(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、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。【解決手段】電源の一方の端子と他方の端子に接続された単一のコネクタと、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６４５，６５５，６６５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６５０，６６０ａ，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、同一の電極に接続された連続して隣り合う発熱体において、電極側の発熱体の抵抗をＲ１、非電極側の発熱体の抵抗をＲ２とした際、発熱体抵抗の関係がＲ１＞Ｒ２である。【選択図】図４
2019012173.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単一のコネクタ（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(645、655、665)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(620)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(620ａ〜620ｌ)を備え、
同一の電極に接続された連続して隣り合う発熱体において、電極側の発熱体の抵抗をＲ１、非電極側の発熱体の抵抗をＲ２とした際、発熱体抵抗の関係がＲ１＞Ｒ２であることを特徴とするヒータ。
【請求項２】
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３】
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(645、655、665)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(645、655、665)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３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）。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。
【０００３】
図１５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。
【０００５】
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。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。
【０００６】
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】
【０００７】
【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】
【０００８】
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、配線層の幅として１ｍｍ未満の幅が要求される。
【０００９】
また、一般的な定着装置で用いられるヒータでは配線層の長手方向の長さは３５０ｍｍ程度である。そのため、配線層は上記のような抵抗率が低い材料を用いた場合であっても、例えば、電極１０２７ｃと１０２７ｅ間の配線層１０２９ａ抵抗により、電極１０２７ｃに印加される電圧は電極１０２７ｅに印加される電圧よりも低くなる。また、基盤１０２１の右端から電極１０２７ｅ間の配線層１０２９ａ抵抗により、電極１０２７ｅに印加される電圧は電極１０２７ｆに印加される電圧よりも低くなる。
【００１０】
この現象は配線層１０２９ｂでも同様に発生し、電極１０２７ｄ印加される電圧は１０２７ｂに印加される電圧よりも、電極１０２７ｂ印加される電圧は１０２７ａに印加される電圧よりも低くなる。従って、例えば、電極１０２７ｃから電極１０２７ｄ間の抵抗発熱体１０２５ｃの長手方向における単位長さ当たりの発熱量は電極１０２７ｅから電極１０２７ｆ間の抵抗発熱体１０２５ｅの発熱量よりも小さくなる。そのため、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（図７点線）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。
【００１１】
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、長手方向における温度分布を均一にすることが可能な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】
【００１２】
電源（110）の一方の端子と他方の端子に接続された単一のコネクタ（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(661ａ、661ｂ))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(620)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(620ａ〜620ｌ)を備え、
同一の電極に接続された連続して隣り合う発熱体において、電極側の発熱体の抵抗をＲ１、非電極側の発熱体の抵抗をＲ２とした際、発熱体抵抗の関係がＲ１＞Ｒ２であることを特徴とするヒータ。
【発明の効果】
【００１３】
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、長手方向における温度分布を均一にすることが可能なヒータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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のヒータを説明する図。
【図５】実施例１の定着装置を説明する図。
【図６】実施例１及び２のヒータの発熱体の抵抗値を説明する図。
【図７】実施例１及び２の定着ベルトの温度分布を説明する図。
【図８】従来例のヒータを説明する図。
【図９】実施例２のヒータを説明する図。
【図１０】ヒータの発熱方式および発熱領域の切り替え方式の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
［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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
［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、図５は定着装置４０の構成を説明する図である。
【００２４】
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。そのため、定着ベルト６０３を効率良く加熱でき、立ち上げ性能に優れる。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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
基板６１０の表面側には摺動層６０３ｄ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。
【００２８】
定着ベルト６０３は記録材上のトナー像をニップ部Ｎにて加熱する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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
また、コネクタ７００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の長手方向一端側に着脱可能に取り付けられる。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、弾性層の長さは３３０ｍｍである。
【００３８】
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。
【００３９】
図５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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
［ヒータ］
次に、ヒータ６００の構成を詳細に説明する。図４は本実施例で用いるヒータの構成図、図１０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である。
【００４３】
図１０（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ａ７１５ａ、分岐路ｂ７１５ｂ、分岐路ｃ７１５ｃが接続される。一方、第２導体路７２０には分岐路ｄ７２５ｄ、分岐路ｅ７２５ｅ、分岐路ｃ７２５ｃが接続される。
【００４４】
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。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。
【００４５】
また、図１０（ｂ）のように、分岐路ｅ７２５ｅと分岐路ｆ７２５ｆ間にスイッチＳＷ設けてスイッチをオフにすると、分岐路ｂ７１５ｂと分岐路ｃ７１５ｃが同電位となるため、分岐路ｂ７１５ｂと分岐路ｃ７１５ｃ間における発熱体６２０は発熱しない。
【００４６】
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。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。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。然しながら、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。
【００４７】
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。
【００４８】
次に、図４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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。基板６１０の長手方向の一端側には電源１１０と電気的に接続される電極６４１、６５１、６６１が設けられる。
【００５２】
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。
【００５３】
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（詳細は後に記載）、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。
【００５４】
従来の構成における発熱体について説明する。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６６２、６５２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。
【００５５】
また、本実施例における発熱体の構成について説明する。発熱体６２０上には１０本の共通分岐路６４２ａ〜６４２lが長手方向に序所に区間間隔を狭めて積層することで、発熱体６２０は共通分岐路６４２ａ〜６４２ｊによって１０個の区間に区切られる。尚、発熱体６２０の各区間の長さは、共通の電極６５５に接続されている共通分岐路６４２b〜６４２iで区切られる区間において、電極６５５に最も近い区間が約５３．３ｍｍ、長手方向に電極６５５から遠ざかる方向に隣合う区間が３８．３ｍｍと順番に１５ｍｍずつ区間長さが短く形成されている。更に、発熱体６２０の各区間の中央部には９本の対向分岐路６６２、６５２が積層され、発熱体６２０は６２０ａから６２０ｒの１８個の区間に分けられる。
【００５６】
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が、一定の抵抗値を有する。そのため、分岐路の発熱体までの長さ（長手方向の長さ）が大きくなるとその分の合成抵抗値が増大する。例えば、発熱体６２０と分岐路６５２、および発熱体６２０と分岐路６６２の合成抵抗では、発熱体６２０と分岐路６６２の合成抵抗値の方が大きくなる。それゆえ、発熱体の長手方向に対して、発熱量のムラが発生し、それがヒータ６００および定着ベルト６０３の長手方向における表面温度ムラの原因となる。結果、定着ベルト６０３に温度のムラが発生すると、記録材上の画像の光沢が不均一になる。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。尚、本実施例では発熱体６２０の長手方向一端から奇数番目を共通分岐路、偶数番目を対向分岐路としたが、この構成に限定されるものでは無い。発熱体６２０の長手方向一端から偶数番目を共通分岐路、奇数番目を対向分岐路としても同様の効果が得られることは言うまでも無い。
【００６０】
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。
【００６１】
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（６５２ｂ〜６５２ｅ）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，一端もそれぞれ電極６６１ａ、６６１ｂに接続される。
【００６２】
電極６４１、６５１、６６１は基板の長手方向の一端側に並設され、図示しないコネクタ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。
【００６３】
以上より、本実施例のヒータ６００は電源１００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。
【００６４】
［ヒータへの給電］
次に、ヒータ６００への給電方法について図５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。
【００６５】
制御回路１００はスイッチＡ６４９、スイッチＢ６５９、スイッチＣ６６９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Ａ６４９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Ｂ６５９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６６９は電源端子１１０ｂと電極６６１ａ、６６１ｂ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６６１ａ、６６１ｂを接続するか否かの切り替えを行う。
【００６６】
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Ａ６４９、スイッチＢ６５９、スイッチＣ６６９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。
【００６７】
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。
【００６８】
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Ａ６４９、スイッチＢ６５９、スイッチＣ６６９の全てをオン状態とし、この場合、ヒータ６００には電極６４１、６５１、６６１ａ、６６１ｂ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。
【００６９】
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Ａ６４９、スイッチＢ６５９をオン状態にし、スイッチＣ６６９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。
【００７０】
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。
【００７１】
本実施例のヒータ６００では共通導体路６４０、対向導体路６５０、６６０として低抵抗率が低い材料である銀のペースト材料を使用しているが、上記導体路は長手方向の長さが３２０ｍｍと長く、幅が０．４ｍｍと狭いため、ある程度の抵抗値を有する。
各電極から分岐路までの導体路の抵抗値Ｒ１は下記式から算出される。尚、導体路の幅をＷ１（基板６１０の短手方向）、高さをＨ１、抵抗率をρ１、電極から分岐路までの距離をＬ１とする。
【００７２】
Ｒ１  ＝  ρ１×Ｌ１/（Ｗ１×Ｈ１）    式（１）
つまり、導体路の抵抗値Ｒ１は電極から第１分岐路までの距離に比例して抵抗値が大きくなることがわかる。
【００７３】
次に、共通導体路６４０、対向導体路６５０、６６０と各分岐路との接点から、分岐路の他端までの分岐路の抵抗値Ｒ２は下記式から算出される。尚、分岐路の幅（基板６１０の長手方向）をＷ２、高さをＨ２、抵抗率をρ２、分岐路の長さをＬ２とする。
【００７４】
Ｒ２  ＝  ρ２×Ｌ２/（Ｗ２×Ｈ２）        式（２）
従って、電極から分岐路の端部までの抵抗である総抵抗Ｒは下記式から算出される。
【００７５】
Ｒ  ＝  Ｒ１  ＋  Ｒ２
Ｒ  ＝ρ１×Ｌ１/（Ｗ１×Ｈ１）  ＋  ρ２×Ｌ２/（Ｗ２×Ｈ２）    式（３）
従って、全ての共通分岐路の抵抗値が同じ場合、電極６４１からの距離が遠い分岐路ほど共通導体路６４０の抵抗値の上昇分だけ総抵抗Ｒが大きくなるので、発熱体に印加される電圧が低下する。この現象は対向導体路でも同様に発生し、電極６５１、６６１からの距離が遠い分岐路ほど発熱体に印加される電圧が低下する。そのため、発熱体６２０の区間毎の発熱量は電極に最も近い位置にある発熱体６２０ａの発熱量が最も大きく、電極から遠くなるに従って発熱体の発熱量は順次低下し、電極から最も遠い位置にある発熱体６２０ｌの発熱量が最も小さくなる。従って、定着ベルト６０３の温度も電極側ほど高く、電極と反対側の温度が低くなってしまう（図７）。
【００７６】
そこで、本実施例として図８に示すように、ヒータ６００は電極との距離に応じて、長手方向における発熱体６２０の長さを、電極から遠ざかる方向に短くする。発熱体６２０の幅の変え方として、電極６５５に接続されている中央発熱体６２０ｃ〜６２０ｐにおいて、発熱体６２０ｃ、６２０ｄの幅を基準（５３．３ｍｍ）とし、電極側から遠い位置になるにつれて、発熱体６２０の長手方向長さを１５ｍｍずつ短くしていく。そうすることにより、各発熱体の抵抗値Ｒｈを電極側が大きく、電極から遠い位置になるにつれて徐々に小さくすることが可能となる。
【００７７】
以下、具体的に説明する。図６に本実施例で用いる各発熱体（６２０ａ〜６２０ｌ）の抵抗値を示すにあたり、算出方法として以下の式を用いて行った。
【００７８】
各発熱体（６２０ａ〜６２０ｌ）の抵抗値Ｒｈ＝Ｒ´×Ｌ／Ｗ
Ｒ´：シート抵抗、Ｌ：発熱体の長手方向長さ、Ｗ：発熱体の幅方向長さをそれぞれ示す。
【００７９】
本実施例では、発熱体のＲ´を１０Ω/□、Ｌを２６．７ｍｍの構成を使用している。
上述したように、電極から長手方法に遠いほど、分岐路の抵抗値分だけ発熱体と分岐路の合成抵抗値は大きくなっていく。そこで、本実施例では、電極から長手方向に遠くなるに従って、分岐路の長手方向の間隔を小さくしていくことで、発熱体と分岐路の合成抵抗を減少させる。
【００８０】
具体例について図９を用いて説明する。電極側から長手方向に向けて順番に隣り合う発熱体α、β、γにおいて、発熱体の長手方向長さをLα、Lβ、Lγとする。
また、発熱体αおよびβは電極６５１に接続されており、発熱体γは電極６６１ｂに接続されている。
【００８１】
ここで、上述したように、発熱体αと発熱体βにおいて、電極から分岐路の端部までの抵抗である総抵抗の増加分Ｒβ-Ｒαは、以下の式で算出される。
Ｒβ-Ｒα  ＝  ρ１+×１／２（Ｌα+Ｌβ）/（Ｗ１×Ｈ１）  ＋
ρ２×１／２（Ｌα+Ｌβ）/（Ｗ２×Ｈ２）    式（４）
この抵抗値の増加分が上述した発熱体の温度ムラの原因となる。それゆえ、本実施例では、発熱体βの抵抗値が、式（４）の値と同等なだけ発熱体αの抵抗値よりも小さくなるように、発熱体βの長手方向長さを小さくする。具体的には、発熱体αに隣り合う発熱体βに接続する分岐路の間隔を０.２ｍｍ狭くする。それにより、発熱体αと発熱体βの総抵抗が同等となり、長手方向長さに起因する抵抗値の増大をなくすことが可能となる。
【００８２】
上記実施例は、同一電極によって接続されている発熱体の長手方向において、連続的になされるものであり、異なる電極に接続された隣り合う発熱体においては適用されない。つまり、発熱体βと発熱体γの長手長さにおいては、上記関係は必ずしも適用されず、発熱体γの、電極から長手方向に遠ざかる方向に隣り合う発熱体γ+1は、発熱体γよりも長手方向長さが１５ｍｍ短い。
【００８３】
以上、同一の電極に接続された発熱体の長手方向の長さを１５ｍｍずつ小さくすることで、図６のように電極からの距離が遠いほど抵抗値が小さくなっていく。これは、発熱体の長手方向の長さの違いにより、抵抗値Ｒｈが異なることに起因する。従って電極から遠い発熱体程、発熱体の長手長さ（区間間隔）が短くなるので抵抗値Ｒｈは小さくなり、電極６５５に電圧を印加した場合に、電極６５５から遠くに位置する発熱体６２０ｐほど電圧が印加された際の電力（発熱量）が向上する。従って、本実施例のヒータでは電極から遠くに位置する発熱体の間隔を狭くすることで、抵抗値Ｒｈを小さくしている。
【００８４】
次に、本実施例における定着ベルト６０３の長手方向の温度分布について説明する。図７は本実施例のヒータ６００と、従来例のヒータを用いた場合の定着ベルトの温度分布を示す図である。本実施例のヒータ６００を用いた場合の温度分布を実線で、従来例のヒータを用いた場合の温度分布を破線で示す。尚、図７の横軸は図４の発熱体６２０の左端を原点とする。また、本実施例の定着装置では上述のようにサーミスタ６３０によって、ヒータ６００の長手方向中央部における温度が２２０℃に維持される。この時、定着ベルトの長手中央部（図７の位置１６０ｍｍ）の温度は１９５℃に維持される。
【００８５】
従来例（図８）のヒータの場合では電極から近い側の温度は中央部よりも高くなり、最高温度は２２０℃程度となる。一方、電極から遠い側の温度は中央部よりも低くなり、最低温度は１６５℃程度となる。従って、定着ベルト６０３の長手方向における温度ムラとしては５５℃程度の温度差が発生するので、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。
【００８６】
本実施例のヒータの場合では、発熱体６２０ａ〜６２０ｌの電極から共通分岐路までの総抵抗を同等にしている為、電極６４１から距離が遠くなる＝抵抗値Ｒが大きくなる場合における発熱体に印加される電圧低下や、対向導体路電極６５１、６６１からの距離が遠いほど発熱体に印加される電圧が低下することなく、定着ベルト６０３の長手方向における温度は１９５℃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。
【００８７】
また、異なる電極に接続された発熱体の境界は、各々長手中央から両端方向に２１０ｍｍ（記録材ＰのＡ４縦サイズ）、２９７ｍｍ（記録材ＰのＡ４横サイズ）に設けられている。
【００８８】
尚、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。また、本実施例の代替手段として発熱体の搬送方向の幅長さを変化させることで、同等の効果を得ることが考えられるが、発熱体の材料コストや特殊形状による印刷精度等、本実施例を用いる方が簡便かつ安価に目的を達することが可能である。
【００８９】
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】
【００９０】
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
６２０ａ〜６２０ｌ  抵抗発熱体
６４０  共通導体路
６５０、６６０  対向導体路
６４５、６５５、６６５  電極
６４２  共通分岐路
６５２、６６２  対向分岐路
７００  コネクタ
【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】
2019012173.tif 000009
【図８】
2019012173.tif 000010
【図９】
2019012173.tif 000011
【図１０】
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