JPH05266963A

JPH05266963A - ヒーター

Info

Publication number: JPH05266963A
Application number: JP9359992A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Masuda; 和則増田; Hiroshi Kondo; 浩史近藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-03-19
Filing date: 1992-03-19
Publication date: 1993-10-15
Anticipated expiration: 2017-05-20
Also published as: JP3284580B2

Abstract

(57)【要約】【目的】通電発熱抵抗体複数本タイプのヒーターにつ
いて、ヒーター幅方向に関する温度勾配が大きく変化す
ることを防止して、画像加熱定着装置にあっては該温度
勾配による定着ムラ等の定着不良の発生をなくするこ
と。【構成】電気的に絶縁性の基板２の表面に基板長手方
向に少なくとも２本以上の通電発熱抵抗体３ａ・３ｂを
設け、それらの通電発熱抵抗体を選択的に通電すること
で発熱させるヒーターにおいて、基板表面側の個々の通
電発熱抵抗体の形成位置に対応する基板背面側位置にそ
れぞれヒーターの温度を検出する温度検出素子７ａ・７
ｂを配設したこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気的に絶縁性の基板
面に通電発熱抵抗体を設け、この抵抗体に通電すること
で発熱させるヒーターに関する。

【０００２】

【従来の技術】このようなヒーターを利用した装置とし
てフィルム加熱方式の加熱装置が挙げられる。

【０００３】該加熱装置は本出願人の先の提案に係る特
開昭６３−３１３１８２号公報等で知られており、電子
写真複写機・プリンタ・ファクシミリ等の画像形成装置
における画像加熱定着装置、すなわち電子写真・静電記
録・磁気記録等の画像形成プロセス手段により熱溶融性
の樹脂等より成るトナー（顕画剤）を用いて記録材（エ
レクロトファックスシート・静電記録シート・転写材シ
ート・印刷紙など）の面に直接方式もしくは間接（転
写）方式で形成した、目的の画像情報に対応した未定着
トナー像を該画像を担持している記録材に固着画像とし
て加熱定着処理する画像加熱定着装置として活用でき
る。

【０００４】また、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質する装置や仮定着処理する
装置等として使用できる。

【０００５】図２０に該加熱装置の要部の概略構成（横
断面模型図）を示した。図２１と図２２はヒーターの一
部切欠き平面図と背面図である。

【０００６】１はヒーター（加熱体）であり、ａ．電気絶縁性・耐熱性・低熱容量の細長の基板２と、ｂ．この基板２の一方面側（表面側）の基板幅方向中央
部に基板長手に沿って直線細帯状に形成した通電発熱抵
抗体３と、ｃ．この通電発熱抵抗体３の両端部にそれぞれ導通させ
て基板面に形成した電極端子（接続端子）４・５と、ｄ．基板２の通電発熱抵抗体形成面を被覆させたヒータ
ー表面保護層としてのガラス等の電気絶縁性オーバーコ
ート層６と、ｅ．基板２の他方面側（背面側）に設けたサーミスタ等
の温度検出素子７等よりなる。

【０００７】基板２は、例えば、幅１０ｍｍ・厚さ１ｍ
ｍ・長さ２４０ｍｍの、Ａｌ₂ Ｏ₃，ＡｌＮ，ＳｉＣ等
のセラミック板等である。

【０００８】通電発熱抵抗体３は、例えば、厚さ１０μ
ｍ・幅１ｍｍの、スクリーン印刷等で塗工したＡｇ／Ｐ
ｄ（銀パラジウム合金），ＲｕＯ₂ ，Ｔａ₂ Ｎ等のパタ
ーン層である。

【０００９】ヒーター１は定着面の温度を管理・制御す
るために装置の横断面において、通電発熱抵抗体３を図
２０のように後述する定着ニップ部Ｎ（圧接ニップ部、
加圧部）の幅領域内の略中央部に位置させる構造となっ
ている。

【００１０】ヒーター１のオーバーコート層６側がフィ
ルム接触摺動面側であり、この面側を外部露呈させてヒ
ーター１を断熱性のヒーターホルダ８を介してヒーター
支持部９に固定支持させてある。

【００１１】１０は厚さ例えば４０μｍ程度のポリイミ
ド等のエンドレスベルト状、或は長尺ウエブ状の耐熱性
フィルム、１１はこのフィルムをヒーター１に対して押
圧する加圧部材としての回転加圧ローラである。

【００１２】フィルム１０は不図示の駆動部材により或
は加圧ローラ１１の回転力により所定の速度で矢示の方
向にヒーター１面に密着した状態でヒーター１面を摺動
しながら回転或は走行移動する。

【００１３】ヒーター１は通電発熱抵抗体３の両端電極
端子４・５間に交流電源１２より電圧印加がなされ、該
通電発熱抵抗体３が発熱することで昇温する。

【００１４】ヒーター１の温度は基板背面の温度検出素
子７で検出されてその検出情報が通電制御回路１３へフ
ィードバックされて交流電源１２から通電発熱抵抗体３
への通電が制御されることで、ヒーター１が所定の温度
に温調制御される。

【００１５】ヒーター１の温度検出素子７は熱応答性の
最も良い定着面つまりヒーター基板表面側の通電発熱抵
抗体３の形成位置に対応する基板背面側部分位置（通電
発熱抵抗体３の直下に対応する基板背面側部分位置）に
配設される。

【００１６】ヒーター１の通電発熱抵抗体３に対する通
電によりヒーター１を所定に昇温させ、またフィルム１
０を移動駆動させた状態いおいて、フィルム１０と加圧
ローラ１１との圧接部（加圧部）である定着ニップ部Ｎ
に被加熱材としての記録材Ｐを未定着トナー画像面をフ
ィルム１０面側にして導入することで、記録材Ｐがフィ
ルム１０面に密着してフィルム１０と共に定着ニップ部
Ｎを移動通過し、その移動通過過程でヒーター１からフ
ィルム１０を介して記録材Ｐに熱エネルギーが付与され
て記録材Ｐ上の未定着トナー画像ｔが加熱溶融定着され
る。

【００１７】従来、画像加熱定着装置としては熱ローラ
方式が一般的に用いられていた。これは、金属製のロー
ラの内部にヒーターを備えた定着ローラと、弾性を持つ
加圧ローラからなり、この一対のローラ間の定着ニップ
部に記録材を導入通過させることによりトナー像を加熱
・加圧して定着させる。

【００１８】しかし、このような熱ローラ方式の画像加
熱定着装置は、ローラの熱容量が大きいためローラが所
定の定着温度に達するのに時間（立上り時間、ウオーム
アップ時間、ウエイトタイム）がかかり、また素早く使
用するためには、機械を使用していないときにもある程
度の温度に温調していなければならない。これは熱板方
式・オーブン定着方式等の他の加熱式の定着装置につい
ても同様である。

【００１９】これに対して、前記のようなフィルム加熱
方式の装置においては、ヒーター１として低熱容量ヒー
タを用いることができるため、従来の熱ローラ方式等の
装置に比べウエイトタイム短縮化（クイックスタート
性）が可能となり、またクイックスタートが可能となる
ため、使用していないときの予熱が必要なくなり、総合
的な意味での省電力化もはかれる。その他、他の方式装
置の種々の欠点を解決できるなどの利点を有し、効果的
なものである。

【００２０】ヒーター１の温調制御に関して、通電発熱
抵抗体３の負荷抵抗値は一定であり、ヒーター１を所定
の設定温度に制御するためには、通電発熱抵抗体３に対
する印加電圧または電流をコントロールするか、通電時
間をコントロールする方法が採られる。

【００２１】しかし、通電発熱抵抗体３に対する印加電
圧または電流をコントロールする方法は、周辺回路が複
雑化し、またヒーター以外の回路部で比較的大きな電力
消費を伴う。

【００２２】そこで一般的には通電時間をコントロール
する方法が採られている。そのコントロール方法として
は主に次の・の２つが行なわれてきた。

【００２３】．図２３に電流波形図で示したように、
電源波形の半波ごとに、通電する、通電しない、を制御
するゼロクロス波数制御。

【００２４】．図２４に電流波形図で示したように、
電源波形の半波ごとに通電する位相角を制御する位相制
御。

【００２５】しかしそれ等の制御の場合もそれぞれ次の
ような問題点がある。

【００２６】即ち、のゼロクロス波数制御方式では、
ヒーター１の温度を所定値に制御するために供給できる
電力量は電源の半波単位では、ＯＮ／ＯＦＦによる２値
である。したがって、正確に温度を制御するためには、
複数個の半波を１つのブロックとして、ＯＮ／ＯＦＦの
パターンを設定する、あるいは１ブロック内のＯＮ／Ｏ
ＦＦのデューティを設定するという様な制御を行ってい
る。このようなブロック単位での制御では応答時間が大
きくなり、ヒーターの温度リップルが大きくなるという
問題がある。また一方、半波ごとにＯＮ／ＯＦＦが切り
換わる等の場合、負荷電流に高調波ノイズ成分が生じて
しまう問題がある。

【００２７】の位相制御方式では、通電位相角が９０
°付近では、急激に電流が流れ始めるため大きなレベル
のスイッチングノイズが生じる。また、ゼロクロス波数
制御と同様に負荷電流に高調波ノイズ成分が生じる等の
問題がある。

【００２８】そこで、ヒーター１の温度制御特性を向上
させ、また電源端子ノイズを軽減させる構成として、ヒ
ーターを、基板上に通電発熱抵抗体を複数本形成した形
態のものにし、その複数本の通電発熱抵抗体を選択的に
通電コントロールする加熱装置及び温度制御装置が提案
されている（特願平３−３４４５３０号）。

【００２９】図２５はそのような通電発熱抵抗体複数本
タイプのヒーターの一例の横断模型図、図２６は一部切
欠き平面図、図２７は背面図である。

【００３０】本例のヒーター１は、基板２の表面に互い
に抵抗値の異なる２本の通電発熱抵抗体３ａ・３ｂを基
板幅方向中央部に基板長手に沿って並行に具備させたも
のである。

【００３１】この２本の並行通電発熱抵抗体３ａ・３ｂ
の一端側には両者３ａ・３ｂに対して共通の電極端子４
を基板２面に形成し、他端側には両者３ａ・３ｂに対し
て夫々独立の個別の電極端子５ａ・５ｂを基板２面に形
成してある。

【００３２】７・７は基板２の背面に配設したサー
ミスタ等の温度検出素子７の接続用配線である。

【００３３】上記２本の通電発熱抵抗体３ａ・３ｂへの
通電制御は、温度検出素子７の検出温度が所定の設定温
度になるように、交流電源の半周期毎に通電制御回路に
より２本の通電発熱抵抗体３ａ・３ｂのうち、ａ．両方とも通電ｂ．ある一方のみ通電ｃ．逆の他方のみ通電ｄ．両方とも非通電の４通りの通電パターンを適宜選択制御することで、ヒ
ーター１を温調制御するものである。具体的には下記
（１）か（２）の制御方法が採られる。

【００３４】（１）ヒーター１の温度を検知し、基準温
度データと比較・演算して所定の設定温度範囲に制御す
るものとし、各々の抵抗体３ａ・３ｂへの通電を制御す
る複数のスイッチング素子を有し、演算された制御量に
も基づいて抵抗体３ａ・３ｂへの通電を電源波形の半波
ごとに制御する方法。

【００３５】（２）ヒーター１の温度を検知し、基準温
度データと比較・演算して所定の設定温度範囲に制御す
るものとし、各々の抵抗体３ａ・３ｂへの通電を制御す
る複数のスイッチング素子を有し、電源波形のゼロック
ス検出手段を設け、演算された制御量にも基づいて抵抗
体３ａ・３ｂへの通電を、各々ゼロックス検出手段の出
力を基準に電源波形の半波内の任意の位相に制御する方
法。

【００３６】上記の（１）・（２）のいづれかの方法に
より、電源ラインのスイッチングノイズの極めて小さ
い、そして温度制御性の極めて高いヒーターとすること
ができる。

【００３７】図２８は互いに抵抗値の異なる通電発熱抵
抗体を並行３本３ａ・３ｃ・３ｂ具備させたヒーターの
一部切り欠き平面図である。これ等３本の通電発熱抵抗
体３ａ・３ｃ・３ｂに対する通電制御も上述例と同様で
ある。

【００３８】

【発明が解決しようとする課題】

（Ａ）前述図２０のような画像加熱定着装置において、
記録材Ｐ面へのトナー像ｔの定着は、トナー像を加圧・
加熱しトナーを溶融させることによって行われる。つま
り定着性は加圧力およびヒーター温度と密着な関係があ
る。

【００３９】したがってヒーター１の通電発熱抵抗体３
はフィルム１０を挟んでヒーター１と加圧ローラ１１の
圧接で形成される定着ニップ部Ｎの幅領域中央部のもっ
とも加圧力の高い部分に対応した位置に存在しているの
が定着性およびヒーターの熱効率の点で望ましい。

【００４０】ところが、前述の通電発熱抵抗体複数本タ
イプのヒーター１の場合、例えば前述図２５〜２７の通
電発熱抵抗体２本タイプのヒーター１についていえば、
２本の通電発熱抵抗体３ａ・３ｂを形成した基板１の該
抵抗体形成面をガラス等のオーバーコート層６で覆って
ある構造であるため、図２０の横断面模型図のように２
本の通電発熱抵抗体３ａ・３ｂの間部分のオーバーコー
ト層表面部分は凹状の形状となり、この凹状部分ａが定
着ニップ部Ｎの幅領域の中央部に対応する。

【００４１】また２本の通電発熱抵抗体３ａ・３ｂへの
通電は、ヒーター基板背面の温度検出素子としてのサー
ミスタ７の検出温度が設定温度になるようにそれぞれ選
択的に行われる。つまり前述したように、該２本の通電
発熱抵抗体３ａ・３ｂの両方とも通電、ある一方のみ通
電、逆の他方のみ通電、両方とも非通電の４通りのパタ
ーンが選択的になされるので、必ずしも、定着ニップ部
Ｎ内の加圧力の高い部分がその瞬間の発熱部になるとは
限らない。

【００４２】通電パターンの一例として、通紙中ある一
方の通電発熱抵抗体への通電が連続している場合、温度
検出素子７の検出温度は設定温度に収束していても、ヒ
ーター１の幅方向には温度勾配が生じている。

【００４３】この状態では、通電されている通電発熱抵
抗体側のニップ部が主に定着を司ることになる。この状
態から一転して、逆の通電発熱抵抗体側に通電される状
態に変化すると、主に定着を司るニップ部も逆の通電発
熱抵抗体側に移動する。この間に定着ニップ部Ｎを通過
する記録材Ｐはヒーター１の幅方向の温度勾配の変化に
よって定着不良を起こすことがある。

【００４４】このことは図２８の通電発熱抵抗体を３本
以上にしたヒーターの場合にも同様のことがいえる。

【００４５】本発明は、通電発熱抵抗体複数本タイプの
ヒーターについて、上述のようなヒーター幅方向に関す
る温度勾配が大きく変化することを防止して、画像加熱
定着装置にあっては該温度勾配による定着ムラ等の定着
不良の発生をなくすることを目的とする。

【００４６】（Ｂ）上記（Ａ）で述べたように、ヒータ
ーの通電発熱抵抗体は定着ニップ部Ｎの幅領域中央部の
もっとも加圧力の高い部分に対応した位置に存在してい
るのが定着性およびヒーターの熱効率の点で望ましいの
であるが、通電発熱抵抗体２本タイプのヒーター１の場
合はその２本の通電発熱抵抗体３ａ・３ｂが定着ニップ
部Ｎの幅領域中央部を中にしてそのフィルム移動方向上
流側と下流側として位置していてその両者３ａ・３ｂに
対する通電が選択的になされて必ずしも加圧力の高い部
分がその瞬間の発熱部になるとは限らないこと、また２
本の通電発熱抵抗体３ａ・３ｂの間部分のオーバーコー
ト層６の凹状部分ａが定着ニップ部Ｎの幅領域の中央部
に対応することから、定着性および熱効率の点で十分な
性能が得られず、また発熱部と記録材との密着が十分で
なく、定着後の記録材のしわや紙詰まり発生の原因とな
る。

【００４７】本発明は通電発熱抵抗体２本タイプのヒー
ター１についての上記の問題を解消することを目的とす
る。

【００４８】（Ｃ）通電発熱抵抗体複数タイプのヒータ
ーにおいて、異なる抵抗値をもつ通電発熱抵抗体をＡｇ
／Ｐｄ等の抵抗材料の１回のパターン印刷工程で形成す
るためには、各抵抗体の幅を変化させるしかない。その
ため、抵抗体群の存在するヒーター幅方向領域が広が
り、従来の１本の抵抗体からなるヒーター基板に比べヒ
ーター幅方向にも複雑な温度分布をもつため、ヒーター
１と記録材Ｐとが接触する領域に安定した熱を供給する
ことができず、定着不良となりやすい。

【００４９】また、印刷により抵抗体を形成する場合
に、印刷条件等により抵抗体の幅は制作可能な限界が存
在し、抵抗体の抵抗値には上限が存在する。そのため、
より高精度な制御を行うために必要な高抵抗値をもつ抵
抗体が製作できない。

【００５０】また、異なる抵抗値からなる抵抗体をそれ
ぞれ独立して駆動制御するため、ヒーター面内での温度
分布が不均一になりやすい。

【００５１】さらに、それぞれの抵抗体を独立に通電す
るため抵抗体の接続部の他端は複数の電極端子部を必要
とする。また、それぞれの抵抗体には数アンペアもの電
流が通電されるため、その接続信頼性を得るためには広
い接触面積を必要とし、その電極端子部の為だけにヒー
ター外形を大きくしなければならなくなる。

【００５２】本発明は通電発熱抵抗体複数タイプのヒー
ターについての該問題を解消することを目的とする。

【００５３】（Ｄ）通電発熱抵抗体複数タイプのヒータ
ーについて各通電発熱抵抗体への通電制御回路１３は負
荷抵抗を変化させるために、それぞれの抵抗体にＳＳ
Ｒ、トライアック等のスイッチ素子や配線、コネクター
を設けなければならずコストアップとなる。

【００５４】本発明は通電制御回路系をローコストに構
成することを目的とする。

【００５５】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とするヒーターである。

【００５６】（１）電気的に絶縁性の基板の表面に少な
くとも２本以上の通電発熱抵抗体を設け、それらの通電
発熱抵抗体を選択的に通電することで発熱させるヒータ
ーにおいて、基板表面側の個々の通電発熱抵抗体の形成
位置に対応する基板背面側位置にそれぞれヒーターの温
度を検出する温度検出素子を配設したことを特徴とする
ヒーター。

【００５７】（２）電気的に絶縁性の基板の表面に２本
の通電発熱抵抗体を設け、それらの通電発熱抵抗体を選
択的に通電することで発熱させるヒーターにおいて、そ
の２本の通電発熱抵抗体の間の基板面部分を凸状部にし
たことを特徴とするヒーター。

【００５８】（３）電気的に絶縁性の基板の表面に２本
の通電発熱抵抗体を設け、それらの通電発熱抵抗体を選
択的に通電することで発熱させるヒーターにおいて、そ
の２本の通電発熱抵抗体の間の基板面部分に電気絶縁性
を有する熱伝導体を設け、基板表面を凸状の形状にした
ことを特徴とするヒーター。

【００５９】（４）電気的に絶縁性の基板の表面に２本
の通電発熱抵抗体を設け、それらの通電発熱抵抗体を選
択的に通電することで発熱させるヒーターにおいて、そ
の２本の通電発熱抵抗体を形成した基板表面に設けた電
気絶縁性オーバーコート層の、２本の通電発熱抵抗体間
部分の表面高さを他の部分に比べて高く形成したことを
特徴とするヒーター。

【００６０】（５）電気的に絶縁性の基板の表面に少な
くとも２本以上の通電発熱抵抗体を設け、それらの通電
発熱抵抗体を選択的に通電することで発熱させるヒータ
ーにおいて、通電発熱抵抗体は異なる体積抵抗率をもつ
抵抗材料によりそれぞれ形成されていることを特徴とす
るヒーター。

【００６１】（６）電気的に絶縁性の基板の表面に少な
くとも２本以上の通電発熱抵抗体を設け、それらの通電
発熱抵抗体を選択的に通電することで発熱させるヒータ
ーにおいて、少なくとも１つの通電発熱抵抗体のパター
ンの少なくとも１部を波形に形成したことを特徴とする
ヒーター。

【００６２】（７）電気的に絶縁性の基板の表面に少な
くとも２本以上の通電発熱抵抗体を設け、それらの通電
発熱抵抗体を選択的に通電することで発熱させるヒータ
ーにおいて、通電発熱抵抗体群の外郭をなす両外側２本
の通電発熱抵抗体のみ、それらの一端側と他端側をそれ
ぞれ共通の通電用電極端子に導通させて接続したことを
特徴とするヒーター。

【００６３】（８）電気的に絶縁性の基板の表面に少な
くとも１組以上の対向電極パターンを設け、対向電極パ
ターン間に通電発熱抵抗体を配置し、上記電極パターン
の一部を電気的に共通の通電用電極端子とし、この接続
された電極パターンと対向した関係にある電極パターン
はそれぞれ独立した個別の通電用電極端子を設けたこと
を特徴とするヒーター。

【００６４】（９）電気的に絶縁性の基板の表面に少な
くとも２本以上の通電発熱抵抗体を設け、それらの通電
発熱抵抗体を選択的に通電することで発熱させるヒータ
ーにおいて、通電発熱抵抗体群の一端側は共通１つの通
電用電極端子に接続し、他端側はそれぞれ独立の個別の
通電用電極端子に接続し、独立の個別の通電用電極端子
あるいは通電発熱抵抗体から独立した通電用電極端子間
のパターン部に温度により開閉するスイッチ機能を持っ
た導体により、少なくとも２本以上の通電発熱抵抗体の
他端が、温度により短絡されることを特徴とするヒータ
ー。

【００６５】（１０）基板表面に形成した２本または２
本以上の通電発熱抵抗体の群の一端側は共通１つの通電
用電極端子に導通させて接続し、他端側はそれぞれ独立
の個別の通電用電極端子に導通させて接続したことを特
徴とする（１）乃至（６）の何れかに記載のヒーター。

【００６６】（１１）通電発熱抵抗体の通電用電極端子
の少なくとも１部が、通電発熱抵抗体群を形成した基板
表面側とは反対側の基板背面側に設けられていることを
特徴とする（１）乃至（１０）の何れかに記載のヒータ
ー。

【００６７】（１２）画像加熱定着装置の加熱体である
ことを特徴とする（１）乃至（１１）の何れかに記載の
ヒーター。

【００６８】

【作用】．通電発熱抵抗体複数本タイプのヒーターについて、
基板表面側の個々の通電発熱抵抗体の形成位置に対応す
る基板背面側位置にそれぞれヒーターの温度を検出する
温度検出素子を配設することで、該複数の温度検出素子
の検出温度の平均値をヒーター温度として設定温度との
比較演算を行い、上記複数の通電発熱抵抗体に対する通
電パターンを選択的に制御する。更に各温度検出素子の
検出温度の差をヒーターの幅方向の温度勾配とし、所定
の温度勾配が生じた場合は、次の半波の通電は必ず低温
側の通電発熱抵抗体に通電するように、平均温度から演
算して得られた通電パターンを補正し、通電発熱抵抗体
に対する通電制御信号とする。これによりヒーター幅方
向に関する温度勾配が大きく変化することが防止され、
画像加熱定着装置にあっては該温度勾配による定着ムラ
等の定着不良の発生をなくすることができる。

【００６９】．通電発熱抵抗体２本タイプのヒーター
について、ａ．２本の通電発熱抵抗体の間の基板面部分を凸状部に
するｂ．或は、２本の通電発熱抵抗体の間の基板面部分に電
気絶縁性を有する熱伝導体を設け、基板表面を凸状の形
状にするｃ．或は、２本の通電発熱抵抗体を形成した基板表面に
設けた電気絶縁性オーバーコート層の、２本の通電発熱
抵抗体間部分の表面高さを他の部分に比べて高く形成す
ることにより、ヒーターの幅方向の略中央部の突起部に対
応する定着ニップ部の幅領がもっとも加圧力の高いニッ
プ中心となり、熱効率及び定着性が向上し、装置に導入
される被加熱材としての記録材のしわや紙詰まりの発生
が防止される。凸状部を基板よりも熱伝導性のよいもの
にすることで定着ニップ部の幅方向中央部に対する熱伝
達効率が向上する。

【００７０】．通電発熱抵抗体複数本タイプのヒータ
ーについて、ａ．通電発熱抵抗体は異なる体積抵抗率をもつ抵抗材料
によりそれぞれ形成するｂ．或は、少なくとも１つの通電発熱抵抗体のパターン
の少なくとも１部を波形に形成するｃ．或は、通電発熱抵抗体群の外郭をなす両外側２本の
通電発熱抵抗体のみ、それらの一端側と他端側をそれぞ
れ共通の通電用電極端子に導通させて接続するｄ．或は、電気的に絶縁性の基板の表面に少なくとも１
組以上の対向電極パターンを設け、対向電極パターン間
に通電発熱抵抗体を配置し、上記電極パターンの一部を
電気的に共通の通電用電極端子とし、この接続されたパ
ターンと対向した関係にある電極パターンはそれぞれ独
立した個別の通電用電極端子を設けることにより、安定した定着性、高精度な通電制御・温度
制御、ヒーター幅方向の温度分布の均一化、ヒーターの
幅方向の寸法の短縮化等ができる。

【００７１】即ち、抵抗体の材料として、異なる体積抵
抗値をもつ抵抗体材料を用い、複数の印刷工程により、
それぞれの抵抗体を形成すれば、必要とされる抵抗値を
満足し、さらに抵抗体の幅の狭いヒーターが得られる。
そのため、抵抗体の存在する幅が抑えられ加圧ローラに
より加圧されている領域内（定着ニップ部内）にすべて
の抵抗体が存在し、ヒーターの発熱領域幅は狭くなり、
熱応答性が高く、発熱領域の温度分布の安定したヒータ
ーとなり、安定した定着性が得られる。

【００７２】抵抗体のパターンを波形にすることによ
り、ヒーターとして接触する長さにおける単位長あたり
の抵抗値を大きくすることが可能となり、より高精度な
制御が可能となる。抵抗体の両端部を波形形状にして抵
抗体の存在する面積を増大させれば、その領域の発熱量
は増大し端末効果の影響を補正してヒーター長手方向中
央部と端部での温度差をなくすことが可能となり、ヒー
ター長手方向の温度分布が均一なり、定着性能がより向
上する。

【００７３】それぞれの抵抗体からそれぞれ独立した電
極端子に電気的に接続されるまでに基板にスルーホール
を設け、抵抗体の形成された面と反対側の基板背面側に
１部の電極端子部を設けることにより電極端子部の領域
を広くすることが可能となり、基板サイズを大型にする
ことなく、信頼性のあるヒーターにすることが可能とな
る。

【００７４】抵抗体群の外郭をなす両外側の２つの抵抗
体の両端部をそれぞれ共通電極端子に接続することによ
り抵抗体群外郭の該両外側２つの抵抗体を同時に通電し
昇温させる。内側の抵抗体は独立して通電することによ
り昇温させる。このようにすることでヒーターの幅方向
両サイドが同時に昇温することによりヒーター幅方向の
温度分布が均一化する。抵抗体群の外郭をなす両外側の
２つの抵抗体を同時に通電することにより、スイッチの
数を減らし、かつ、抵抗体群の温度分布の片寄りをなく
すことができる。そのため、温度分布の片寄りによるト
ナーの定着不良をなくし、定着性が向上する。

【００７５】少なくとも１組以上の対向して描かれた電
極（配線）パターン間に抵抗体を形成することにより、
少なくとも２組以上の抵抗体が得られる。このとき、対
向するパターン間隔を変えることにより抵抗値は変化さ
せることが可能であり、さらに、この方式では１回の抵
抗体の印刷で形成でき、さらに抵抗体が１つの山で２つ
の抵抗値を得られる。そのため、温度分布が均一とな
る。

【００７６】．通電発熱抵抗体複数本タイプのヒータ
ーについて、並列抵抗状態から単独抵抗状態への切り換
えは、温度によって決まり、またその切り換えに要求さ
れるスピードは速くなく、電気的スイッチで行わなくて
もよい。

【００７７】そこで、熱膨張係数の異なる材質からなる
２枚の金属を貼り合わせ熱膨張により湾曲するようにし
たバイメタルや、温度により形状の変化する形状記憶合
金により室温から所定の温度までの間で、抵抗体群の他
端を短絡させる様なスイッチをつくりヒーター上に配置
すれば、高価な電気的スイッチ（ＳＳＲ、トライアック
等）の数を減らすことが可能となり、コストダウンが可
能である。

【００７８】また、同一数の電気的スイッチを使えば、
高抵抗体の数を増やすことができ、より高精度な温度制
御が可能である。

【００７９】上記構成により、電源波形の半波ごとにヒ
ーターの負荷抵抗値を変化させることができ、ヒーター
の温度検出値に対する供給電極の制御応答性を向上させ
ることができ、従来の位相制御方式のようなスイッチン
グノイズを発生しない温度制御装置において、よりロー
コストで、より温度安定性の高いヒーターとなる。

【００８０】切り換えスピードの遅くてかまわない部分
のスイッチを電気スイッチから、機械的スイッチに変更
したことにより、よりローコストなヒーターとすること
ができる。また、従来と同じ数の電気的スイッチを用い
れば、設定温度での温度制御がより高精度に行えるよう
になる。

【００８１】

【実施例】

〈実施例１〉（図１〜図４）本実施例は通電発熱抵抗体複数本タイプのヒーターにつ
いて、基板表面側の個々の通電発熱抵抗体の形成位置に
対応する基板背面側位置にそれぞれヒーターの温度を検
出する温度検出素子を配設することで、ヒーター幅方向
に関する温度勾配が大きく変化することを防止したもの
の実施例である。

【００８２】（１）図１は前述図２５〜２７の通電発熱
抵抗体２本タイプのヒーター１について、基板２の表面
側の個々の通電発熱抵抗体３ａ・３ｂの形成位置に対応
する基板背側位置にヒーターの温度を検出する都合２個
の温度検出素子７ａ・７ｂを配設したヒーターの背面図
である。図２は図１の（２）−（２）線に沿う横断面模
型図である。図２５〜２７のヒーター１と同じ構成部材
・部分には同じ符号を付して再度の説明を省略する。

【００８３】温度検出素子７ａ・７ｂは基板背面側の上
記の位置に接着またはビスと止めして密着して配設して
ある。温度検出素子７ａ・７ｂは温度によって抵抗値の
変化するサーミスタ等を用いる。

【００８４】７１ａ・７１ｂ・７１ｄは温度検出素子７
ａ・７ｂに接続した導体配線である。そのうち導体配線
７１ａ・７１ｂは温度検出素子７ａ・７ｂの各一方の端
子についての個別配線であり、７１ｄは各他方の端子に
ついての共通配線である。

【００８５】図３のように温度検出素子７の配線の一端
７をＤＣ電源Ｖ_CCに接続し、他端７をヒーターから
離れた位置に配置された温度係数の小さな固定抵抗２１
を介してグランド（ＧＮＤ）に接続すると、温度検出素
子７・固定抵抗２１間の電圧が、温度検出素子の温度と
抵抗値の関係より、温度検出素子の温度として検出でき
る。

【００８６】したがって図１のヒーター１においてヒー
ター基板背面に配設された２個の温度検出素子７ａ・７
ｂの配線７１ａ・７１ｂ・７１ｄのうちの共通配線７１
ｄをＤＣ電源（Ｖ_CC）接続用とし、個別配線７１ａ・７
１ｂを各々固定抵抗（２１）を介してグランド（ＧＮ
Ｄ）に接続する構成にすることで、各温度検出素子７ａ
・７ｂによりヒーター１の各通電発熱抵抗体３ａ・３ｂ
近傍の温度をそれぞれ独立に検出することができる。

【００８７】通電発熱抵抗体３ａ・３ｂへの通電制御は
前述図２６のヒーター１の場合と同じである。即ち、温
度検出素子の検出温度が設定温度になるように、交流電
源の半周期毎に２本の通電発熱抵抗体３ａ・３ｂのう
ち、両方とも通電、ある一方のみ通電、逆の他方のみ通
電、両方とも非通電の４通りの通電パターンを選択的に
制御する。

【００８８】ここで、２個の温度検出素子７ａ・７ｂの
検出温度の平均値をヒーター温度として設定温度との比
較演算を行い、上記４通りの通電パターンを選択的に制
御する。更に２個の温度検出素子７ａ・７ｂの検出温度
の差をヒーターの幅方向の温度勾配とし、例えば温度勾
配が２℃以上生じた場合は、次の半波の通電は必ず低温
側の通電発熱抵抗体７ａ又は７ｂに通電するように、平
均温度から演算して得られた通電パターンを補正し、通
電発熱抵抗体に対する通電制御信号とする。

【００８９】これによりヒーター幅方向に関する温度勾
配が大きく変化することが防止され、画像加熱定着装置
にあっては該温度勾配による定着ムラ等の定着不良の発
生をなくすることができる。

【００９０】（２）図４は前述図２８の通電発熱抵抗体
３本タイプのヒーター１について、基板２の表面側の個
々の通電発熱抵抗体３ａ・３ｂ・３ｃの形成位置に対応
する基板背面側部分位置に各々ヒーター温度を検出する
都合３個の温度検出素子７ａ・７ｂ・７ｃを配設したヒ
ーターの背面図である。このヒーターの各通電発熱抵抗
体への通電制御、ヒーター温度制御も上述図１のものと
同要領である。

【００９１】〈実施例２〉（図５〜図７）本実施例は通電発熱抵抗体２本タイプのヒーターについ
て、ａ．２本の通電発熱抵抗体の間の基板面部分を凸状部に
するｂ．或は、２本の通電発熱抵抗体の間の基板面部分に電
気絶縁性を有する熱伝導体を設け、基板表面を凸状の形
状にするｃ．或は、２本の通電発熱抵抗体を形成した基板表面に
設けた電気絶縁性オーバーコート層の、２本の通電発熱
抵抗体間部分の表面高さを他の部分に比べて高く形成す
ることにより定着性および熱効率を向上させ、また記録材
のしわや紙詰まりの発生をなくしたものの実施例であ
る。

【００９２】（１）図５は前述図２５〜２７の通電発熱
抵抗体２本タイプのヒーター１について、基板２の表面
側の幅方向中央部分を基板長手に沿って凸状部２ａに
し、この凸状部を挟ませてその両側の基板面部分に２本
の通電発熱抵抗体３ａ・３ｂを形成し、該基板表面に対
して電気絶縁性オーバーコート層６を形成したものの横
断面模型図である。他のヒーター構成・通電制御は図２
５〜２７のヒーター１と同じである。

【００９３】凸状部２ａは幅０．３〜０．５ｍｍ、高さ
１０〜２０μｍ程度に設定される（通電発熱抵抗体３ａ
・３ｂの厚さは１０μｍ程度）。

【００９４】上記のヒーター１は凸状部２ａが存在する
ことにより、定着ニップＮ幅領域の略中央部に対応する
ヒーター幅方向の略中央部である２本の通電発熱抵抗体
３ａ・３ｂの間部分が突起した形状のものとなる。

【００９５】従って、このヒーター１の幅方向の略中央
部の突起部に対応する定着ニップ部Ｎの幅領域略中央部
がもっとも加圧力の高いニップ中心となり、熱効率及び
定着性が向上し、また導入される被加熱材としての記録
材のしわや紙詰まりの発生が防止される。

【００９６】（２）図６は上記図５のヒーター１の凸状
部２ａを電気絶縁性を有する熱伝導体の凸状部２ｂにし
たものである、このヒーターも上記図５のヒーター１と
同様の効果が得られると共に、凸状部２ｂを基板２より
も熱伝導性のよいものにすることで定着ニップ部Ｎの幅
方向中央部に対する熱伝達効率が向上する。

【００９７】例えば、基板２は熱伝導性のあまりよくな
いアルミナ等にし、凸状部２ｂを熱伝導性のよい窒化ア
ルミ等で形成することによって、通電発熱抵抗体３ａ・
３ｂの発熱は熱伝導体の凸状部２ｂを介して熱効率よく
定着ニップ部Ｎの幅方向中央部に伝達され、より効率的
にトナー像の熱定着に使われる。

【００９８】（３）図７は前述図２５〜２７の通電発熱
抵抗体２本タイプのヒーター１について、電気絶縁性オ
ーバーコート層６の上に再度オーバーコート層６ａを形
成することで、２本の通電発熱抵抗体３ａ・３ｂ間のオ
ーバーコート層表面高さを他の部分に比べて高く形成し
たものである。

【００９９】このヒーターも前記図５のヒーター１と同
様の効果が得られる。このヒーターは上記図６のものよ
り熱効率の点では劣るが、図５や図６のヒーターよりも
構造が簡単であり、製造上特別なプロセスを必要としな
い。

【０１００】〈実施例３〉（図８〜図１７）本実施例は通電発熱抵抗体複数本タイプのヒーターにつ
いて、ａ．通電発熱抵抗体は異なる体積抵抗率をもつ抵抗材料
によりそれぞれ形成するｂ．或は、少なくとも１つの通電発熱抵抗体のパターン
の少なくとも１部を波形に形成するｃ．或は、通電発熱抵抗体群の外郭をなす両外側２本の
通電発熱抵抗体のみ、それらの一端側と他端側をそれぞ
れ共通の通電用電極端子に導通させて接続するｄ．或は、電気的に絶縁性の基板の表面に少なくとも１
組以上の対向電極パターンを設け、対向電極パターン間
に通電発熱抵抗体を配置し、上記電極パターンの一部を
電気的に共通の通電用電極端子とし、この接続された電
極パターンと対向した関係にある電極パターンはそれぞ
れ独立した個別の通電用電極端子を設けることにより、安定した定着性、高精度な通電制御・温度
制御、ヒーター幅方向の温度分布の均一化、ヒーターの
幅方向の寸法の短縮化等を可能としたものの実施例であ
る。

【０１０１】（１）図８のヒーター１は次の構成を有す
る。（ａ）はヒーターの一部切り欠き平面図、（ｂ）は
（ａ）のｂ−ｂ線に沿う横断面模型図である。前述図２
５〜２７の通電発熱抵抗体２本タイプのヒーター１につ
いて、まず、基板２の表面の長手両端側の面にそれぞれ
共通の電極端子４と、個別の２つの電極端子５ａ・５ｂ
を銀ペーストを用いて印刷により形成し、半焼成する。

【０１０２】次に一方の通電発熱抵抗体３ａを共通電極
端子４と一方の個別電極端子５ａとの間の基板面に該両
電極端子に導通させて、抵抗率ρのＡｇ／Ｐｄを用いて
ヒーター部有効長Ｌに対し抵抗Ｒとなるように幅Ｗ・厚
みｔで細帯状に印刷して形成する。このとき抵抗値Ｒと
各ディメンジョンとの関係は、Ｒ＝ρ・Ｌ／（Ｗ・ｔ）となる。

【０１０３】次に、他方の通電発熱抵抗体３ｂを上記印
刷した通電発熱抵抗体３ａに並行させて共通電極端子４
と他方の個別電極端子５ｂとの間の基板面に該両電極端
子に導通させて、抵抗率２ρのＡｇ／Ｐｄを用いて幅Ｗ
・厚みｔとなるように細帯状に印刷して形成する。上記
２つの通電発熱抵抗体３ａ・３ｂ間の間隔はショートし
ない間隔Ｇ_apを設定する。このとき印刷の版には座ぐり
部を設け先に形成した通電発熱抵抗体３ａを破壊しない
ようにする。

【０１０４】つぎに、上記通電発熱抵抗体３ａ・３ｂを
形成した基板面に電極端子４・５ａ・５ｂ部分を除きオ
ーバーコート層（低融点ガラス）６を設け、該基板全体
を本焼成処理する。また基板２の背面には温度検出素子
７を設ける。

【０１０５】本実施例のヒーター１は２本の通電発熱抵
抗体３ａ・３ｂの抵抗値は２倍差があるにもかかわら
ず、両抵抗体３ａ・３ｂの幅Ｗは同じとなる。従来のよ
うに同一の抵抗率を持つ通電発熱抵抗体材料（ペース
ト）により１回の印刷工程で２倍の抵抗差をもつ２本の
通電発熱抵抗体を形成した場合は図２６のように両抵抗
体３ａ・３ｂの幅は２ＷとＷとなる。

【０１０６】本実施例で製作したヒーター１は、２本の
通電発熱抵抗体３ａ・３ｂの共通電極端子４と電源の一
方の端子を接続し、抵抗体３ａ・３ｂの個別電極端子５
ａ・５ｂをそれぞれスイッチを介して電源の他方の端子
に接続し、スイッチを選択的に開閉制御することにより
ヒーターの負荷抵抗値を変化させて発熱量を制御する。

【０１０７】このように抵抗率の異なる抵抗体材料によ
りそれぞれの抵抗体３ａ・３ｂの幅の広がりを抑えるこ
とが可能となる。このことにより、ヒーターの発熱領域
幅は狭くなり、熱応答性が高く、発熱領域の温度分布の
安定したヒーターとなり定着性能が向上する。

【０１０８】つまり、抵抗体の材料として、異なる体積
抵抗値をもつ抵抗体材料を用い、複数の印刷工程によ
り、それぞれの抵抗体を形成すれば、必要とされる抵抗
値を満足し、さらに抵抗体の幅の狭いヒーターが得られ
る。そのため、抵抗体の存在する幅が抑えられ加圧ロー
ラにより加圧されている領域内（定着ニップ部Ｎ内）に
すべての抵抗体が存在し、安定した定着性が得られる。

【０１０９】例えば、Ａｇ／Ｐｄ合金を抵抗体の材料と
して、使用するときには、合金成分や焼成条件等により
シート抵抗値で１０〜４０［ｍΩ／□］と幅がある。

【０１１０】また、その他の厚膜抵抗体として一般に、
Ｒｕ０₂ （３．５Ｅ−５Ω・ｃｍ) ，Ｉｒ０₂ （４．９
Ｅ−５Ω・ｃｍ），ＬａＲｕ０₃ （４．５Ｅ−３Ω・ｃ
ｍ），ＣａＲｕ０₃ （３．７Ｅ−３Ω・ｃｍ），Ｂｉ₂
Ｒｕ₂ ０₇ （２．３Ｅ−２Ω・ｃｍ），Ｐｂ₂ Ｒｕ₂ ０
₆ （２．０Ｅ−２Ω・ｃｍ），ＬａＢ₆ （１７．４Ｅ−
６Ω・ｃｍ），ＰｒＢ₆ （１９．５Ｅ−６Ω・ｃｍ），
ＮｄＢ₆ （２０．０Ｅ−６Ω・ｃｍ）などがある。これ
ら厚膜抵抗体（ペースト）は、導電粒子とガラスフリッ
トの配合比により低効率を変化させることが可能であ
る。

【０１１１】なお、本実施例では、抵抗体の数を２とし
たが、それ以上の数であっても構わない。また、抵抗体
の数が多いほど温度制御がより高精度となることは自明
である。

【０１１２】（２）図９のヒーター１は次の構成を有す
る。本実施例のヒーター１は基板２面の幅方向中央部に
基板長手方向に並行３本の通電発熱抵抗体３ａ・３ｂ・
３ｃを従来のヒーターと同様に印刷により形成してあ
る。この３本の通電発熱抵抗体３ａ・３ｃ・３ｂの一端
側は共通電極端子４に接続させてあり、他端側はそれぞ
れ個別の電極端子５ａ・５ｃ・５ｂに接続させてある。

【０１１３】共通電極端子４と電源の一方の端子を接続
し、通電発熱抵抗体３ａ・３ｃ・３ｂの個別電極端子５
ａ・５ｃ・５ｂをそれぞれスイッチを介して電源の他方
の端子に接続し、スイッチを選択的に開閉制御すること
によりヒーターの負荷抵抗を変化させて発熱量を制御す
る。

【０１１４】本実施例では並行３本の通電発熱抵抗体３
ａ・３ｃ・３ｂのうち中央の通電発熱抵抗体３ｃを波形
パターンにすることにより長さを増大させて該抵抗体３
ｃの抵抗値を増大させている。

【０１１５】これは、抵抗体の発熱量は、一般にＷ＝Ｖ
２／Ｒであり、Ｒが大きくほど発熱量は小さくなる。そ
のため、高精度な温度制御を行うために、抵抗値の大き
な抵抗体が必要となるためである。そこで、限られた基
板サイズの中で抵抗値を増大させるには巾を狭くする方
法があるが、巾を狭くしたことにより信頼性では破断の
危険性が増大する。

【０１１６】そこで、信頼性を確保できる巾で、この様
な波形形状パターンで抵抗体を形成したことにより、信
頼性が高くより高精度な温度制御が、可能となり定着性
能が向上した。

【０１１７】つまり、抵抗体のパターンを波形にするこ
とにより、ヒーターとして接触する長さにおける単位長
あたりの抵抗値を大きくすることが可能となる。これ
は、Ｐｏｗｅｒ＝Ｖ２／Ｒであることからより高精度な制御が可能となる。

【０１１８】（３）図１０のヒーター１は通電発熱抵抗
体を並行２本３ａ・３ｂにし、その一方の抵抗体３ｂの
両端側部分３ｂ´・３ｂ´をそれぞれ波形パターンにし
たものである。

【０１１９】上記（２）に述べたように、より高精度な
温度制御を行うためには高抵抗値が必要である。一方、
ヒーターの両端部では端末効果により温度は中心部に比
べ低くなる。そこで、両端部を波形形状にして両端部の
抵抗体の存在する面積を増大させれば、その領域の発熱
量は増大し端末効果の影響を補正してヒーター長手方向
中央部と端部での温度差をなくすことが可能となり、ヒ
ーター長手方向の温度分布が均一なり、定着性能がより
向上する。

【０１２０】（４）図１１のヒーター１は通電発熱抵抗
体を並行３本３ａ・３ｃ・３ｂにし、その３本の抵抗体
３ａ・３ｃ・３ｂの一端側は共通電極端子４に接続して
あり、他端側は両外側の２本の抵抗体３ａ・３ｂについ
ては両者の共通端子５ｄに導通させて接続してあり、中
央の抵抗体３ｃの他端部についてはスルーホールｈを介
して基板４の背面側に設けた独立電極端子４ｃに導通さ
せて接続してある。

【０１２１】このように、それぞれの抵抗体からそれぞ
れ独立した電極端子に電気的に接続されるまでに基板に
スルーホールを設け、抵抗体の形成された面と反対側の
基板背面側に１部の電極端子部を設けることにより電極
端子部の領域を広くすることが可能となり、基板サイズ
を大型にすることなく、信頼性のあるヒーターにするこ
とが可能となる。

【０１２２】上記並行３本の抵抗体３ａ・３ｃ・３ｂか
らなる抵抗体群の外郭をなす両外側の２つの抵抗体３ａ
・３ｂの両端部をそれぞれ共通電極端子４・５ｄに接続
することにより抵抗体群外郭の該両外側２つの抵抗体３
ａ・３ｂを同時に通電し昇温させる。中央の抵抗体３ｃ
は独立して通電することにより昇温させる。このように
することでヒーターの幅方向両サイドが同時に昇温する
ことによりヒーター幅方向の温度分布が均一化する。

【０１２３】つまり、３本の抵抗体３ａ・３ｃ・３ｂの
一端側の共通電極端子４と電源の一方の端子を接続し、
他端側のの共通電極５ｄと抵抗体３ｃの独立電極端子５
ｃをそれぞれスイッチを介して電源の他方の端子に接続
し、スイッチを選択的に開閉制御することによりヒータ
ーの負荷抵抗値を変化させて発熱量を制御する。

【０１２４】その際、抵抗体群３ａ・３ｃ・３ｂの外郭
をなす両外側２つの抵抗体３ａ・３ｂを同時に通電する
ことにより、スイッチの数を減らし、かつ、抵抗体群の
温度分布の片寄りをなくすことができる。そのため、温
度分布の片寄りによるトナーの定着不良をなくし、定着
性が向上する。

【０１２５】（５）図１２のヒーター１は次の構成を有
する。

【０１２６】基板２の表面の一端側の共通電極端子４を
基板２面の幅方向中央部を基板他端側へ向かわせた細帯
状の延長電極部（配線部）４１を具備させたパターンに
し、また基板他端側の２つの個別電極端子５ａ・５ｂを
それぞれ上記共通電極端子４の延長電極部４１の両側部
において所定の間隔をあけて該延長電極部４１に略並行
させて基板他端側へ向かわせた細帯状の延長電極部（配
線部）５１ａ・５１ｂを具備させたパターンにし、これ
等の電極端子４・５ａ・５ｂ、延長電極部４１・５１ａ
・５１ｂを基板２の表面に銀ペーストで印刷して形成す
る。

【０１２７】次に延長電極部４１と５１ａの間、及び４
１と５１ｂの間にそれぞれ両電極部４１・５１ａ、４１
・５１ｂにまたがらせて該電極部長手に沿って通電発熱
抵抗体３ａと３ｂを印刷して形成する。通電発熱抵抗体
３ａ・３ｂは前記（１）のヒーターのように互いの抵抗
率を変化させてもよい。

【０１２８】次いで共通電極端子４、個別電極端子５ａ
・５ｂ部を除く基板表面にオーバーコート層６を形成し
焼成処理する。基板背面に温度検出素子７を配設する。

【０１２９】このように製作されたヒーター１は抵抗体
３ａ・３ｂと電極５１ａ・４１、５１ｂ・４１とが接続
されている領域が大きく抵抗体・電極の印刷むら等が原
因しての抵抗体破断の発生がなく、ヒーターの信頼性が
向上する。

【０１３０】このように、少なくとも１組以上の対向し
て描かれた電極（配線）パターン間に抵抗体を形成する
ことにより、少なくとも２組以上の抵抗体が得られる。
このとき、対向する電極間隔を変えることにより抵抗値
は変化させることが可能であり、さらに、この方式では
１回の抵抗体の印刷で形成でき、さらに抵抗体が１つの
山で２つの抵抗値を得られる。そのため、温度分布が均
一となる。

【０１３１】（６）図１３のヒーター１は上述図１２の
ヒーターにおいて、並行３本の延長電極部５１ａ・４１
・５１ｂに対してこれ等の電極部をすべて被うように１
つの抵抗材料パターン３０を印刷することで、延長電極
部５１ａ・４１間と、延長電極部４１・５１ｂとの間に
それぞれ異なる抵抗値をもつ抵抗体部分３ａ・３ｂを形
成したものである。

【０１３２】このようにヒーターを構成したことで、各
抵抗体３ａ・３ｂ毎の凹凸がなくなり定着ニップ部Ｎで
の圧力分布が均一化され、定着性が向上する。また、１
つの抵抗体で２つの抵抗値をもつことにより、温度分布
も均一化され、定着性が向上する。

【０１３３】（７）前述図１２や図１３のヒーターにお
いて各電極端子４・５ａ・５ｂの延長電極部４１・５１
ａ、４１・５１ｂ間の間隔を図１４のように場所により
変化させることにより、それ等の間隔間に形成する通電
発熱抵抗体３ａ・３ｂの抵抗値を場所により変化させる
ことが可能であり、端末効果によるヒーター両端部での
温度低下を補正することも可能である。

【０１３４】（８）また図１５のように、各電極端子４
・５ａ・５ｂの延長電極部５１ａ・４１・５１ｂに長手
に沿って突起部を設けて櫛歯型にして延長電極部４１・
５１ａ、４１・５１ｂの間隔を制御し、より高精度な抵
抗値分布を持たせることも可能である。

【０１３５】（９）さらに電流の流れをより均一化させ
るために、図１６のように、電極端子４・５ａ・５ｂ、
延長電極部４１・５１ａ・５１ｂの端末部にスルーホー
ルｈを設け、基板２の背面側にも補助延長電極部４１′
・５１ａ′・５１ｂ′を設けてもよい。

【０１３６】（１０）また図１７のように、電流の集中
する各電極端子４・５ａ・５ｂ近傍の延長電極部分を広
げたパターンにしても延長電極部４１・５１ａ、４１・
５１ｂ間に形成される抵抗値には影響がないため、端末
効果を補正し、さらに電流集中によるパターン破断の発
生が防止され、ヒーターの信頼性が向上する。

【０１３７】以上の（１）〜（１０）のようなヒーター
構成にて、異なる抵抗値をもつ抵抗体からなる抵抗体群
を高密度に配設することが可能であり、抵抗体群の温度
分布を均一化することが可能である。

【０１３８】また、その抵抗値をより広範囲にわたって
設定することが可能となり、制御範囲が広がることによ
り高精度な温度制御を可能とする。

【０１３９】さらに、各独立電極端子に通電される電流
値は、１つの抵抗体からなるヒーター基板より小さくな
るため、接続部に要求される許容電流値を下げることが
でき、接続部の信頼性を高くする。

【０１４０】〈実施例４〉（図１８・図１９）本実施例は、通電発熱抵抗体複数本タイプのヒーターに
ついて通電発熱抵抗体への通電制御回路系をローコスト
に構成したものである。

【０１４１】ヒーターの実際の使用状態としては、主に
室温状態から所定の温度まで、急速にたち上げ、その温
度で、温度リップルのない様に制御する。または、室温
より高い状態から所定温度までたち上げ、温度リップル
のない様に制御する。

【０１４２】Ｐｏｗｅｒ＝Ｖ・Ｖ／Ｒの関係から負荷抵
抗としては、大Ｐｏｗｅｒを必要とする時はＲが小さ
い。つまり、複数の抵抗体を並列接続して抵抗値を下げ
た状態にする。一方、小さいＰｏｗｅｒを必要とすると
きは、抵抗値の高い抵抗体のみ通電する。

【０１４３】つまり、実際の使用状態とこの制御状態と
を合わせると、温度をたち上げる状態では並列状態であ
り、また、所定温度に対しオーバーシュートを防ぐ必要
から所定温度の手前で単独抵抗状態へ切り換える。そし
て、所定温度でのリップルのないように温度制御するよ
うな状態では高抵抗体単独の状態でしかも細かなオンオ
フが必要となる。また、室温より高い状態からのたち上
げでは、所定温度との温度差が小さければ、必要とする
Ｐｏｗｅｒは小さい。

【０１４４】つまり、並列抵抗状態から単独抵抗状態へ
の切り換えは、温度によって決まり、またその切り換え
に要求されるスピードは速くなく、電気的スイッチで行
わなくてもよい。

【０１４５】そこで、熱膨張係数の異なる材質からなる
２枚の金属を貼り合わせ熱膨張により湾曲するようにし
たバイメタルや、温度により形状の変化する形状記憶合
金により室温から所定の温度までの間で、抵抗体群の他
端を短絡させる様なスイッチをつくりヒーター上に配置
すれば、高価な電気的スイッチ（ＳＳＲ、トライアック
等）の数を減らすことが可能となり、コストダウンが可
能である。

【０１４６】また、同一数の電気的スイッチを使えば、
高抵抗体の数を増やすことができ、より高精度な温度制
御が可能である。

【０１４７】上記構成により、電源波形の半波ごとにヒ
ーターの負荷抵抗値を変化させることができ、ヒーター
の温度検出値に対する供給電極の制御応答性を向上させ
ることができ、従来の位相制御方式のようなスイッチン
グノイズを発生しない温度制御装置において、よりロー
コストで、より温度安定性の高いヒーターとなる。

【０１４８】図１８は前述図２８の通電発熱抵抗体３本
タイプのヒーターについて、ヒーターホルダ８に、１０
０〜１４０℃で開くようなバイメタルスイッチ２１を取
り付けて３個の個別電極端子５ａ・５ｃ・５ｂを短絡さ
せる。このときの等価回路を図１９に示す。

【０１４９】本実施例では、室温から温度を立ち上げる
場合、このスイッチ２１は短絡されており、全体の抵抗
値はＲ＝Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）となり、Ｐ＝Ｖ・（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）／（Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３）で急速に昇温する。

【０１５０】つぎに、温度が１００℃前後になるとスイ
ッチ２１が開き、Ｒ＝Ｒ１・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２），Ｐ＝Ｖ・（Ｒ１＋Ｒ
２）／（Ｒ１・Ｒ２）となる。この温度程度まで昇温すれば、そこからの制御
は、２つの抵抗体３ｃ・３ａで十分行うことが可能であ
る。

【０１５１】また、連続通電時は温度が高温側にあり、
このスイッチ２１は開状態を続ける。一方通電をやめ、
セラミック基板２の温度が下がってくると、スイッチ２
１は再び閉じられ各抵抗体３ａ・３ｃ・３ｂは短絡され
た状態となり、再び立ち上げるときには負荷抵抗値が低
く、大パワーで急速に立ち上がる。

【０１５２】この様な構成により前述図２８のような回
路構成よりもＳＳＲを１つと、制御回路の１部を削減す
ることが可能となり、ローコスト化が図られる。

【０１５３】抵抗体は数が２つ以上であれば同様の効果
があることは自明であり、また所定の温度により開閉す
スイッチ機能を持つものであればその形状は任意であ
る。

【０１５４】スイッチ２１を形状記憶合金を用いたもの
にすると、バイメタルを用いたものよりも、より複雑な
形状であっても温度による開閉機能を満足させることが
可能となり、より多接点の開閉を行うことが可能とな
る。またその合金率を変化させることにより開閉温度を
より細かく設定できる。

【０１５５】このように切り換えスピードの遅くてかま
わない部分のスイッチを電気スイッチから、機械的スイ
ッチに変更したことにより、よりローコストなヒーター
とすることができる。また、従来と同じ数の電気的スイ
ッチを用いれば、設定温度での温度制御がより高精度に
行えるようになる。

【０１５６】

【発明の効果】以上のように本発明の通電発熱抵抗体複
数本タイプのヒーターによれば、ヒーター幅方向・長手
方向に関する温度勾配が大きく変化することを防止し
て、画像加熱定着装置にあっては該温度勾配による定着
ムラ等の発生をなくすることができる、十分な熱効率お
よび定着性を確保できる、装置へ導入された被加熱材と
しての記録材のしわや紙詰りを発生させない、高精度な
通電制御・温度制御ができる、ヒーター自体の小型化が
図れる、通電制御回路系を簡略化・ローコスト化でき
る、等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例ヒーターの背面図

【図２】図１の（２）−（２）線に沿う横断面模型
図

【図３】温度検出の説明図

【図４】第２の実施例ヒーターの背面図

【図５】第３の実施例ヒーターの横断面模型図

【図６】第４の実施例ヒーターの横断面模型図

【図７】第５の実施例ヒーターの横断面模型図

【図８】（ａ）は第６の実施例ヒーターの一部切欠
き平面図（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う横断面模型図

【図９】第７の実施例ヒーターの一部切欠き平面図

【図１０】第８の実施例ヒーターの一部切欠き平面図

【図１１】（ａ）は第９の実施例ヒーターの一部切欠
き平面図（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う横断面模型図

【図１２】（ａ）は第１０の実施例ヒーターの一部切
欠き平面図（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う横断面模型図

【図１３】（ａ）は第１１の実施例ヒーターの一部切
欠き平面図（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う横断面模型図

【図１４】第１２の実施例ヒーターの電極端子と補助
電極部のパターン

【図１５】第１３の実施例ヒーターの電極端子と補助
電極部のパターン

【図１６】（ａ）は第１４の実施例ヒーターの一部切
欠き平面図（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う横断面模型図

【図１７】第１５の実施例ヒーターの電極端子と補助
電極部のパターン

【図１８】第１６の実施例ヒーターの一部切欠き平面
図と、通電制御回路図

【図１９】等価回路図

【図２０】フィルム加熱方式の画像加熱定着装置の一
例の要部の横断面模型図

【図２１】ヒーターの一部切欠き平面図と、通電制御
回路図

【図２２】ヒーターの背面図

【図２３】通電のゼロクロス波数制御の電流波形図

【図２４】通電の位相制御の電流波形図

【図２５】通電発熱抵抗体２本タイプのヒーターを用
いたフィルム加熱方式の画像加熱定着装置の一例の要部
の横断面模型図

【図２６】該ヒーターの一部切欠き平面図

【図２７】該ヒーターの背面図

【図２８】通電発熱抵抗体３本タイプのヒーターの一
部切欠き平面図と、通電制御回路図

【符号の説明】

１ヒーター２ヒーター基板３．３ａ〜３ｃ通電発熱抵抗体４・５、５ａ〜５ｃ通電用電極端子６ヒーターのオーバーコート層７ヒーターの温度検出素子８ヒーターホルダ１０耐熱性フィルム１１加圧ローラＰ被加熱材としての記録材ｔ未定着トナー１２電源１３・１４通電制御回路Ｎ定着ニップ部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気的に絶縁性の基板の表面に少なくと
も２本以上の通電発熱抵抗体を設け、それらの通電発熱
抵抗体を選択的に通電することで発熱させるヒーターに
おいて、基板表面側の個々の通電発熱抵抗体の形成位置
に対応する基板背面側位置にそれぞれヒーターの温度を
検出する温度検出素子を配設したことを特徴とするヒー
ター。
【請求項２】電気的に絶縁性の基板の表面に２本の通
電発熱抵抗体を設け、それらの通電発熱抵抗体を選択的
に通電することで発熱させるヒーターにおいて、その２
本の通電発熱抵抗体の間の基板面部分を凸状部にしたこ
とを特徴とするヒーター。
【請求項３】電気的に絶縁性の基板の表面に２本の通
電発熱抵抗体を設け、それらの通電発熱抵抗体を選択的
に通電することで発熱させるヒーターにおいて、その２
本の通電発熱抵抗体の間の基板面部分に電気絶縁性を有
する熱伝導体を設け、基板表面を凸状の形状にしたこと
を特徴とするヒーター。
【請求項４】電気的に絶縁性の基板の表面に２本の通
電発熱抵抗体を設け、それらの通電発熱抵抗体を選択的
に通電することで発熱させるヒーターにおいて、その２
本の通電発熱抵抗体を形成した基板表面に設けた電気絶
縁性オーバーコート層の、２本の通電発熱抵抗体間部分
の表面高さを他の部分に比べて高く形成したことを特徴
とするヒーター。
【請求項５】電気的に絶縁性の基板の表面に少なくと
も２本以上の通電発熱抵抗体を設け、それらの通電発熱
抵抗体を選択的に通電することで発熱させるヒーターに
おいて、通電発熱抵抗体は異なる体積抵抗率をもつ抵抗
材料によりそれぞれ形成されていることを特徴とするヒ
ーター。
【請求項６】電気的に絶縁性の基板の表面に少なくと
も２本以上の通電発熱抵抗体を設け、それらの通電発熱
抵抗体を選択的に通電することで発熱させるヒーターに
おいて、少なくとも１つの通電発熱抵抗体のパターンの
少なくとも１部を波形に形成したことを特徴とするヒー
ター。
【請求項７】電気的に絶縁性の基板の表面に少なくと
も２本以上の通電発熱抵抗体を設け、それらの通電発熱
抵抗体を選択的に通電することで発熱させるヒーターに
おいて、通電発熱抵抗体群の外郭をなす両外側２本の通
電発熱抵抗体のみ、それらの一端側と他端側をそれぞれ
共通の通電用電極端子に導通させて接続したことを特徴
とするヒーター。
【請求項８】電気的に絶縁性の基板の表面に少なくと
も１組以上の対向電極パターンを設け、対向電極パター
ン間に通電発熱抵抗体を配置し、上記電極パターンの一
部を電気的に共通の通電用電極端子とし、この接続され
た電極パターンと対向した関係にある電極パターンはそ
れぞれ独立した個別の通電用電極端子を設けたことを特
徴とするヒーター。
【請求項９】電気的に絶縁性の基板の表面に少なくと
も２本以上の通電発熱抵抗体を設け、それらの通電発熱
抵抗体を選択的に通電することで発熱させるヒーターに
おいて、通電発熱抵抗体群の一端側は共通１つの通電用
電極端子に接続し、他端側はそれぞれ独立の個別の通電
用電極端子に接続し、独立の個別の通電用電極端子ある
いは通電発熱抵抗体から独立した通電用電極端子間のパ
ターン部に温度により開閉するスイッチ機能を持った導
体により、少なくとも２本以上の通電発熱抵抗体の他端
が、温度により短絡されることを特徴とするヒーター。
【請求項１０】基板表面に形成した２本または２本以
上の通電発熱抵抗体の群の一端側は共通１つの通電用電
極端子に導通させて接続し、他端側はそれぞれ独立の個
別の通電用電極端子に導通させて接続したことを特徴と
する請求項１乃至同６の何れかに記載のヒーター。
【請求項１１】通電発熱抵抗体の通電用電極端子の少
なくとも１部が、通電発熱抵抗体群を形成した基板表面
側とは反対側の基板背面側に設けられていることを特徴
とする請求項１乃至同１０の何れかに記載のヒーター。
【請求項１２】画像加熱定着装置の加熱体であること
を特徴とする請求項１乃至同１１の何れかに記載のヒー
ター。