(57)【要約】【課題】本発明の目的は、長手方向における左右均一な温度分布を確保し、かつ、狙いの発熱量を得ることができる発熱装置を提供することである。【解決手段】抵抗発熱体と、前記抵抗発熱体に電力を供給する給電部と、前記抵抗発熱体に沿って設けられ、前記抵抗発熱体と前記給電部とを電気的に接続する導電部と、を備え、前記抵抗発熱体の温度分布が、前記導電部が沿った領域に比べ前記導電部が沿ってない領域で高くなることを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗発熱体と、
前記抵抗発熱体に電力を供給する給電部と、
前記抵抗発熱体に沿って設けられ、前記抵抗発熱体と前記給電部とを電気的に接続する導電部と、
を備え、
前記抵抗発熱体の温度分布が、前記導電部が沿った領域に比べ前記導電部が沿ってない領域で高くなることを特徴とする発熱装置。
【請求項２】
前記抵抗発熱体は、前記導電部が沿った領域の電気抵抗値よりも前記導電部が沿っていない領域の電気抵抗値が小さいことを特徴とする請求項１に記載の発熱装置。
【請求項３】
前記抵抗発熱体は、前記導電部が沿った領域の厚みよりも前記導電部が沿っていない領域の厚みが厚いことを特徴とする請求項２に記載の発熱装置。
【請求項４】
前記抵抗発熱体、前記給電部、及び前記導電部は、同じ側の面に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発熱装置。
【請求項５】
前記抵抗発熱体の温度を判定する温度判定手段を有し、
前記温度判定手段を、記録媒体が通過する最小サイズの通紙域と、前記最小サイズの記録媒体を通紙したときの非通紙域とに設けたことを特徴とする請求項４に記載の発熱装置。
【請求項６】
加熱体を有する加熱手段と加圧手段とで記録媒体の加熱および挟持搬送を行う画像加熱装置であって、前記加熱体として請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発熱装置を有することを特徴とする画像加熱装置。
【請求項７】
記録媒体の表面に形成したトナー像に熱と圧力を加えて前記記録媒体に定着させるための定着手段として請求項６に記載の画像加熱装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抵抗発熱体を有する発熱装置、その発熱装置を有する画像加熱装置、及びその発熱装置を有する画像加熱装置を備えた、電子写真複写機、電子写真プリンタなどの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式の複写機やプリンタに搭載する画像加熱装置（定着装置）として、セラミックス製の基板上に抵抗発熱体を有する加熱体としてのヒータと、このヒータに接触しつつ移動する可撓性部材と、可撓性部材を介してヒータとニップ部を形成する加圧ローラと、を有するものがある。未定着画像を担持する記録媒体は定着装置のニップ部で挟持搬送されつつ加熱され、これにより記録媒体上の画像は記録媒体に加熱定着される。この定着装置は、ヒータへの通電を開始後、定着可能温度まで昇温するのに要する時間が短いというメリットを有する。また、このタイプの定着装置は、プリント指令を待つ待機中の消費電力が少ないというメリットもある。
【０００３】
上記構成の定着装置において小サイズ記録媒体を連続通紙したときに、小サイズ通紙域は記録媒体に熱を奪われるため温度は下がるが、小サイズ記録媒体が通紙されない非通紙部は熱を奪われないために昇温してしまう（非通紙部昇温）。このような現象が発生すると加圧ローラ等の部品の損傷、高温オフセットといった画像不良が発生する。
【０００４】
そこで対策として、小サイズ連続通紙を行うときにプリント間隔を広げる制御を行うことで、非通紙部の昇温を抑えている。しかし、このような制御を行うと小サイズの生産性が大サイズ連続通紙時の生産性に比べると大幅にダウンしてしまう。
【０００５】
最近ではこれらの問題を解決するために特許文献１，２，３に開示されているような非通紙の昇温を抑制するヒータ２３が提案されている。そのヒータ２３の構成の一例を図２に示す。
【０００６】
図２に示すように、ヒータ２３は、細長い基板２７と、前記基板２７の長手方向と直交する短手方向における一端側と他端側にそれぞれ前記基板の長手方向に沿って設けられた電極２９ｃ，３０ｃと、前記電極２９ｃ，３０ｃは前記基板２７の長手方向における一方の端部に給電部２９ａ，３０ａを設け、それぞれの電極２９ｃ，３０ｃの間に電気的に繋がれた抵抗発熱体２６を有している。この抵抗発熱体２６は温度が上昇すると抵抗値が上昇する正の抵抗温度特性を有している。なお、前記給電部２９ａ，３０ａから前記電極２９ｃ，３０ｃを介して抵抗発熱体２６に通電を行うことで抵抗発熱体２６は発熱する。
【０００７】
上記ヒータ２３に小サイズ記録媒体が連続通紙されたときに小サイズ記録媒体通紙域は記録媒体に熱を奪われるため、温度は下がるが、小サイズ記録媒体非通紙域は記録媒体に熱を奪われないために温度は上昇する。このときに、上記ヒータ２３の抵抗発熱体２６は温度が上がるほど、抵抗値が上昇する特性を持つために発熱が抑制されて非通紙部の昇温を抑制することができる。
【０００８】
しかしながら、上記ヒータ２３は長手方向に沿った電極が僅かながらに抵抗値を有することから、長手方向における給電部側から通電を行ったときに、給電部側から長手方向における給電部とは他端側に向かって電圧降下が生じる。これにより、長手方向において抵抗発熱体２６にかかる電圧が給電部２９ａ，３０ａから他端側に沿って減少し、長手方向で不均一な温度勾配が生じる。現状としてはヒータ２３の長手方向の温度分布は図３に示すよう温度分布となり、給電部側（長手方向の一端側）に温度に対して他端側の温度が４０℃低い状態になり、長手方向で４０℃の温度差が生まれている。つまり、この状態で記録媒体を通紙したときに長手方向に給電部とは他端側において定着不良が発生する可能性がある。
【０００９】
上記問題の解決手段として、図４に示すように長手方向における中心位置に電極への入力接点部を設け、電極の電圧降下を左右均一にすることで左右対称な温度分布を確保できる。また、特許文献２に開示された技術が存在する。電極２９ｃ，３０ｃの抵抗値を抵抗発熱体２６に比べて１／３０の以下にすることで、電圧降下を微小なものにして長手方向における温度勾配の発生を防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−１９２３９８号公報
【特許文献２】特開２００５−２３４５４０号公報
【特許文献３】特開２０００−１７３７５２号公報
【特許文献４】特開２００９−１０３８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、電極の抵抗値を抵抗発熱体に比べて極めて低い値にすることは現状の技術では困難である。１つの手段として、電極の基板の短手方向における幅を広げることで抵抗値を極めて下げることができる。しかし、抵抗発熱体の抵抗値に比べて１／３０以下にするほど電極幅を広げるとなると、発熱体幅以上の短手方向の幅が必要となってしまい、基板短手方向における電極幅の割合が発熱体幅よりも大きくなり、狙いの発熱量を確保することが難しい。もう１つの手段として、電極に使用する材料を変更することで電極の抵抗値を下げることが可能であるが、抵抗値を抵抗発熱体の１／３０以下にするほど抵抗率の低い材料を使用することはコスト面等を考えると困難である。また、図４に示すような構成では、給電側（長手方向の一端側）に設けられた電極２９ｃ，３０ｃの経路部（経路電極２９ｂ，３０ｂ）が発熱することによって、図５に示すような長手方向で左右非対称な温度分布になる懸念がある。このような温度分布の状態で記録媒体を通加させた場合、出力された画像は左右で定着性のむらや光沢むらなどの画像不良を引き起こす可能性を秘めている。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、長手方向における不均一な温度分布の発生を抑制することができる発熱装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明は、抵抗発熱体と、前記抵抗発熱体に電力を供給する給電部と、前記抵抗発熱体に沿って設けられ、前記抵抗発熱体と前記給電部とを電気的に接続する導電部と、を備え、前記抵抗発熱体の温度分布が、前記導電部が沿った領域に比べ前記導電部が沿ってない領域で高くなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、発熱装置の長手方向における不均一な温度分布の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１に係るヒータの構成模型図であって、（ａ）はヒータの表面図、（ｂ）はヒータの側面図、（ｃ）はヒータの裏面図
【図２】比較例１のヒータの表面図
【図３】比較例１のヒータの長手方向の温度分布を表す図
【図４】比較例２のヒータの表面図
【図５】比較例２のヒータの長手方向の温度分布を表す図
【図６】定着装置の一例を示す断面模型図
【図７】（ａ）（ｂ）は各ヒータの長手方向の温度分布比較図
【図８】各ヒータの長手方向の中央部、端部の温度比較表図であって、（ａ）は実施例１に係るヒータでの温度比較表図、（ｂ）は比較例１のヒータでの温度比較表図、（ｃ）は比較例２のヒータでの温度比較表図
【図９】（ａ）（ｂ）はヒータの発熱量（消費電力量）を示す図
【図１０】（ａ）（ｂ）は電気抵抗値の異なる抵抗発熱体を有するヒータの説明図
【図１１】（ａ）（ｂ）は厚みの異なる抵抗発熱体を有するヒータの説明図
【図１２】（ａ）（ｂ）はヒータ２３に用いられる通電制御経路の一例を示す図
【図１３】前記ヒータを有する定着装置を備えた画像形成装置の一例の構成模型図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１７】
〔実施例１〕
図面を用いて、本実施例に係る加熱体（発熱装置）について説明する。以下の説明では、本実施例に係る加熱体（発熱装置）を有する定着装置（画像加熱装置）を搭載した画像形成装置を例示して説明する。まず画像形成装置について説明し、次に画像形成装置における定着装置について説明し、次に定着装置における加熱体について説明する。
【００１８】
（１）画像形成装置
図１３は後述する加熱体を用いた定着装置を搭載した画像形成装置の一例を示す模式断面図である。ここでは、画像形成装置として、転写式電子写真プロセス利用のレーザープリンタを例示している。
【００１９】
１は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下感光ドラム）であり、周方向に所定の速度で回転を行う。この感光ドラム１はＯＰＣ，アモルファスシリコンドラム等の感光材料をアルミニウムやニッケル等のシリンダ状の基板上に形成して構成される。
【００２０】
前記感光ドラム１の周りには、帯電ローラ２、レーザービームスキャナ３、現像装置４、転写ローラ９、クリーニング装置１０等が配置されていて、これら感光ドラム１等により記録媒体に画像を形成する画像形成部が構成されている。
【００２１】
回転中の感光ドラム１の表面は帯電ローラ２と接触回転することによって前記感光ドラム１の表面上を均一に帯電される。表面が一様に帯電された感光ドラムに対して、画像露光手段としてのレーザービームスキャナ３から出力された画像情報に対応して変調されたレーザー光Ｌによる走査露光がなされる。これにより感光ドラム表面上に画像情報に対応した静電潜像画像が形成される。この静電潜像画像上に現像装置４によりトナー（現像剤）によってトナー像として現像される。
【００２２】
一方、記録媒体Ｐは給送カセット５から給送ローラ６によって１枚ずつ分離給送され、レジストローラ７に送られる。前記レジストローラ７によって記録媒体Ｐは感光ドラム１表面に形成されたトナー画像と同期を取り、シートパス８ａを通じて感光ドラム１と転写ローラ９とで形成された転写ニップ部Ｔに導入される。感光ドラム上のトナー画像の先端と記録媒体Ｐの先端が転写ニップに入るタイミングが同じになるように、レジストローラ７により制御されている。
【００２３】
転写ニップ部Ｔに導入された記録媒体Ｐは転写ニップ部で挟持搬送されて、その間に転写ローラ９には不図示の転写バイアス印加電源からトナーと逆極性の転写バイアスが転写ローラ上に印加されて感光ドラム１上のトナー画像が静電的特性により、記録媒体Ｐ上に転写される。
【００２４】
転写ニップ部Ｔにおいてトナー像の転写を受けた記録媒体Ｐは、感光ドラム１表面から分離されてシートパス８ｂを通って定着装置１１へ搬送される。そして、その定着装置１１によって、記録媒体上のトナー像は加熱、加圧されることによって記録媒体上に永久定着される。定着装置１１を出た記録媒体Ｐはシートパス８ｃ側に進路案内されて排出口１３から排出トレイ１４上に排出される。
【００２５】
トナー像の転写後、感光ドラム１表面上のトナー、紙粉はクリーニング装置１０によって除去されて感光ドラム表面を清浄し、繰り返して作像に使用する。
【００２６】
（２）定着装置
図６は後述する加熱体（発熱装置）を有する定着装置１１の一例を示す断面図である。ここでは、画像加熱装置として、記録媒体の画像（未定着のトナー像）を加熱定着する定着装置を例示している。
【００２７】
以下の説明において、定着装置又はその定着装置を構成している部材に関して、長手方向とは記録媒体の搬送方向に関して直交する方向であり、短手方向とは記録媒体の搬送方向と同一の方向である。
【００２８】
本実施例に示す定着装置１１は、加熱体（発熱装置）としてのヒータ２３と、可撓性部材としてのフィルム２２と、ガイド部材としてのステー２１と、加圧部材としての加圧ローラ２４と、を有する。ステー２１と、フィルム２２とヒータ２３と、加圧ローラ２４は、いずれも長手方向に細長い部材である。ここでは、ステー２１とフィルム２２が、ヒータ２３を有する加熱部材を構成しているが、加熱体を有する加熱部材の構成はこれに限定されるものではない。
【００２９】
ステー２１は耐熱性及び剛性を有する所定の材料を用いて縦断面桶型形状で形成されており、ステー２１上にヒータ２３を保持させている。フィルム２２は耐熱性を持ち、エンドレス（円筒状）に形成してある。そのフィルム２２はステー２１に外嵌されている。フィルム２２の内周長とステー２１の外周長はフィルム２２の方を例えば３ｍｍ程度大きくしている。従ってフィルム２２は周長に余裕を持ってステー２１に外嵌されている。フィルム２２の内周面とステー２１の外周面との間には潤滑剤（不図示）を介在させてある。これにより、ステー２１とフィルム２２の内周面とが接触回転するときの摺動抵抗を低下させている。
【００３０】
定着装置内の各部材について詳しく説明する。
【００３１】
（３）定着フィルム
フィルム２２において、熱容量を小さくして立ち上げ時間を早めるために、フィルム膜厚は１００μｍ以下であることが好ましい。フィルム２２の材料として、耐熱性のあるＰＴＦＥ，ＰＦＡ，ＦＥＰ等の単層フィルム、或いはポリイミド、ポリアミドイミド，ＰＥＥＫ，ＰＥＳ，ＰＰＳ等のフィルムの外周表面に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。本実施例では膜厚７５μｍのポリイミドフィルムの外周面にＰＦＡ，ＰＴＦＡをコーティングしたものをフィルム２２として用いた。フィルム２２の外径は２４．０ｍｍとした。
【００３２】
（４）ステー
ステー２１は例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ，ＰＰＳ，液晶ポリマー等の高耐熱性樹脂や、これらの樹脂とセラミック，金属，ガラス等との複合材料等により構成できる。本実施例では液晶ポリマーにより、縦断面桶型形状に形成されたステー２１とした。このステー２１は長手方向の両端部が定着装置１１の不図示の側板対に保持されている。ステー２１の加圧ローラ２４側の面には、長手方向に沿って凹字形状の溝２１ａが設けられており、その溝にヒータ２３が保持されている。
【００３３】
（５）加圧ローラ
加圧ローラ２４は芯金２４ａと、その芯金２４ａの周囲に設けられた弾性体層２４ｂの周囲に設けられた最外層の離型層２４ｃと、を有する。その加圧ローラ２４は、芯金２４ａの長手方向の両端部が定着装置１１の側板対（不図示）により回転自在状態で保持されている。本実施例では芯金２４ａはアルミニウムを、弾性体層２４ｂはマイクロバルーンを配合したシリコンゴムを、離型層２４ｃにはＰＦＡチューブを用いた。加圧ローラの外径は２０ｍｍ、離型層の厚みは３０μｍとした。そして、フィルム２２の下方においてフィルム２２と並列に配置された加圧ローラ２４は、芯金両端部が加圧バネ等の加圧手段によってステー２１側に加圧されている。これにより、加圧ローラ２４は加圧ローラ２４の表面とヒータ２３との間にフィルム２２を挟んで記録媒体Ｐ上の未定着トナー画像の加熱定着に必要な所定幅のニップ部（圧接部）Ｎを形成している。
【００３４】
（６）温度検知素子／安全装置の配置模様
ヒータ２３は基板２７の裏面（ニップ部Ｎと反対側の面）に温度検知素子２５を有する。温度検知素子２５はヒータ２３の温度を検知するために設けられたものである。本実施例では温度検知素子としてヒータ２３の裏側に接触当接されたサーミスタを用いている。このサーミスタ２５は、例えば支持体（不図示）上に断熱層を設け、その断熱層の上にチップサーミスタの素子を固定させて、その素子を基板２７裏面に所定の加圧力により加圧して支持体を基板２７裏面に当接させるような構成をとる。
【００３５】
本実施例では、サーミスタは抵抗発熱体の温度を判定する温度判定手段である。サーミスタは抵抗発熱体長手方向に２ヶ所設置されており、そのうちの片方のサーミスタ２５ａは抵抗発熱体長手方向における記録媒体Ｐが必ず通過する最小サイズ通紙域内に設けられている。もう片方のサーミスタ２５ｂは抵抗発熱体長手方向におけるＢ５サイズ記録媒体を矢印Ｒ方向で通紙したときに非通紙域にあたる部分に設置している。この配置形式により、通紙域の温度をサーミスタ２５ａにより制御して、小サイズ通紙時の非通紙域の温度をサーミスタ２５ｂにより制御する。つまり、通紙域の温度制御をサーミスタ２５ａにより行い、小サイズ連続通紙時の非通紙域の異常昇温が発生しないようにサーミスタ２５ｂによりスループット制御を行っている。本実施例におけるヒータ２３においては非通紙域の昇温を抑制できる構成となっている。そのため、スループット制御に入る可能性はきわめて低いが、はがき等の極端な小サイズの連続通紙においては端部昇温が発生してしまう可能性もあるので、このようなスループット制御を搭載している。
【００３６】
また、ヒータ２３は基板２７の裏面（ニップ部Ｎと反対側の面）に安全装置を有しており、ヒータ２３の異常昇温発生時に通電を遮断させるために設けられたものである。本実施例では安全装置としてサーモスイッチ３１を使用しており、構成として内部にバイメタルを設け、バイメタルをアルミニウムのキャップ部材が覆っている。ヒータ２３基板の裏面にキャップ部材が接触することで、ヒータ２３の温度をキャップ部材を介してバイメタルまで伝えている。この構成により、ヒータ２３が異常昇温したときにヒータ２３温度がバイメタルまで伝わり、臨界温度に達するとバイメタルが変形し、ヒータ２３への通電を遮断する構成になっている。
【００３７】
本実施例では安全装置としてサーモスイッチを用いているが、温度ヒューズ等の安全装置でも構わない。なお、このサーモスイッチの配置はサーミスタ２５ａとヒータ２３の抵抗発熱体２６の長手方向の長さにおける中央を軸に対称となる位置に設置している。これにより、ヒータ２３の長手方向における電圧降下を考慮したとしても、サーモスイッチ３１が検知する温度はサーミスタ２５が制御している温度と同等の値になる。そのため、正確なヒータ２３の温度の検知が可能となり、ヒータ２３の異常昇温をより正確に検知ができる。最良の構成としては、図１２に示すようにサーミスタ２５ａとサーモスイッチ３１を抵抗発熱体２６の長手方向における両端部からの中央部に最大限近付け、中央を軸に対称となる位置に当接させている構成である。上記構成により、サーミスタ２５ａで検知する温度がヒータ２３の長手方向における最大温度箇所付近になり、過昇温の抑制が容易に可能になる。また、サーモスイッチ３１で検知する温度がヒータ２３の長手方向における最大温度箇所付近となるために、いち早く異常昇温を検知でき、安全性を高めることができる。また、図１に示すようにサーモスイッチ３１を抵抗発熱体２６における長手方向の長さの中央部にサーモスイッチ３１の中心位置がくるように設置してもよい。この構成により、ヒータ２３の長手方向における最大温度箇所と同等の位置へのサーモスイッチの当接が可能になる。つまり、安全性の面では図１２に示すようなサーモスイッチを中心にする構成が最適な構成であるといえる。
【００３８】
（７）定着装置の加熱定着動作
加圧ローラ２４の芯金２４ａの端部に設けられた駆動ギア（不図示）が定着モータ（不図示）によって矢印方向に回転駆動されることにより、加圧ローラ２４が矢印方向に回転する。この加圧ローラ２４の回転により、ニップ部（圧接部）Ｎにおいて加圧ローラ２４表面とフィルム２２表面との摩擦力によりフィルム２２に回転力が作用し、フィルム２２が従動回転する。このとき、フィルム２２は、内部においてヒータ２３の表面に密着して摺動しながらステー２１の外回りを矢印方向に加圧ローラ２４の回転速度と同じ速度で従動回転する。これにより、定着装置はヒータ２３の熱をフィルム２２を介してニップ部Ｎ内の記録媒体Ｐに伝える。
【００３９】
図１２にヒータ２３の通電制御経路を示す。印字動作の信号を受けるとヒータ２３への通電が開始されて、制御手段としての制御部４１は通電制御手段としての温度制御手段４２をオンにする。これにより、交流電源４３からサーモスイッチ（温度検知型安全装置）３１を介してヒータ２３の電極給電部２９ａ，３０ａに通電される。ヒータ２３は給電部２９ａ，３０ａを通じて経路電極２９ｂ，３０ｂを介して電極２９ｃ，３０ｃに通電されることで抵抗発熱体２６全域が発熱し、昇温する。その昇温に応じて加熱される基板２７の温度をサーミスタ２５が検知し、目標温度に基板２７の温度が到達するまで通電を続け、その間、制御部４１はサーミスタ２５の出力（検知温度）をＡ／Ｄ変換して取り込む。目標温度に到達すると、サーミスタ２５からの出力信号に基づいて、温度制御手段４２によりヒータ２３に通電する電力を位相制御あるいは波数制御等により制御して、ヒータ２３の温度制御を行う。すなわち、制御部４１はサーミスタ２５の検知温度が所定の設定温度より低い場合にはヒータ２３を昇温させて、設定温度よりも高い場合にはヒータ２３を降温させるように温度制御手段４２を制御することで、ヒータ２３を設定温度に保っている。
【００４０】
ヒータ２３の温度が設定温度に立ち上がり、かつ加圧ローラ２４の回転によるフィルム２２の回転周速度が定常化した状態において、ニップ部（圧接部）Ｎに記録媒体Ｐが導入される。そして、記録媒体Ｐがフィルム２２と一緒にニップ部Ｎでヒータ２３の基板２７の長手方向と直交する短手方向に挟持搬送される。これによりヒータ２３の熱がフィルム２２を介して記録媒体Ｐに付与されて、記録媒体Ｐ上の未定着トナー画像ｔが記録媒体Ｐに加熱定着される。ニップ部Ｎを出た記録媒体Ｐはフィルム２２表面から分離されて搬送される。これらの印字動作が終了すると、温度制御手段４２はオフにされてヒータ２３への通電が終了する。
【００４１】
（８）ヒータ
図１に本実施例に係る加熱体としてのヒータ２３の一例を示す。図１（ａ）はヒータ２３の表面図、図１（ｂ）はヒータ２３の側面図、図１（ｃ）はヒータ２３の裏面図の一例を表す図である。
【００４２】
本実施例に係るヒータ２３は、基板２７と、抵抗発熱体２６と、給電部２９ａ，３０ａと、経路電極２９ｂ，３０ｂと、電極２９ｃ，３０ｃと、耐熱性のオーバーコート層２８と、を有している。基板２７は、長手方向に細長い耐熱性・絶縁性・良熱伝導性の基板である。電極２９ｃ，３０ｃは、基板２７の長手方向と直交する短手方向における一端側と他端側にそれぞれ基板２７の長手方向に沿って設けられている。電極２９ｃは、基板２７の短手方向における一端側に設けられており、抵抗発熱体２６の短手方向の一端側と接している第一の電極である。電極３０ｃは、基板２７の短手方向における他端側に設けられており、抵抗発熱体２６の短手方向の他端側と接している第二の電極である。
【００４３】
給電部２９ａ，３０ａは、基板２７の長手方向における一方の端部側に設けられている。経路電極（導電部）２９ｂ，３０ｂは、抵抗発熱体２６に沿って設けられ、各給電部２９ａ，３０ａと各電極２９ｃ，３０ｃとを電気的に接続している。給電部２９ａは、経路電極２９ｂを介して、抵抗発熱体２６と接触している電極２９ｃと電気的に接続されている。経路電極２９ｂは、電極２９ｃの長手方向の中央部（入力接点）に接続されている。給電部３０ａは、経路電極３０ｂを介して、抵抗発熱体２６と接触している電極３０ｃと電気的に接続されている。経路電極３０ｂは、電極３０ｃの長手方向の中央部（入力接点）に接続されている。すなわち、経路電極２９ｂ，３０ｂから電極２９ｃ，３０ｃへの接点部（入力接点）は、抵抗発熱体２６の長手方向における中心部に設けられ、この中心部は所定サイズの記録媒体Ｐが必ず通過する最小サイズ通紙域内に位置している。給電部２９ａ，３０ａは、電気的に接続されている経路電極２９ｂ，３０ｂ、電極２９ｃ，３０ｃを通じて、抵抗発熱体２６に電力を供給する。抵抗発熱体２６は、基板２７の短手方向において電極２９ｃ，３０ｃの間に配置され、電気的に繋がれている。抵抗発熱体２６は、前記給電部２９ａ，３０ａ、経路電極２９ｂ，３０ｂ、及び電極２９ｃ，３０ｃとともに基板２７の一方の面（ニップ部Ｎ側の面、表面、同じ側の面）に設けられている。
【００４４】
経路電極２９ｂ，３０ｂの材料は、銀とパラジウムの混合物（以下、銀パラジウム）で形成し、それぞれの総電気抵抗値は１．０Ωとなるように材料混合比を調整している。
【００４５】
抵抗発熱体２６の材料は銀パラジウムで形成し、総電気抵抗値を１８［Ω］とした。抵抗発熱体２６は、特に電極２９ｃ側の接点部と電極３０ｃ側の接点部を結ぶ線（図１Ａ−Ａ′間）を境に長手方向で異なる電気抵抗値を有している。ここでは、抵抗発熱体２６において、前記接点部を境に、非給電部側の抵抗発熱体２６ａの電気抵抗値を、給電部側の抵抗発熱体２６ｂの電気抵抗値よりも小さくしている。具体的には、非給電部側の抵抗発熱体２６ａの電気抵抗値を３２［Ω］、給電部側の抵抗発熱体２６ｂの電気抵抗値を４１［Ω］となるように銀とパラジウムの材料比を調整している（図１０を参照）。すなわち、抵抗発熱体２６の温度分布が、給電部側の抵抗発熱体２６ｂに比べ非給電部側の抵抗発熱体２６ａが高くなるようにしている。ここで、給電部側（給電側）とは、抵抗発熱体２６の長手方向において、給電部２９ａ，３０ａが設けられている側である。一方、非給電部側（非給電側）とは、抵抗発熱体２６の長手方向において、前記給電部側とは反対側の、前記給電部２９ａ，３０ａが設けられていない側である。また、給電部側の抵抗発熱体２６ｂは経路電極２９ｂ，３０ｂが沿った領域であり、非給電部側の抵抗発熱体２６ａは経路電極２９ｂ，３０ｂが沿っていない領域である。
【００４６】
なお、非給電部側の抵抗発熱体２６ａの電気抵抗値と給電部側の抵抗発熱体２６ｂの電気抵抗値の調整は、前記銀パラジウムの材料比を調整する方法ではなく、異なる材料（例えば、銀パラジウムと酸化ウテウム）で所定の電気抵抗値に調整してもかまわない。さらに、非給電部側の抵抗発熱体２６ａの電気抵抗値と給電部側の抵抗発熱体２６ｂの電気抵抗値の調整は、同一の材料（例えば、銀パラジウム）を使用し、抵抗発熱体の厚み（基板面に対し高さ方向）を変えて、非給電部側の抵抗発熱体２６ａの電気抵抗値と給電部側の抵抗発熱体２６ｂの電気抵抗値を調整してもかまわない。具体的には、図１１に示すように、抵抗発熱体２６において、前記接点部を境に、非給電部側の抵抗発熱体２６ａの厚みを、給電部側の抵抗発熱体２６ｂの厚みよりも厚くして、前記抵抗値を調整してもかまわない。
【００４７】
本実施例の効果を以下から記す比較例とともに述べていく。
【００４８】
比較例として、図２に示すような電極への入力接点位置が長手方向の給電側端部に設けられているヒータ２３（比較例１）と、図４に示すような電極への入力接点位置が長手方向における中心部に設けられているヒータ２３（比較例２）をあげる。比較実験として実際に電子写真プリンタが使用される状況を考慮して、両者のヒータ２３に通紙中に実際に投入される一般的な電力５００Ｗを入力して、ヒータ２３の温度が２１０℃になるように温調したときの両者における電極部の温度と発熱体部の温度とヒータ２３としての実温度を比較する。このとき、温調用のサーミスタ（温度検知素子）２５をヒータ２３の長手方向における中心位置の基板側に当接させ、赤外線サーモグラフィーカメラにてヒータ２３の発熱体面側の長手方向の温度分布および長手方向中央部・端部（ここでは、発熱体と基板との境界部）を測定した。比較結果を図７と図８に示す。
【００４９】
比較例１の構成のヒータ２３のように発熱体と接触している領域を持つ電極への入力接点位置が長手方向の給電側端部に設けられているヒータ構成の場合、電極の電気抵抗値による電圧降下が生じ、図８（ｂ）の比較例１に示すように抵抗発熱体の温度が給電側から非給電側に向けて温度が下がっていく温度分布を示す。具体的に、発熱体温度が給電側端部で２２５℃、中心部で２０５℃、非給電側端部で１８５℃となる。ゆえに、電極での発熱も含めヒータ全体の温度分布は、給電側端部で２３０℃、中央部で２１０℃、非給電側端部で１９０℃となる。
【００５０】
比較例２の構成のヒータ２３のように抵抗発熱体と接触している領域を持つ電極への入力接点位置が長手方向における中心部に設けられているヒータ構成の場合、比較例１のように抵抗発熱体と接触している電極による電圧降下は給電側と非給電側とで同等になる。しかし、図８（ｃ）の比較例２に示すようなヒータ温度分布に左右差（給電側と非給電側との差）が生じる。その理由は、ヒータの給電部側には給電部から抵抗発熱体までの経路電極が存在し、この経路電極自らが発熱しているからである。具体的に、発熱体温度は両端部で１８５℃、中心部で２００℃となるために左右対称な温度分布を確保できる。一方、経路電極の発熱温度が７０℃ある。ゆえに、発熱体と経路電極を含むヒータ全体の温度分布は、給電側端部で２０５℃、中央部で２１０℃、非給電側端部で１９０℃となる。
【００５１】
これらの比較例１及び比較例２に対して、本実施例におけるヒータ２３は発熱体と接触している領域を持つ電極への入力接点位置を長手方向中心部に設け、かつ抵抗発熱体の電気抵抗値を発熱体と接触している領域を持つ電極への入力接点位置を長手方向中心部から境に長手方向で変え、経路電極を含む給電側のヒータ２３の発熱温度と経路電極を持たない非給電側のヒータ２３の発熱温度とを同等にする。これにより、長手方向のヒータ２３温度分布を左右対称にし、かつヒータ２３中央部と端部との温度差を小さくすることが可能である。このヒータ構成の場合、ヒータの長手方向の温度分布は図８（ａ）の実施例で示すような分布をとる。具体的に、発熱体温度は給電側端部で１８５℃、中央部で２００℃、非給電端部で１８５℃。経路電極による発熱温度が７０℃。ゆえに、発熱体と経路電極を含むヒータ全体の温度分布は、給電側端部で１９５℃、中央部で２１０℃、非給電側部で１９５℃となり温度分布の左右対称性および中央と端部の温度差を１５℃と比較例よりも小さくすることができる。
【００５２】
本実施例によれば、経路電極による発熱を考慮して、抵抗発熱体と接触している電極への入力接点である長手方向の中央部を境に、抵抗発熱体の発熱量を左右で調整することで、長手方向における左右均一な温度分布を確保し、かつ、狙いの発熱量を得ることができる。そのため、前記ヒータを用いた画像形成装置において、出力画像の定着性むらや光沢むら等の画像不良を改善することができる。また、短手方向における基板の幅を広くすることなく前述の効果を発揮することができる。
【００５３】
次に、本実施例の具体的な手段について以下から述べていく。
【００５４】
本実施例ではヒータ２３の総電気抵抗値を２０［Ω］にし、その中で、第一電極の経路電極２９ｂ、第二電極の経路電極３０ｂそれぞれの電気抵抗値は１．０［Ω］にし、残りの１８［Ω］は抵抗発熱体２６が持っている。このヒータ構成で第１の給電部２９ａと第２の給電部３０ａの間にＡＣ電圧１００Ｖ印加する系を考えたとき、ヒータ２３に流れる電流は、オームの法則により５．０［Ａ］であり、ヒータ全体での消費電力量は５００［Ｗ］である。このとき、経路電極２９ｂ，３０ｂで消費する電力量はそれぞれ２５［Ｗ］であり、ヒータ２３の給電側と非給電側とで５０［Ｗ］に相当する消費電力差（発熱量差）がある。この消費電力差を非給電側の抵抗発熱体２６ａの電気抵抗値と給電側の抵抗発熱体２６ｂの電気抵抗値の差で賄う。具体的には、図９及び図１０に示すように、非給電側の抵抗発熱体２６ａでの消費電力を２５０［Ｗ］、給電側の抵抗発熱体２６ｂの消費電力を２００［Ｗ］と成るように、非給電側の抵抗発熱体２６ａの電気抵抗値を３２［Ω］、給電側の抵抗発熱体２６ｂの電気抵抗値を４１［Ω］に決定する。
【００５５】
抵抗発熱体２６には銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）のペーストをスクリーン印刷により、基板２７上に線帯状に形成して得たものである。本実施例では抵抗発熱体は、長手方向における長さ２２０ｍｍ（非給電側の抵抗発熱体２６ａ、給電側の抵抗発熱体２６ｂそれぞれの長さは１１０［ｍｍ］），短手方向における幅５．０ｍｍ，厚さ１０μｍの抵抗発熱体を使用している。抵抗発熱体２６の材料としては、酸化ルテニウム以外にも、酸化ルテニウム，Ｔａ２Ｎ等の電気抵抗材料を用いて、所定の電気抵抗値を調整してもかまわない。
【００５６】
基板２７は、例えばアルミナや窒化アルミニウム等のセラミック材料が用いられる。本実施例では短手方向における幅７ｍｍ，長手方向における長さ２７０ｍｍ，厚さ１ｍｍの基板を使用している。電極２９，３０は銀のスクリーンパターンを用いた。オーバーコート層２８は、抵抗発熱体２６とヒータ２３表面との電気的な絶縁性と、ヒータ２３表面との電気的な絶縁性と、ヒータ２３表面とフィルム２２内周面との摺動性と、を確保することが主な目的である。
【００５７】
上記ヒータ２３はステー２１の溝内に基板２７が基板表面をニップ部Ｎ面に向けて固定される。これによりヒータ２３のオーバーコート層２８をフィルム２２内周面に接触させている。
【００５８】
オーバーコート層２８は、抵抗発熱体２６と、電極２９，３０とを覆うようにして基板２７表面に設けられている。本実施例ではオーバーコート層２８として厚さ６０μｍの耐熱性ガラス層を用いた。図１においては電極２９，３０、抵抗発熱体２６との関係を容易に理解できるようにするためにオーバーコート層は省略してある。
【００５９】
図１（ａ）に示すように、給電部２９ａ，３０ａから経路電極２９ｂ，３０ｂを介して、抵抗発熱体２６と接している電極２９ｃ，３０ｃへの入力位置が、抵抗発熱体の長手方向における両端部からの中心部に位置したヒータ２３である。そして、この中心部は所定サイズの記録媒体Ｐが必ず通過する最小サイズ通紙域内に位置している。上記構成にすることで、電極による電圧降下を左右対称にすることができ、さらに電極の経路部による発熱が長手方向で同量の発熱量であるので、温度差を図２に示す比較例１のヒータ構成よりも軽減することが可能である。さらに左右均一な長手方向の温度分布を実現できるために、比較例１の左右不均一な温度分布よりも温度制御が容易となり、端部における定着性も中心部と同等に確保することが可能である。逆に１５℃を超えてしまうと長手方向における端部の定着性の確保が困難となるために、実用上はヒータ２３の長手方向における温度差は１５℃以下であることが望まれている。
【００６０】
本実施例では、電極の抵抗値を変化させることで、ヒータ２３の長手方向の温度を左右均一な状態に変化させたが、左右均一な状態でなくても、電極の抵抗値を変化させることで、ヒータ２３の長手方向の温度分布を左右均一でないような必要な状態へ変化させるような構成も本発明の範疇である。例えば、サーミスタやサーモＳＷのようなヒータ２３の温度を局所的に下げるような部材が接触している箇所の経路電極の抵抗値を上げるような構成も本発明の範疇である。
【００６１】
〔他の実施例〕
なお、前述した実施例では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であっても良い。これらの画像形成装置に用いられる定着装置の加熱体に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。
【００６２】
また、前述した実施例では、画像加熱装置としてプリンタや複写機等の画像形成装置に搭載される加熱定着装置を例示した。しかしながら、本発明はこのような加熱定着装置に限られるものではなく、例えば、記録媒体に形成された画像の光沢性を向上させる光沢付与装置等の画像加熱装置にも適用できる。また、画像形成装置に搭載されない画像加熱装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００６３】
Ｎ    …ニップ部
Ｐ    …記録媒体
１１  …定着装置
２１  …ステー
２２  …定着フィルム
２３  …ヒータ
２４  …加圧ローラ
２５，２５ａ，２５ｂ …サーミスタ（温度検知素子）
２６，２６ａ，２６ｂ …抵抗発熱体
２７  …基板
２８  …オーバーコート層
２９ａ，３０ａ …給電部
２９ｂ，３０ｂ …経路電極
２９ｃ，３０ｃ …電極
３１  …サーモスイッチ
４１  …制御部
４２  …温度制御手段
４３  …交流電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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