムの内面に接触するヒータと、前記ヒータと共にニップ部を形成する加圧部材と、を有し、
   前記ニップ部でトナー画像を担持した記録材を搬送しながら加熱しトナー画像を記録材に定着する定着装置において、
   前記ヒータは、細長い基板と、前記基板の上に前記基板の長手方向に長い形状で形成された第１の導体と、前記基板上に形成された環状の導体であって前記第１の導体と間隔を設けて前記第１の導体を外側から囲う第２の導体と、前記第１の導体の前記基板の長手方向の一端側の端部に設けられた第１の電気接点部と、前記第１の導体の前記基板の長手方向の他端側の端部に設けられた第２の電気接点部と、前記第２の導体の前記基板の長手方向の一端側の端部に設けられた第３の電気接点部と、前記第２の導体の前記基板の長手方向の他端側の端部に設けられた第４の電気接点部と、前記第１の導体と前記第２の導体との間で前記第１の導体と前記第２の導体とに電気的に接続された発熱抵抗体と、を有し、前記第２の導体の前記基板の短手方向の幅は、前記第１の導体の前記基板の短手方向の幅より狭く、前記第１の導体と前記第２の導体と前記発熱抵抗体との組で形成される発熱領域が前記基板の短手方向に２列あることを特徴とする定着装置。
5. 前記第１の導体は、環状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記第１の導体は、棒状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。

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