(57)【要約】【課題】  非通紙部昇温を緩和するとともに抵抗発熱体の長手方向の発熱分布の均一化を図れる加熱体の提供。【解決手段】記録材を搬送しつつ記録材上の画像を加熱する画像加熱装置に用いられる加熱体であって、下記の（式）を満たすことを特徴とする加熱体。    ｒ・Ｌａ／Ｒ≦０．２・・・・（式）ただし、ｒ＝ｒρ／Ｗｒ／Ｈｒ（ｒρ：第１の配線パターン６２１と第２の配線パターン６２２の抵抗率、Ｗｒ：基板６１０の短手方向における第１の配線パターンと第２の配線パターンの幅、Ｈｒ：第１の配線パターンと第２の配線パターンの高さ）Ｒ＝Ｒ＿ρ／ＷＲ／ＨＲ／ＬＲ（Ｒ＿ρ：抵抗発熱体６２０の抵抗率、ＷＲ：基板の短手方向における抵抗発熱体の幅、ＬＲ：基板の長手方向における抵抗発熱体の長さ、ＨＲ：抵抗発熱体の高さ）【選択図】図４
2013250496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材を搬送しつつ記録材上の画像を加熱する画像加熱装置に用いられる加熱体であって、
基板と、
正の抵抗温度特性を有し前記基板の記録材搬送方向と直交する長手方向に沿って形成され通電により発熱する抵抗発熱体と、
前記基板の長手方向と直交する短手方向の両端部側で前記抵抗発熱体に沿って形成され前記基板の短手方向で前記抵抗発熱体に通電する一対の配線パターンと、
を有し、
一対の前記配線パターンのうち、前記抵抗発熱体への給電部を少なくとも１箇所以上有する配線パターンを第１の配線パターンとし、前記抵抗発熱体への給電部を少なくとも１箇所以上有し前記給電部の数が第１の配線パターンの給電部よりも少ない配線パターンを第２の配線パターンとした場合、
前記抵抗発熱体の長手方向において、前記第１の配線パターンの所定の給電部Ｐ１ｎ（ただし、ｎは正の整数）の前記抵抗発熱体の長手方向一端側における前記抵抗発熱体の端部位置Ｐ１ｅｌと、前記抵抗発熱体の長手方向一端側で前記給電部Ｐ１ｎと隣合う給電部Ｐ１ｎ-１との中点位置Ｐ１ｌｎのうち、前記給電部Ｐ１ｎに近い方を境界位置Ｐ１ａｎとし、前記給電部Ｐ１ｎと前記境界位置Ｐ１ａｎとの距離を距離Ｌ１ａｎとし、
前記給電部Ｐ１ｎの前記抵抗発熱体の長手方向他端側における前記抵抗発熱体の端部位置Ｐ１ｅｒと、前記抵抗発熱体の長手方向他端側で前記給電部Ｐ１ｎと隣合う給電部Ｐ１ｎ+１との中点位置Ｐ１ｒｎのうち、前記給電部Ｐ１ｎに近い方を境界位置Ｐ１ｂｎとし、前記給電部Ｐ１ｎと前記境界位置Ｐ１ｂｎとの距離を距離Ｌ１ｂｎとし、
前記給電部Ｐ１ｎと最近接する前記第２の配線パターンの給電部Ｐ２ｍ（ただし、ｍは正の整数）から前記境界位置Ｐ１ａｎまでの距離を距離Ｌ２ａｍとし、前記境界位置Ｐ１ｂｎと前記境界位置Ｐ１ａｎとの距離を距離Ｌ２ｂｍとし、
前記距離Ｌ１ａｎに前記距離Ｌ２ａｍを加えた距離Ｌ１ａｎ＋Ｌ２ａｍと、前記距離Ｌ１ｂｎに前記距離Ｌ２ｂｍを加えた距離Ｌ１ｂｎ＋Ｌ２ｂｍのうち、長い方を迂回配線パターン長をＬｎとし、
前記第１の配線パターンにおける全ての給電部の迂回配線パターン長の最大長さを最大迂回配線パターン長をＬａとするとき、下記の（式）を満たすことを特徴とする加熱体。
ｒ・Ｌａ／Ｒ≦０．２・・・（式）
ただし、
ｒ＝ｒρ／Ｗｒ／Ｈｒ
ｒρ：前記第１の配線パターンと前記第２の配線パターンの抵抗率
Ｗｒ：前記基板の短手方向における前記第１の配線パターンと前記第２の配線パターンの幅
Ｈｒ：前記第１の配線パターンと前記第２の配線パターンの高さ
Ｒ＝Ｒ＿ρ／ＷＲ／ＨＲ／ＬＲ
Ｒ＿ρ：前記抵抗発熱体の抵抗率
ＷＲ：前記基板の短手方向における前記抵抗発熱体の幅
ＬＲ：前記基板の長手方向における前記抵抗発熱体の長さ
ＨＲ：前記抵抗発熱体の高さ
【請求項２】
前記抵抗発熱体の抵抗温度係数が１０００ｐｐｍ／℃以上であることを特徴とする請求項１に記載の加熱体。
【請求項３】
前記抵抗発熱体がチタン酸バリウムに希土類金属酸化物を加えた材料から形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加熱体。
【請求項４】
加熱体と、前記加熱体と接触しつつ移動する移動部材と、前記移動部材を介して前記加熱体とニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で記録材を搬送しつつ記録材上の画像を前記加熱体の熱により加熱する画像加熱装置において、
前記加熱体が請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の加熱体であることを特徴とする画像加熱装置。
【請求項５】
前記移動部材が前記加熱体を内包し、且つ、前記加熱体と接触して加熱される無端状のベルトであることを特徴とする請求項４に記載の画像加熱装置。
【請求項６】
前記加熱体がセラミックヒータであることを特徴とする請求項４に記載の画像加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写機や電子写真プリンタなどの画像形成装置に搭載される定着装置（定着器）のヒータとして用いれば好適な加熱体、及びその加熱体を用いた画像加熱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定着装置（定着器）として、定着ベルト方式の定着装置が知られている。特許文献１にはこのタイプの定着装置が記載されている。このタイプの定着装置は、セラミック製の基板上に通電発熱抵抗体を有するヒータと、ヒータに接触しつつ移動する定着ベルトと、定着ベルトを介してヒータとニップ部を形成する加圧ローラなどを有している。未定着トナー画像を担持する記録材は定着装置のニップ部で挟持搬送されつつ加熱され、これにより記録材上のトナー画像は記録材に加熱定着される。
【０００３】
この定着装置は、ヒータへの通電を開始し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。従ってこの定着装置を搭載するプリンタは、プリント指令の入力後、１枚目の画像を出力するまでの時間（ＦＰＯＴ：Ｆｉｒｓｔ  Ｐｒｉｎｔ  Ｏｕｔ  Ｔｉｍｅ）を短くできる。またこの定着装置は、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。
【０００４】
ところで、定着ベルト方式の定着装置を搭載するプリンタで小サイズの記録材を大サイズの記録材と同じプリント間隔で連続プリントすると、ヒータの記録材が通過しない領域（非通紙領域）が過度に昇温（非通紙部昇温）することが知られている。ヒータの非通紙領域が過昇温すると、ヒータを支持するホルダや加圧ローラが熱により損傷する場合がある。
【０００５】
そこで、定着ベルトフィルム加熱方式の定着装置を搭載するプリンタは、小サイズの記録材に連続プリントする場合、大サイズの記録材に連続プリントする場合よりもプリント間隔を広げる制御を行いヒータの非通紙領域の過昇温を抑えている。
【０００６】
しかしながら、プリント間隔を広げる制御は単位時間当りの出力枚数を減らすものであり、単位時間当りの出力枚数を大サイズの記録材の場合と同等或いは若干少ない程度に抑えることが望まれる。
【０００７】
定着ベルト方式の定着装置の非通紙部昇温を緩和する対策として、特許文献２では、加熱体基板の短手方向（記録材搬送方向）において導体部間に抵抗温度特性が正である発熱体を有し、その発熱体の短手方向に通電を行い発熱させる構成を提案している。この構成では小サイズの記録材を連続して定着処理する際に非通紙領域の温度が上昇すると、非通紙領域の発熱体の抵抗値が大きくなる。その場合、発熱体への通電方向が短手方向であるため非通紙領域の発熱体に流れる電流が通紙領域の発熱体に流れる電流よりも相対的に小さくなる。従って、非通紙領域の発熱体の発熱量が減少し、過度な昇温を緩和することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平４−２０４９８０号公報
【特許文献２】特開２００７−３２８１５８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
定着ベルト方式の定着装置では、非通紙部昇温を緩和するとともに抵抗発熱体の長手方向（記録材搬送方向と直交する方向）の発熱分布の均一化を図れるヒータが望まれている。
【００１０】
本発明の目的は、非通紙部昇温を緩和するとともに抵抗発熱体の長手方向の発熱分布の均一化を図れる加熱体、及びその加熱体を有する画像加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明に係る加熱体の構成は、記録材を搬送しつつ記録材上の画像を加熱する画像加熱装置に用いられる加熱体であって、
基板と、
正の抵抗温度特性を有し前記基板の記録材搬送方向と直交する長手方向に沿って形成され通電により発熱する抵抗発熱体と、
前記基板の長手方向と直交する短手方向の両端部側で前記抵抗発熱体に沿って形成され前記基板の短手方向で前記抵抗発熱体に通電する一対の配線パターンと、
を有し、
一対の前記配線パターンのうち、前記抵抗発熱体への給電部を少なくとも１箇所以上有する配線パターンを第１の配線パターンとし、前記抵抗発熱体への給電部を少なくとも１箇所以上有し前記給電部の数が第１の配線パターンの給電部よりも少ない配線パターンを第２の配線パターンとした場合、
前記抵抗発熱体の長手方向において、前記第１の配線パターンの所定の給電部Ｐ１ｎ（ただし、ｎは正の整数）の前記抵抗発熱体の長手方向一端側における前記抵抗発熱体の端部位置Ｐ１ｅｌと、前記抵抗発熱体の長手方向一端側で前記給電部Ｐ１ｎと隣合う給電部Ｐ１ｎ-１との中点位置Ｐ１ｌｎのうち、前記給電部Ｐ１ｎに近い方を境界位置Ｐ１ａｎとし、前記給電部Ｐ１ｎと前記境界位置Ｐ１ａｎとの距離を距離Ｌ１ａｎとし、
前記給電部Ｐ１ｎの前記抵抗発熱体の長手方向他端側における前記抵抗発熱体の端部位置Ｐ１ｅｒと、前記抵抗発熱体の長手方向他端側で前記給電部Ｐ１ｎと隣合う給電部Ｐ１ｎ+１との中点位置Ｐ１ｒｎのうち、前記給電部Ｐ１ｎに近い方を境界位置Ｐ１ｂｎとし、前記給電部Ｐ１ｎと前記境界位置Ｐ１ｂｎとの距離を距離Ｌ１ｂｎとし、
前記給電部Ｐ１ｎと最近接する前記第２の配線パターンの給電部Ｐ２ｍ（ただし、ｍは正の整数）から前記境界位置Ｐ１ａｎまでの距離を距離Ｌ２ａｍとし、前記境界位置Ｐ１ｂｎと前記境界位置Ｐ１ａｎとの距離を距離Ｌ２ｂｍとし、
前記距離Ｌ１ａｎに前記距離Ｌ２ａｍを加えた距離Ｌ１ａｎ＋Ｌ２ａｍと、前記距離Ｌ１ｂｎに前記距離Ｌ２ｂｍを加えた距離Ｌ１ｂｎ＋Ｌ２ｂｍのうち、長い方を迂回配線パターン長をＬｎとし、
前記第１の配線パターンにおける全ての給電部の迂回配線パターン長の最大長さを最大迂回配線パターン長をＬａとするとき、下記の（式）を満たすことを特徴とする加熱体。
【００１２】
ｒ・Ｌａ／Ｒ≦０．２・・・（式）
ただし、
ｒ＝ｒρ／Ｗｒ／Ｈｒ
ｒρ：前記第１の配線パターンと前記第２の配線パターンの抵抗率
Ｗｒ：前記基板の短手方向における前記第１の配線パターンと前記第２の配線パターンの幅
Ｈｒ：前記第１の配線パターンと前記第２の配線パターンの高さ
Ｒ＝Ｒ＿ρ／ＷＲ／ＨＲ／ＬＲ
Ｒ＿ρ：前記抵抗発熱体の抵抗率
ＷＲ：前記基板の短手方向における前記抵抗発熱体の幅
ＬＲ：前記基板の長手方向における前記抵抗発熱体の長さ
ＨＲ：前記抵抗発熱体の高さ
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、非通紙部昇温を緩和するとともに抵抗発熱体の長手方向の発熱分布の均一化を図れる加熱体、及びその加熱体を有する画像加熱装置の提供を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】画像形成装置の一例の横断面概略構成模式図
【図２】実施例１に係る定着装置の横断面概略構成模式図
【図３】実施例１に係る定着ヒータの層構成を表す横断面図
【図４】実施例１に係る定着ヒータの平面模式図
【図５】実施例１に係る定着装置の動作手順を示すフローチャート
【図６】実施例１に係る画像形成装置における定着ベルト６５０の温度とトナー画像の光沢度との関係を表す図
【図７】実施例１に係る定着装置の定着ヒータの発熱量と定着ベルトの温度との関係を表す図
【図８】実施例１に係る定着ヒータの配線パターン及び抵抗発熱体の構成を簡略的に表した回路図
【図９】実施例１に係る定着ヒータの最大迂回配線パターン長の算出方法を説明するための図
【図１０】実施例１に係る定着装置における定着ベルトの長手方向の温度分布を表す図
【図１１】実施例１に係る定着ヒータ、及び比較例１乃至比較例３の定着ヒータを用いた場合の定着ベルトの温度差と発熱量差係数との関係を表す図
【図１２】実施例２に係る定着ヒータの平面模式図
【図１３】実施例２に係る定着装置における定着ベルトの長手方向の温度分布を表す図
【図１４】実施例２に係る定着ヒータ、及び比較例１乃至比較例３の定着ヒータを用いた場合の定着ベルトの温度差と発熱量差係数との関係を表す図
【図１５】実施例２に係る定着ヒータの抵抗発熱体の材料として、チタン酸バリウムに希土類金属酸化物を加えた材料を用いた場合の抵抗発熱体の抵抗温度特性の説明図
【図１６】定着装置の非通紙部昇温の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を図面に基づいて詳しく説明する。
【００１６】
［実施例１］
（１）画像形成装置
図１は本発明に係る画像加熱装置を定着装置として搭載した画像形成装置の一例の横断面概略構成模式図である。この画像形成装置は電子写真式のフルカラープリンタである。
【００１７】
本実施例に示す画像形成装置は、ＣＰＵとＲＯＭやＲＡＭなどのメモリからなる制御部１００（図２参照）と通信可能に接続した外部ホスト装置（不図示）からの入力画像情報に応じて作像動作して、記録材上にフルカラー画像を形成して出力するものである。外部ホスト装置は、コンピュータ、イメージリーダー等である。制御部１００は、外部ホスト装置と信号の授受をする。また各種作像機器と信号の授受を行い、各種作像機器を作像シーケンス制御する。
【００１８】
まず、画像形成部の構成を説明する。８は無端状でフレキシブルな中間転写ベルト（以下、ベルトと略記する）であり、二次転写対向ローラ９とテンションローラ１０との間に張架されていて、二次転写対向ローラ９が回転されることにより矢印の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。１１は二次転写ローラであり、二次転写対向ローラ９に対してベルト８を介して圧接させてある。ベルト８と二次転写ローラ１１との当接部が二次転写部である。
【００１９】
１Ｙ・１Ｍ・１Ｃ・１Ｂｋは第１乃至第４の４つの画像形成部であり、ベルト８の下側においてベルト移動方向に沿って所定の間隔をおいて一列に配置されている。各画像形成部１Ｙ・１Ｍ・１Ｃ・１Ｂｋはレーザ露光方式の電子写真プロセス機構であり、それぞれ、矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動される像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、ドラムと略記する）２を有する。各ドラム２の周囲には、一次帯電器３、現像装置４、転写手段としての転写ローラ５、ドラムクリーナ装置６が配置されている。
【００２０】
各転写ローラ５はベルト８の内側に配置してあり、ベルト８の下行き側ベルト部分を介して対応するドラム２に対して圧接させてある。各ドラム２とベルト８との当接部が一次転写部である。７は各画像形成部１Ｙ・１Ｍ・１Ｃ・１Ｂｋのドラム２に対するレーザ露光装置であり、与えられる画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応した発光を行うレーザ発光手段、ポリゴンミラー、反射ミラー等で構成されている。
【００２１】
制御部１００は外部ホスト装置から入力されたカラー色分解画像信号に基づいて、各画像形成部１Ｙ・１Ｍ・１Ｃ・１Ｂｋを作像動作させる。これにより、第１乃至第４の画像形成部１Ｙ・１Ｍ・１Ｃ・１Ｂｋにおいて、それぞれ回転するドラム２の外周面（表面）に対して所定の制御タイミングで、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色トナー像が形成される。ドラム２にトナー像を形成する電子写真作像原理・プロセスは公知に属するからその説明は省略する。
【００２２】
各画像形成部１Ｙ・１Ｍ・１Ｃ・１Ｂｋのドラム２表面に形成されるトナー像はそれぞれ一次転写部にて、各ドラム２の回転方向と順方向に、かつ各ドラム２の回転速度に対応した速度で回転されているベルト８の外周面（表面）に対して順次に重畳転写される。これにより、ベルト８表面に上記の４つのトナー像の重ね合わせによる未定着のフルカラートナー画像が合成形成される。
【００２３】
一方、所定の給紙タイミングにて、それぞれ大小各種サイズの記録材Ｓを積載収容させた上下多段のカセット給紙部１３Ａ・１３Ｂ・１３Ｃのうちの選択された段位の給紙カセットの給紙ローラ１４が回転される。これにより、その段位の給紙カセットに積載収納されている記録材Ｓが１枚分離給紙されて縦搬送パス１５を通ってレジストローラ１６に搬送される。手差し給紙が選択されているときには、給紙ローラ１８が回転される。これにより、手差しトレイ（マルチ・パーパス・トレイ）１７上に積載セットされている記録材が１枚分離給紙されて縦搬送パス１５を通ってレジストローラ１６に搬送される。
【００２４】
レジストローラ１６は、回転するベルト８表面上のフルカラートナー画像の先端が二次転写部に到達するタイミングに合わせて記録材Ｓの先端部が二次転写部に到達するように記録材Ｓをタイミング搬送する。これにより、二次転写部において、ベルト８表面上のフルカラーのトナー像が一括して記録材Ｓの面に順次に二次転写されていく。
【００２５】
二次転写部を出た記録材Ｓは、ベルト８表面から分離され、縦ガイド１９に案内されて、定着装置（定着器）２０に導入される。この定着装置２０によりフルカラートナー画像が溶融混色されて記録材上に加熱定着される。定着装置２０を出た記録材Ｓはフルカラー画像形成物として搬送パス２１を通って排紙ローラ２２により排紙トレイ２３上に送り出される。
【００２６】
二次転写部にて記録材分離後のベルト８表面はベルトクリーニング装置１２により二次転写残トナー等の残留付着物の除去を受けて清掃され繰り返して作像に供される。
【００２７】
モノ黒プリントモードの場合には、ブラックトナー像を形成する第４の画像形成部Ｂｋのみが作像動作制御される。両面プリントモードが選択されている場合には、第１面プリント済みの記録材が排紙ローラ２２により排紙トレイ２３上に送り出されていき、その記録材Ｓの後端部が排紙ローラ２２を通過する直前時点で排紙ローラ２２の回転が逆転に変換される。これにより記録材Ｓはスイッチバックされて再搬送パス２４に導入される。そして、表裏反転状態になって再びレジストローラ１６に搬送される。以後は、第１面プリント時と同様に、二次転写部、定着装置２０に搬送されて、両面プリント画像形成物として排紙トレイ２３上に送り出される。
【００２８】
（２）定着装置２０
以下の説明において、定着装置及び定着装置を構成する部材に関し、長手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向をいう。短手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と平行な方向をいう。長さとは長手方向の寸法をいう。幅とは短手方向の寸法をいう。
【００２９】
図２は定着装置２０の横断面概略構成模式図である。この定着装置２０はフィルム加熱方式の定着装置である。
【００３０】
本実施例に示す定着装置２０は、ヒータユニット６０と、加圧部材としての加圧ローラ７と、に大別される。ヒータユニット６０は、加熱体としてのセラミックヒータ（以下、定着ヒータと記す）６００と、定着ヒータ６００を支持する支持体としての横断面略半円弧桶形のベルトガイド６６０を有している。更に、ヒータユニット６０が加圧ローラ７０により加圧された際に変形しないために設けられた逆Ｕ字形の補強板金６７０と、移動部材としての筒状の耐熱性フィルムからなる定着ベルト６５０などを有している。加圧ローラ７０と、定着ヒータ６００と、フィルムガイド６６０と、補強板金６７０と、定着ベルト６５０は、何れも長手方向に長い部材である。
【００３１】
定着装置２０において、定着ヒータ６００はベルトガイド６６０の短手方向下面中央に長手方向に沿って支持されており、補強板金６７０はベルトガイド６６０の短手方向上面中央に長手方向に沿って配設されている。そしてそのベルトガイド６６０には定着ベルト６５０が回転可能にルーズに外嵌されている。加圧ローラ７０は定着ベルト６５０を介して定着ヒータ６００と対向するように配設されている。そしてその加圧ローラ７０に対してベルトガイド６６０を加圧ローラ７０の母線方向と直交する方向に加圧することにより、定着ベルト６５０の外周面（表面）と加圧ローラ７０の外周面（表面）とで所定幅の定着ニップ部（ニップ部）Ｎを形成している。
【００３２】
定着ベルト６５０は、ベルトガイド６６０と共に定着ヒータ６００を内包し、且つ、定着ヒータ６００と接触して加熱される無端状のベルトである。この定着ベルト６５０は、厚み３０μｍのステンレス製の円筒状の基材の外周面上に、厚み約３００μｍのシリコーンゴム層（弾性層）をリングコート法により形成している。更に、そのシリコーンゴム層の外周面上に、厚み２０μｍのＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）樹脂チューブ（離型層）が最表面層に被覆された構造となっている。
【００３３】
加圧ローラ７０は、ステンレス製の芯金７１と、芯金７１の長手方向両端部の軸部間の外周面上に形成された厚み３ｍｍのシリコーンゴムからなる弾性層７２を有している。更に、弾性層７２の外周面上に、厚み４０μｍのＰＦＡ樹脂チューブ表層（離型層）７３が被覆された構造となっている。加圧ローラ７０の芯金７１の長手方向両端部の軸部は定着装置２０の装置フレーム（不図示）に軸受け（不図示）を介して回転可能に支持されている。
【００３４】
ベルトガイド６６０は液晶ポリマー樹脂で形成されており、定着ヒータ６００を保持するとともに定着ベルト６５０をガイドする役割を果たす。本実施例では液晶ポリマーとしてデュポン社のゼナイト７７５５（商品名）を使用した。
【００３５】
ベルトガイド６６０の長手方向両端部は上記の装置フレームに支持され、不図示の加圧手段により長手方向一端側が１５６．８Ｎ（１６ｋｇｆ）、総圧３１３．６Ｎ（３２ｋｇｆ）の力で加圧ローラ７０の母線方向と直交する方向に付勢されている。ベルトガイド６６０に支持された定着ヒータ６００は定着ベルト６５０を介して加圧ローラ７０の弾性層７２を同方向へ加圧する。これにより加圧ローラ７０の弾性層７２は定着ヒータ６００と対向領域が押されて弾性変形し、定着ベルト６５０表面と加圧ローラ７０表面とで所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。
【００３６】
次に、本実施例の定着装置２０において特徴的な部材である定着ヒータ６００の構成について説明する。
【００３７】
図３は定着ヒータ６００の層構成を表す横断面図である。図４は本実施例に係る定着ヒータ６００の基板６１０と、抵抗発熱体６２０と、配線パターン６２１，６２２と、接続パターン６２４，６２５と、電極６２７，６２８を表す平面模式図である。
【００３８】
定着ヒータ６００は、幅が８．２５ｍｍのアルミナの基板６１０を有している。その基板６１０の定着ニップ部Ｎ側とは反対側の裏面には、ＰＴＣ特性（正の抵抗温度特性）を有する抵抗発熱体６２０が基板６１０の短手方向中央で基板６１０の長手方向に沿って形成してある。具体的には、酸化ルテニウムを含んだ導電ペーストをスクリーン印刷法によって均一な厚さの膜状に塗布することで抵抗発熱体６２０を形成している。
【００３９】
抵抗発熱体６２０の長さはＡ４サイズの記録材全域を加熱するため３１１ｍｍに設定される。更に、抵抗発熱体６２０の抵抗値は１２．５Ωであり、１００Ｖの商用電源を通電する際の発熱量は８００Ｗである。また抵抗発熱体６２０の抵抗温度係数は１２００ｐｐｍ／℃（１０００ｐｐｍ／℃以上）である。抵抗発熱体６２０の形状は高さ（ＨＲ）が１５．８μｍ、長さ（ＬＲ）が３１１ｍｍ、幅（ＷＲ）が１．２５ｍｍであり、定着ヒータ温度（目標温度）が２００℃の場合の抵抗発熱体６２０の抵抗率（Ｒ＿ρ）は４．９×１０-2Ω・ｍである。抵抗発熱体６２０の長手方向の単位長さ当りの抵抗値は均一である。
【００４０】
また基板６１０の裏面には、基板６１０の長手方向両端部の内側に電極６２７，６２８が形成してある。電極６２７，６２８は通電用電極（入力端子）であり、画像形成装置本体の電源３０と電気的に接続される。
【００４１】
また基板６１０の裏面には、基板６１０の短手方向の両端部側で抵抗発熱体６２０の長手方向に沿って一対の配線パターン６２１，６２２が形成してある。一対の配線パターン６２１，６２２のうち、基板６１０の短手方向の一端部側で抵抗発熱体６２０の長手方向に沿って形成されている配線パターンを第１の配線パターン６２１としている。そして基板６１０の短手方向の他端部側で抵抗発熱体６２０の長手方向に沿って形成されている配線パターンを第２の配線パターン６２２としている。第１の配線パターン６２１と第２のパターン６２２は、それぞれ、抵抗発熱体６２０と長手方向全域で接触するので、抵抗発熱体６２０の長手方向全域において短手方向への通電を行うことができる。
【００４２】
また第１の配線パターン６２１と第２の配線パターン６２２の形状は高さ（Ｈｒ）が１５．８μｍ、幅（Ｗｒ）が２．０ｍｍ、長さ（Ｌｒ）が３１１ｍｍであり、定着ヒータ温度が２００℃の場合の抵抗率（ｒρ）は２．４×１０-7Ω・ｍである。第１の配線パターン６２１と第２のパターン６２２はそれぞれ長手方向の単位長さ当りの抵抗値は均一である。
【００４３】
また基板６１０の裏面には、基板６１０の短手方向の一端部と第１の配線パターン６２１との間に第１の接続パターン６２４が基板６１０の長手方向に沿って形成してある。第１の接続パターン６２４は、第１の配線パターン６２１の長手方向の中点に接続された第１の給電部６２６ａを介して電極６２７と抵抗発熱体６２０とを電気的に接続する役割を担う。第１の接続パターン６２４の長手方向の単位長さ当りの抵抗値は均一である。
【００４４】
また基板６１０の裏面には、基板６１０の短手方向の他端部と第２の配線パターン６２２との間に第２の接続パターン６２５が基板６１０の長手方向に沿って形成してある。第２の接続パターン６２５は、第２の配線パターン６２２の長手方向の中点に接続された第２の給電部６２６ｂを介して電極６２８と抵抗発熱体６２０とを電気的に接続する役割を担う。第２の接続パターン６２５の長手方向の単位長さ当りの抵抗値は均一である。
【００４５】
上記の電極６２７，６２８、第１及び第２の配線パターン６２１，６２２、第１及び第２の接続パターン６２４，６２５は全て低抵抗材料である銀をベース材料とするペーストをスクリーン印刷法によって均一な厚さの膜状に塗布することで形成してある。電極６２７，６２８等を形成する材料としては、低抵抗材料であれば、銀に限定されるものでは無く、例えば、銀パラジウム合金なども適用可能であることは言うまでも無い。
【００４６】
更に基板６１０の裏面には、熱効率を損なわないように、第１及び第２の配線パターン６２１，６２２と、第１及び第２の接続パターン６２４，６２５と、抵抗発熱体６２０を保護する保護層Ｇが設けられている。保護層Ｇは、第１及び第２の配線パターン６２１，６２２と、第１及び第２の接続パターン６２４，６２５と、抵抗発熱体６２０を覆うように設けてある。保護層Ｇの材料としてガラス等が用いられている。
【００４７】
定着ヒータ６００の長手方向中央には保護層Ｇ上に温度検知部材としてのサーミスタ６３０が配設してある。サーミスタ６３０は定着ヒータ６００の温度を検知する。サーミスタ６３０はＡ／Ｄコンバータ（不図示）を介して制御部１００に接続されている。
【００４８】
制御部１００はサーミスタ６３０の出力信号を所定の周期でサンプリングし、得られた出力信号を温度制御に反映させる。つまり、制御部１００はサーミスタ６３０の出力をもとに、電力供給部であるヒータ駆動部５１によって定着ヒータ６００への通電を制御する。電力供給量調節方法としては、位相制御方式や波数制御方式などを採用することができ、電源回路構成、電源電圧などから高調波電流やフリッカーの発生を鑑みて適宜決定することができる。本実施例では位相制御方式を採用している。
【００４９】
基板６１０の定着ニップ部Ｎ側の表面には、摺動層６４０として厚さ１０μｍ程度のポリイミド層が設けられている。このポリイミド層により、定着ベルト６５０の内周面（内面）と定着ヒータ６００との摺擦抵抗を低減することで、駆動トルクを低減すると共に定着ベルト６５０内面の磨耗を防止している。
【００５０】
次に、図２、図４、図５を参照して、本実施例の定着装置２０の動作を詳しく説明する。図５は定着装置の動作手順を示すフローチャートである。
【００５１】
画像形成装置に設けられている操作部などの入力装置（不図示）から１ジョブのプリント指令を受けると制御部１００はヒータ駆動部５１からの定着ヒータ６００への通電を開始する。また制御部１００はモータ駆動部（不図示）により駆動モータ（不図示）を回転駆動して加圧ローラ７０の回転を開始する（Ａ１）。
【００５２】
通電が開始された定着ヒータ６００は、電極６２７、第１の接続パターン６２４、第１の配線パターン６２１、抵抗発熱体６２０、第２の配線パターン６２２、第２の接続パターン６２５、電極６２８の順に通電される。これにより定着ヒータ６００の抵抗発熱体６２０が急速に昇温して定着ベルト６５０を加熱する。
【００５３】
加圧ローラ７０は駆動モータにより図２に示す矢印方向に回転される。この加圧ローラ７０の回転は定着ニップ部Ｎにおいて加圧ローラ７０表面と定着ベルト６５０表面との摩擦力により定着ベルト６５０に伝達される。これにより定着ベルト６５０は定着ベルト６５０内面が定着ヒータ６００の摺動層６４０表面に摺動しつつ加圧ローラ７０の回転に追従して矢印方向に回転する。
【００５４】
定着ヒータ６００の保護層Ｇ上に配設したサーミスタ６３０の検知温度Ｔ１が２００℃（所定の設定温度（目標温度））に達すると（Ａ２）、定着装置２０はスタンバイ状態となり（Ａ３）、画像形成部において各ドラム２表面へのトナー画像の形成が開始される。
【００５５】
その後、上述の手順に従って、未定着トナー画像ｔを担持した記録材Ｓがトナー画像担持面を定着ベルト６５０と対向するように上向きにして定着装置２０の定着ニップ部Ｎに導入（通紙）される。この記録材Ｓは定着ニップ部Ｎで定着ベルト６５０表面と加圧ローラ７０表面とで挟持されつつ搬送（挟持搬送）される。そしてその搬送過程で未定着トナー画像ｔは、定着ヒータ６００の熱を受けて溶融し、定着ニップ部Ｎのニップ圧を受けて記録材上に加熱定着される（Ａ４）。定着ニップ部Ｎを出た記録材Ｓは定着装置２０から排出される。
【００５６】
上記（Ａ４）の定着処理中はサーミスタ６３０の検知温度Ｔ１が２００℃となるようにヒータ駆動部５１から定着ヒータ６００への通電が制御される。このとき、サーミスタ６３０を備える部分と対向する定着ベルト６５０の長手方向中央の温度は１６０℃に維持される。
【００５７】
１ジョブにおける最後の記録材（最終紙）Ｓの後端が定着ニップ部Ｎを通過すると（Ａ５）、速やかに定着ヒータ６００への通電を停止（Ａ６）した後、駆動モータの駆動が停止され（Ａ７）、定着動作が終了する（Ａ８）。
【００５８】
ここで、図１６を参照して定着装置２０の非通紙部昇温について説明する。定着装置２０の定着ニップ部Ｎに大サイズの記録材（不図示）よりも幅の狭い小サイズの記録材Ｓを通紙すると、定着ニップ部Ｎに小サイズの記録材Ｓが通過する領域（通紙領域）と通過しない領域（非通紙領域）が発生する。通紙領域では熱が記録材Ｐに奪われるが非通紙領域で熱が記録材Ｐに奪われないため、通紙領域と非通紙領域の温度差が大きくなってくる。このため、図１６に示すように、定着ニップ部Ｎの長さに対し比較的小さい記録材（小サイズ紙）を通紙した際には、定着ヒータ６００の長手方向において通紙領域と非通紙領域との温度差が大きくなる（非通紙部昇温）。
【００５９】
本実施例の定着装置２０において、定着ヒータ６００の抵抗発熱体６２０はＰＴＣ特性を有し、更に、短手方向へ通電される。そのため、小サイズ紙を連続して定着処理を行う際に抵抗発熱体６２０の非通紙領域の温度が上昇すると、通紙領域の抵抗発熱体６２０の抵抗値に対して非通紙領域の抵抗発熱体６２０の抵抗値が相対的に大きくなる。従って、非通紙領域における発熱量が減少するので、定着ベルト６５０や加圧ローラ７０などの非通紙領域の温度上昇（非通紙部昇温）が緩和される。
【００６０】
次に、図６を参照して、本実施例の画像形成装置における定着ベルト６５０の温度とトナー画像の光沢度との関係を示す実験結果を説明する。光沢度の測定は日本電色社製のグロスメータＰＧ−１Ｍの６０°法により行った。
【００６１】
図６に示すように、定着ベルト６５０の温度Ｔが高いほど画像の光沢度が高くなることがわかる。即ち、定着ベルト６５０の温度に差が生じた状態で定着処理を行うと画像に光沢差が発生する。本発明者等の評価結果によると、光沢度の差が５の画像であれば、その光沢差は許容される程度であり、更に光沢度の差が３の画像であれば、光沢差を確認することが出来ないことが分かった。
【００６２】
本実施例の画像形成装置では、画像の光沢度の差として３以下を目標とし、定着ベルト６５０の温度差を１０℃以内に抑えることを目標とする。
【００６３】
また、定着ベルト６５０の温度が１４５℃以下では、トナーを十分に溶融するだけの熱量をトナーに供給することが出来ないため、急激に光沢度が低下し、更に定着ベルト６５０の温度が１４０℃まで低下すると、コールドオフセットが発生する。
【００６４】
次に、図７を参照して、定着処理中の定着装置２０の定着ヒータ６００の発熱量Ｐ（Ｗ）と定着ベルト６５０の温度Ｔとの関係を説明する。定着ベルト６５０の温度は定着ヒータ６００の発熱量とほぼ比例関係であるため、定着ヒータ６００の長手方向発熱量に差が生じると、定着ベルト６５０に温度差が生じてしまい、画像に光沢差が発生する。また、定着ベルト６５０の長手方向の温度差を１０℃以内にするためには、定着ヒータ６００の長手方向における発熱量の差を１０％程度に抑える必要がある。
【００６５】
次に、本実施例の定着ヒータ６００の特徴的な部分である、迂回配線パターン長、配線パターン抵抗、抵抗発熱体の抵抗値と長手方向における抵抗発熱体の発熱量の関係について説明する。図８は本実施例の定着ヒータ６００の配線パターン６２１，６２２および抵抗発熱体６２０の構成を簡略的に表した回路図である。
【００６６】
図８に示す回路図において、配線パターン６２１の長手方向右端部側の抵抗値をｒａ、長手方向左端部側の抵抗値をｒｃとする。抵抗発熱体６２０の長手方向中央部の抵抗値をＲａ、長手方向右端部の抵抗値をＲｂ、長手方向左端部の抵抗値をＲｃとする。配線パターン６２２の長手方向右端部側の抵抗値をｒｂ、長手方向左端部側の抵抗値をｒｄとする。
【００６７】
ここで、図４に示す定着ヒータ６００において第１の給電部６２６ａから第２の給電部６２６ｂに電力を供給した場合の抵抗発熱体６２０の発熱量を考察する。簡単のため、図８に示す回路図の抵抗値ｒａと抵抗値ｒｂを同じ値とし、抵抗値Ｒａと抵抗値Ｒｂを同じ値とすると、抵抗発熱体６２０の長手方向中央部の抵抗値Ｒａと長手方向左端部の抵抗値Ｒｂの発熱比は下記の（式１）で表される。なお、キルヒホッフの法則から各抵抗に流れる電流を算出して、発熱量を算出した。
（中央部抵抗発熱量）：（端部抵抗発熱量）＝（１＋２ｒａ／Ｒａ）2：１・・（式１）
即ち、配線パターン６２１の抵抗値ｒａがゼロの場合は抵抗発熱体６２０の長手方向中央部と長手方向左端部での発熱量が均一となる。
【００６８】
然しながら、実際には配線パターン６２１は抵抗を有するので、上記の式で表される抵抗発熱体６２０の発熱量の差が発生する。また、図８の回路図から第１の配線パターン６２１の抵抗値ｒａは、配線パターン６２１の材料の抵抗率ｒρ、断面積Ｗｒ×Ｈｒと給電部から抵抗発熱体６２０の端部までの距離から決定される。つまり、抵抗発熱体６２０の長手方向における発熱量差は、第１の配線パターン６２１の単位長さ当たりの抵抗値と給電部から最も遠い給電部へ電流を流すのに通過する必要がある配線パターン長によって決まる。
【００６９】
本実施例では上記の給電部から最も遠い給電部へ電流を流すのに通過する必要がある配線パターン長を最大迂回配線パターン長Ｌａと称す。本実施例の定着ヒータ６００における最大迂回配線パターン長Ｌａは、第１の配線パターン６２１における迂回配線パターン長１／２Ｌｒと第２の配線パターン６２１における迂回配線パターン長１／２Ｌｒを加えたＬｒとなる。
【００７０】
次に、最大迂回配線パターン長Ｌａを算出する手法について図９に示す定着ヒータ８００を用いて説明する。定着ヒータ８００は、例えば第１の配線パターン８２１に５個の給電部（接続パターン）Ｐ１１乃至Ｐ１５を有し、第２の配線パターン８２２に３個の給電部（接続パターン）Ｐ２１乃至Ｐ２３を有すると仮定する。
【００７１】
最大迂回配線パターン長Ｌａを算出する方法としては、まず、第１の配線パターン８２１を全ての給電部Ｐ１１乃至給電部Ｐ１５から電流が供給される範囲に分割する。
【００７２】
第１の配線パターン８２１の給電部Ｐ１１から抵抗発熱体８２０に電流が供給される範囲は下記の通りである。即ち、抵抗発熱体８２０の長手方向一端側における抵抗発熱体８２０の端部位置Ｐ１ｅｌから、抵抗発熱体８２０の長手方向他端側で第１の配線パターン８２１の給電部Ｐ１１と隣合う給電部Ｐ１２との中点位置Ｐ１ｒ１までの範囲である。抵抗発熱体８２０の長手方向において中点位置Ｐ１ｒ１よりも外側の領域には、給電部Ｐ１２から電流を供給する方が通過する配線パターン長が短くなり、効率的に電流を供給できるため、給電部Ｐ１１から電流を供給する範囲とはならない。
【００７３】
このとき、端部位置Ｐ１ｅｌを給電部Ｐ１１の抵抗発熱体８２０の長手方向一端側における端部位置Ｐ１ａ１とし、中点位置Ｐ１ｒ１を給電部Ｐ１１の抵抗発熱体８２０の長手方向他端側における境界位置Ｐ１ｂ１とする。また、給電部Ｐ１１から境界位置Ｐ１ａ１までの距離をＬ１ａ１とし、給電部Ｐ１１から境界位置Ｐ１ｂ１までの距離をＬ１ｂ１とする。
【００７４】
次に、第１の配線パターン８２１の給電部Ｐ１２から抵抗発熱体８２０に電流が供給される範囲は下記の通りである。即ち、抵抗発熱体８２０の長手方向一端側で給電部Ｐ１２と隣合う給電部Ｐ１１との中点位置Ｐ１ｌ２（中点位置Ｐ１ｒ１と同じ位置）から、抵抗発熱体８２０の長手方向他端側で給電部Ｐ１２と隣合う給電部Ｐ１３との中点位置Ｐ１ｒ２までの範囲である。
【００７５】
このとき、中点位置Ｐ１ｌ２を給電部Ｐ１２の抵抗発熱体８２０の長手方向一端側における境界位置Ｐ１ａ２とし、中点位置Ｐ１ｒ２を給電部Ｐ１２の抵抗発熱体８２０の長手方向他端側における境界位置Ｐ１ｂ２とする。また、給電部Ｐ１２から境界位置Ｐ１ａ２までの距離をＬ１ａ２とし、給電部Ｐ１２から境界位置Ｐ１ｂ２までの距離をＬ１ｂ２とする。
【００７６】
次に、第１の配線パターン８２１の給電部Ｐ１３から抵抗発熱体８２０に電流が供給される範囲は下記の通りである。即ち、抵抗発熱体８２０の長手方向一端側で給電部Ｐ１３と隣合う給電部Ｐ１２との中点位置Ｐ１ｌ３（中点位置Ｐ１ｒ２と同じ位置）から、抵抗発熱体８２０の長手方向他端側で給電部Ｐ１３と隣合う給電部Ｐ１４との中点位置Ｐ１ｒ３までの範囲である。
【００７７】
このとき、中点位置Ｐ１ｌ３を給電部Ｐ１３の抵抗発熱体８２０の長手方向一端側における境界位置Ｐ１ａ３とし、中点位置Ｐ１ｒ３を給電部Ｐ１３の抵抗発熱体８２０の長手方向他端側における境界位置Ｐ１ｂ３とする。また、給電部Ｐ１３から境界位置Ｐ１ａ３までの距離をＬ１ａ３とし、給電部Ｐ１３から境界位置Ｐ１ｂ３までの距離をＬ１ｂ３とする。
【００７８】
次に、第１の配線パターン８２１の給電部Ｐ１４から抵抗発熱体８２０に電流が供給される範囲は下記の通りである。即ち、抵抗発熱体８２０の長手方向一端側で給電部Ｐ１４と隣合う給電部Ｐ１３との中点位置Ｐ１ｌ４（中点位置Ｐ１ｒ３と同じ位置）から、抵抗発熱体８２０の長手方向他端側で給電部Ｐ１４と隣合う給電部Ｐ１５との中点位置Ｐ１ｒ４までの範囲である。
【００７９】
このとき、中点位置Ｐ１ｌ４を給電部Ｐ１４の抵抗発熱体８２０の長手方向一端側における境界位置Ｐ１ａ４とし、中点位置Ｐ１ｒ４を給電部Ｐ１４の抵抗発熱体８２０の長手方向他端側における境界位置Ｐ１ｂ４とする。また、給電部Ｐ１４から境界位置Ｐ１ａ４までの距離をＬ１ａ４とし、給電部Ｐ１４から境界位置Ｐ１ｂ４までの距離をＬ１ｂ４とする。
【００８０】
最後に、第１の配線パターン８２１の給電部Ｐ１５から抵抗発熱体８２０に電流が供給される範囲は下記の通りである。即ち、抵抗発熱体８２０の長手方向一端側で給電部Ｐ１５と隣合う給電部Ｐ１４との中点位置Ｐ１ｌ５（中点位置Ｐ１ｒ４と同じ位置）から、抵抗発熱体８２０の長手方向他端側における抵抗発熱体８２０の端部位置Ｐ１ｅｒまでの範囲である。
【００８１】
このとき、中点位置Ｐ１ｌ５を給電部Ｐ１５の抵抗発熱体８２０の長手方向一端側における境界位置Ｐ１ａ５とし、端部位置Ｐ１ｅｒを給電部Ｐ１５の抵抗発熱体８２０の長手方向他端側における端部位置Ｐ１ｂ５とする。また、給電部Ｐ１５から境界位置Ｐ１ａ５までの距離をＬ１ａ５とし、給電部Ｐ１５から境界位置Ｐ１ｂ５までの距離をＬ１ｂ５とする。
【００８２】
次に、第１の配線パターン８２１の給電部Ｐ１１から最も効率良く電流が供給される第２の配線パターン８２２における給電部として給電部Ｐ１１と最近接する給電部Ｐ２１を選ぶ。そして抵抗発熱体８２０の長手方向において、給電部Ｐ２１から給電部Ｐ２１の抵抗発熱体８２０の長手方向一端側における抵抗発熱体８２０の端部位置Ｐ２ｅｌまでの距離をＬ２ａ１とする。更に給電部Ｐ２１から給電部Ｐ１１の抵抗発熱体８２０の長手方向他端側における境界位置Ｐ１ｂ１までの距離をＬ２ｂ１とする。
【００８３】
次に、第１の配線パターン８２１の給電部Ｐ１２から最も効率良く電流が供給される第２の配線パターン８２２における給電部として給電部Ｐ１２と最近接する給電部Ｐ２１を選ぶ。そして抵抗発熱体８２０の長手方向において、給電部Ｐ２１から給電部Ｐ１２の抵抗発熱体８２０の長手方向他端側における境界位置Ｐ１ａ３までの距離をＬ２ｂ２とする。
【００８４】
次に、第１の配線パターン８２１の給電部Ｐ１３から最も効率良く電流が供給される第２の配線パターン８２２における給電部として給電部Ｐ１３と最近接する給電部Ｐ２２を選ぶ。そして抵抗発熱体８２０の長手方向において、給電部Ｐ２２から給電部Ｐ１３の抵抗発熱体８２０の長手方向一端側における境界位置Ｐ１ａ３までの距離をＬ２ａ３とする。更に給電部Ｐ２２から給電部Ｐ１３の抵抗発熱体８２０の長手方向他端側における境界位置Ｐ１ａ４までの距離をＬ２ｂ３とする。
【００８５】
次に、第１の配線パターン８２１の給電部Ｐ１５から最も効率良く電流が供給される第２の配線パターン８２２における給電部として給電部Ｐ１５と最近接する給電部Ｐ２３を選ぶ。そして抵抗発熱体８２０の長手方向において、給電部Ｐ２３から給電部Ｐ１５の抵抗発熱体８２０の長手方向一端側における境界位置Ｐ１ａ５までの距離をＬ２ｂ４とする。更に給電部Ｐ２３から抵抗発熱体８２０の長手方向他端側における抵抗発熱体８２０の端部位置Ｐ２ｅｒまでの距離をＬ２ｂ５とする。
【００８６】
次に、給電部Ｐ１１から給電部Ｐ２１へ最も長い距離の配線パターンを迂回して抵抗発熱体８２０へ電流を流す経路として、下記の距離を迂回配線パターン長Ｌ１とする。つまり、距離Ｌ１ａ１に距離Ｌ２ａ１を加えた距離Ｌ１ａ１＋Ｌ２ａ１と、距離Ｌ１ｂ１に距離Ｌ２ｂ１を加えた距離Ｌ１ｂ１＋Ｌ２ｂ１のうち長い方の距離を給電部Ｐ１１から給電部Ｐ２１への迂回配線パターン長Ｌ１とする。
【００８７】
また、給電部Ｐ１２から給電部Ｐ２１へ最も長い距離の配線パターンを迂回して抵抗発熱体８２０へ電流を流す経路として、下記の距離を迂回配線パターン長Ｌ２とする。つまり、距離Ｌ１ａ２に距離Ｌ２ｂ１を加えた距離Ｌ１ａ２＋Ｌ２ｂ１と、距離Ｌ１ｂ２に距離Ｌ２ｂ２を加えた距離Ｌ１ｂ２＋Ｌ２ｂ２のうち長い方を給電部Ｐ１２から給電部Ｐ２１への迂回配線パターン長Ｌ２とする。
【００８８】
また、給電部Ｐ１３から給電部Ｐ２２へ最も長い距離の配線パターンを迂回して抵抗発熱体８２０へ電流を流す経路として、下記の距離を迂回配線パターン長Ｌ３とする。つまり、距離Ｌ１ａ３に距離Ｌ２ａ３を加えた距離と、距離Ｌ１ｂ３に距離Ｌ２ｂ３を加えた距離のうち長い方を給電部Ｐ１３から給電部Ｐ２２への迂回配線パターン長Ｌ３とする。
【００８９】
また、給電部Ｐ１４から給電部Ｐ２２へ最も長い距離の配線パターンを迂回して抵抗発熱体８２０へ電流を流す経路として、下記の距離を迂回配線パターン長Ｌ４とする。つまり、距離Ｌ１ａ４に距離Ｌ２ｂ３を加えた距離Ｌ１ａ４＋Ｌ２ｂ３と、距離Ｌ１ｂ４に距離Ｌ２ｂ４を加えた距離Ｌ１ｂ４＋Ｌ２ｂ４のうち長い方を給電部Ｐ１４から給電部Ｐ２２への迂回配線パターン長Ｌ４とする。
【００９０】
そして、給電部Ｐ１５から給電部Ｐ２３へ最も長い距離の配線パターンを迂回して抵抗発熱体８２０へ電流を流す経路として、下記の距離を迂回配線パターン長Ｌ５とする。つまり、距離Ｌ１ａ５に距離Ｌ２ａ４を加えた距離Ｌ１ａ５＋Ｌ２ａ４と、距離Ｌ１ｂ５に距離Ｌ２ｂ５を加えた距離Ｌ１ｂ５＋Ｌ２ｂ５のうち長い方を給電部Ｐ１５から給電部Ｐ２３への迂回配線パターン長Ｌ５とする。
【００９１】
更に、迂回配線パターン長Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５のうち最大の迂回配線パターン長を図９に示す定着ヒータ８００における接続パターンの最大迂回配線パターン長Ｌａとする。
【００９２】
上記最大迂回配線パターン長Ｌａを算出する手順は図８の回路図において以下のように説明できる。まず、配線パターンの抵抗値であるｒａ，ｒｂ，ｒｃ，ｒｄをそれぞれ算出し、抵抗発熱体の抵抗値ＲｂおよびＲｃへ通電するために必要な配線パターン抵抗値ｒａ＋ｒｂおよびｒｃ＋ｒｄを求める。更に、配線パターン抵抗値ｒａ＋ｒｂとｒｃ＋ｒｄのうち抵抗値が大きい方の距離が最大迂回配線パターン長Ｌａである。ここで、抵抗値は下記の（式）を用いて求めることができる。
ｒ＝ｒρ×（Ｗr・Ｈｒ）/Ｌ（Ｌは抵抗ｒａ，ｒｂ，ｒｃ，ｒｄ夫々の長さ）  （式）
次に、本実施例の定着装置２０の長手方向における定着ベルト６５０の温度分布を図１０に示す。加えて、第１の配線パターン６２１及び第２の配線パターン６２２の幅（Ｗｒ）が１．０ｍｍ、３．０ｍｍ、５．０ｍｍである定着ヒータにおける定着ベルト６５０の温度分布をそれぞれ比較例１乃至比較例３として示す。
【００９３】
図１０に示されるように、いずれの定着ヒータを用いた場合においても、サーミスタ６３０を用いた温度制御により定着ベルト６５０の長手方向中央部は１６０℃となる。しかしながら、定着ベルト６５０の長手方向端部においては配線パターンの幅が狭いほど温度が低下する。
【００９４】
比較例１の定着ヒータは一つの配線パターンが本実施例の定着ヒータよりも１．０ｍｍ細いので、定着ヒータの幅を２．０ｍｍ細くすることができ、更には定着装置の小型を図ることができる。然しながら、定着ベルト６５０の端部の温度が１４０℃程度となり、図６を用いて既に説明したように、この場合コールドオフセットが発生してしまう。
【００９５】
比較例２、及び比較例３の定着ヒータは、定着ベルト６５０の温度差が本実施例の定着ヒータよりも小さくなるため、画像の光沢差が小さくなり、画像品位の向上を図ることが可能である。然しながら、定着ヒータの幅が広くなってしまうので、定着装置が大型化してしまう。
【００９６】
本実施例の定着装置２０は定着ベルト６５０の温度差が１０℃となるので、画像に発生する光沢度の差は３程度となり、問題となるレベルでは無い。更に、定着ヒータ６００の幅としては、必要最低限の幅となるので、不必要に定着装置２０が大型化することも無い。つまり、配線パターン６２１，６２２の幅としては、本実施例の構成が好適であると言える。
【００９７】
次に、本実施例の定着ヒータ６００、及び比較例１乃至比較例３の定着ヒータを用いた場合の定着ベルト６５０の温度差ΔＴと発熱量差係数ｒ・Ｌａ／Ｒの関係を図１１に示す。ここで、発熱量差係数とは最大迂回配線パターンの抵抗値ｒ・Ｌａから抵抗発熱体６２０の抵抗値Ｒを除した数値である。本実施例の定着ヒータ６００、及び比較例１乃至比較例３の定着ヒータにおける各種パラメータを表１に示す。本実施例の定着装置２０における発熱量差係数は０．１９である
【００９８】
【表１】
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図１１に示すように、定着ベルト６５０の温度差が発熱量差係数とほぼ比例関係になり、更に、定着ベルト６５０の温度差が目標値である１０℃となるときの発熱量差係数はおよそ０．２０であった。また、発熱量差係数が０．１９である本実施例の定着装置６００は定着ベルト６５０の温度差が１０℃以下となるので、画像の光沢ムラやコールドオフセットが発生することは無い。
【００９９】
つまり、本実施例の定着ヒータ６００の特徴は下記の通りである。即ち、本実施例の定着ヒータ６００では、一対の前記配線パターンのうち、抵抗発熱体６２０への給電部を少なくとも１箇所以上有する配線パターンを第１の配線パターン６２１としている。そして抵抗発熱体６２０への給電部を少なくとも１箇所以上有し給電部の数が第１の配線パターン６２０の給電部よりも少ない配線パターンを第２の配線パターン６２２としている。
【０１００】
そして抵抗発熱体６２０の長手方向において、第１の配線パターン６２１の所定の給電部Ｐ１ｎ（ただし、ｎは正の整数）の抵抗発熱体６２０の長手方向一端側における抵抗発熱体６２０の端部の位置を端部位置Ｐ１ｅｌとしている。また抵抗発熱体６２０の長手方向一端側で給電部Ｐ１ｎと隣合う給電部Ｐ１ｎ-１との中点の位置を中点位置Ｐ１ｌｎとしている。そしてその端部位置Ｐ１ｅｌと中点位置Ｐ１ｌｎのうち、給電部Ｐ１ｎに近い方を境界位置Ｐ１ａｎとし、給電部Ｐ１ｎと境界位置Ｐ１ａｎとの距離を距離Ｌ１ａｎとしている。
【０１０１】
更に給電部Ｐ１ｎの抵抗発熱体６２０の長手方向他端側における抵抗発熱体６２０の端部の位置を端部位置Ｐ１ｅｒとしている。また抵抗発熱体６２０の長手方向他端側で前記給電部Ｐ１ｎと隣合う給電部Ｐ１ｎ+１との中天の位置を中点位置Ｐ１ｒｎとしている。そしてその端部位置Ｐ１ｅｒと中点位置Ｐ１ｒｎのうち、給電部Ｐ１ｎに近い方を境界位置Ｐ１ｂｎとし、上記給電部Ｐ１ｎと上記境界位置Ｐ１ｂｎとの距離を距離Ｌ１ｂｎとしている。
【０１０２】
更に上記給電部Ｐ１ｎと最近接する第２の配線パターン６２２の給電部Ｐ２ｍ（ただし、ｍは正の整数）から上記境界位置Ｐ１ａｎまでの距離を距離Ｌ２ａｍとし、上記境界位置Ｐ１ｂｎと上記境界位置Ｐ１ａｎとの距離を距離Ｌ２ｂｍとしている。
【０１０３】
更に上記距離Ｌ１ａｎに上記距離Ｌ２ａｍを加えた距離Ｌ１ａｎ＋Ｌ２ａｍと、上記距離Ｌ１ｂｎに上記距離Ｌ２ｂｍを加えた距離Ｌ１ｂｎ＋Ｌ２ｂｍのうち、長い方を迂回配線パターン長をＬｎとしている。
【０１０４】
そして第１の配線パターン６２１における全ての給電部の迂回配線パターン長の最大長さを最大迂回配線パターン長をＬａとするとき、下記の（式）を満たすことを特徴とする。
【０１０５】
ｒ・Ｌａ／Ｒ≦０．２・・・（式）
ただし、
ｒ＝ｒρ／Ｗｒ／Ｈｒ
ｒρ：第１の配線パターンと第２の配線パターンの抵抗率
Ｗｒ：基板の短手方向における第１の配線パターンと第２の配線パターンの幅
Ｈｒ：第１の配線パターンと第２の配線パターンの高さ
Ｒ＝Ｒ＿ρ／ＷＲ／ＨＲ／ＬＲ
Ｒ＿ρ：抵抗発熱体の抵抗率
ＷＲ：基板の短手方向における抵抗発熱体の幅
ＬＲ：基板の長手方向における抵抗発熱体の長さ
ＨＲ：抵抗発熱体の高さ
以上説明したように、本実施例の定着ヒータ６００は発熱量差係数ｒ・Ｌａ／Ｒｒ≦０．２を満たすため、非通紙部昇温を緩和できるとともに抵抗発熱体６２０の長手方向の発熱分布の均一化を図ることができる。これにより本実施例の定着ヒータ６００を有する定着装置２０はトナー画像の光沢ムラやコールドオフセットの発生を抑えることができる。
【０１０６】
［実施例２］
定着ヒータ６００の他の例を説明する。図１２は本実施例に係る定着ヒータ６００の基板６１０と、抵抗発熱体６２０と、配線パターン６２１，６２２と、接続パターン６２４，６２５と、電極６２７，６２８を表す平面模式図である。
【０１０７】
図１２に示されるように、本実施例に示す定着ヒータ６００は、第１の配線パターン６２１が第１の接続パターン６２４と２つの給電部９２６ａ，９２６ｂを介して電気的に接続されている。また第２の配線パターン６２２が第２の接続パターン６２５と２つの給電部９２７ａ，９２７ｂを介して電気的に接続されている。本実施例の定着ヒータ６００は、上記２つの給電部９２６ａ，９２６ｂ、９２７ａ，９２７ｂを備える点を除いて、第１の実施例の定着ヒータ６００と同じ構成としてある。このため、本実施例の定着ヒータ６００は、第１の実施例の定着ヒータ６００と比較して、最大迂回配線パタン長Ｌａが短縮されるので、長手方向における抵抗発熱体９２０の発熱量差が発生しにくい。
【０１０８】
また、給電部９２６ａ，９２６ｂ、及び給電部９２７ａ，９２７ｂは、夫々、抵抗発熱体６２０の長手方向の端部から７７．７５ｍｍ（＝ＷＲ／４）の位置に設けられる。
【０１０９】
次に、本実施例の定着ヒータ６００において、例えば給電部９２６ａから給電部９２７ａへ電流を供給するのに最も第１及び第２の配線パターン６２１，６２２を迂回するのは、抵抗発熱体６２０の両端部に電流を供給する場合である。従って、最大迂回配線パターン長ＬａはＬｒ／２となる。
【０１１０】
次に、本実施例の定着ヒータ６００を有する定着装置２０の長手方向における定着ベルト６５０の温度分布を図１３に示す。加えて、第１及び第２の配線パターン６２１，６２２の幅（Ｗｒ）が１．０ｍｍ、３．０ｍｍ、５．０ｍｍである定着ヒータにおける定着ベルト６５０の温度分布をそれぞれ比較例１乃至比較例３として示す。
【０１１１】
図１３に示されるように、いずれの定着ヒータを用いた場合においても、サーミスタ６３０を用いた温度制御により定着ベルト６５０の長手方向中央部は１６０℃となる。しかしながら、定着ベルト６５０の長手方向端部においては温度が低下する。更に、給電部９２６ａ，９２６ｂ、９２７ａ，９２７ｂを備える位置に於いては温度が長手方向中央部に比べ温度が高くなる。これは以下の理由に因る。即ち、給電部９２６ａ，９２６ｂ、９２７ａ，９２７ｂ近傍に於いては配線パターン６２１，６２２を迂回すること無く、抵抗発熱体６２０と電極６２７，６２８とが電気的に接続できる。そのため、この部分の抵抗発熱体６２０に印加される電圧の損失がほとんど無く、多くの電流が供給されることに因る。
【０１１２】
更に、配線パターン６２１，６２２の幅が狭いほど定着ベルト６５０の端部の温度が低く、給電部９２６ａ，９２６ｂ、９２７ａ，９２７ｂを備える位置の温度が高くなり、結果として定着ベルト６５０の長手方向における温度差が大きくなる。
【０１１３】
比較例１の定着ヒータは一つの配線パターンが本実施例の定着ヒータよりも１．０ｍｍ細いので、定着ヒータの幅を２．０ｍｍ細くすることができ、更には定着装置の小型を図ることができる。然しながら、画像に発生する光沢度の差が３程度となり、問題となるレベルでは無い
比較例２、及び比較例３の定着ヒータは、定着ベルト６５０の温度差が本実施例の定着ヒータ６００よりも小さくなるため、画像の光沢差が小さくなり、画像品位の向上を図ることが可能である。然しながら、定着ヒータの幅が広くなってしまうので、定着装置が大型化してしまう。
【０１１４】
本実施例の定着装置２０は定着ベルト６５０の温度差が５℃となるので、画像に発生する光沢度の差は１．５程度となるので問題となるレベルでは無く、実施例１の定着ヒータ６００と同じ幅でありながら、画像品位の向上を図ることができる。
【０１１５】
次に、本実施例の定着ヒータ６００、及び比較例１乃至比較例３の定着ヒータを用いた場合の定着ベルト６５０の温度差と、発熱量差係数との関係を図１４に示す。本実施例の定着ヒータ６００、及び比較例１乃至比較例３の定着ヒータにおける各種パラメータを表２に示す。本実施例の定着装置２０における発熱量差係数は０．０９である
【０１１６】
【表２】
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図１４に示すように、定着ベルト６５０の温度差が発熱量差係数とほぼ比例関係になり、更に、定着ベルト６５０の温度差が目標値である１０℃となるときの発熱量差係数はおよそ０．２０であった。また、発熱量差係数が０．０９である本実施例の定着装置２０は定着ベルト６５０の温度差が１０℃以下となるので、画像の光沢ムラやコールドオフセットが発生することは無い。
【０１１７】
更に、本実施例の定着ヒータ６００は、第１及び第２の配線パターン６２１，６２２に給電部９２６ａ，９２６ｂ、９２７ａ，９２７ｂを夫々２箇所設ける構成のため、最大迂回配線パターン長Ｌａが実施例１の定着ヒータ６００の１／２となる。そのため、実施例１の定着ヒータ６００と本実施例の定着ヒータ６００とで定着ベルト６５０の長手方向における温度差が同じ温度となる場合の配線パターンの幅Ｗｒは本実施例の定着ヒータ６００は実施例１の定着ヒータ６００の１／２となる。従って、本実施例の定着ヒータ６００は配線パターンの幅Ｗｒを狭くすることが可能となるので、定着ヒータ６００の小型化を図ることが可能となる。
【０１１８】
即ち、給電部の個数およびその配置を適宜設定することによって、抵抗発熱体６２０の長手方向における発熱量の差を軽減することが可能である。その際、配線パターンの単位長さ当りの抵抗値ｒと最大配線パターン長Ｌａとの積である最大発熱量差係数を０．２０未満となるように設定することで、定着ベルトの長手方向の温度を比較的均一にすることができる。その結果、許容されるレベルの画像の光沢度差を実現することが出来る。
【０１１９】
本実施例の定着ヒータ６００において、例えば抵抗発熱体の材料として、図１５に示すような抵抗温度特性を有するチタン酸バリウムに希土類金属酸化物を加えた材料を用いてもよい。これにより小サイズ紙を連続して定着処理する際の定着ヒータ６００の非通紙部の温度上昇を更に緩和することが可能となる。
【０１２０】
［他の実施例］
実施例１、及び実施例２において、定着ヒータ６００で用いた抵抗発熱体６２０及び配線パターン６２１，６２２の形状、抵抗値等はこれに限定されるものでは無く、電源電圧などの使用環境などによって適宜設定可能である。
【０１２１】
また、定着ベルト６５０と加圧ローラ７０の構成、サーミスタ６３０の目標温度などの条件はこれに限定されるものでは無い。
【０１２２】
また、本実施例の定着装置２０を搭載できる画像形成装置は本実施例の構成に限定されるものでは無く、様々な形態の画像形成装置に搭載可能であることは言うまでも無い。
【０１２３】
実施例１、及び実施例２の定着装置は記録材Ｓが担持する未定着トナー画像を記録材Ｓ上に加熱定着する装置としての使用に限られない。例えば未定着トナー画像を加熱して記録材上に仮定着する画像加熱装置、或いは記録材上に加熱定着されたトナー画像を加熱してトナー画像表面に光沢する画像加熱装置としても使用できる。
【符号の説明】
【０１２４】
７０：加圧ローラ、６００：定着ヒータ、６１０：基板、６２０：抵抗発熱体、６２１：第１の配線パターン、６２２：第２の配線パターン、６５０：定着ベルト、Ｎ：定着ニップ部、Ｓ：記録材、ｔ：未定着トナー画像
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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