(57)【要約】【課題】抵抗発熱体の異常発熱を抑え、熱膨張率の相違に基づくシート状ヒータの基板と抵抗発熱体との間での剥離を防止したシート状ヒータ、及びそのシート状ヒータを使用した定着装置を提供する。【解決手段】抵抗発熱体１２は基板１１の両端部付近で折り返された折返しパターンに形成され、直線状パターン部１２ａと折返し部が湾曲した湾曲パターン部１２ｂとから構成される。直線状パターン部１２ａは通紙幅Ｄに対応し、湾曲パターン部１２ｂは通紙幅Ｄの外側に形成される。湾曲パターン部１２ｂは幅広のパターンに形成され、直線状パターン部１２ａの発熱量よりも発熱量が小さくなり温度ムラも発生しにくいので熱膨張率の差に基づく抵抗発熱体１２の基板１１からの剥離を防止できる。湾曲パターン部１２ｂは通紙幅Ｄの外側に形成されるから、この部分の発熱量が小さくとも定着処理に支障はない。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面的に形成された複数の折り返し部を有するパターンからなる抵抗発熱体を基板上に固定配置したシート状ヒータにおいて、
前記抵抗発熱体は、複数の平行に配置された直線状パターン部分と、その直線状パターン部分を隣接する直線状パターン部分に接続する複数の折り返しパターン部分とを備え、折り返しパターン部分の幅が直線状パターン部分の幅よりも広く形成されていること
を特徴とするシート状ヒータ。
【請求項２】
前記抵抗発熱体は、複数の平行に配置された直線状パターン部分の長手方向の長さが定着装置の記録媒体搬送領域の幅に対応しており、前記抵抗発熱体の折り返しパターン部分は定着装置の記録媒体搬送領域の外に位置するように構成されていること
を特徴とする請求項１記載のシート状ヒータ。
【請求項３】
前記抵抗発熱体は、複数の平行に配置された直線状パターン部分の幅が、隣接する直線状パターン部分との間隔の３倍以上であること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシート状ヒータ。
【請求項４】
前記抵抗発熱体は、その折り返しパターン部分の形状が湾曲形状に形成されていること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシート状ヒータ。
【請求項５】
請求項１で規定するシート状ヒータを備えた略半円筒状のヒートプレートと、前記ヒートプレートと定着部材との間に巻き掛けられて移動可能なループ状の定着ベルトと、前記定着部材に定着ベルトを圧接する圧接部材とを備えたこと
を特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シート状ヒータ及びそれを使用した画像形成装置の定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の画像形成装置、例えば複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ、或いはこれ等の機能を備えたＭＦＣと呼ばれる複合機では、感光体上に形成された画像の静電潜像をトナーで現像し、これを記録媒体に転写した後、定着装置により定着処理して画像を固定し、画像の記録を行っている。
【０００３】
このような画像形成装置で使用する定着装置には、従来は、内面に熱源としてハロゲンランプを配置した金属ローラを使用するヒートローラ方式の定着装置が使用されてきた。
【０００４】
ハロゲンランプは、電気エネルギを一旦光エネルギに変換し、さらに熱エネルギに変換するため、熱変換効率が低い。そこで、ヒートローラの芯金の外周に電気エネルギを直接熱エネルギに変換可能な抵抗発熱体を形成する技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
さらに、回転しない半円筒体の内面にシート状ヒータを配置した半円筒体のヒートプレートが提案されている（特許文献２参照）。これは、半円筒体のヒートプレートの外周面に定着ベルトを捲回して加熱するように構成した定着ベルト方式の定着装置に使用されるものである。この半円筒体のヒートプレートでは、ヒートプレートの熱容量を低減できるのでエネルギの節減が可能となる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０７−１４０８２８号公報。
【０００７】
【特許文献２】
特開２００２−７２７３５号公報。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような従来のシート状ヒータは、シート状ヒータを構成する基板、絶縁層、抵抗発熱体がそれぞれ異なる材料から構成されており、熱膨張率が異なるために、基板、絶縁層、抵抗発熱体の各層の間にストレスが発生する。特に、抵抗発熱体の端部に位置する湾曲パターン部では、ストレスが湾曲部の内側に発生するため、基板と抵抗発熱体との間で剥離し、抵抗発熱体が異常発熱するという不都合が発生する場合がある。
【０００９】
この発明は、特別な押さえ部材などを使用することなしに基板と抵抗発熱体との間で剥離が生じないシート状ヒータを提供すること、及びそのシート状ヒータを使用した画像形成装置の定着装置の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を解決するもので、請求項１の発明は、平面的に形成された複数の折り返し部を有するパターンからなる抵抗発熱体を基板上に固定配置したシート状ヒータにおいて、前記抵抗発熱体は、複数の平行に配置された直線状パターン部分と、その直線状パターン部分を隣接する直線状パターン部分に接続する複数の折り返しパターン部分とを備え、折り返しパターン部分の幅が直線状パターン部分の幅よりも広く形成されていることを特徴とするシート状ヒータである。
【００１１】
そして、前記シート状ヒータの抵抗発熱体は、複数の平行に配置された直線状パターン部分の長手方向の長さが定着装置の記録媒体搬送領域の幅に対応しており、前記抵抗発熱体の折り返しパターン部分は定着装置の記録媒体搬送領域の外に位置するように構成されている。
【００１２】
また、前記抵抗発熱体は、複数の平行に配置された直線状パターン部分の幅が、隣接する直線状パターン部分との間隔の３倍以上とするとよい。
【００１３】
さらに、前記抵抗発熱体は、その折り返しパターン部分の形状が湾曲形状に形成することができる。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１で規定するシート状ヒータを備えた略半円筒状のヒートプレートと、前記ヒートプレートと定着部材との間に巻き掛けられて移動可能なループ状の定着ベルトと、前記定着部材に定着ベルトを圧接する圧接部材とを備えたことを特徴とする定着装置である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について説明する。図１は第１の実施の形態のシート状ヒータ１０の正面図、図２はその拡大断面図である。図１において、１１はシート状ヒータの基板、１２は基板１１の上に配置された抵抗発熱体を示す。抵抗発熱体１２は基板１１の両端部付近で折り返された、折返しパターンに形成されており、直線状パターン部１２ａと、折返し部が湾曲した湾曲パターン部１２ｂとから構成される。なお、直線状パターン部１２ａの端部には端子部１３ａ及び１３ｂが形成されている。
【００１６】
シート状ヒータ１０は、図２に断面を拡大して示したように、基板１１の上に接着剤層１５を介して絶縁層１６が配置され、更にその上に接着剤層１７を介して直線状パターン部１２ａと湾曲パターン部１２ｂとからなる抵抗発熱体１２が配置されて構成されている。基板１１は、例えば、厚さ０．５ｍｍのアルミニウム（材料記号Ａ５０５２）で構成されており、絶縁層１６は厚さ３５μｍの耐熱性の合成樹脂ポリイミド（ＰＩ）で構成される。また、接着剤層１５、１７は、厚さ８μｍの熱硬化性合成樹脂ポリイミド（ＰＩ）から構成される。
【００１７】
抵抗発熱体１２には、例えば、厚さ３０μｍのステンレススチール（材料記号ＳＵＳ３０４）で構成された金属発熱体を使用する。
【００１８】
シート状ヒータ１０は、後述するように定着装置に使用されるときは、定着ベルトが捲回される断面円弧状に形成された略半円筒状のヒートプレート５０の内面に配置されて使用される。このとき、シート状ヒータ１０の基板１１は、ヒートプレート５０の保持プレート５１を兼ねることができる。
【００１９】
抵抗発熱体１２の直線状パターン部１２ａと湾曲パターン部１２ｂの位置と、定着処理される記録媒体の位置との関係を説明すると、図１で通紙幅として示した部分Ｄが記録媒体が通過する位置となり、直線状パターン部１２ａはこの通紙幅Ｄに対応して形成され、湾曲パターン部１２ｂ、端子部１３ａ及び１３ｂは、通紙幅Ｄの外側に形成されている。
【００２０】
図３は、シート状ヒータ１０の抵抗発熱体１２の直線状パターン部１２ａと湾曲パターン部１２ｂとの寸法の一例を説明する図である。直線状パターン部１２ａの幅をＷ１、湾曲パターン部１２ｂの折返し部の幅をＷ２、隣接する２つの直線状パターン部１２ａ相互の間隔の（非発熱部）をＷ３とすると、直線状パターン部１２ａの幅Ｗ１よりも湾曲パターン部１２ｂの折返し部の幅Ｗ２が大きく（Ｗ１＜Ｗ２）、直線状パターン部１２ａの幅Ｗ１は直線状パターン部１２ａ相互の間隔（非発熱部）Ｗ３の３倍よりも大きく（Ｗ１＞３×Ｗ３）、構成されている。
【００２１】
抵抗発熱体１２の折返し部である湾曲パターン部１２ｂは幅広のパターンに形成され、通紙幅Ｄの外側に形成されるから、折返し部である湾曲パターン部１２ｂの発熱量を小さくすることができ、温度ムラも発生しにくいので、抵抗発熱体１２の剥離が生じにくくなる。
【００２２】
また、抵抗発熱体１２の端部の折り返し部分の湾曲パターン部１２ｂを通紙幅Ｄの外側に形成したので、この抵抗発熱体１２を使用したシート状ヒータ１０を定着装置に使用しても、湾曲パターン部１２ｂの部分の発熱量が直線状パターン部１２ａの発熱量より小さくとも、定着処理に何等支障は生じない。
【００２３】
図４は、第２の実施の形態のシート状ヒータ１０の正面図で、第１の実施の形態のものと同様に、抵抗発熱体２２は基板１１の両端部付近で折り返された折返しパターンに形成されており、直線状パターン部２２ａと、矩形状の折返しパターン部２２ｂとから構成される。
【００２４】
なお、直線状パターン部２２ａの端部には端子部２３ａ及び２３ｂが形成されており、直線状パターン部２２ａは通紙幅Ｄに対応して形成され、折返しパターン部２２ｂ、端子部２３ａ及び２３ｂは、通紙幅Ｄの外側に形成されている。
【００２５】
図５は、第３の実施の形態のシート状ヒータ１０の正面図で、第１の実施の形態のものと同様に、抵抗発熱体３２は基板１１の両端部付近で折り返された折返しパターンに形成されており、直線状パターン部３２ａと折返し部の湾曲パターン部３２ｂとから構成される。
【００２６】
なお、直線状パターン部３２ａの端部には端子部３３ａ及び３３ｂが形成されており、直線状パターン部３２ａは通紙幅Ｄに対応して形成され、湾曲パターン部３２ｂ、端子部３３ａ及び３３ｂは、通紙幅Ｄの外側に形成されている。
【００２７】
第３の実施の形態では、折返し部の湾曲パターン部３２ｂの大きさが第１の実施の形態のものより通紙幅方向の寸法が短く、同一サイズの基板１１を使用する場合でも通紙幅を広くとることができる。
【００２８】
図６は、第４の実施の形態のシート状ヒータ１０の正面図で、２個の抵抗発熱体４２及び４５を備えており、抵抗発熱体４２及び４５のパターン形状も、前記した第１乃至第３の実施の形態のものと異なり、折曲型迷路形状の直線状パターンに構成されている。
【００２９】
抵抗発熱体４２は、基板１１の両端部付近に折返し部がなく、直線状パターン部と、この直線状パターンと同じ幅の折返し部４２ａで構成され、抵抗発熱体４２の端部には端子部４３ａ及び４３ｂが形成されている。
【００３０】
抵抗発熱体４５は、基板１１の両端部付近で折り返された折返しパターンに形成され、直線状パターン部４５ａと折返し部の折曲パターン部４５ｂとから構成され、抵抗発熱体４５の端部には端子部４６ａ及び４６ｂが形成されている。
【００３１】
抵抗発熱体４２（折返し部４２ａを含む）及び抵抗発熱体４５の直線状パターン部４５ａの長さは通紙幅Ｄに対応して形成され、端子部４３ａと４３ｂ、折曲パターン部４５ｂ、及び端子部４６ａと４６ｂは、通紙幅Ｄの外側に形成されている。第４の実施の形態のシート状ヒータ１０は、２個の抵抗発熱体４２及び４５を備えているので、抵抗発熱体の切り換えにより発熱量を多段階に調整することができる。
【００３２】
上記した第２乃至第４の実施の形態のシート状ヒータ１０においても、抵抗発熱体２２の折返し部である湾曲パターン部２２ｂ、抵抗発熱体３２の折返し部である湾曲パターン部３２ｂ、抵抗発熱体４５の折曲パターン部４５ｂは幅広のパターンに形成され、通紙幅Ｄの外側に形成されるから、この部分の発熱量を小さくすることができ、温度ムラも発生しにくいので、抵抗発熱体の剥離が生じにくくなる。
【００３３】
図７は、抵抗発熱体のパターン幅と発熱量の関係を説明する図で、横軸はパターン幅、縦軸は発熱量を示す。発熱量はパターン幅に略反比例しており、パターン幅が広くなるほど発熱量は小さくなることが分る。
【００３４】
図８は、後述する定着装置の熱源として使用されるヒートプレート５０の斜視図である。ヒートプレート５０は、断面を円弧状に形成した略半円筒状の保持プレート５１の内面に前記したシート状ヒータ１０を接着等の適宜の公知の手段により固定配置して構成する。
【００３５】
また、前記したシート状ヒータ１０を、プレス加工等により断面を円弧状に形成して略半円筒状のヒートプレート５０とすることができる。この場合、シート状ヒータ１０の基板１１は保持プレート５１を兼ねることになる。
【００３６】
図９は、第１の形式の定着装置６０の構成を説明する断面図で、ヒートプレート５０と定着ローラ５３との間に定着ベルト５２が巻き掛けられている。また、定着ローラ５３に対向する位置には加圧ローラ５４が定着ベルト５２を介在させて配置されている。
【００３７】
図示しない駆動機構により加圧ローラ５４を矢印ａ方向に回転させると、定着ローラ５３も矢印ａ方向に回転する。定着ベルト５２は定着ローラ５３と加圧ローラ５４とに摩擦接触して移動する。このとき、定着ベルト５２はヒートプレート５０の外表面上を滑りながら矢印ａ方向に移動し、ヒートプレート５０から熱が伝達されて加熱される。加圧ローラ５４と定着ベルト５２との間のニップ部Ｎに定着すべき記録媒体Ｐを通過させることで、定着処理が行われる。
【００３８】
なお、上記の構成において、加圧ローラ５４を駆動回転させる構成に替えて、定着ローラ５３を駆動回転させてもよい。
【００３９】
図１０は、第２の形式の定着装置６１の構成を説明する断面図で、図９に示す第１の形式の定着装置６０において、定着ローラ５３を定着パッド５５に替えたものである。
【００４０】
図示しない駆動機構により加圧ローラ５４を矢印ａ方向に回転させると、定着ベルト５２は加圧ローラ５４に摩擦接触して加圧ローラ５４と共に移動する。定着ベルト５２はヒートプレート５０及び定着パッド５５の外表面上を滑りながら矢印ａ方向に移動し、定着ベルト５２にはヒートプレート５０から熱が伝達されて加熱される。加圧ローラ５４と定着ベルト５２との間のニップ部Ｎに定着すべき記録媒体Ｐを通過させることで、定着処理が行われる。
【００４１】
図１１は、第３の形式の定着装置６２の構成を説明する断面図で、図９に示す第１の形式の定着装置６０において、加圧ローラ５４を加圧パッド５６に替えたものである。
【００４２】
図示しない駆動機構により定着ローラ５３を矢印ａ方向に回転させると、定着ベルト５２は定着ローラ５３に摩擦接触して定着ローラ５３と共に移動する。定着ベルト５２はヒートプレート５０の外表面上を滑りながら矢印ａ方向に移動し、定着ベルト５２にはヒートプレート５０から熱が伝達されて加熱される。加圧パッド５６と定着ベルト５２との間のニップ部Ｎに定着すべき記録媒体Ｐを通過させることで、定着処理が行われる。
【００４３】
以上複数のシート状ヒータ実施の形態、及び複数の定着装置について説明したが、以上説明した実施の形態には、以下に記載する発明も含まれる。
【００４４】
（１）請求項１記載のシート状ヒータは、基板上に形成された合成樹脂材料からなる絶縁層の上に金属薄板からなる抵抗発熱体を固定配置して構成されることを特徴とするシート状ヒータ。
【００４５】
（２）請求項１記載のシート状ヒータは、抵抗発熱体の直線状パターン部の幅をＷ１、湾曲パターン部の折返し部の幅をＷ２、隣接する直線状パターン部との間隔をＷ３とするとき、Ｗ１＜Ｗ２の関係を満たし、且つＷ１＞３×Ｗ３の関係を満たすことを特徴とするシート状ヒータ。
【００４６】
（３）請求項１又は請求項２に記載のシート状ヒータは、折り返しパターン部分が矩形形状に形成されていることを特徴とするシート状ヒータ。
【００４７】
（４）請求項１又は請求項２に記載のシート状ヒータは、複数の抵抗発熱体を備えていることを特徴とするシート状ヒータ。
【００４８】
（５）請求項１又は請求項２に記載のシート状ヒータは、折曲型迷路形状の直線状パターンの抵抗発熱体を備えていることを特徴とするシート状ヒータ。
【００４９】
（６）請求項５に記載の定着装置において、定着部材は定着ローラ又は定着パッドであり、圧接部材は圧接ローラ又は圧接パッドであることを特徴とする定着装置。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したとおり、この発明のシート状ヒータは、抵抗発熱体の端部の折り返し部分を抵抗発熱体の直線部分よりも幅広に形成し、直線部分の発熱量よりも小さくしたので、抵抗発熱体の異常発熱を抑え、熱膨張率の相違に基づくシート状ヒータの基板と抵抗発熱体との間での剥離を防止することができる。
【００５１】
この発明のシート状ヒータは、抵抗発熱体の端部の折り返し部分を定着装置の通紙幅の外側に形成したので、この部分の発熱量が小さくとも定着処理に何等の支障もなく定着装置に使用することができる。
【００５２】
そして、この発明のシート状ヒータを使用した定着装置は、シート状ヒータの基板と抵抗発熱体との間で剥離が生じることがないので、長期間にわたり安定して動作する定着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態のシート状ヒータの正面図。
【図２】図１に示すシート状ヒータの拡大断面図。
【図３】シート状ヒータの抵抗発熱体の直線状パターン部と湾曲パターン部との寸法の一例を説明する図。
【図４】第２の実施の形態のシート状ヒータの正面図。
【図５】第３の実施の形態のシート状ヒータの正面図。
【図６】第４の実施の形態のシート状ヒータの正面図。
【図７】抵抗発熱体のパターン幅と発熱量の関係を説明する図。
【図８】シート状ヒータを使用したヒートプレートの斜視図。
【図９】第１の形式の定着装置６０の構成を説明する断面図。
【図１０】第２の形式の定着装置６１の構成を説明する断面図。
【図１１】第３の形式の定着装置６２の構成を説明する断面図。
【符号の説明】
１０  シート状ヒータ
１１  基板（シート状ヒータの基板）
１２、２２、３２、４２  抵抗発熱体
１２ａ、２２ａ、３２ａ  直線状パターン部
１２ｂ、３２ｂ  湾曲パターン部
１３ａ、１３ｂ、２３ａ、２３ｂ、３３ａ、３３ｂ  端子部
１５、１７  接着剤層
１６  絶縁層
２２ｂ  折返しパターン部
４２ａ  折返し部
４３ａ、４３ｂ、４６ａ、４６ａ  端子部
４５  抵抗発熱体
４５ａ  直線状パターン部
４５ｂ  折曲パターン部
５０  ヒートプレート
５１  保持プレート
５２  定着ベルト
５３  定着ローラ
５４  加圧ローラ
５５  定着パッド
５６  加圧パッド
６０  第１の形式の定着装置
６１  第２の形式の定着装置
６２  第３の形式の定着装置
【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】
2004185899.tif 000012
【図１１】
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