JP7275890B2 - 加熱体、定着装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、加熱体、定着装置および画像形成装置に関する。

定着部材を加熱するための加熱体には、基材上の長手方向に複数並設された発熱体を有し、定着ニップを通過する記録媒体の幅に合わせてその加熱範囲を変化させるものが存在する。

そして、このような加熱体では、加熱対象である定着部材の長手方向における温度分布を均一化し、記録媒体をその幅方向に均一に加熱することが求められる。

例えば特許文献１（特開２０１９－１２６３４号公報）では、ヒータが、基板と、基板の長手方向に並設された複数の抵抗発熱体と、長手方向の端部側に設けられた、抵抗発熱体に電流を流すための電極と、電極と各抵抗発熱体とを電気的に接続するための導体とを有する。このヒータは、長手方向に並設された抵抗発熱体のうち、長手方向端部側の抵抗発熱体の幅を、中央側の発熱体の幅に比べて大きくすることで、端部側の抵抗発熱体の抵抗値を下げ、その発熱量を大きくしている。これにより、定着部材の長手方向の両端側の温度ダレを解消することができる。

加熱体に並設された各発熱体への通電経路は異なっている。従って、各通電経路の長さの違いにより各経路の抵抗値に違いが生じると、各発熱体にかかる電圧の大きさに差が生じて、各発熱体の間に、意図しない発熱量の差が生じてしまうという課題がある。

上記の課題を解決するため、本発明は、基材と、前記基材上であって、その長手方向に並設された複数の発熱体と、前記基材上に設けられた複数の電極と、前記基材上に設けられ、前記発熱体と前記電極とを電気的に接続する導体路とを有する加熱体であって、前記導体路は、前記電極に接続された部分から枝分かれするまでの部分である本導体路と、当該本導体路から枝分かれした部分であって前記長手方向に延びる部分である分岐導体路とを有し、前記分岐導体路の少なくとも一部における単位長さ当たりの抵抗値を、前記本導体路よりも小さくしたことを特徴とする。

本発明によれば、各発熱体における発熱量の差を小さくすることができる。

画像形成装置の概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の概略構成を示す断面図である。 上記定着装置に設けられた、本発明の第一実施形態に係るヒータを示す図で、（ａ）図が正面図、（ｂ）図が平面図である。 第一実施形態のヒータへの電力供給回路を示す図である。 第一実施形態のヒータの等価電気回路図である。 本発明の第二実施形態に係るヒータの正面図である。 第二実施形態のヒータへの電力供給回路を示す図である。 第二実施形態のヒータの等価電気回路図である。 本発明の第三実施形態に係るヒータの正面図である。 第三実施形態のヒータへの電力供給回路を示す図である。 第三実施形態のヒータの等価電気回路図である。 他の定着装置の概略構成図である。 別の定着装置の概略構成図である。 さらに別の定着装置の概略構成図である。 電極を長手方向の一方側に配置した構成のヒータへの電力供給回路を示す図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

図１に示すモノクロの画像形成装置１には、感光体ドラム１０が設けられている。感光体ドラム１０は、表面上に現像剤としてのトナーを担持可能なドラム状の回転体であり、図の矢印方向に回転する。感光体ドラム１０の周囲には、感光体ドラム１０の表面を一様に帯電させる帯電ローラ１１と、感光体ドラム１０の表面にトナーを供給する現像ローラ１９等を備えた現像装置１２と、感光体ドラム１０の表面をクリーニングするためのクリーニングブレード１３等で構成されている。

プロセスユニット２の上方には、露光部３が配置されている。露光部３が画像データに基づいて発したレーザ光Ｌｂが、ミラー１４を介して感光体ドラム１０の表面に照射される。

また、感光体ドラム１０に対向する位置に配置され、転写チャージャを備えた転写手段１５が配置されている。転写手段１５は、感光体ドラム１０表面上の画像を用紙Ｐに転写する。

画像形成装置１の下部には給紙部４が位置しており、記録媒体としての用紙Ｐを収容した給紙カセット１６や、給紙カセット１６から用紙Ｐを搬送路５へ搬出する給紙ローラ１７等からなっている。給紙ローラ１７の搬送方向下流側にはレジストローラ１８が配置されている。

定着装置６は、後述する加熱部材によって加熱される定着ベルト２０、その定着ベルト２０を加圧可能な加圧ローラ２１等を有している。

以下、図１を参照して上記画像形成装置１の基本的動作について説明する。

画像形成動作が開始されると、まず感光体ドラム１０が帯電ローラ１１によってその表面を帯電される。そして、画像データに基づいて露光部３からレーザービームＬｂが照射され、照射された部分の電位が低下して静電潜像が形成される。静電潜像が形成された感光体ドラム１０には、現像装置１２から表面部分にトナーが供給され、トナー画像（現像剤像）として可視像化される。そして、転写後の感光体ドラム１０に残されたトナー等は、クリーニングブレード１３によって取り除かれる。

一方、画像形成動作が開始されると、画像形成装置１の下部では、給紙部４の給紙ローラ１７が回転駆動することによって、給紙カセット１６に収容された用紙Ｐが搬送路５に送り出される。

搬送路５に送り出された用紙Ｐは、レジストローラ１８によってタイミングを計られ、感光体ドラム１０表面上のトナー画像と向かい合うタイミングで転写手段１５と感光体ドラム１０との対向部である転写部へ搬送され、転写手段１５による転写バイアス印加によりトナー画像が転写される。

トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置６へと搬送され、加熱されている定着ベルト２０と加圧ローラ２１とによって加熱および加圧されて、トナー画像が用紙Ｐに定着される。そして、トナー画像が定着された用紙Ｐは、定着ベルト２０から分離され、定着装置６の下流側に設けられた搬送ローラ対によって搬送され、装置外側に設けられた排紙トレイへと排出される。

続いて、本発明の第一実施形態に係る定着装置の構成について説明する。

図２に示すように、本実施形態に係る定着装置６は、無端状のベルトから成る、第１の回転体としての定着ベルト２０と、定着ベルト２０の外周面に当接して定着ニップ（ニップ部）Ｎを形成する、第２の回転体としての加圧ローラ２１と、定着ベルト２０を加熱する加熱体としてのヒータ２２と、ヒータ２２を保持する保持部材としてのヒータホルダ２３と、ヒータホルダ２３を支持する支持部材としてのステー２４と、ヒータ２２の温度を検知する温度検知手段としてのサーミスタ２５等を有する。

定着ベルト２０は、例えば外径が２５ｍｍで厚みが４０～８０μｍのポリイミド（ＰＩ）製の筒状基体を有している。定着ベルト２０の最表層には、耐久性を高めて離型性を確保するために、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂による厚みが５～２０μｍの離型層が形成される。基体と離型層の間に厚さ５０～２００μｍのゴム等からなる弾性層を設けてもよい。また、定着ベルト２０の基体はポリイミドに限らず、ＰＥＥＫなどの耐熱性樹脂やニッケル（Ｎｉ）、ＳＵＳなどの金属基体であってもよい。定着ベルト２０の内周面に摺動層としてポリイミドやＰＴＦＥなどをコートしてもよい。

加圧ローラ２１は、例えば外径が２５ｍｍであり、中実の鉄製芯金２１ａと、この芯金２１ａの表面に形成された弾性層２１ｂと、弾性層２１ｂの外側に形成された離型層２１ｃとで構成されている。弾性層２１ｂはシリコーンゴムで形成されており、厚みは例えば３．５ｍｍである。弾性層２１ｂの表面は離型性を高めるために、厚みが例えば４０μｍ程度のフッ素樹脂層による離型層２１ｃを形成するのが望ましい。

加圧ローラ２１が付勢手段によって定着ベルト２０側へ付勢されることで、加圧ローラ２１は定着ベルト２０を介してヒータ２２に圧接される。これにより、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間に定着ニップＮが形成される。また、加圧ローラ２１は駆動手段によって回転駆動されるように構成されており、加圧ローラ２１が図２の矢印方向に回転すると、これに伴って定着ベルト２０が従動回転する。

ヒータ２２は、定着ベルト２０の長手方向（図２の紙面に垂直な方向で、ヒータ２２やヒータホルダ２３の長手方向でもある）にわたって長手状に設けられた面状の加熱体であり、平板状の基材３０と、基材３０上に設けられた抵抗発熱体（発熱体）３１と、抵抗発熱体３１を被覆する保護絶縁層等で構成されている。また、ヒータ２２は定着ベルト２０の内周面に対して接触しており、抵抗発熱体３１から発された熱は、保護絶縁層等を介して定着ベルト２０へと伝達される。

ヒータホルダ２３およびステー２４は、定着ベルト２０の内周側に配置されている。ステー２４は、金属製のチャンネル材で構成され、その長手方向両端部分が定着装置６の両側板に支持されている。ステー２４によってヒータホルダ２３およびこれに保持されるヒータ２２が支持されていることで、加圧ローラ２１が定着ベルト２０に加圧された状態で、ヒータ２２が加圧ローラ２１の押圧力を確実に受けとめて定着ニップＮを安定的に形成する。

ヒータホルダ２３は、ヒータ２２の熱によって高温になりやすいため、耐熱性の材料で形成されることが望ましい。例えば、ヒータホルダ２３をＬＣＰなどの低熱伝導性の耐熱性樹脂で形成した場合は、ヒータ２２からヒータホルダ２３への伝熱が抑制され効率的に定着ベルト２０を加熱することができる。

本実施形態に係る定着装置６において、印刷動作が開始されると、加圧ローラ２１が回転駆動され、定着ベルト２０が従動回転を開始する。また、ヒータ２２の抵抗発熱体３１に電力が供給されることで、定着ベルト２０が加熱される。そして、定着ベルト２０の温度が所定の目標温度（定着温度）に到達した状態で、未定着トナー画像が担持された用紙Ｐが、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間（定着ニップＮ）に搬送されることで、未定着トナー画像が加熱および加圧されて用紙Ｐに定着される。

次に、ヒータ２２のより詳細な構成について説明する。

図３（ａ）に示すように、長手の板状部材である基材３０上には、その長手方向に並設された、発熱体としての抵抗発熱体３１ａ～３１ｇと、導体路３３ａ～３３ｎと、電極３４ａ～３４ｄと、保護層等が設けられる。電極３４ａ、３４ｂは基材３０の長手方向一方側に設けられ、電極３４ｃ、３４ｄは基材３０の長手方向他方側に設けられる。なお、本実施形態では、後述する基材３０の表面に設けられたガラス保護層を介して抵抗発熱体などが設けられる。また、導体路３３ｂ～３３ｅ、および、導体路３３ｈ～３３ｍは、図の左右方向に延びる導体路の特定の区間に区切って呼称したものであり、隣接する抵抗発熱体に対する接続部分同士の区間部分を指す。例えば導体路３３ｂは、導体路３３ａに連続して図の左右方向に延びる導体路のうち、抵抗発熱体３１ｂに接続される部分と抵抗発熱体３１ｃに接続される部分の区間を指している。

基材３０の材料としては、アルミナや窒化アルミなどのセラミック、ガラス、マイカ、ポリイミド（ＰＩ）等の耐熱性樹脂材料が耐熱性および絶縁性に優れ好ましい。本実施形態では、基材３０に絶縁性の材料が用いられる。

抵抗発熱体や導体路の材料としては、銀（Ａｇ）やパラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ₂）などを調合した導電材料からなる。

本実施形態では、各抵抗発熱体３１ａ～３１ｇを細長の線部として設け、この線部を折り返し蛇行状に設けた構成としている。これにより、抵抗発熱体３５に、抵抗値が低い安価な材料を使用しても要求する発熱量を得ることができ、ヒータ２２のコストダウンを図ることができる。また、各抵抗発熱体３１ａ～３１ｇの折り返し部分を斜め方向に延在させることで、隣接する抵抗発熱体同士を基材３０の長手方向に対してオーバーラップさせることができ、ヒータ２２の長手方向における温度ムラを抑制することができる。

各電極３４ａ～３４ｄは、コネクタ等が当接することで、ヒータ２２と外部とを電気的に接続する部分である。

本実施形態では、導体路などは、基材３０の表面上に形成された絶縁ガラス層の上にスクリーン印刷によって塗工され、その後の焼成によって形成される。

電極３４ａは、導体路３３ａ、および、導体路３３ｂ～３３ｅを介して、それぞれ抵抗発熱体３１ｂ～３１ｆに電気的に接続されている。電極３４ｂは、導体路３３ｆを介して抵抗発熱体３１ａに接続されている。電極３４ｃは、導体路３３ｇを介して抵抗発熱体３１ｇに接続されている。電極３４ｄは、導体路３３ｎ、および、導体路３３ｈ～３３ｍを介して、それぞれ抵抗発熱体３１ａ～３１ｇに接続されている。導体路３３ａ、３３ｆ、３３ｇ、３３ｎは、各電極に直に接続された本導体路である。導体路３３ｂ～３３ｅ、および、導体路３３ｈ～３３ｍは、本導体路から分岐した分岐導体路である。また本実施形態では、分岐導体路は、抵抗発熱体３１ａ～３１ｇに接続された導体路でもある。

図３（ｂ）に示すように、ヒータ２２は、基材３０の上層あるいは下層の絶縁ガラス層３２ａ１、３２ａ２と、その更に上層あるいは下層に配置された絶縁保護層３２ｂ１，３２ｂ２とからなる複層構造をしている。

上記の抵抗発熱体３１等は、基材３０上に絶縁ガラス層３２ａ１を介して配置されており、基材３０と各抵抗発熱体等とが絶縁されている。また、絶縁ガラス層３２ａ１の表面および抵抗発熱体や導体路が、絶縁保護層３２ｂ１によって被覆されている。また基材３０のおもて面側には絶縁ガラス層３２ａ２、絶縁保護層３２ｂ２が被覆されており、定着ベルト２０との絶縁性および摺動性を確保している。

絶縁保護層３２ｂ１，３２ｂ２としては、アルミナや窒化アルミなどのセラミック、ガラス、マイカ、ポリイミド等の耐熱性樹脂材料により形成することで、絶縁保護層３２ｂ１，３２ｂ２が耐熱性および絶縁性に優れ、好ましい。

図４に示すように、発熱体３１ｂ～３１ｆが接続された電極３４ａは、コネクタ等によってヒータ２２の外部と電気的に接続され、切換部としてのスイッチ３５ａを介して電源３６に接続される。また、発熱体３１ａが接続された電極３４ｂ、および、発熱体３１ｇが接続された電極３４ｃは、は、コネクタ等によってヒータ２２の外部と電気的に接続され、切換部としてのスイッチ３５ｂを介して電源３６に接続される。さらに、電極３４ｄは、コネクタ等によってヒータ２２の外部と電気的に接続され、電源３６に接続される。つまり、抵抗発熱体３１ｂ～３１ｆは、スイッチ３５ａによってその通電の有無を切り換えることのできる１つの抵抗発熱体群をなし、抵抗発熱体３１ａ、３１ｇは、スイッチ３５ｂによってその通電の有無を切り換えることのできる１つの抵抗発熱体群をなす。

スイッチ３５ａをＯＮにしてスイッチ３５ｂをＯＦＦにし、電源３６から電力を供給することで、抵抗発熱体３１ｂ～３１ｆに通電し、ヒータ２２が、小サイズ紙（例えば、縦置きのＡ４サイズ紙）に対応した幅Ｌａの範囲で定着ベルトを加熱することができる。また、スイッチ３５ａ、３５ｂをＯＮにして電源３６から電力を供給することで、抵抗発熱体３１ａ～３１ｇに通電し、ヒータ２２が、大サイズ紙（例えば、横置きのＡ４サイズ紙）に対応した幅Ｌｂの範囲で定着ベルト２０を加熱することができる。このように、それぞれの用紙幅に合わせた加熱領域を形成することで、無駄な電力消費を削減し、定着ベルトの幅方向端部側における過昇温を防止できる。

また、ヒータ２２の裏側（図２の左側で、定着ニップＮと反対側）には、図４に示すように、温度検知のためのサーミスタ２５ａ、２５ｂ（サーミスタ２５とも呼ぶ）および過昇温防止のためのサーモスタット２６が設けられる。

サーミスタ２５ａはヒータ２２の長手方向中央側で、特に本実施形態では抵抗発熱体３１ｄに対応する位置に設けられる。またサーミスタ２５ｂは、ヒータ２２の長手方向端部側で、特に本実施形態では抵抗発熱体３１ａに対応する位置に設けられる。サーミスタ２５ａ、２５ｂにより、ヒータ２２の長手方向中央側と端部側の温度であって、抵抗発熱体群３１ａ、３１ｇのうちの１つの抵抗発熱体３１ａと、抵抗発熱体群３１ｂ～３１ｆのうちの１つの抵抗発熱体３１ｇのそれぞれの温度を検知することができ、これらの温度に基づいて、ヒータ２２の定着ベルトに対する加熱量を制御することができる。

またサーモスタット２６は、ヒータ２２の裏側で、抵抗発熱体３１ａおよび抵抗発熱体３１ｂをまたぐようにして設けられる。つまり、上記の各抵抗発熱体群のうちの１つの抵抗発熱体をまたぐようにして配置されてその周辺の温度を検知し、いずれかの抵抗発熱体群で異常な温度上昇が生じた場合でも、その異常を検知することができ、定着ベルトの過昇温を防止できる。

図５は本実施形態のヒータ２２の等価電気回路図である。図４の抵抗発熱体３１ａ～３１ｇは、それぞれ図５の抵抗Ｒ１～Ｒ７に対応している。また、導体路３３ａ～３３ｅは、それぞれｒ１～ｒ５、導体路３３ｆはｒ６、導体路３３ｇはｒ７、導体路３３ｈ～３３ｎはそれぞれｒ８～ｒ１４に対応している。

ここで、各発熱体３１ａ～３１ｇに通電する際の電極間の抵抗値を、図５を用いて説明する。例えば発熱体３１ａに通電する経路は、電極３４ｂ→導体路３３ｆ→抵抗発熱体３１ａ→導体路３３ｈ～３３ｎ→電極３４ｄとなる（図４参照）ため、その抵抗値は、
３１ａ：ｒ６＋Ｒ１＋ｒ８＋ｒ９＋ｒ１０＋ｒ１１＋ｒ１２＋ｒ１３＋ｒ１４・・・（式１）
と表すことができる。また、その他の発熱体３１ｂ～３１ｇの通電経路の抵抗値については、それぞれ、
３１ｂ：ｒ１＋Ｒ２＋ｒ９＋ｒ１０＋ｒ１１＋ｒ１２＋ｒ１３＋ｒ１４・・・（式２）
３１ｃ：ｒ１＋ｒ２＋Ｒ３＋ｒ１０＋ｒ１１＋ｒ１２＋ｒ１３＋ｒ１４・・・（式３）
３１ｄ：ｒ１＋ｒ２＋ｒ３＋Ｒ４＋ｒ１１＋ｒ１２＋ｒ１３＋ｒ１４・・・（式４）
３１ｅ：ｒ１＋ｒ２＋ｒ３＋ｒ４＋Ｒ５＋ｒ１２＋ｒ１３＋ｒ１４・・・（式５）
３１ｆ：ｒ１＋ｒ２＋ｒ３＋ｒ４＋ｒ５＋Ｒ６＋ｒ１３＋ｒ１４・・・（式６）
３１ｇ：ｒ７＋Ｒ７＋ｒ１４・・・（式７）
と表すことができる。

このように、各発熱体の通電経路およびその長さが異なるため、経路全体の抵抗値も異なってくる。そして、経路ごとにその全体抵抗値が異なると、各抵抗発熱体にかかる電圧に差が生じ、各抵抗発熱体の発熱量にムラが生じてしまう場合がある。

これに対して本実施形態では、分岐導体路の単位長さ当たりの抵抗値を本導体路よりも小さくすることで、温度ムラを抑制している。つまり、図４に示すように、導体路３３ｂ～３３ｅ、および、導体路３３ｈ～３３ｍの導体路の縦幅（図４の上下方向の長さ）および厚み（図４の紙面に直交する方向の長さ）を大きくすることで、その断面積（図４の紙面に直交する方向に切断した断面の断面積）を、導体路３３ａ、３３ｆ、３３ｇ、３３ｎの断面積よりも大きくしている。これにより、導体路３３ａ、３３ｆ、３３ｇ、３３ｎの抵抗値が、導体路３３ｂ～３３ｅ、および、導体路３３ｈ～３３ｍの抵抗値よりも相対的に大きくなっている。つまり、抵抗値ｒ１、ｒ６、ｒ７、ｒ１４がその他の抵抗値よりも大きくなる。なお、導体路の長さとは、基材３０に平行な平面上における導体路の線部の長さのことである。

ここで、式（１）～（７）から、上記の抵抗値の大きいものだけを抜き出すと、
３１ａ：ｒ６＋Ｒ１＋ｒ１４・・・（式１’）
３１ｂ：ｒ１＋Ｒ２＋ｒ１４・・・（式２’）
３１ｃ：ｒ１＋Ｒ３＋ｒ１４・・・（式３’）
３１ｄ：ｒ１＋Ｒ４＋ｒ１４・・・（式４’）
３１ｅ：ｒ１＋Ｒ５＋ｒ１４・・・（式５’）
３１ｆ：ｒ１＋Ｒ６＋ｒ１４・・・（式６’）
３１ｇ：ｒ７＋Ｒ７＋ｒ１４・・・（式７’）
とそれぞれ表すことができる。従って、各抵抗発熱体３１ａ～３１ｇの経路で、抵抗値の大きな経路の個数が同じになり、各発熱体３１ａ～３１ｇに通電する際の電極間の抵抗値の差を小さくすることができる。従って、各抵抗発熱体にかかる電圧の差を小さくすることができ、各発熱体３１ａ～３１ｇ間の発熱量のムラを抑制することができる。これにより、ヒータ２２が定着ベルトをその長手方向にわたって均一に加熱することができる。従って、用紙Ｐの表面に形成された画像に対して長手方向に略均一に加熱し、用紙表面に定着させることができる。

このように、各電極間で形成される通電経路は、その最初と最後で必ず電極に直接つながる本導体路を通るのに対して、経路の中間で通過する分岐導体路の数は経路によって異なる。従って、分岐導体路の抵抗値を小さくすることで、各経路の抵抗値の差を小さくすることができる。言い換えると、本実施形態では、各導体路のうち、各抵抗発熱体３１ａ～３１ｇの通電経路の長さに差を生じさせている部分の抵抗値を小さくすることで、各経路の抵抗値の差を小さくしている。

上記の導体路の断面積を大きくする方法として、特に導体路の幅を大きくすることで、ヒータ２２表面の摺動性に影響を与えることなく分岐導体路の抵抗値を小さくすることができる。

また本実施形態のように、基材３０の長手方向両側に電極３４ａ、３４ｂ、および、電極３４ｃ、３４ｄをそれぞれ配したレイアウトとすることで、各抵抗発熱体３１ａ～３１ｇの通電経路をヒータ２２の長手方向一方側の電極から他方側の電極に接続された経路とすることができる。つまり、導体路の折り返しを必要とせず、その分だけ導体路が占める基材３０の短手方向の幅を小さくできるため、分岐導体路の断面積を大きくする際に、分岐導体路の幅をより大きくできるようになる。また、各通電経路を短くすることができる。

次に、ヒータ２２の変形例について説明する。前述の第一実施形態と同様の点については適宜その記載を省略し、異なる点を中心に記載する。

図６に示すように、本発明の第二実施形態のヒータ２２では、前述のヒータ２２と異なる点として、電極３４ｃが設けられておらず、基材３０の長手方向他方側には電極３４ｄのみが設けられる。前述した実施形態で導体路３３ｇを介して電極３４ｃに接続されていた抵抗発熱体３１ｇ（図４参照）は、本実施形態では、図６に示すように長手方向他端側から一端側へ延びる導体路３３ｇを介して電極３４ｂに接続されている。図７に示すように、第一実施形態と同様、抵抗発熱体３１ｂ～３１ｆは、スイッチ３５ａによってその通電の有無を切り換えることのできる１つの抵抗発熱体群をなし、抵抗発熱体３１ａ、３１ｇは、スイッチ３５ｂによってその通電の有無を切り換えることのできる１つの抵抗発熱体群をなす。つまり本実施形態でも、発熱幅Ｌａと発熱幅Ｌｂの２つの発熱範囲を切り替えることができる。

以上のヒータ２２においても、本導体路である導体路３３ａ、３３ｆ、３３ｇ、３３ｎの抵抗値を、分岐導体路である導体路３３ｂ～３３ｅ、および、導体路３３ｈ～３３ｍの抵抗値よりも相対的に大きくすることで、各抵抗発熱体３１ａ～３１ｇの発熱量の差を小さくすることができる。特に本実施形態では、前述した実施形態と比較すると、電極の数を１つ減らすことができるレイアウトになっており、その構成を簡素化することができる。

以上の第一、第二実施形態では、長手方向両側の抵抗発熱体３１ａ、３１ｇへの通電の有無を切り換えることにより、発熱幅Ｌａと発熱幅Ｌｂの２つの発熱範囲を切り替えることのできるヒータ２２を例示した。しかし、３つ以上の発熱範囲を切り替え可能としてもよい。以下、本発明の第三実施形態に係るヒータについて、第一実施形態のヒータと異なる点を中心に説明する。

例えば図９に示すように、本実施形態のヒータ２２では、ヒータ２２の長手方向一方側に、電極３４ａ、電極３４ｂに加えて電極３４ｅが、長手方向他方側に電極３４ｃ、電極３４ｄに加えて電極３４ｆがそれぞれ設けられる。

電極３４ｅは、導体路３３ｑを介して抵抗発熱体３１ｂに接続される。また電極３４ｆは、導体路３３ｒを介して抵抗発熱体３１ｆに接続される。

図１０に示すように、発熱体３１ｂに接続された電極３４ｅ、および、発熱体３１ｆに接続された電極３４ｆは、コネクタ等によってヒータ２２の外部と電気的に接続され、切換部としてのスイッチ３５ｃを介して電源に接続される。その他の接続に関しては、図４で示した第一実施形態と同様である。つまり本実施形態では、抵抗発熱体３１ｃ～３１ｅは、スイッチ３５ａによってその通電の有無を切り換えることのできる１つの抵抗発熱体群をなし、抵抗発熱体３１ａ、３１ｇは、スイッチ３５ｂによってその通電の有無を切り換えることのできる１つの抵抗発熱体群をなし、抵抗発熱体３１ｂ、３１ｆは、スイッチ３５ｃによってその通電の有無を切り換えることのできる１つの抵抗発熱体群をなす。

本実施形態では、前述した長手方向の領域Ｌａ、Ｌｂの他、領域Ｌｃの範囲での加熱を行うことができる。つまり、スイッチ３５ａをＯＮにしてスイッチ３５ｂ、３５ｃをＯＦＦにすることで、抵抗発熱体３１ｃ～３１ｅに通電することができ、加熱領域をＬｃにすることができる。また、スイッチ３５ａ、３５ｃをＯＮにしてスイッチ３５ｂをＯＦＦにすることで、抵抗発熱体３１ｂ～３１ｆに通電することができ、加熱領域をＬａにすることができる。また、全てのスイッチをＯＮにすることで、全ての抵抗発熱体３１ａ～３１ｇに通電することができ、加熱領域をＬｂにすることができる。このように本実施形態では、長手方向にその範囲の異なる３つの領域での加熱を行うことができ、小サイズ、中サイズ、大サイズのそれぞれのサイズに合わせた加熱範囲を設けることができる。

またヒータ２２の裏側には、サーミスタ２５ａ、２５ｂに加えてサーミスタ２５ｃが、サーモスタット２６ａに加えてサーモスタット２６ｃが設けられる。

サーミスタ２５ａ～２５ｃにより、抵抗発熱体３１ｃ～３１ｅ、抵抗発熱体３１ａ、３１ｇ、および、抵抗発熱体３１ｂ、３１ｆの各抵抗発熱体群のうちの１つの抵抗発熱体の温度を検知し、温度制御を実施することができる。また、サーモスタット２６ａ、２６ｂは、それぞれが２つの抵抗発熱体群をまたぐようにして配置されており、各抵抗発熱体群での異常な温度上昇を検知して過昇温を防止できる。

図１１は本実施形態のヒータ２２の等価電気回路図である。前述した第一実施形態（図４および図５参照）と同様、図１０の抵抗発熱体３１ａ～３１ｇは、それぞれ図５の抵抗Ｒ１～Ｒ７に、導体路３３ａはｒ１に、導体路３３ｃ、３３ｄはｒ３、ｒ４に、導体路３３ｆ～３３ｎはｒ１４に対応している。また、導体路３３ｑはｒ２１に、導体路３３ｒはｒ２２にそれぞれ対応している。

ここで、各発熱体３１ａ～３１ｇに通電する際の電極間の抵抗値は、
３１ａ：ｒ６＋Ｒ１＋ｒ８＋ｒ９＋ｒ１０＋ｒ１１＋ｒ１２＋ｒ１３＋ｒ１４・・・（式８）
３１ｂ：ｒ２１＋Ｒ２＋ｒ９＋ｒ１０＋ｒ１１＋ｒ１２＋ｒ１３＋ｒ１４・・・（式９）
３１ｃ：ｒ１＋Ｒ３＋ｒ１０＋ｒ１１＋ｒ１２＋ｒ１３＋ｒ１４・・・（式１０）
３１ｄ：ｒ１＋ｒ３＋Ｒ４＋ｒ１１＋ｒ１２＋ｒ１３＋ｒ１４・・・（式１１）
３１ｅ：ｒ１＋ｒ３＋ｒ４＋Ｒ５＋ｒ１２＋ｒ１３＋ｒ１４・・・（式１２）
３１ｆ：ｒ２２＋Ｒ６＋ｒ１３＋ｒ１４・・・（式１３）
３１ｇ：ｒ７＋Ｒ７＋ｒ１４・・・（式１４）
と表すことができる。

本実施形態では、図１０に示すように、分岐導体路である導体路３３ｃ、３３ｄ、および導体路３３ｈ～３３ｍの断面積を、本導体路である導体路３３ａ、３３ｆ、３３ｇ、３３ｎ、３３ｑ、３３ｒの断面積よりも大きくし、単位長さ当たりの抵抗値を小さくしている。

ここで、式（８）～（１４）から、各発熱体３１ａ～３１ｇに通電する際の電極間の抵抗値のうち、上記の抵抗値の大きいものだけを抜き出すと、
３１ａ：ｒ６＋Ｒ１＋ｒ１４・・・（式８’）
３１ｂ：ｒ２１＋Ｒ２＋ｒ１４・・・（式９’）
３１ｃ：ｒ１＋Ｒ３＋ｒ１４・・・（式１０’）
３１ｄ：ｒ１＋Ｒ４＋ｒ１４・・・（式１１’）
３１ｅ：ｒ１＋Ｒ５＋ｒ１４・・・（式１２’）
３１ｆ：ｒ２２＋Ｒ６＋ｒ１４・・・（式１３’）
３１ｇ：ｒ７＋Ｒ７＋ｒ１４・・・（式１４’）
とそれぞれ表すことができる。

従って、本実施形態においても、式（８’）～式（１４’）の抵抗値の差を小さくすることができ、各発熱体３１ａ～３１ｇに通電する際の電極間の抵抗値がほとんど同じにできる。従って、各発熱体３１ａ～３１ｇ間の発熱量のムラを抑制することができ、ヒータ２２が定着ベルトをその長手方向にわたって均一に加熱することができる。

また、このように、長手方向の端部側から２番目の抵抗発熱体３１ｂ、３１ｆを独立した抵抗発熱体群として、その通電の有無を独立して切換可能とした構成において、図６の実施形態に示したように、抵抗発熱体３１ｆ、３１ｇの導体路３３ｇ、３３ｒを長手方向の他端側から一端側へ伸ばして、それぞれ電極３４ｅ、３４ｂに接続し、電極３４ｃ、３４ｆを設けない構成とすることもできる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

また本発明の加熱体は、図２に示す定着装置のほか、例えば、図１２～図１４に示すような定着装置にも適用可能である。以下、図１２～図１４に示す各定着装置の構成について簡単に説明する。

まず、図１２に示す定着装置６は、定着ベルト２０に対して加圧ローラ２１側とは反対側に、押圧ローラ４４が配置されており、この押圧ローラ４４とヒータ２２とによって定着ベルト２０を挟んで加熱するように構成されている。一方、加圧ローラ２１側では、定着ベルト２０の内周にニップ形成部材４５が配置されている。ニップ形成部材４５は、ステー２４によって支持されており、ニップ形成部材４５と加圧ローラ２１とによって定着ベルト２０を挟んでニップ部Ｎを形成している。

次に、図１３に示す定着装置６では、前述の押圧ローラ４４が省略されており、定着ベルト２０とヒータ２２との周方向接触長さを確保するために、ヒータ２２が定着ベルト２０の曲率に合わせて円弧状に形成されている。その他は、図１２に示す定着装置６と同じ構成である。

最後に、図１４に示す定着装置６では、定着ベルト２０のほかに加圧ベルト４６が設けられ、加熱ニップ（第１ニップ部）Ｎ１と定着ニップ（第２ニップ部）Ｎ２とを分けて構成している。すなわち、加圧ローラ２１に対して定着ベルト２０側とは反対側に、ニップ形成部材４５とステー４７とを配置し、これらニップ形成部材４５とステー４７を内包するように加圧ベルト４６を回転可能に配置している。そして、加圧ベルト４６と加圧ローラ２１との間の定着ニップＮ２に用紙Ｐを通紙して加熱及び加圧して画像を定着する。その他は、図２に示す定着装置６と同じ構成である。

以上の各定着装置６においても、前述した本発明の一実施形態に係るヒータ２２を適用することにより、ヒータ２２が定着ベルト２０をその長手方向の通紙領域にわたって均一に加熱することができる。

以上の実施形態では、基材３０の長手方向両側に電極をそれぞれ設ける場合を例示したが、長手方向の一方側に全ての電極を設ける構成であってもよい。例えば、図１５に示すように、電極３４ｄを電極３４ａ、３４ｂと同じ側に設ける構成であってもよい。この場合、電極３４ｄに接続される導体路３３ｎは、長手方向一方側（図の左側）に延び、例えば抵抗発熱体３１ａの通電経路は、電極３４ｂ→導体路３３ｆ→抵抗発熱体３１ａ→導体路３３ｎ→電極３４ｄ、抵抗発熱体３１ｂの通電経路は、電極３４ａ→導体路３３ａ→抵抗発熱体３１ｂ→導体路３３ｈ→導体路３３ｎ→電極３４ｄとなる。

上記のヒータ２２においても、分岐導体路である導体路３３ｂ～３３ｅ、および、導体路３３ｈ～３３ｍの単位長さ当たりの抵抗値を、本導体路である導体路３３ａ、３３ｆ、３３ｇ、３３ｎよりも小さくすることで、各抵抗発熱体の通電経路の抵抗値の差を小さくし、ヒータ２２の長手方向における加熱量のムラを小さくすることができる。

本発明に係る画像形成装置は、図１に示すモノクロ画像形成装置に限らず、カラー画像形成装置や、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等であってもよい。

以上の実施形態では、定着装置に本発明の加熱体を適用する場合を例示した。しかし、本発明の加熱体は、被乾燥物を乾燥させるための乾燥装置にも適用することができ、例えばインクジェット式の画像形成装置において、用紙等の記録媒体表面に形成された画像のインクを乾燥させるための乾燥装置に本発明を適用することもできる。

記録媒体としては、用紙Ｐ（普通紙）の他、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシート、プラスチックフィルム、プリプレグ、銅箔等が含まれる。

以上の実施形態では、導体路の断面積を変化させる方法として、導体路の縦幅と厚みの両方を変化させたが、そのいずれか一方であってもよい。また、導体路を構成する材料を変更することにより、分岐導体路の一部または全部の抵抗値を本導体路よりも小さくしてもよい。

以上の実施形態では、分岐導体路の断面積を本導体路よりも一様に大きくしたが、その一部だけを大きくしてもよい。

以上の実施形態では、発熱体を長手方向に７つ設ける場合を例示したが、６つ以下であってもよいし、８つ以上であってもよい。

１ 画像形成装置
６ 定着装置
２０ 定着ベルト（第１の回転体）
２１ 加圧ローラ（第２の回転体）
２２ ヒータ（加熱体）
３０ 基材
３１ 抵抗発熱体（発熱体）
３３ 導体路
３４ 電極
３５ スイッチ（切換部）
３６ 電源
Ｎ 定着ニップ（ニップ部）
Ｐ 用紙（記録媒体）

特開２０１９－１２６３４号公報

Claims (7)

1. 基材と、
   前記基材上であって、その長手方向に並設された複数の発熱体と、
   前記基材上に設けられた複数の電極と、
   前記基材上に設けられ、前記発熱体と前記電極とを電気的に接続する導体路とを有する加熱体であって、
   前記導体路は、前記電極に接続された部分から枝分かれするまでの部分である本導体路と、当該本導体路から枝分かれした部分であって前記長手方向に延びる部分である分岐導体路とを有し、
   前記分岐導体路の少なくとも一部における単位長さ当たりの抵抗値を、前記本導体路よりも小さくしたことを特徴とする加熱体。
2. 基材と、
   前記基材上であって、その長手方向に並設された複数の発熱体と、
   前記基材上に設けられた複数の電極と、
   前記基材上に設けられ、前記発熱体と前記電極とを電気的に接続する導体路とを有する加熱体であって、
   前記導体路は、前記電極に接続された本導体路と、当該本導体路から枝分かれした分岐導体路とを有し、
   前記分岐導体路の少なくとも一部における単位長さ当たりの抵抗値を、前記本導体路よりも小さくし、
   前記分岐導体路の厚みが前記本導体路よりも大きいことを特徴とする加熱体。
3. 前記分岐導体路の幅が前記本導体路よりも大きい請求項１または２記載の加熱体。
4. 基材と、
   前記基材上であって、その長手方向に並設された複数の発熱体と、
   前記基材上に設けられた複数の電極と、
   前記基材上に設けられ、前記発熱体と前記電極とを電気的に接続する導体路とを有する加熱体であって、
   前記導体路は、前記電極に接続された本導体路と、当該本導体路から枝分かれした分岐導体路とを有し、
   前記分岐導体路の少なくとも一部における単位長さ当たりの抵抗値を、前記本導体路よりも小さくし、
   前記分岐導体路を前記本導体路よりも抵抗値の低い材料によって形成することを特徴とする加熱体。
5. 第１の回転体と、
   前記第１の回転体との間にニップ部を形成する第２の回転体と、
   前記第１の回転体あるいは前記第２の回転体を加熱する請求項１から４いずれか１項に記載の加熱体とを備えた定着装置。
6. 電源と前記電極との接続の有無を切り換える切換部を有する請求項５記載の定着装置。
7. 請求項５または６記載の定着装置を備えた画像形成装置。

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