JP7512607B2 - ヒータ部材、加熱装置、定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明はヒータ部材、加熱装置、定着装置および画像形成装置に係り、特に通電によって発熱する抵抗体で構成されたヒートブロックを有するヒータ部材と、当該ヒータ部材を使用した加熱装置、定着装置および画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置で使用される定着装置は種々の型式が知られている。その１つに、低熱容量の薄肉定着ベルトをヒータ部材で直接加熱する型式がある。このヒータ部材はヒータ基材と抵抗発熱体（面状ヒータ）で構成される。定着ベルトの外側には加圧部材としての加圧ローラが配設され、この加圧ローラを定着ベルトを間に挟んでヒータ部材に圧着することで定着ニップを形成する。

面状ヒータは導電ペーストを使用してスクリーン印刷によってヒータ基材上に形成される。面状ヒータの抵抗パターンは、ヒータ基材の長手方向に一往復またはワンパスする直列接続のシンプルなものから、蛇行状抵抗パターンを有するヒートブロックをヒータ基材の長手方向に並列接続で複数形成したものがある。後者は複数用紙サイズに対応して所望のヒートブロックのみを通電加熱することで、定着ベルトの端部温度上昇を抑制しつつ生産性（時間当り通紙枚数）を高めることができる。

ヒートブロックは、発熱密度の均一化とスクリーン印刷の効率化・低コスト化のため、抵抗パターンの抵抗線を同一の抵抗ペーストにより一定幅、一定厚かつ一定蛇行回数で形成するのが望ましい。さらに、用紙サイズに対応してヒートブロックの分割位置を設定する必要性から、各ヒートブロックの長手方向長さを、最大用紙サイズをブロック数で単純に等分した長さに設定できないという事情がある。

このため、通常、中央側の複数のヒートブロックＨＢ１の長手方向長さＬ１が、両端側のヒートブロックＨＢ２の長手方向長さＬ２よりも長く設定される（Ｌ２＜Ｌ１）。したがって、ブロック単位の発熱面積では中央側のヒートブロックＨＢ１の方が大きいにも関わらず、ヒートブロックＨＢ１の抵抗値Ｒ１がヒートブロックＨＢ２の抵抗値Ｒ２より大きくなり（Ｒ２＜Ｒ１）、共通の電圧またはデューティを供給すると両端側の発熱密度が中央側よりもかなり高くなってしまう。中央側と両端側のヒートブロックに異なる電圧またはデューティを供給して発熱密度を均一化する方法もあるが、そうすると電源や制御が複雑化してコストアップになる。

そこで、ヒータ部材の長手方向の発熱密度を均一化する解決策のひとつとして、通電経路が長い方のヒートブロックの通電経路に、ヒートブロックの抵抗体よりも抵抗値が小さい材料で構成された抵抗調整部を部分的に形成することが考えられる。

一方、各ヒートブロックには温度制御用に温度検知部材（サーミスタ）が配設されるが、前述のように抵抗調整部を設けたヒートブロックに温度検知部材を配設する場合、その配設位置によっては検出温度に誤差が生じるおそれがある。すなわち抵抗調整部は低抵抗で発熱密度が小さいので、抵抗調整部に近づけて温度検知部材を配設すると、本来検出すべき温度よりも低い温度が検知される。この低めに検知された温度で温度制御を実施すると、ヒートブロックの温度が狙いの温度よりも高くなり、ホットオフセットや光沢異常等の異常画像発生のリスクが発生する。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたもので、抵抗調整部を有するヒートブロックの温度を誤差が生じないように温度検知部材で検出することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明のヒータ部材は、通電によって発熱する抵抗体を有し基材の表面に複数で形成されたヒートブロックと、前記抵抗体の電気抵抗よりも小さい電気抵抗を有し前記ヒートブロックの通電経路に形成された抵抗調整部と、前記ヒートブロックの温度を検出可能に配設された温度検知部材とを有し、前記温度検知部材が前記抵抗調整部から離間した位置に配設されていることを特徴とする。

本発明によれば、抵抗調整部を有するヒートブロックの温度を誤差が生じないように温度検知部材で検出することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の原理図である。 定着装置の概略構成図である。 抵抗調整部の上流側にサーミスタを配置したデュアル型ヒータ部材の平面図である。 抵抗調整部の下流側にサーミスタを配置したデュアル型ヒータ部材の平面図である。 抵抗調整部にサーミスタを重ねて配置したヒートブロックの平面図である。 （ａ）～（ｆ）は抵抗調整部とサーミスタの複数の配置例を示すヒートブロックの平面図である。 抵抗調整部の下流側にサーミスタを配置したシングル型ヒータ部材の平面図である。 （ａ）～（ｆ）は抵抗調整部とサーミスタの複数の配置例を示すヒートブロックの平面図である。 ヒートブロックの互いに隣接する端部を傾斜させて短手方向で重ね合わせたデュアル型ヒータ部材の平面図である。 別の定着装置の構成を示す図である。 さらに別の定着装置の構成を示す図である。 さらに別の定着装置の構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係るヒート部材、定着装置及び画像形成装置（レーザプリンタ）について図面を参照して説明する。レーザプリンタは画像形成装置の一例であり、当該画像形成装置はレーザプリンタに限定されないことは勿論である。すなわち、画像形成装置は複写機、ファクシミリ、プリンタ、印刷機、及びインクジェット記録装置のいずれか一つ、またはこれらの少なくとも２つ以上を組み合わせた複合機として構成することも可能である。

なお、各図中の同一または相当する部分には同一の符号を付し、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。また各構成部品の説明にある寸法、材質、形状、その相対配置などは例示であって、特に特定的な記載がない限りこの発明の範囲をそれらに限定する趣旨ではない。

以下の実施形態では「記録媒体」を「用紙」として説明するが、「記録媒体」は紙（用紙）に限定されない。「記録媒体」は紙（用紙）だけでなくＯＨＰシートや布帛、金属シート、プラスチックフィルム、或いは炭素繊維にあらかじめ樹脂を含浸させたプリプレグシートなども含む。

現像剤やインクを付着させることができる媒体、記録紙、記録シートと称されるものも、すべて「記録媒体」に含まれる。また「用紙」には、普通紙以外に、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等も含まれる。

また、以下の説明で使用する「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与することも意味する。

（レーザプリンタの構成）
図１は、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略構成図である。なお、画像形成装置としては、プリンタのほか、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機などであってもよい。

図１に示す画像形成装置１００は、画像形成部である４つの作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋを備える。各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、画像形成装置本体１０３に対して着脱可能に構成され、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。

具体的には、各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、像担持体としてのドラム状の感光体２と、感光体２の表面を帯電する帯電装置３と、感光体２の表面に現像剤としてのトナーを供給してトナー画像を形成する現像装置４と、感光体２の表面をクリーニングするクリーニング装置５と、を備える。

また、画像形成装置１００は、各感光体２の表面を露光し静電潜像を形成する露光装置６と、記録媒体としての用紙Ｐを供給する給紙装置７と、各感光体２に形成されたトナー画像を用紙Ｐに転写する転写装置８と、用紙Ｐに転写されたトナー画像を定着する定着装置３００と、用紙Ｐを装置外に排出する排紙装置１０と、を備える。

転写装置８は、複数のローラによって張架された中間転写体としての無端状の中間転写ベルト１１と、各感光体２上のトナー画像を中間転写ベルト１１へ転写する一次転写部材としての４つの一次転写ローラ１２と、中間転写ベルト１１上に転写されたトナー画像を用紙Ｐへ転写する二次転写部材としての二次転写ローラ１３と、を有する。複数の一次転写ローラ１２は、それぞれ、中間転写ベルト１１を介して感光体２に接触している。

これにより、中間転写ベルト１１と各感光体２とが互いに接触し、これらの間に一次転写ニップが形成されている。一方、二次転写ローラ１３は、中間転写ベルト１１を介して中間転写ベルト１１を張架するローラの１つに接触している。これにより、二次転写ローラ１３と中間転写ベルト１１との間には二次転写ニップが形成されている。

また、画像形成装置１００内には、給紙装置７から送り出された用紙Ｐが搬送される用紙搬送路１４が形成されている。この用紙搬送路１４における給紙装置７から二次転写ニップ（二次転写ローラ１３）に至るまでの途中には、一対のタイミングローラ１５が設けられている。

次に、図１を参照して上記画像形成装置の印刷動作について説明する。

印刷動作開始の指示があると、各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋにおいては、感光体２が図１の時計回りに回転駆動され、帯電装置３によって感光体２の表面が均一な高電位に帯電される。次いで、原稿読取装置によって読み取られた原稿の画像情報、あるいは端末からプリント指示されたプリント情報に基づいて、露光装置６が各感光体２の表面を露光することで、露光された部分の電位が低下して静電潜像が形成される。そして、この静電潜像に対して現像装置４からトナーが供給され、各感光体２上にトナー画像が形成される。

各感光体２上に形成されたトナー画像は、各感光体２の回転に伴って一次転写ニップ（一次転写ローラ１２の位置）に達すると、図１の反時計回りに回転駆動する中間転写ベルト１１に順次重なり合うように転写される。そして、中間転写ベルト１１上に転写されたトナー画像は、中間転写ベルト１１の回転に伴って二次転写ニップ（二次転写ローラ１３の位置）へ搬送され、二次転写ニップにおいて搬送されてきた用紙Ｐに転写される。

この用紙Ｐは、給紙装置７から供給されたものである。給紙装置７から供給された用紙Ｐは、タイミングローラ１５によって一旦停止された後、中間転写ベルト１１上のトナー画像が二次転写ニップに至るタイミングに合わせて二次転写ニップへ搬送される。かくして、用紙Ｐ上にフルカラーのトナー画像が担持される。また、トナー画像が転写された後、各感光体２上に残留するトナーは各クリーニング装置５によって除去される。

トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置３００へと搬送され、定着装置３００によって用紙Ｐにトナー画像が定着される。その後、用紙Ｐは排紙装置１０によって装置外に排出されて、一連の印刷動作が完了する。

（レーザプリンタの原理）
図２Ａは、本発明の定着装置３００を備えた画像形成装置１００の一実施形態としてのレーザプリンタの原理図である。画像形成装置１００は像担持体２（例えば感光体ドラム）と、ドラムクリーニング装置５を有している。また像担持体の表面を一様帯電する帯電手段としての帯電装置３と、像担持体上に形成された静電潜像の可視像処理を行う現像手段としての現像装置４と、像担持体２の下方に配設された転写手段ＴＭと、除電装置等を有する。

露光装置６は像担持体２の上方に配設されている。この露光装置６は、画像情報に応じた書き込み走査、すなわち、画像データに基づいてレーザダイオードからのレーザ光Ｌｂをミラー７ａで反射して像担持体２に照射する。

用紙Ｐを積載するトレイを有する用紙給送装置５０は、画像形成装置１００の下方に設置されている。この用紙給送装置５０は記録媒体としての多数枚の用紙Ｐを束状で収容可能であり、用紙Ｐの搬送手段としての給紙ローラ６０と共にユニット化される。

給紙ローラ６０の下流側に、分離搬送手段としてのレジストローラ対２５０が配設されている。用紙給送装置５０から給紙された用紙Ｐをレジストローラ対２５０で一旦停止させる。この一旦停止により用紙Ｐの先端側に弛みが形成されて用紙Ｐの斜行（スキュー）が修正される。

レジストローラ対２５０に突き当てられて先端部に弛みが形成された用紙Ｐは、像担持体２上のトナー像が好適に転写されるタイミングに合わせて転写手段ＴＭの転写ニップＮに送り出される。そして、送り出された用紙Ｐは、転写ニップＮにおいて印加されたバイアスによって像担持体２上のトナー像が所望の転写位置に静電的に転写されるようになっている。

転写ニップＮの下流側に定着装置３００が配設されている。定着装置３００は後述する発熱体としての後述のヒートブロック３３１ａ～３３１ｄ、３３２で加熱される定着部材としての定着ベルト３１０と、この定着ベルト３１０に対して所定の圧力で当接しながら回転する加圧部材としての加圧ローラ３２０を備えている。

（レーザプリンタの作動）
次に、本実施形態に係るレーザプリンタの基本的動作を説明する。画像形成装置１００の制御部からの給紙信号に対応して給紙ローラ６０が回転する。この給紙ローラ６０の回転により用紙給送装置５０に積載された束状用紙Ｐの最上位の用紙が分離されて給紙路に送り出される。

送り出された用紙Ｐは、その先端がレジストローラ対２５０のニップに到達すると、弛みを形成し、その状態で待機する。そして、像担持体２上のトナー画像をこの用紙Ｐに転写する最適なタイミング（同期）を図ると共に、用紙Ｐの先端スキューを補正する。

帯電装置３は、像担持体２の表面を高電位に均一に帯電する。そして、露光装置６は、画像データに基づいたレーザ光Ｌｂをミラー６ａで反射して像担持体２の表面に照射する。

レーザ光Ｌｂが照射された像担持体２の表面は、照射された部分の電位が低下して、静電潜像を形成する。現像装置４は、トナーを含む現像剤を担持する現像剤担持体４ａを有し、トナーボトルから供給された未使用のブラックトナーを、現像剤担持体４ａを介して、静電潜像が形成された像担持体２の表面部分に転移させる。

トナーが転移した像担持体２は、その表面にトナー画像を形成（現像）する。そして、像担持体２上に形成されたトナー画像を転写手段ＴＭで用紙Ｐに転写する。

ドラムクリーニング装置５は、転写行程を経た後の像担持体２の表面に付着している残留トナーをクリーニングブレード５ａで除去する。除去された残留トナーは廃トナー収容部に回収される。

トナー画像が転写された用紙Ｐは定着装置３００へと搬送される。定着装置３００に搬送された用紙Ｐは、定着ベルト３１０と加圧ローラ３２０によって挟まれ、加熱・加圧することで未定着トナー画像が用紙Ｐに定着される。トナー画像が定着された用紙Ｐは定着装置３００から送り出される。

（定着装置）
続いて、定着装置３００の構成について説明する。図２Ｂに示すように、本実施形態に係る定着装置３００は、定着部材としての無端状のベルト部材から成る定着ベルト３１０と、定着ベルト３１０の外周面に接触してニップ部Ｎを形成する対向部材としての加圧ローラ３２０と、定着ベルト３１０を加熱するヒータ部材３３０を有する。ヒータ部材３３０はヒータホルダ３４４で保持され、ヒータホルダ３４４は補強部材としてのステー３５０で長手方向に渡って補強されている。

定着ベルト３１０は可撓性を有するスリーブ状の回転部材で構成され、例えば外径が２５ｍｍで厚みが４０～１２０μｍのポリイミド（ＰＩ）製の筒状基体を有している。定着ベルト３１０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５～５０μｍの離型層が形成される。

基体と離型層の間に厚さ５０～５００μｍ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３１０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３１０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３２０は、例えば外径が２５ｍｍであり、中実の鉄製芯金３２１と、この芯金３２１の表面に形成された弾性層３２２と、弾性層３２２の外側に形成された離型層３２３とで構成されている。弾性層３２２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３２２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３２３を形成するのが望ましい。

ヒータ部材３３０は、定着ベルト３１０の幅方向に渡って長手状に設けられ、定着ベルト３１０の内周面に接触するように配置されている。ヒータ部材３３０は、定着ベルト３１０に対して非接触、あるいは低摩擦シートなどを介して間接的に接触する場合であってもよいが、ヒータ部材３３０を定着ベルト３１０に対して直接接触させる方が定着ベルト３１０への熱伝達効率がよくなる。

また、ヒータ部材３３０を定着ベルト３１０の外周面に接触させることもできるが、定着ベルト３１０の外周面がヒータ部材３３０との接触により傷付くと定着品質が低下する虞があるため、ヒータ部材３３０は定着ベルト３１０の内周面に接触している方がよい。

ヒータ部材３３０は、基材層３３０ａと、基材層３３０ａのニップ部Ｎ側に順次積層される、第１絶縁層３３０ｂ、発熱部３３０ｃを有する導体層３３０ｄ、第２絶縁層３３０ｅと、基材層３３０ａの反対側に積層された第３絶縁層３３０ｆと、で構成されている。

前記基材層３３０ａはセラミックで構成することができる。セラミックは線膨張係数がガラスに近いため、絶縁層３３０ｂ、３３０ｅ、３３０ｆにガラスを使う場合に熱膨張時の基材層３３０ａと絶縁層３３０ｂ、３３０ｅ、３３０ｆとの間のズレによって導体層３３０ｄに剪断力が加わり難いメリットがある。また、セラミックの熱伝導率はステンレス等の金属よりも高いので基材層３３０ａを介して定着ベルト３１０に熱伝導させるのに有利である。

ヒータホルダ３４４及びステー３５０は、定着ベルト３１０の内周側に配置されている。ステー３５０は、金属製のチャンネル材で構成され、その両端部分が定着装置３００の両側壁部に支持されている。ステー３５０によってヒータホルダ３４４のヒータ部材３３０側とは反対側の面が支持されていることで、ヒータ部材３３０及びヒータホルダ３４４は加圧ローラ３２０の加圧力に対して大きく撓むことなく保たれ、定着ベルト３１０と加圧ローラ３２０との間にニップ部Ｎが形成される。

ヒータホルダ３４４は、ヒータ部材３３０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３４４をＬＣＰやＰＥＥＫなどの低熱伝導性の耐熱性樹脂で形成した場合は、ヒータ部材３３０からヒータホルダ３４４への伝熱が抑制され効率的に定着ベルト３１０を加熱することが可能である。

加圧ローラ３２０と定着ベルト３１０は、付勢部材としてのバネによって互いに圧接されている。これにより、定着ベルト３１０と加圧ローラ３２０との間にニップ部Ｎが形成される。また、加圧ローラ３２０は、画像形成装置本体１０３に設けられた駆動手段から駆動力が伝達されて回転駆動する駆動ローラとして機能する。

一方、定着ベルト３１０は、加圧ローラ３２０の回転に伴って従動回転するように構成されている。回転時、定着ベルト３１０はヒータ部材３３０に対して摺動する。定着ベルト３１０の摺動性を高めるために、ヒータ部材３３０と定着ベルト３１０との間にオイルやグリースなどの潤滑剤を介在させてもよい。

印刷動作が開始されると、加圧ローラ３２０が回転駆動され、定着ベルト３１０が従動回転を開始する。また、ヒータ部材３３０に電力が供給されることで、定着ベルト３１０が加熱される。そして、定着ベルト３１０の温度が所定の目標温度（定着温度）に到達した状態で、図２Ｂに示すように、未定着トナー画像が担持された用紙Ｐが、定着ベルト３１０と加圧ローラ３２０との間（ニップ部Ｎ）に搬送されることで、未定着トナー画像が加熱及び加圧されて用紙Ｐに定着される。

（ヒータ部材）
図３Ａに示すように、ヒータ部材３３０は中央側４個のヒートブロック３３１ａ～３３１ｄと両端側２個のヒートブロック３３２の計６個のヒートブロックを有する。各ヒートブロック３３１ａ～３３１ｄ、３３２は、一定幅、一定厚かつ一定蛇行回数の抵抗パターンでヒータ基材３６０の表面に形成され、後述する電極部３３３～３３５に対して給電線３５１～３５５で並列に接続される。

ヒートブロック３３１ａ～３３１ｄ、３３２の互いに隣接する端部は、短手方向にストレートの形状とされている。このためブロック間には短手方向に延びる小さな隙間があるが、ヒートブロック３３１ａ～３３１ｄ、３３２の基材３６０に熱伝導性のよい均熱部材を設けることで、定着ベルト３１０における温度ムラを解消することができる。

ヒータ部材３３０の一端部に２つの電極部３３３、３３４が形成され、他端部に１つの電極部３３５が形成されている。電極部３３３は導電線３３６によって中央側ヒートブロック３３１ａ～３３１ｄの短手方向一端（図３Ａで上端）に接続され、当該中央側ヒートブロック３３１ａ～３３１ｄの短手方向他端（図３Ａで下端）に導電線３４１によって反対側の電極部３３５が接続されている。

一方、両端側ヒートブロック３３２の一端（図３Ａで上端）は導電線３３９、３４０によって左側の電極３３４に接続され、両端側ヒートブロック３３２の他端（図３Ａで下端）が前記導電線３４１を経由して電極３３５に接続されている。

電極部３３３は、給電線３５４、スイッチＳＷ１および給電線３５５、３５２によって電源ＰＷに接続されている。電極部３３４は、給電線３５１、スイッチＳＷ２、給電線３５２によって電源ＰＷに接続されている。反対側の電極部３３５は、給電線３５３によって電源ＰＷに接続されている。

スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２は並列に配置され、中央側のヒートブロック３３１と両端側のヒートブロック３３２を独立してＯＮ―ＯＦＦ切替可能に構成されている。すなわち、ヒータ部材３３０は中央側と両端側のヒートブロックを独立制御可能なデュアル型ヒータ部材として構成されている。

ヒートブロック３３１ａ～３３１ｄ、３３２の蛇行状の抵抗パターンは、例えば、銀パラジウム（ＡｇＰｄ）やガラス粉末などを調合したペーストをスクリーン印刷等により基材層３３１に塗工し、その後、当該基材層３３１を焼成することによって形成することができる。抵抗パターンの材料として、これら以外に、銀合金（ＡｇＰｔ）や酸化ルテニウム（ＲｕＯ₂）の抵抗材料を用いてもよい。

導電線３３６、３３９、３４０、３４１は、ヒートブロック３３１ａ～３３１ｄ、３３２の抵抗パターンよりも小さい抵抗値の導体で構成されている。導電線３３６、３３９、３４０、３４１や電極部３３３～３３５の材料としては、銀（Ａｇ）もしくは銀パラジウム（ＡｇＰｄ）などを用いることができ、このような材料をスクリーン印刷するなどによって導電線３３６、３３９、３４０、３４１や電極部３３３～３３５が形成されている。

中央側ヒートブロック３３１ａ～３３１ｄと両端側ヒートブロック３３２の境目（分割位置）は、用紙サイズに対応して設定される。すなわち、例えばＡ４紙（幅２１０ｍｍ）を縦方向搬送する場合に対応して中央側ヒートブロック３３１ａ～３３１ｄが配設され、例えばＡ３紙（幅２９７ｍｍ）を縦方向搬送する場合に対応して中央側ヒートブロック３３１ａ～３３１ｄと両端側ヒートブロック３３２が配設される。

詳しくは、ヒータ部材３３０の長手方向中央部を基準としてＡ４紙（幅２１０ｍｍ）を縦方向搬送する場合に対応して、４個の中央側ヒートブロック３３１ａ～３３１ｄが配設される。各ヒートブロック３３１ａ～３３１ｄの長さは、例えば５１ｍｍとすることができる（５１ｍｍ×４＝２１４ｍｍ＞２１０ｍｍ）。

また、ヒータ部材３３０の長手方向中央部を基準としてＡ３紙（幅２９７ｍｍ）を縦方向搬送する場合に対応して、中央側ヒートブロック３３１ａ～３３１ｄと両端側ヒートブロック３３２が配設される。両端側ヒートブロック３３２の長さは、例えば４２ｍｍとすることができる。（４２ｍｍ×２＋２１４ｍｍ＝２９８ｍｍ＞２９７ｍｍ）。

ヒートブロック３３１ａ～３３１ｄ、３３２を並列接続する場合、１つのブロック当たりの抵抗値（発熱量）はブロック数分だけ掛け算で高くしないといけない。例えば総抵抗１０Ωを図３Ａのように６ブロックで実現する場合、１つのヒートブロックの抵抗値は６０Ωとなる。このようにヒートブロックを高抵抗にするために、抵抗パターンを蛇行状にして通電距離を長くするのである。

前述したように、用紙サイズに対応してヒートブロックの分割位置を設定する都合で中央側と両端側でヒートブロックの長さが異なると、同じ蛇行状態（一定幅、一定厚かつ一定蛇行回数）の抵抗パターンで各ヒートブロック３３１ａ～３３１ｄ、３３２を構成した場合、中央側ヒートブロック３３１ａ～３３１ｄの抵抗値が両端側ヒートブロック３３２の抵抗値よりも大きくなる。

そうすると、共通の交流電源から中央側と両端側のヒートブロックに同じデューティで電流を供給すると、中央側ヒートブロック３３１ａ～３３１ｄの発熱密度が両端側ヒートブロック３３２の発熱密度よりも小さくなる。このように中央側と両端側で発熱密度が相違すると、定着ベルト３１０の温度ムラが発生して印刷品質が低下する。

そこで本発明の実施形態に係るヒータ部材３３０は、相対的に抵抗値が大きい中央側ヒートブロック３３１ａ～３３１ｄの抵抗値を下げるため、中央側ヒートブロック３３１ａ～３３１ｄに図３Ａのようにそれぞれ抵抗調整部３３８を設けることにした。この抵抗調整部３３８は、ヒートブロック３３１ａ～３３１ｄの抵抗パターンを構成する抵抗体よりも小さい電気抵抗を有する導電体で構成される。抵抗調整部３３８ないし導電体の材料としては、例えば銀（Ａｇ）もしくは銀パラジウム（ＡｇＰｄ）などを用いることができる。

抵抗調整部３３８を中央側ヒートブロック３３１ａ～３３１ｄに部分的に設けることで、ヒートブロック３３１ａ～３３１ｄの電流経路が抵抗調整部３３８の部分で短絡されて、ヒートブロック３３１ａ～３３１ｄの実質的通電経路長を低減し抵抗値を低減することができる。そして、抵抗調整部３３８の幅、長さ又は厚さを、中央側ヒートブロック３３１ａ～３３１ｄと両端側ヒートブロック３３２の発熱密度［Ｗ／ｍｍ²］の比率に対応して形成する。

或いは、抵抗調整部３３８の幅、長さ又は厚さを、中央側ヒートブロック３３１ａ～３３１ｄと両端側ヒートブロック３３２の電気抵抗、通電経路長または発熱面積（ｍｍ²）の比率に対応して形成する。こうすることで、中央側と両端側のヒートブロック３３１ａ～３３１ｄ、３３２の抵抗値の大きさを調整し発熱密度を均一化することができる。

なお、中央側ヒートブロック３３１ａ～３３１ｄの抵抗値を低減する代わりに両端側ヒートブロック３３２の抵抗パターンの断面を細くして抵抗値を増大することで発熱密度を均一化することも考えられる。しかし、そうすると、スクリーン印刷の都合上抵抗値のばらつきが大きくなってしまい、また局所的な発熱密度の上昇の影響で経時での寿命影響がある。したがって前述のように抵抗調整部３３８による発熱密度均一化が実用的である。

抵抗調整部３３８の形成方法は複数の方法が可能である。すなわち、
１）蛇行状抵抗パターンを部分的に切り欠くと共にパターンの欠けた部分に抵抗調整部３３８を埋め込むように形成する方法（前述した図３Ａの方法）
２）ヒートブロック３３１ａ～３３１ｄの蛇行状抵抗パターンの上に抵抗調整部３３８を部分的に上書き形成する方法
３）基材上に予め抵抗調整部３３８を部分的に形成してからヒートブロック３３１ａ～３３１ｄの蛇行状抵抗パターンを上書き形成する方法
４）蛇行状抵抗パターンに所定のドーパントを部分的にイオン注入する方法などが可能である。

ヒートブロック３３１ａ～３３１ｄとヒートブロック３３２には、温度検知部材としての接触式サーミスタＴＨ１～ＴＨ６が配設されている。すなわち中央側ヒートブロック３３１ａ～３３１ｄにサーミスタＴＨ１～ＴＨ４がそれぞれ配設され、端部側ヒートブロック３３２にサーミスタＴＨ５、ＴＨ６がそれぞれ配設されている。接触式サーミスタＴＨ１～ＴＨ６は、例えばヒータ基材３６０の裏側に配設することができる。

また、中央側の１つのヒートブロック３３１ｃと端部側の１つのヒートブロック３３２にサーモスタットＳ１、Ｓ２が配設されている。サーモスタットＳ１、Ｓ２は、サーミスタＴＨ１～ＴＨ６の故障、制御装置のトライアックの短絡、ＣＰＵの故障などでヒータ部材３３０が異常発熱し、過昇温に至るのを防止する電流遮断部材（安全素子）である。サーモスタットＳ１、Ｓ２は、例えばヒータ基材３６０の裏側に配設することができる。

サーミスタＴＨ１～ＴＨ６の配設位置は、通常は各ヒートブロックの発熱領域の中央が望ましい。しかし、本実施形態ではヒートブロックの中央に近い位置に抵抗調整部３３８を形成している。

抵抗調整部３３８は低抵抗で発熱密度が小さいので、抵抗調整部３３８に近づけて温度検知部材を配設すると、本来検出すべき温度よりも低い温度が検知される。低めに検知された温度で温度制御を実施すると、ヒートブロックの温度が狙いの温度よりも高くなってしまい、ホットオフセットや光沢異常等の異常画像発生のリスクが発生する。

そこで抵抗調整部３３８から離間してサーミスタＴＨ１～ＴＨ４を配設する。図３Ａでは抵抗調整部３３８が上流側から２段目の蛇行パターンに形成されているので、サーミスタＴＨ１～ＴＨ４を上流側の１段目の長手方向中央に配設している。これにより抵抗調整部３３８による影響がサーミスタＴＨ１～ＴＨ４に及ぶのを防止することができる。

これとは反対に、図３Ｂのように、抵抗調整部３３８の下流側にサーミスタＴＨ１～ＴＨ４を配設することもできる。図３ＢではサーミスタＴＨ１～ＴＨ４を最下流側すなわち上流側から４段目の蛇行パターンの長手方向中央に配設している。抵抗調整部３３８とサーミスタＴＨ１～ＴＨ４の間に蛇行パターンの２段分の間隔があるので、抵抗調整部３３８による影響がサーミスタＴＨ１～ＴＨ４に及びにくい。

両端側のヒートブロック３３２のサーミスタＴＨ５、ＴＨ６は、サーミスタＴＨ１～ＴＨ４の配設位置の長手方向延長線上に配設する。これにより短手方向で同じ位置的条件でサーミスタＴＨ１～ＴＨ６からの温度情報が得られるので、当該温度情報に基づいた制御装置の制御で定着ベルトの温度ムラ発生を抑制することができる。

図４のように抵抗調整部３３８に重ねてサーミスタＴＨ４を配設すると、本来検出すべき温度よりも低い温度が検知され、この低めに検知された温度で温度制御が実施されることになる。そうすると、ヒートブロックの温度が狙いの温度よりも高くなり、ホットオフセットや光沢異常等の異常画像発生のリスクが発生してしまう。

抵抗調整部３３８やサーミスタＴＨ１～ＴＨ４の配置は前述した図３Ａ、図３Ｂに限られない。例えば図５（ａ）～（ｆ）のように、抵抗調整部３３８とサーミスタＴＨを配置することもできる。

図５（ａ）～（ｆ）は、中央側ヒートブロック３３１ａ～３３１ｄを代表するヒートブロック３３１ｄと、両端側ヒートブロック３３２を示す。図５（ａ）は抵抗調整部３３８を用紙搬送方向最下流側に形成し、サーミスタＴＨ４を上流側から２段目の中央に配置している。抵抗調整部３３８を用紙搬送方向の最下流側に寄せて配線することで、サーミスタＴＨ１～ＴＨ４周辺は発熱密度が高くなり、ヒータ部材３３０を適切な温度で温度制御可能となる。

図５の場合も、両端側のヒートブロック３３２のサーミスタＴＨ６（ＴＨ５）は、サーミスタＴＨ１～ＴＨ４の配設位置の長手方向延長線上に配設する。これにより短手方向で同じ位置的条件でサーミスタＴＨ１～ＴＨ６からの温度情報が得られるので、当該温度情報に基づいた制御装置の制御で定着ベルトの温度ムラ発生を抑制することができる。

図５（ｂ）は抵抗調整部３３８を用紙搬送方向最上流側に形成し、サーミスタＴＨ４を下流側から２段目に配置している。抵抗調整部３３８とサーミスタＴＨ４の間に距離があるので、サーミスタＴＨ４周辺は発熱密度が高くなり、ヒータ部材３３０を適切な温度で温度制御可能となる。

図５（ｃ）は抵抗調整部３３８を３つに分けて分散形成している。すなわち、第１抵抗調整部３３８ａと第２抵抗調整部３３８ｂを下流側から２段目の両端に形成し、第３抵抗調整部３３８ｃを、これら抵抗調整部３３８ａ、３３８ｂと短手方向で重ならないように、最下流側の中央に形成している。

そしてサーミスタＴＨ４を上流側から２段目の中央に配置している。このように３つの抵抗調整部３３８ａ～３３８ｃを分散形成することで、ヒートブロック３３１ｄの発熱領域内での発熱密度を均一化することができる。

図５（ｄ）は抵抗調整部３３８を３つに分けて分散形成し、第１抵抗調整部３３８ａと第２抵抗調整部３３８ｂを用紙搬送方向最下流側の両端に形成し、第３抵抗調整部３３８ｃを最上流側の中央に形成している。そしてサーミスタＴＨ４を上流側から３段目の長手方向中央に配置している。

図５（ｅ）は抵抗調整部３３８を５つに分けて分散形成している。すなわち、第１抵抗調整部３３８ａを最上流の左端、第２抵抗調整部３３８ｂと第３抵抗調整部３３８ｃを上流側から２段目でサーミスタＴＨ４を左右から挟むように形成する。そして第４抵抗調整部３３８ｄを上流側から３段目の右端、第５抵抗調整部３３８ｅを最下流側の長手方向中央に形成している。

図５（ｆ）は同じく抵抗調整部３３８を５つに分けて分散形成し、第１抵抗調整部３３８ａを最上流の長手方向中央、第２抵抗調整部３３８ｂを上流側から２段目の右端に形成する。そして第３抵抗調整部３３８ｃと第４抵抗調整部３３８ｄを上流側から３段目でサーミスタＴＨ４を左右から挟むように形成し、第５抵抗調整部３３８ｅを最下流側の左端に形成している。

（シングル型ヒータ）
以上説明した実施形態は、デュアル型ヒータ部材であるが、図６はシングル型ヒータ部材３３０の例である。このヒータ部材３３０は２つの電極部３３９ａ、３３９ｂを有し、電極部３３９ａ、３３９ｂに接続された給電線３５１～３５３で電源ＰＷから電流を供給する。

給電線３５１、３５２の間にスイッチＳＷが配設され、スイッチＳＷのＯＮ・ＯＦＦによって電源ＰＷからの全ヒートブロックに対する電流を一括して供給・遮断する。このシングル型ヒータ部材３３０にも、図３Ｂと同様に抵抗調整部３３８、サーミスタＴＨ１～ＴＨ６、サーモスタットＳ１、Ｓ２が配設されている。

シングル型ヒータ部材３３０でも、図６（ｂ）のように、抵抗調整部３３８に重ねるようにしてサーミスタＴＨを配置すると、本来検出すべき温度よりも低い温度が検知され、ホットオフセットや光沢異常等の異常画像発生のリスクが発生してしまう。したがって図６（ａ）のようにサーミスタＴＨ１～ＴＨ４を抵抗調整部３３８から離間して配置する。

シングル型ヒータ部材３３０の抵抗調整部３３８やサーミスタＴＨ１～ＴＨ４の配置は前述した図６（ａ）に限られない。例えば図７（ａ）～（ｆ）のように、抵抗調整部３３８とサーミスタＴＨを配置することもできる。

図７（ａ）～（ｆ）は、中央側ヒートブロック３３１ａ～３３１ｄを代表するヒートブロック３３１ａを示す。図７（ａ）は抵抗調整部３３８を用紙搬送方向最下流側に形成し、サーミスタＴＨ１を上流側から２段目の右端に配置している。図７（ｂ）は抵抗調整部３３８を用紙搬送方向最上流側に形成し、サーミスタＴＨ１を下流側から２段目の右端に配置している。

図７（ｃ）は抵抗調整部３３８を２つに分けて分散形成している。すなわち、第１抵抗調整部３３８ａを下流側から２段目の長手方向中央から左側に形成し、第２抵抗調整部３３８ｂを最下流の長手方向中央から右側に形成している。

そしてサーミスタＴＨ１を上流側から２段目の右端に配置している。このように３つの抵抗調整部３３８ａ、３３８ｂを２つに分散形成することで、ヒートブロック３３１ａの発熱領域内での発熱密度を均一化することができる。

図７（ｄ）も抵抗調整部３３８を２つに分けて分散形成し、第１抵抗調整部３３８ａを最上流の右端に形成し、第２抵抗調整部３３８ｂを最下流の左側に形成している。そしてサーミスタＴＨ１を上流側から３段目の右端に配置している。

図７（ｅ）は抵抗調整部３３８を４つに分けて分散形成している。すなわち、第１抵抗調整部３３８ａを最上流の左端、第２抵抗調整部３３８ｂを上流側から２段目の中央寄りの左側、第３抵抗調整部３３８ｃを上流側から３段目の中央寄りの右側、第４抵抗調整部３３８ｄを最下流側の右端に形成している。そしてサーミスタＴＨ１を上流側から２段目の右端に配置している。

図７（ｆ）は同じく抵抗調整部３３８を４つに分けて分散形成し、第１抵抗調整部３３８ａを最上流の右端、第２抵抗調整部３３８ｂを上流側から２段目の中央寄りの右側、第３抵抗調整部３３８ｃを上流側から３段目の中央寄りの左側、第４抵抗調整部３３８ｄを最下流側の左端に形成している。そしてサーミスタＴＨ１を上流側から３段目の右端に配置している。

図８は、ヒートブロック３３１ａ～３３１ｄ、３３２の互いに隣接する端部を、同じ傾斜で短手方向で重ね合わせたものである。これによりヒートブロック３３１ａ～３３１ｄ、３３２相互間の短手方向での隙間をなくし、定着ベルト３１０における温度ムラを解消する。その他は、図３Ａと同様である。

（定着装置の変形例）
本発明は、上述の定着装置のほか、図９～図１１に示すような定着装置にも適用可能である。以下、図９～図１１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９に示す定着装置３００は、定着ベルト３１０に対して加圧ローラ３２０側とは反対側に、押圧ローラ３７０が配置されており、この押圧ローラ３７０とヒータ部材３３０とによって定着ベルト３１０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３２０側では、定着ベルト３１０の内周にニップ形成部材３８０が配置されている。ニップ形成部材３８０は、ステー３５０によって支持されており、ニップ形成部材３８０と加圧ローラ３２０とによって定着ベルト３１０を挟んでニップ部Ｎを形成している。

次に、図１０に示す定着装置３００では、前述の押圧ローラ３７０が省略されており、定着ベルト３１０とヒータ部材３３０との周方向接触長さを確保するために、ヒータ部材３３０が定着ベルト３１０の曲率に合わせて円弧状に形成されている。その他は、図９に示す定着装置３００と同じ構成である。

最後に、図１１に示す定着装置３００では、定着ベルト３１０のほかに加圧ベルト３９０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３２０に対して定着ベルト３１０側とは反対側に、ニップ形成部材３８０とステー３８１とを配置し、これらニップ形成部材３８０とステー３８１を内包するように加圧ベルト３９０を回転可能に配置している。

そして、加圧ベルト３９０と加圧ローラ３２０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２Ｂに示す定着装置３００と同じ構成である。

（本発明のその他の特徴）
以上本発明について説明したが、本発明の特徴は特許請求の範囲に記載するほか以下の特徴１～６のように記述することもできる。
［特徴１］
温度検知部材が配設された複数のヒートブロックに対して、ヒータ基材の短手方向における同じ位置で抵抗調整部が形成されているヒータ部材。
［特徴２］
温度検知部材が配設された複数のヒートブロックに対して、発熱密度が同じ位置に抵抗調整部が形成されているヒータ部材。
［特徴３］
温度検知部材が配設された複数のヒートブロックにおいて、温度検知部材の用紙搬送方向上流側に抵抗調整部が形成されているヒータ部材。
［特徴４］
温度検知部材が配設された複数のヒートブロックにおいて、温度検知部材の用紙搬送方向下流側に抵抗調整部が形成されているヒータ部材。
［特徴５］
温度検知部材が配設された複数のヒートブロックにおいて、温度検知部材の用紙搬送方向上流側と下流側に抵抗調整部が形成されているヒータ部材。
［特徴６］
温度検知部材が配設された複数のヒートブロックにおいて、ヒータ基材の短手方向等間隔に分散して抵抗調整部が形成されているヒータ部材。

以上、種々の定着装置の構成について説明したが、本発明に係るヒータ部材で使用する温度検知部材は接触式サーミスタに限定されるものではなく、他の温度センサを使用してもよい。またヒータ部材は薄肉定着ベルトを直接加熱する型式の定着装置の他、ヒータ部材を内周に配設したヒートローラ型式の定着装置にも適用可能である。また本発明に係るヒータ部材は、定着装置にのみ適用されるものではない。例えば、本発明に係るヒータ部材は、用紙に塗布されたインクを乾燥させるために、インクジェット方式の画像形成装置に搭載される乾燥装置や、インクジェットプリントヘッドのヒータにも適用可能である。

また、前記実施形態では中央のヒートブロックの長手方向長さＬ１の方を両端ヒートブロックの長手方向長さＬ２よりも長く設定したが（Ｌ２＜Ｌ１）、ヒートブロックの数や長さを変更することでこの大小関係を反対にすることも可能であり（Ｌ２＞Ｌ１）、その場合は両端ヒートブロックの方に抵抗調整部を形成する。そして両端ヒートブロックの抵抗調整部と重ならないように温度検知部材を配設する。

さらに、本発明に係るヒータ部材は、ベルト部材によって用紙などのシートを搬送しながら、そのシートの表面に被覆部材としてのフィルムを熱圧着する被覆装置（ラミネータ）にも適用可能である。また、本発明に係るヒータ部材は、ベルト部材を加熱するベルト加熱装置に限らず、ベルト部材を備えていない加熱装置にも適用可能である。また前記ヒータ部材の抵抗パターンは、蛇行状の他に櫛歯状、渦巻状等の任意の形状で形成可能である。

1Y,1M,1C,1Bk：作像ユニット ２：感光体（像担持体）
３：帯電装置 ４：現像装置
４：中央側 ４ａ：現像剤担持体
５：クリーニング装置 ５：ドラムクリーニング装置
５ａ：クリーニングブレード ６：露光装置
６ａ：ミラー ７：給紙装置
７ａ：ミラー ８：転写装置
１０：排紙装置 １１：中間転写ベルト
１２：一次転写ローラ １３：二次転写ローラ
１４：用紙搬送路 １５：タイミングローラ
５０：用紙給送装置 ６０：給紙ローラ
１００：画像形成装置 １０３：画像形成装置本体
２５０：レジストローラ対 ３００：定着装置
３１０：定着ベルト ３２０：加圧ローラ
３２１：鉄製芯金 ３２１：芯金
３２２：弾性層 ３２３：離型層
３３０：ヒータ部材 ３３０ａ：基材層
３３０ｂ：第１絶縁層 ３３０ｃ：発熱部
３３０ｄ：導体層 ３３０ｅ：第２絶縁層
３３０ｆ：第３絶縁層 ３３１ａ～３３１ｄ：中央側ヒートブロック
３３２：両端側ヒートブロック ３３３～３３５：電極部
336、339、340、341：導電線 ３３７ｂ：両端側ヒートブロック
３３８：抵抗調整部 ３３８ａ～３３８ｅ：抵抗調整部
３３９ａ、３３９ｂ：電極部 ３５０：ステー
３５１～３５５：給電線 ３６０：ヒータ基材
３７０：押圧ローラ ３８０：ニップ形成部材
３８１：ステー ３９０：加圧ベルト
Ｌｂ：レーザ光 Ｎ：転写ニップ
Ｎ：ニップ部 Ｎ１：加熱ニップ（第１ニップ部）
Ｎ２：定着ニップ（第２ニップ部） Ｐ：用紙
ＰＷ：電源 Ｓ１、Ｓ２：サーモスタット
ＳＷ、ＳＷ１、ＳＷ２：スイッチ ＴＨ１～ＴＨ６：サーミスタ
ＴＭ：転写手段

特許第４５１２２３２号公報

Claims (8)

1. 通電によって発熱する抵抗体を有し基材の表面に複数で形成されたヒートブロックと、
   前記抵抗体の電気抵抗よりも小さい電気抵抗を有し前記ヒートブロックの通電経路に形成された抵抗調整部と、
   前記ヒートブロックの温度を制御する制御装置で使用するために前記ヒートブロックの温度を検出可能に配設された温度制御用の温度検知部材とを有し、
   前記温度検知部材が、前記基材の長手方向及び短手方向を含む平面において前記抵抗調整部から離間した位置に配設されていることを特徴とするヒータ部材。
2. 前記抵抗調整部と前記温度検知部材が、前記基材の長手方向で異なる位置に配設されている請求項１のヒータ部材。
3. 前記抵抗調整部と前記温度検知部材が、前記基材の短手方向で異なる位置に配設されている請求項１又は２のヒータ部材。
4. 前記抵抗調整部によって前記複数のヒートブロックの発熱密度が均一化される請求項１から３のいずれか１項のヒータ部材。
5. 前記ヒートブロックの前記抵抗体と前記抵抗調整部のそれぞれが、前記基材の表面に一層のシート状の抵抗パターンとして形成されると共に、前記抵抗体の抵抗パターンと前記抵抗調整部の抵抗パターンが混在して一体化され一層で一定厚のシート状に構成されている請求項１から４のいずれか１項のヒータ部材。
6. 請求項１から５のいずれか１項の前記ヒータ部材によって被加熱部材が加熱されるように構成されていることを特徴とする加熱装置。
7. 可撓性を有するスリーブ状の回転部材と、
   前記回転部材の内周に対して前記ヒータ部材の加熱領域が摺接する請求項１から５のいずれか１項の前記ヒータ部材と、
   前記回転部材を挟んで前記ヒータ部材と圧接して前記回転部材との間にニップ部を形成する加圧部材とを有し、
   前記ニップ部で用紙を挟持搬送する際に前記ヒータ部材の熱を前記用紙に付与することを特徴とする定着装置。
8. 給紙装置、画像形成部、転写装置および請求項７の定着装置を備えた画像形成装置。

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