(57)【要約】      （修正有）【課題】記録材の幅サイズに応じて抵抗発熱層が発熱する領域を変えることが可能であり、長手端部領域の発熱量を大きくすることで、定着ベルト両端部の温度の低下を防止する。【解決手段】電源の一方の端子と他方の端子に接続されたコネクタと、長手方向に沿って延びた基板であってその表裏を挟み込むようにコネクタが取り付けられる基板と、コネクタが当接する基板上に設けられる複数の電極６４１、６５１、６６１と、電極から基板の長手方向に向かって設けられる導体路６６０a、６６０bと、導体路と発熱体６２０とを接続する複数の分岐路と、複数の隣り合う分岐路を電気的に接続するように設けられる複数の発熱体を備え、給電側の導体路に接続された、発熱体群、給電側の導体路に接続された、発熱体群としたとき、発熱体群の発熱体の中央部の抵抗値をＲｃ、発熱体群の発熱体の両端部の抵抗値をＲfとし各々適切に設定する。【選択図】図４
2019012634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源（110）の一方の端子と他方の端子に接続されたコネクタ（700）と、
長手方向に沿って延びた基板（610）であってその表裏を挟み込むように前記コネクタ（700）が取り付けられる基板（610）と、
前記コネクタ（700）が当接する基板(610)上に設けられる複数の電極(641、651、661)と、
電極から基板(610)の長手方向に向かって設けられる導体路(640、650、660)と、
導体路(640、650、660)と発熱体(620a〜620ｌ)とを接続する複数の分岐路(642、652、662)と、
複数の隣り合う分岐路を電気的に接続するように設けられる複数の発熱体（620 a〜620ｌ）を備え、
給電側の導体路1(650)に接続された、発熱体群１（620ｃ〜620ｊ）、給電側の導体路2(660)に接続された、発熱体群2（620a,620b,620k,620l）としたとき、
発熱体群1の発熱体の中央部(620f,620g)の抵抗値をＲｃ、発熱体群2の発熱体の両端部(620a,620l)の抵抗値をＲfとしたとき、
発熱体抵抗の関係がＲc＞Ｒf＞であることを特徴とするヒータ。
【請求項２】
請求項１に記載のヒータにおいて、発熱体群1の発熱体の中央部(620f,620g)の抵抗値をＲc、発熱体群2の発熱体の両端部(620a,620l)の抵抗値をＲf、
上記発熱体群１の中央部から両端部の方向にｎ番目に隣接した抵抗をＲｎ、
上記発熱体群１の中央部から両端部の方向にｎ+１番目に隣接した抵抗をＲｎ+１、
とした場合、
抵抗の関係がＲc＞Ｒｎ≧Ｒｎ+１＞Ｒfであることを特徴とするヒータ。
【請求項３】
請求項１に記載のヒータにおいて、給電側の導体路1(650)に接続された、発熱体群１（620ｃ〜620ｊ）  中央部の短手幅ｘが端部の短手幅ｙより広いことを特徴とする。
【請求項４】
少なくとも、シート上の画像を加熱するためのエンドレス状の定着ベルト（603）と、
前記定着ベルト(603)をヒータ(600)に密着させて定着ニップ部を形成する加圧部材と、
前記定着ベルトを加熱するためのヒータ(600)を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置(40)。
【請求項５】
装置に使用可能な最大の幅サイズのシートを加熱する場合、前記複数の電極(641、651、661)全てに給電を行い、
前記最大の幅サイズのシートよりも幅が狭いサイズのシートを加熱する場合、前記複数の(641、651、661)電極のうち一部の電極のみ給電を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の定着装置(40)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は記録材上のトナー画像を加熱するために用いられるヒータ、および、これを備える定着装置に関するものである。本発明のヒータおよび定着装置は複写機、プリンタ、ファックス、これらの機能を複数備える複合機等の画像形成装置に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
従来から画像形成装置では記録材上にトナー像を形成した後に、定着装置で加熱および加圧を施すことで、記録材上にトナー像を定着させる方式が一般的に用いられている。一方、近年の省エネルギーおよびクイックスタートの要望に対して、薄肉ベルトの内面にヒータを当接させ、ベルトを加熱する方式の定着装置が提案されている（特許文献１）。
【０００３】
また、特許文献１には記録材の幅サイズに応じてヒータが発熱する領域を変更する構成が開示されている。図１２は特許文献１に記載の定着装置の回路図である。この定着装置は電極１０２７（１０２７ａ〜１０２７ｆ）を基板１０２１の長手方向に並べて配置し、各電極から抵抗発熱層１０２５（１０２５ａ〜１０２５ｅ）に通電することで抵抗発熱層１０２５を発熱させている。
【０００４】
また、この定着装置は各電極が基板上に形成された配線層１０２９（１０２９ａ、１０２９ｂ）に接続されている。詳細には、電極１０２７ｂと電極１０２７ｄに接続される配線層１０２９ｂは基板の長手方向一端へと延びている。電極１０２７ｃと電極１０２７ｅに接続された配線層１０２９ａは基板の長手方向他端へと延びている。更に、基板の長手方向の一端において、電極１０２７ａと配線層１０２９ｂはそれぞれ配線部材に接続可能となっており、基板の長手方向の他端において、電極１０２７ｆと配線層１０２９ａはそれぞれ配線部材に接続可能となっている。基板の長手方向両端部では各配線を保護する為の絶縁層が設けられておらず、配線層１０２９ａ、１０２９ｂ及び電極１０２７ａ、１０２７ｆが露出した状態となっている。
【０００５】
そのため、配線層１０２９ａ、１０２９ｂ及び電極１０２７ａ、１０２７ｆの露出した部位に配線部材が接触することで、抵抗発熱層１０２５は電源供給回路に接続される。電源供給回路は交流電源とスイッチ１０３３（１０３３ａ、１０３３ｂ、１０３３ｃ、１０３３ｄ）を備えており、スイッチ１０３３のオン、オフによって各配線の接続パターンを変えることができる。つまり、配線層１０２９ａ、１０２９ｂは電源供給回路内の接続パターンに応じて電源端子１０３１ａ側か電源端子１０３１ｂ側のいずれかに接続され、シートの幅サイズに応じて抵抗発熱層１０２５の発熱領域を変えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−３７６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１においては配線層および電極に用いる材料の特性、抵抗値等は記載されていないが、一般的に同様な構成のヒータで用いる配線層としては抵抗率が低い材料である銀、若しくは銀とパラジウムを混合したものが使用される。定着装置で用いられるヒータは定着装置の小型化に対する要望から、ヒータの小型化の要求されるため、配線層の幅を狭めることが要求される。
【０００８】
また、一般的な定着装置で用いられるヒータでは発熱抵抗体の長手方向の長さは３３０ｍｍ程度であり、定着ベルトの長手長さ３４０ｍｍよりも短い。
それゆえ、ヒータ両端部における発熱量が、ヒータ発熱領域が対向しない定着ベルトの  両端部にも奪われてしまい、定着ベルトの長手両端部の温度が低くなってしまう（以下、温度ダレ）。その結果、ヒータにより加熱されるベルトの長手方向における温度にムラが発生するため、定着処理後の記録材上の画像の光沢が不均一になる。
【０００９】
そこで、本発明は記録材の幅サイズに応じて抵抗発熱層が発熱する領域を変えることが可能であり、且つ長手端部領域の発熱量を大きくすること定着ベルト両端部の温度が低下することがないヒータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、  電源（110）の一方の端子と他方の端子に接続されたコネクタ（700）と、
長手方向に沿って延びた基板（610）であってその表裏を挟み込むように前記コネクタ（700）が取り付けられる基板（610）と、
前記コネクタ（700）が当接する基板(610)上に設けられる複数の電極(641、651、661)と、
電極から基板(610)の長手方向に向かって設けられる導体路(640、650、660)と、
導体路(640、650、660)と発熱体(620a〜620ｌ)とを接続する複数の分岐路(642、652、662)と、
複数の隣り合う分岐路を電気的に接続するように設けられる複数の発熱体（620 a〜620ｌ）を備え、
給電側の導体路1(650)に接続された、発熱体群１（620ｃ〜620ｊ）、給電側の導体路2(660)に接続された、発熱体群2（620a,620b,620k,620l）としたとき、
発熱体群1の発熱体の中央部(620f,620g)の抵抗値をＲｃ、発熱体群2の発熱体の両端部(620a,620l)の抵抗値をＲfとしたとき、
発熱体抵抗の関係がＲc＞Ｒf＞であることを特徴とするヒータ。である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、記録材の幅サイズに応じて抵抗発熱層が発熱する領域を変えることが可能であり、且つ、長手方向における発熱量が均一なヒータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１の画像形成装置を説明する図。
【図２】実施例１の定着装置を説明する断面図。
【図３】実施例１の定着装置を説明する正面図。
【図４】実施例１のヒータ回路図。
【図５】ヒータ６００の発熱方式および切り替え方式を説明する図。
【図６】実施例１のヒータの構成を説明する図。
【図７】比較例のヒータの構成を説明する図。
【図８】比較例のヒータの等価電気回路を説明する図。
【図９】実施例１と比較例の発熱体の抵抗値分布を説明する図。
【図１０】実施例１と比較例の発熱体の発熱量分布を説明する図。
【図１１】従来例のヒータ回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る実施の形態について説明する。尚、以下の実施例では電子写真プロセスを利用したレーザービームプリンタを例に説明する。
【００１４】
［実施例１］
［画像形成装置］
図１は本実施例の画像形成装置であるプリンタ１の断面図である。プリンタ１は画像形成部１０において感光ドラム１１に形成したトナー画像を記録材Ｐに転写した後に、定着装置４０で記録材Ｐに画像を定着させる画像形成装置である。
【００１５】
図１に示すように、プリンタ１は、Ｙ（イエロ）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）の各色のトナー画像を形成する画像形成部（画像形成ステーション）１０を備えている。画像形成部１０は図１の左側から順にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの各色に対応した４つの感光ドラム１１（１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋ）を備えている。各感光ドラム１１の周囲には帯電器１２、露光装置１３、現像装置１４、一次転写ブレード１７、クリーナ１５が配置される。以下では、Ｂｋ色のトナー画像を形成する手順について説明を行うが、他色のトナー画像を形成する手順も同様である。電子写真感光体としての感光ドラム１１は駆動源（不図示）によって矢印方向に回転駆動する。感光ドラム１１の周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電器１２、露光装置１３、現像装置１４、一次転写ブレード１７、クリーナ１５が配置される。
【００１６】
次に、記録材Ｐ上にトナー画像を形成するまでの手順について説明する。感光ドラム１１の表面が帯電器１２によって均一に帯電された後、露光装置１３によって画像情報に応じて露光されることで静電潜像が形成される。そして、現像装置１４によってレーザ光が露光された部分にトナーが現像され、感光ドラム１１上にトナー像が形成される。この時、他の色についても同様の工程が行われる。
【００１７】
各感光ドラム１１上のトナー画像は一次転写ブレード１７によって、中間転写ベルト３１に一次転写され、感光ドラム１１に残ったトナーはクリーナ１５によって除去される。こうして、感光ドラム１１は次の画像形成が可能な状態となる。
【００１８】
一方、給送カセット２０又はマルチ給送トレイ２５に置かれた記録材Ｐは、給送機構（不図示）によって１枚ずつ送り出されてレジストローラ対２３に送り込まれる。レジストローラ対２３は記録材Ｐを一旦止めて、記録材Ｐが搬送方向に対して斜行している場合はその向きを真っ直ぐに直し、中間転写ベルト３１上のトナー画像と同期を取って、記録材Ｐを中間転写ベルト３１と二次転写ローラ３５との間に送り込む。二次転写ローラ３５は中間転写ベルト３１上のトナー画像を記録材Ｐに転写する。
【００１９】
トナー画像が転写された記録材Ｐは定着装置４０へ搬送され、加熱および加圧によって記録材Ｐ上に永久固着したトナー画像が形成される。
【００２０】
［定着装置］
次に、定着装置４０について説明する。図２は定着装置４０の断面図、図３は定着装置４０の正面図を説明する図である。記録材Ｐ上の画像を加熱するベルトユニット６０は可撓性を有する薄肉の定着ベルト６０３を内面に接触するヒータ６００により加熱する構成である。
【００２１】
図２のように、定着ベルト６０３はヒータ６００と加圧ローラ７０の加圧によりニップ部Ｎが形成され、ニップ部Ｎに給送された記録材Ｐを挟持搬送する。この時、ヒータ６００で発生した熱は定着ベルト６０３を介して記録材Ｐに付与され、記録材Ｐ上のトナー画像Ｔは記録材Ｐに定着される。
【００２２】
ベルトユニット６０は記録材Ｐ上の画像を加熱、加圧する為のユニットで加圧ローラと平行となるように設けられ、ヒータ６００、ヒータホルダ６０１、支持ステー６０２、定着ベルト６０３から成る。
【００２３】
ヒータ６００はニップ部Ｎが所望の幅となるように、定着ベルト６０３を加圧ローラ７０方向に押圧される。また、ヒータ６００は基板６１０と、基板６１０上に抵抗発熱体６２０（以後、発熱体６２０と呼ぶ）を備え、ヒータホルダ６０１の下面の凹部に固定されている。尚、本実施例では基板６１０の裏面側（定着ベルト６０３と当接しない側）に発熱体６２０を設けているが、これに限定されるものでは無く、表面側（定着ベルト６０３と当接する側）に設けても良い。
【００２４】
基板６１０の表面側には摺動層として厚さ約１０μｍのポリイミド層を設けており、定着ベルト６０３とヒータ６００との摺擦抵抗を低減することで、定着ベルト６０３の内面の磨耗を抑制することでできる。更に、摺擦抵抗低減するために定着ベルト６０３の内面にグリス等の潤滑剤を塗布しても良い。
【００２５】
定着ベルト６０３は記録材上のトナー像をニップ部Ｎにて加熱、加圧するための円筒状のベルトである。本実施例では基材６０３ａ上に弾性層６０３ｂと離型層６０３ｃを設けたものを用いる。
【００２６】
具体的に、基材６０３ａとしては外径が３０ｍｍ、長さが３４０ｍｍ、厚みが３０μｍのニッケル合金から成る円筒形状の部材を用いている。更に、基材６０３ａ上には弾性層６０３ｂとして厚みが４００μｍのシリコーンゴム層を形成し、更に弾性層６０３ｂ上には離形層６０３ｃとして厚みが約２０μｍのフッ素樹脂チューブを被覆している。
【００２７】
ヒータホルダ６０１（以後、ホルダ６０１と呼ぶ）はヒータ６００を定着ベルト６０３に向かって押圧した状態で保持する部材である。また、ホルダ６０１は断面形状が半円弧形状であり、定着ベルト６０３の回転軌道を規制する機能を備えている。ホルダ６０１には高耐熱性の樹脂等が用いられ、本実施例ではデュポン社のゼナイト７７５５（商品名）を使用している。
【００２８】
支持ステー６０２はホルダ６０１を介してヒータ６００を支持する部材である。支持ステー６０２は大きな荷重をかけられても撓みにくい材質であることが望ましく、本実施例においてはＳＵＳ３０４（ステンレス鋼）を使用している。
【００２９】
図３のように、支持ステー６０２はその長手方向の両端部において、フランジ４１１ａ、４１１ｂに支持されている。フランジ４１１ａ、４１１ｂを総称してフランジ４１１と呼ぶ。フランジ４１１は定着ベルト６０３の長手方向の移動、および周方向の形状を規制している。フランジ４１１には耐熱性の樹脂等が用いられ、本実施例ではＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）を使用している。フランジ４１１と加圧アーム４１４との間には加圧バネ４１５が縮められた状態で設けられる。上記構成により、フランジ４１１、支持ステー６０２を介して、加圧バネ４１５の弾性力がヒータ６００に伝わる。そして、定着ベルト６０３が加圧ローラ７０に対して所定の押圧力で加圧され、所定幅のニップ部Ｎが形成される。本実施例に於ける加圧力は一端側が約１５６．８Ｎ、総加圧力が約３１３．６Ｎ（３２ｋｇｆ）である。
【００３０】
また、コネクタ７００a,bはヒータ６００に電圧を印加するためにヒータ６００と電気的に接続される給電部材であり、ヒータ６００の長手方向両端側に着脱可能に取り付けられる。
【００３１】
図２のように、加圧ローラ７０は定着ベルト６０３に加圧されることでニップ部Ｎを形成する部材である。加圧ローラ７０は金属の芯金７１上に弾性層７２を設け、更に、弾性層７２上に離型層７３を設けた多層構造である。
芯金７１としてはステンレス鋼、ＳＵＭ（硫黄及び硫黄複合快削鋼鋼材）、アルミニウムを用いることができる。弾性層７２としてはシリコーンゴム、スポンジゴム層、あるいは弾性気泡ゴムを用いることができる。離型層７３としてはフッ素樹脂材料を用いることができる。
【００３２】
本実施例の加圧ローラ７０はステンレス製の芯金７１と、発泡シリコーンゴムの弾性層７２と、フッ素樹脂チューブの離型層７３からなり、外径は約２５ｍｍ、弾性層の長手長さは３４０ｍｍである。
【００３３】
図３のように、加圧ローラ７０の芯金７１は側板４１と軸受け４２ａ、４２ｂを介して回転可能に保持され、芯金７１の一方側の端部にはギアＧが設けられて、モータＭの駆動力を芯金７１に伝達する。図２のように、モータＭにより駆動される加圧ローラ７０は矢印方向に回転駆動し、ニップ部Ｎにて定着ベルト６０３に駆動力を伝達して従動回転させる。尚、本実施例では加圧ローラ７０の表面速度が２００ｍｍ／ｓｅｃとなるように、制御回路１００によってモータＭは制御される。
【００３４】
図4に示すサーミスタ６３０はヒータ６００の裏面側に設けられ、ヒータ６００の温度を検知する温度センサである。サーミスタ６３０はＡ／Ｄコンバータ（不図示）を介して制御回路１００に接続され、検知した温度に応じた出力を制御回路１００に送信する。
【００３５】
制御回路１００は各種制御に伴う演算を行うＣＰＵとＲＯＭ等の不揮発媒体を備えた回路である。このＲＯＭにはプログラムが記憶されており、ＣＰＵがこれを読み出して実行することで、各種制御は実行される。制御回路１００は電源１１０の通電を制御するように電源１１０と電気的に接続される。
【００３６】
また、制御回路１００はサーミスタ６３０から取得した温度情報を電源１１０の通電制御に反映させている。つまり、制御回路１００はサーミスタ６３０の出力をもとに、ヒータ６００へ供給する電力を制御している。本実施例では電源１１０の出力に対して波数制御を行うことで、ヒータ６００の発熱量を調整する方式を用いており、記録材上のトナーを定着する際、ヒータ６００は所定の温度に維持される。
【００３７】
［ヒータ］
次に、ヒータ６００の構成を詳細に説明する。図5はヒータの発熱方式および発熱領域の切り替え方式を説明する図、図6は本実施例で用いるヒータの構成図、である。
【００３８】
図5（ａ）のように、本実施例のヒータ６００は第１導体路７１０には分岐路７１５ａ、分岐路７１５ｂ、分岐路７１５ｃが接続される。一方、第２導体路７２０には分岐路７２５ｄ、分岐路７２５ｅ、分岐路７２５ｆが接続される。
【００３９】
第１導体路７１０に接続される分岐路７１５ａ、７１５ｂ、７１５ｃと第２導体路７２０に接続される分岐路７２５ｄ、７２５ｅ、７２５ｆは長手方向において交互に並べて配置され、各分岐路間に抵抗発熱体が電気的に接続するように設けられる。
【００４０】
第１導体路７１０と第２導体路７２０間に電圧Ｖが印加されると、隣接する分岐路間に電位差が生じ、図中の矢印で示す電流の発生によって、抵抗発熱体が発熱する。
【００４１】
また、図5（ｂ）のように、分岐路７２５ｅと分岐路７２５ｆ間にスイッチＳＷ設けてスイッチをオフにすると、分岐路７１５ｂと分岐路７１５ｃが同電位となるため、分岐路７１５ｂと分岐路７１５ｃ間における発熱体６２０は発熱しない。
【００４２】
つまり本実施例のヒータでは導体路の一部の電気的接続を切断することで、発熱体の一部のみを発熱することができる。
【００４３】
尚、長手方向に並ぶ複数の発熱体に通電して発熱させる場合、本発明のように隣接する発熱体の電流の向きが互い違いとなるように分岐路を配置する構成が好ましい。
【００４４】
その他の発熱体と第２分岐路の配置として、発熱体の両端に異極の分岐路を接続して、長手において電流の向きが同一方向となるようにする構成がある。しかしながら、隣接する発熱体間に２つの分岐路が必要となるため、この分岐路間で短絡が発生する恐れがある。加えて、発熱体間の分岐路の幅が広くなるので、非発熱部が大きくなり、長手方向においてヒータ６００および定着ベルト６０３に温度ムラが生じてしまう。従って、本発明のように隣接する発熱体間の分岐路を兼用するように発熱体と分岐路を配置する構成が望ましい。
【００４５】
次に、図6を用いて本実施例のヒータ６００について詳細に説明する。ヒータ６００は基板６１０と、基板６１０上に形成される発熱体６２０と導体パターン（６４０、６５０、６６０、６４２、６５２、６６２）と、電極（６４１、６５１、６６１）と、発熱体６２０と導体パターンを覆う絶縁コート層（不図示）から成る。
【００４６】
基板６１０はヒータ６００の寸法や形状を決定する部材であり、材料としては耐熱性、熱伝導性、電気絶縁性に優れたアルミナ、窒化アルミ等のセラミック材料が用いられる。本実施例では長手方向の長さが４００ｍｍ、短手方向の長さが８．０ｍｍ、厚さが約１ｍｍのアルミナを用いている。
【００４７】
基板６１０上にはスクリーン印刷法によって発熱体６２０と導体パターンが形成される。本実施例では導体パターンとしては低抵抗率材料である銀ペースト、若しくは銀に少量のパラジウムを混合した合金のペーストを用いている。また、発熱体６２０には所望の抵抗値となるように銀-パラジウム合金のペーストが用いられる。
【００４８】
更に、発熱体６２０と導体パターンは耐熱性ガラスから成る絶縁コート層（不図示）が被覆され、リークやショートが生じないように電気的に保護される。
【００４９】
基板６１０の長手方向の端側には電源１１０と電気的に接続される電極６４１、６５１、６６１が設けられる。更に、基板６１０には発熱体６２０と分岐路（６４２、６５２、６６２）が設けられる。尚、分岐路は共通導体路６４０、第１対向導体路６５０、第２対向導体路６６０ａ、第３対向導体路６６０ｂと発熱体６２０を電気的に接続する導体路である。
【００５０】
発熱体６２０（６２０ａ〜６２０ｌ）は基板６１０上に１つの発熱体として形成されている。本実施例の発熱体６２０は幅（短手方向の長さ）が約１．５〜２．０ｍｍであり、厚みが約２０μｍ、長手方向の長さが約３２０ｍｍであり、Ａ４サイズ（幅サイズ２９７ｍｍ）の記録材Ｐの全域を加熱できる長さを有する。また、発熱体６２０の総抵抗は約１０Ωである。
【００５１】
発熱体６２０上には７本の共通分岐路６４２ａ〜６４２ｇが長手方向に等間隔をあけて積層することで、発熱体６２０は共通分岐路６４２ａ〜６４２ｇによって６個の区間に区切られる。尚、発熱体６２０の各区間の長さは約５３．３ｍｍである。更に、発熱体６２０の各区間の中央部には６本の対向分岐路６５２、６６２が積層され、発熱体６２０は６２０ａから６２０ｌの１２個の区間に分けられる。尚、各区間の長さは約２６．７ｍｍである。
【００５２】
共通分岐路６４２及び対向分岐路６５２、６６２の抵抗値は、発熱体の抵抗値よりも著しく小さい。そのため、分岐路の幅（長手方向の長さ）が大きくなると、発熱体６２０に発熱量のムラが発生するためヒータ６００および定着ベルト６０３の長手方向において温度のムラが発生する。結果、記録材上の画像の光沢が不均一になる。この現象は分岐路に対向する部分の定着ベルト６０３の温度が低くなるため、記録材上のトナーを十分に加熱、溶融できないので、光沢が低くなることに起因する。
【００５３】
共通分岐路６４２（６４２ａ〜６４２ｇ）は発熱体６２０と直交するように設けられ、更に、発熱体６２０の長手方向一端から奇数番目に設けられる。共通分岐路６４２は第１導体路６４０等を介して電源１１０の一方側の端子１１０ａと電気的に接続される。
【００５４】
対向分岐路６５２、６６２は発熱体６２０と直交するように設けられ、更に、発熱体６２０の長手方向一端から偶数番目に設けられる。対向分岐路６５２、６６２は対向導体路６５０、６６０等を介して電源１１０の他方側の端子１１０ｂに電気的と接続される。
【００５５】
つまり、共通分岐路と対向分岐路は発熱体６２０の長手方向において交互に配置される。共通導体路６４０は基板６１０の長手方向に沿って形成され、各共通分岐路６４２に接続され、一端は共通電極６４１に接続される。
【００５６】
同様に、第１対向導体路６５０、第２対向導体路６６０ａ、第３対向導体路６６０ｂも基板６１０の長手方向に沿って形成される。第１対向導体路６５０は対向分岐路６５２（６５２a〜６５２d）に接続され，一端は電極６５１に接続される。また、第２および第３対向導体路６６０ａ、６６０ｂはそれぞれ対向分岐路６６２ａ、６６２ｂに接続され，一端は電極６６１に接続される。
【００５７】
電極６４１は、基板の長手方向の一端側に並設され、一方電極６５１、６６１は基板の長手方向の他の端側に並設され、コネクタ700との電気的接続を確保するため絶縁コート層は設けられず、露出した状態で定着ベルト６０３と接触する領域よりも外側に設けられる。
【００５８】
以上より、本実施例のヒータ６００は電源１１０と発熱体６２０はコネクタ、電極、共通導体路および対向導体路、分岐路を介して電気的に接続される。
【００５９】
［ヒータへの給電］
次に、ヒータ６００への給電方法について図4を用いて説明する。まず、電源１１０はヒータ６００に電力を供給する回路である。本実施例では単相交流の実効値が約１００Ｖの商用電源を用いており、電源端子１１０ａと電源端子１１０ｂとを備えている。尚、ヒータ６００に電力を供給する機能を有していれば、電源１１０は直流電源でも良い。
【００６０】
制御回路１００はスイッチ６４３、スイッチ６５３、スイッチ６６３を制御するため夫々のスイッチに電気的に接続される。スイッチ６４３は電源端子１１０ａと電極６４１の間に設けられたスイッチ（リレー）であり、制御回路１００からの指示に従って、電源端子１１０ａと電極６４１を接続するか否か（オン、オフ）の切り替えを行う。スイッチ６５３は電源端子１１０ｂと電極６５１の間に設けられたスイッチであり、制御回路１００からの指示に応じて、電源端子１１０ｂと電極６５１を接続するか否かの切り替えを行う。同様に、スイッチ６６３は電源端子１１０ｂと電極６６１の間に設けられたスイッチであり、制御回路１００からの指示に応じて、電源端子１１０ｂと電極６６１を接続するか否かの切り替えを行う。
【００６１】
制御回路１００はジョブの実行指示の受信に伴って、記録材Ｐの幅サイズ情報を取得しこの幅サイズ情報に応じてスイッチ６４３、６５３、６６３のオン、オフを制御し、発熱体６２０の発熱領域が記録材Ｐを定着処理するのに適した発熱領域となるように制御する。
【００６２】
次に、記録材Ｐの幅方向のサイズに応じて発熱体６２０の発熱領域を変える方法について説明する。
【００６３】
まず、記録材ＰがＡ４横サイズ（幅方向のサイズ２９７ｍｍ）等の大サイズの場合、制御回路１００は発熱体６２０として発熱幅Ｂが発熱するように制御する。具体的には、制御回路１００はスイッチ６４３、スイッチ６５３、スイッチ６６３の全てをオン状態とし、この場合、ヒータ６００には電極６４１、６５１、６６１から給電が行われ、発熱体６２０は１２個の小区間６２０ａから６２０ｌの全てが発熱する。この時、ヒータ６００は約３２０ｍｍの発熱体の全ての領域が発熱するので、Ａ４横サイズの記録材Ｐの定着処理を行うのに適した発熱状態である。
【００６４】
次に、記録材ＰがＡ４縦サイズ（幅方向のサイズ２１０ｍｍ）等の小サイズの場合、制御回路１００は発熱体６２０として発熱幅Ａが発熱するように制御する。具体的には、制御回路１００はスイッチ６４３、スイッチ６５３をオン状態にし、スイッチ６６３をオフ状態にするので、ヒータ６００には電極６４１、６５１から給電が行われ、発熱体６２０は１２個の小区間のうち６２０ｃから６２０ｊの８区間が発熱する。この時、ヒータ６００は約２１３ｍｍの領域が発熱するので、Ａ４縦サイズの記録材Ｐの定着処理を行うのに適した発熱状態である。従って、Ａ４縦サイズのような幅方向のサイズが小さい記録材の定着処理を行う場合であっても、記録材が通過しない部分はヒータ６００が発熱しないので、無駄な電力を使用することは無い。
【００６５】
次に、本実施例の特徴的な部分である、発熱体６２０の小区間６２０ａから６２０ｌの発熱量を均一するためのヒータ６００の構成について説明する。
【００６６】
まず、比較のために、図７に示したように、発熱体の短手幅が、均一なモデルを使って説明する。図7の構成を電気回路図にしたものが、図８である。図８において、抵抗値Rは発熱体６２０の抵抗を、抵抗値r1〜ｒ１３は導体路の抵抗値を示している。
本実施例における発熱体620のシート抵抗は、８．９９[Ω/□]、発熱体の共通分岐路と、対向分岐路の間隔、26.7[mm]、発熱体の幅は2.0[mm]である。
【００６７】
導体路、分岐路の抵抗率は０．００００２Ω・ｍｍ、導体路の高さは１０μm、第１対向導体路、第２対向導体路の幅は1.0[mm]、共通導体路の幅は1.5[mm]、発熱体の全長は320[mm]、共通電極６４１と分岐路642aまでの長さと、第１給電電極651と分岐路642ｇまでの長さを24「ｍｍ」、電極の長手方向長さ4.0「ｍｍ」、電極の間隔3.5「ｍｍ」として、各抵抗値を導出すると、R=１２０Ω、ｒ１＝０．０３２Ω、r２＝r３＝r４＝r５＝r６＝r７＝０．０７１Ω、ｒ８＝０．１２６Ω、ｒ９＝０．２０８Ω、ｒ１０＝ｒ１１＝ｒ１２＝０．１０７Ω、ｒ１３＝０．６５０Ωとなる。印加電圧は100[v]である。
【００６８】
キルヒホッフの法則を使って、共通導体路６４０に流れる電流i1〜i7、対向導体路６５０，６６０に流れる電流i8〜i13を求め、発熱体に流れる電流を計算すると表１のようになる。また、発熱体で消費される電力は、P＝i^2×Rなので、発熱体で消費される電力も表１に示す。発熱体で消費される電力が、発熱体の温度分布となる。
【００６９】
【表１】
2019012634.tif 000003
【００７０】
表１に示したように、一つの導体路に複数の発熱体が並列接続される領域（620ｃ〜620ｊ）の中央部分の電流/発熱量が低下し、その結果、その部分の温度が低くなることがわかる。
【００７１】
このように従来の構成におけるヒータ発熱温度は図９に示すように、ヒータ短部領域の温度が高くなる傾向であることが分かる。しかしながら図１０に示すように、上記発熱分布のヒータを定着装置に使用した場合の、定着ベルト６０３の長手温度分布は定着ベルト両端部のみ温度が低くなる（以下、温度ダレ）傾向になることが分かっている。この温度ダレ現象は、定着ベルトの長手長さがヒータの長手長さよりも長い為、ヒータ端部の発熱が定着ベルト端部の発熱に奪われてしまうことが原因である。それゆえ上述した課題を防止するために、ヒータの長手発熱量は予め、端部領域を大きく設定する必要がある。
【００７２】
そのため、本実施例におけるヒータ構成においては、一つの導体路に複数の発熱体が並列接続される領域の両端部分の抵抗値を下げ、そこに流れる電流を増やす必要がある。
【００７３】
よって、本実施例では、一つの導体路に複数の発熱体が並列接続される領域の両端部分の抵抗値を下げるために、図6に示したような、一つの導体路に複数の発熱体が並列接続される領域において、その領域の両端部分の短手の幅を広げた構成とした。
【００７４】
図６の本件と、図７の比較例の長手の抵抗発熱量を図９に示す。図９に示したように、本実施例では、比較例と比べ、両端部の発熱体の抵抗値を下げている。抵抗値の下げ方としては、材料（比抵抗）、長さ、幅、厚みを変更することにより下げられるが、本実施例では、発熱体の幅を調整して、抵抗値を下げた。具体的には、発熱体620a、620ｂ、620ｋ、620ｌの幅を２．１５[mm]とし、分岐路642ｂの発熱体の幅を２.１５[ｍｍ]、分岐路642ｄの発熱体の幅を２．０[ｍｍ]、 分岐路642ｆの発熱体の幅を２．１５[ｍｍ]とし、分岐路642ｂと分岐路642ｄの間の発熱体の幅、642ｄと分岐路642ｆの間の発熱体幅は、線形的に変化させた発熱体構成とした。
表２に本実施例の各々の発熱体の電流値と電力（発熱量）の関係を示す。
【００７５】
【表２】
2019012634.tif 000004
【００７６】
図９に比較例と、本実施例の発熱分布を図に示す。図９に示したように、本実施例構成にすることにより、比較例よりヒータ両端部の発熱量を上げることができた。
【００７７】
本実施例における定着ベルト６０３の長手方向の温度分布を図１０に示す。図１０は図６の本実施例と、図７の比較例を用いた場合の定着ベルトの温度分布を示す図である。
図１０の横軸はヒータの中央を原点としたときに位置であるり、中央部の温度をサーミスタ６３０によって、２００[℃]に維持したときの温度分布である。
【００７８】
比較例のヒータの場合では、長手方向における温度ダレが発生し、定着処理後の画像においては長手方向に光沢ムラが発生する。
【００７９】
本実施例のヒータの場合では、発熱体620a、620ｂ、620ｋ、620ｌの発熱量を変えている為、定着ベルト６０３の長手方向における温度は２００℃程度で均一となる。この時、上述のような画像の光沢ムラが発生することは無い。ヒータの熱伝導率は90[W/m*K]の材料を使用している。
【００８０】
なお本実施例のヒータでは発熱領域Ａと発熱領域Ｂの２つの領域のみを有する構成であるがこの構成に限られるものでは無く、３パターン以上の発熱領域を有する構成においても適用可能であることは言うまでも無い。
【００８１】
以上のように本実施例のヒータによって、シートの幅サイズに応じて抵抗発熱層の発熱領域を変えることが可能であり、且つ、長手方向における発熱量が均一なヒータを提供することができる。
【符号の説明】
【００８２】
４０  定着装置
６０  ヒータユニット
７０  加圧ローラ
１００  制御回路
１１０  電源
１１０ａ、１１０ｂ  電源端子
６００  ヒータ
６０３  定着ベルト
６１０  基板
６２０  抵抗発熱体
６４０  共通導体路
６５０、６６０  対向導体路
６４１、６５１、６６１  電極
６４２  共通分岐路
６５２、６６２  対向分岐路
７００  コネクタ
【図１】
2019012634.tif 000005
【図２】
2019012634.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2019012634.tif 000010
【図７】
2019012634.tif 000011
【図８】
2019012634.tif 000012
【図９】
2019012634.tif 000013
【図１０】
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【図１１】
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