JP2021026219A - 画像形成装置及び熱圧着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱部材の長手方向に渡る温度のばらつきを抑制する。【解決手段】加熱部材２２は、複数の抵抗発熱体５９を有する第１の発熱部６０Ａと、第１の電極部６１Ａと、第２の電極部６１Ｂと、抵抗発熱体５９と第１の電極部６１Ａとを接続する第１の導電部Ｅ１と、抵抗発熱体５９から加熱部材２２の長手方向のうち第１の方向Ｓ１側に伸びて第２の電極部６１Ｂに接続される第２の導電部Ｅ２と、第２の導電部Ｅ２から分岐し、第１の方向Ｓ１とは反対の第２の方向Ｓ２側に伸びた後に第１の導電部Ｅ１を介さずに第２の導電部Ｅ２又は第２の電極部６１Ｂに接続される分岐経路Ｅ３と、を有し、冷却手段の冷却能力は、加熱部材２２の第１の方向Ｓ１の端部側よりも第２の方向Ｓ２の端部側の方で高い。【選択図】図１２

Description

本発明は、画像形成装置及び熱圧着装置に関する。

複写機、プリンタなどの画像形成装置に搭載される加熱装置として、用紙上のトナーを熱により定着させる定着装置や用紙上のインクを乾燥させる乾燥装置などが知られている。

例えば、下記特許文献１には、長手状の基板に、発熱体や電気接点、これらを電気的に接続する導体パターンなどが設けられた加熱部材を備える定着装置が開示されている。

ところで、このような導体パターンが基板に設けられている加熱部材においては、発熱体を発熱させる際、導体パターンへの通電により導体パターンでもわずかながら発熱が生じる。このため、厳密には、加熱部材全体の発熱分布は、導体パターンの発熱の影響を受けることになる。

従って、導体パターンの発熱分布によっては、それが原因で加熱部材の温度分布にばらつきが生じる虞がある。特に、画像形成装置の高速化に対応して発熱量を増大させるために発熱体へ流れる電流を大きくすると、導体パターンで生じる発熱量も大きくなるため、その影響を無視できなくなる。そのため、このような加熱部材を備える装置においては、導体パターンの発熱に起因する加熱部材の温度のばらつきを抑制する対策が求められる。

上記課題を解決するため、本発明は、冷却手段と、加熱部材と、を有する画像形成装置であって、前記加熱部材は、複数の抵抗発熱体を有する第１の発熱部と、第１の電極部と、第２の電極部と、前記抵抗発熱体と前記第１の電極部とを接続する第１の導電部と、前記抵抗発熱体から前記加熱部材の長手方向のうち第１の方向側に伸びて前記第２の電極部に接続される第２の導電部と、前記第２の導電部から分岐し、前記第１の方向とは反対の第２の方向側に伸びた後に前記第１の導電部を介さずに前記第２の導電部又は前記第２の電極部に接続される分岐経路と、を有し、前記冷却手段の冷却能力は、前記加熱部材の前記第１の方向の端部側よりも前記第２の方向の端部側の方で高いことを特徴とする。

本発明によれば、加熱部材の温度のばらつきを抑制することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 定着装置の概略構成図である。 定着装置の斜視図である。 定着装置の分解斜視図である。 加熱装置の斜視図である。 加熱装置の分解斜視図である。 ヒータの平面図である。 ヒータの分解斜視図である。 ヒータにコネクタが接続された状態を示す斜視図である。 ヒータの平面図である。 通常の通電経路を示す図である。 意図しない分流が生じた場合の通電経路を示す図である。 意図しない分流が生じた場合のブロックごとの給電線の発熱量を示す図である。 ブロックごとの給電線の合計発熱量を示すグラフである。 本実施形態に係る画像形成装置の断面平面図である。 温度センサの配置の一例を示す断面側面図である。 温度センサの配置の他の例を示す断面側面図である。 温度センサの配置の一例を示す断面平面図である。 温度センサの配置の他の例を示す断面平面図である。 他の実施形態に係る画像形成装置の断面平面図である。 ヒータの短手方向寸法と抵抗発熱体の短手方向寸法を示す平面図である。 ヒータの変形例を示す平面図である。 他の定着装置の構成を示す図である。 別の定着装置の構成を示す図である。 さらに別の定着装置の構成を示す図である。

以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。

図１は、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略構成図である。

図１に示す画像形成装置１００は、画像形成部である４つの作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋを備える。各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、画像形成装置本体１０３に対して着脱可能に構成され、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。具体的には、各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、像担持体としてのドラム状の感光体２と、感光体２の表面を帯電する帯電装置３と、感光体２の表面に現像剤としてのトナーを供給してトナー画像を形成する現像装置４と、感光体２の表面をクリーニングするクリーニング装置５と、を備える。

また、画像形成装置１００は、各感光体２の表面を露光し静電潜像を形成する露光装置６と、記録媒体としての用紙Ｐを供給する給紙装置７と、各感光体２に形成されたトナー画像を用紙Ｐに転写する転写装置８と、用紙Ｐに転写されたトナー画像を定着する定着装置９と、用紙Ｐを装置外に排出する排紙装置１０と、を備える。

転写装置８は、複数のローラによって張架された中間転写体としての無端状の中間転写ベルト１１と、各感光体２上のトナー画像を中間転写ベルト１１へ転写する一次転写部材としての４つの一次転写ローラ１２と、中間転写ベルト１１上に転写されたトナー画像を用紙Ｐへ転写する二次転写部材としての二次転写ローラ１３と、を有する。複数の一次転写ローラ１２は、それぞれ、中間転写ベルト１１を介して感光体２に接触している。これにより、中間転写ベルト１１と各感光体２とが互いに接触し、これらの間に一次転写ニップが形成されている。一方、二次転写ローラ１３は、中間転写ベルト１１を介して中間転写ベルト１１を張架するローラの１つに接触している。これにより、二次転写ローラ１３と中間転写ベルト１１との間には二次転写ニップが形成されている。

また、画像形成装置１００内には、給紙装置７から送り出された用紙Ｐが搬送される用紙搬送路１４が形成されている。この用紙搬送路１４における給紙装置７から二次転写ニップ（二次転写ローラ１３）に至るまでの途中には、一対のタイミングローラ１５が設けられている。

次に、図１を参照して上記画像形成装置の印刷動作について説明する。

印刷動作開始の指示があると、各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋにおいては、感光体２が図１の時計回りに回転駆動され、帯電装置３によって感光体２の表面が均一な高電位に帯電される。次いで、原稿読取装置によって読み取られた原稿の画像情報、あるいは端末からプリント指示されたプリント情報に基づいて、露光装置６が各感光体２の表面を露光することで、露光された部分の電位が低下して静電潜像が形成される。そして、この静電潜像に対して現像装置４からトナーが供給され、各感光体２上にトナー画像が形成される。

各感光体２上に形成されたトナー画像は、各感光体２の回転に伴って一次転写ニップ（一次転写ローラ１２の位置）に達すると、図１の反時計回りに回転駆動する中間転写ベルト１１に順次重なり合うように転写される。そして、中間転写ベルト１１上に転写されたトナー画像は、中間転写ベルト１１の回転に伴って二次転写ニップ（二次転写ローラ１３の位置）へ搬送され、二次転写ニップにおいて搬送されてきた用紙Ｐに転写される。この用紙Ｐは、給紙装置７から供給されたものである。給紙装置７から供給された用紙Ｐは、タイミングローラ１５によって一旦停止された後、中間転写ベルト１１上のトナー画像が二次転写ニップに至るタイミングに合わせて二次転写ニップへ搬送される。かくして、用紙Ｐ上にフルカラーのトナー画像が担持される。また、トナー画像が転写された後、各感光体２上に残留するトナーは各クリーニング装置５によって除去される。なお、トナー画像は、文字、図形等の有意な画像のほか、それ自体意味を持たないパターンなどであってもよい。また、トナー画像は、単色の画像であってもよい。

トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置９へと搬送され、定着装置９によって用紙Ｐにトナー画像が定着される。その後、用紙Ｐは排紙装置１０によって装置外に排出されて、一連の印刷動作が完了する。

続いて、定着装置９の構成について説明する。

図２に示すように、本実施形態に係る定着装置９は、定着部材としての定着ベルト２０と、定着ベルト２０の外周面に接触してニップ部Ｎを形成する対向部材としての加圧ローラ２１と、定着ベルト２０を加熱する加熱装置１９と、を備えている。また、加熱装置１９は、加熱部材としての面状のヒータ２２と、ヒータ２２を保持する保持部材としてのヒータホルダ２３と、ヒータホルダ２３を長手方向に渡って補強する補強部材としてのステー２４などで構成されている。

定着ベルト２０は、無端状のベルト部材で構成され、例えば外径が２５ｍｍで厚みが４０〜１２０μｍのポリイミド（ＰＩ）製の筒状基体を有している。定着ベルト２０の最表層には、耐久性を高めて離型性を確保するために、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂による厚みが５〜５０μｍの離型層が形成される。基体と離型層の間に厚さ５０〜５００μｍのゴム等からなる弾性層を設けてもよい。また、定着ベルト２０の基体はポリイミドに限らず、ＰＥＥＫなどの耐熱性樹脂やニッケル（Ｎｉ）、ＳＵＳなどの金属基体であってもよい。定着ベルト２０の内周面に摺動層としてポリイミドやＰＴＦＥなどをコートしてもよい。

加圧ローラ２１は、例えば外径が２５ｍｍであり、中実の鉄製芯金２１ａと、この芯金２１ａの表面に形成された弾性層２１ｂと、弾性層２１ｂの外側に形成された離型層２１ｃとで構成されている。弾性層２１ｂはシリコーンゴムで形成されており、厚みは例えば３．５ｍｍである。弾性層２１ｂの表面は離型性を高めるために、厚みが例えば４０μｍ程度のフッ素樹脂層による離型層２１ｃを形成するのが望ましい。

加圧ローラ２１と定着ベルト２０は、後述の付勢部材としてのバネによって互いに圧接されている。これにより、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間にニップ部Ｎが形成される。また、加圧ローラ２１は、画像形成装置本体に設けられた駆動手段から駆動力が伝達されて回転駆動する駆動ローラとして機能する。一方、定着ベルト２０は、加圧ローラ２１の回転に伴って従動回転するように構成されている。定着ベルト２０が回転すると、定着ベルト２０はヒータ２２に対して摺動するため、定着ベルト２０の摺動性を高めるために、ヒータ２２と定着ベルト２０との間にオイルやグリースなどの潤滑剤を介在させてもよい。

ヒータ２２は、定着ベルト２０の回転軸方向あるいは長手方向（以下、「ベルト長手方向」という。）に渡って長手状に設けられ、加圧ローラ２１に対応する位置で定着ベルト２０の内周面に接触している。また、ヒータ２２は、記録媒体の通過方向に直交する方向に長尺に形成されている。ヒータ２２は、板状の基材５０、基材５０上に設けられた第１絶縁層５１、第１絶縁層５１上に設けられた発熱部６０などを有する導体層５２、導体層５２を被覆する第２絶縁層５３で構成されている。本実施形態では、定着ベルト２０側（ニップ部Ｎ側）に向かって、基材５０、第１絶縁層５１、導体層５２（発熱部６０）、第２絶縁層５３の順で積層されており、発熱部６０から発された熱は、第２絶縁層５３を介して定着ベルト２０へと伝達される。

本実施形態とは異なり、発熱部６０を基材５０の定着ベルト２０側とは反対側（ヒータホルダ２３側）に設けてもよい。その場合、発熱部６０の熱が基材５０を介して定着ベルト２０に伝達されることになるため、基材５０は窒化アルミニウムなどの熱伝導率の高い材料で構成されることが望ましい。また、本実施形態に係るヒータ２２の構成において、さらに基材５０の定着ベルト２０とは反対側（ヒータホルダ２３側）の面に、絶縁層を設けてもよい。

ヒータ２２は、定着ベルト２０に対して、非接触あるいは低摩擦シートなどを介して間接的に接触する場合であってもよいが、定着ベルト２０への熱伝達効率を高めるには、本実施形態のように、ヒータ２２を定着ベルト２０に対して直接接触させる方が好ましい。また、ヒータ２２を定着ベルト２０の外周面に接触させることもできるが、定着ベルト２０の外周面がヒータ２２との接触により傷付くと定着品質が低下する虞があるため、ヒータ２２が接触する面は定着ベルト２０の内周面とすることが望ましい。

ヒータホルダ２３及びステー２４は、定着ベルト２０の内側に配置されている。ステー２４は、金属製のチャンネル材で構成され、その両端部分が定着装置９の両側壁部に支持されている。ステー２４によってヒータホルダ２３のヒータ２２側とは反対側の面が支持されていることで、ヒータ２２及びヒータホルダ２３は加圧ローラ２１の加圧力に対して大きく撓むことなく保たれ、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間にニップ部Ｎが形成される。

ヒータホルダ２３は、ヒータ２２の熱によって高温になりやすいため、耐熱性の材料で形成されることが望ましい。例えば、ヒータホルダ２３をＬＣＰやＰＥＥＫなどの低熱伝導性の耐熱性樹脂で形成した場合は、ヒータ２２からヒータホルダ２３への伝熱が抑制され効率的に定着ベルト２０を加熱することが可能である。

印刷動作が開始されると、ヒータ２２に電力が供給されることで、発熱部６０が発熱し、定着ベルト２０が加熱される。また、加圧ローラ２１が回転駆動され、定着ベルト２０が従動回転を開始する。そして、定着ベルト２０の温度が所定の目標温度（定着温度）に到達した状態で、図２に示すように、未定着トナー画像が担持された用紙Ｐが、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間（ニップ部Ｎ）に搬送されることで、未定着トナー画像が加熱及び加圧されて用紙Ｐに定着される。

図３は、定着装置の斜視図、図４は、その分解斜視図である。

図３及び図４に示すように、定着装置９の装置フレーム４０は、一対の側壁部２８と前壁部２７とから成る第１装置フレーム２５と、後壁部２９から成る第２装置フレーム２６と、を備えている。一対の側壁部２８は、ベルト長手方向の一端部側と他端部側とに配置されており、両側壁部２８によって、定着ベルト２０、加圧ローラ２１及び加熱装置１９の両端部側が支持される。各側壁部２８には、複数の係合突起２８ａが設けられ、各係合突起２８ａが後壁部２９に設けられた係合孔２９ａに係合することで、第１装置フレーム２５と第２装置フレーム２６とが組み付けられる。

また、各側壁部２８は、加圧ローラ２１の回転軸などを挿通させるための挿通溝２８ｂが設けられている。挿通溝２８ｂは、後壁部２９側で開口し、これとは反対側では開口しない突き当て部となっている。この突き当て部側の端部には、加圧ローラ２１の回転軸を支持する軸受３０が設けられている。加圧ローラ２１は、その回転軸の両端部がそれぞれ軸受３０に装着されることで、両側壁部２８によって回転可能に支持される。

また、加圧ローラ２１の回転軸の一端部側には、駆動伝達部材としての駆動伝達ギヤ３１が設けられている。駆動伝達ギヤ３１は、加圧ローラ２１が両側壁部２８に支持された状態で、側壁部２８よりも外側に露出した状態で配置される。これにより、定着装置９が画像形成装置本体に搭載された際、駆動伝達ギヤ３１が画像形成装置本体に設けられているギヤと連結し、駆動源からの駆動力を伝達可能な状態となる。なお、加圧ローラ２１に駆動力を伝達する駆動伝達部材としては、駆動伝達ギヤ３１のほか、駆動伝達ベルトを張架するプーリやカップリング機構などであってもよい。

加熱装置１９の長手方向の両端部には、定着ベルト２０やヒータホルダ２３、ステー２４などを支持する一対の支持部材３２が設けられている。各支持部材３２には、ガイド溝３２ａが設けられている。このガイド溝３２ａを側壁部２８の挿通溝２８ｂの縁に沿って進入させることで、支持部材３２が側壁部２８に対して組み付けられる。

また、各支持部材３２と後壁部２９との間には、付勢部材としての一対のバネ３３が設けられている。各バネ３３によってステー２４や支持部材３２が加圧ローラ２１側に付勢されることで、定着ベルト２０が加圧ローラ２１に押し当てられ、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間にニップ部が形成される。

また、図４に示すように、第２装置フレーム２６を構成する後壁部２９の長手方向の一端部側には、画像形成装置本体に対する定着装置本体の位置決めを行う位置決め部としての孔部２９ｂが設けられている。一方、画像形成装置本体には、位置決め部としての突起１０１が設けられている。この突起１０１が、定着装置９の孔部２９ｂに対して挿入されることで、突起１０１と孔部２９ｂが嵌合し、画像形成装置本体に対する定着装置本体のベルト長手方向の位置決めがなされる。なお、後壁部２９の孔部２９ｂが設けられた端部側とは反対の端部側には、位置決め部は設けられていない。これにより、温度変化に伴う定着装置本体のベルト長手方向の伸縮が拘束されないようにしている。

図５は、加熱装置１９の斜視図、図６は、その分解斜視図である。

図５及び図６に示すように、ヒータホルダ２３の定着ベルト側の面（図５及び図６における手前側の面）には、ヒータ２２を収容するための矩形の収容凹部２３ａが設けられている。収容凹部２３ａは、ヒータ２２とほぼ同等の形状及びサイズに形成されているが、収容凹部２３ａの長手方向寸法Ｌ２はヒータ２２の長手方向寸法Ｌ１よりも若干長く設定されている。このように、収容凹部２３ａがヒータ２２よりも若干長く形成されていることで、熱膨張によりヒータ２２がその長手方向に伸びても、ヒータ２２と収容凹部２３ａとが干渉しないように構成されている。また、ヒータ２２は、この収容凹部２３ａ内に収容された状態で、給電部材としての後述のコネクタによってヒータホルダ２３と一緒に挟まれて保持される。

一対の支持部材３２は、定着ベルト２０の内側に挿入されて定着ベルト２０を支持するＣ字状のベルト支持部３２ｂと、定着ベルト２０の端面に接触してベルト長手方向の移動（片寄り）を規制するフランジ状のベルト規制部３２ｃと、ヒータホルダ２３及びステー２４の両端部側が挿入されてこれらを支持する支持凹部３２ｄと、を有している。定着ベルト２０は、その両端部側にベルト支持部３２ｂが挿入されることで、ベルト非回転時においては基本的に周方向（ベルト回転方向）の張力は生じない、いわゆるフリーベルト方式で支持される。

図５及び図６に示すように、ヒータホルダ２３の長手方向一端部側には、位置決め部としての位置決め凹部２３ｅが設けられている。この位置決め凹部２３ｅに対して、図５及び図６の左側に示される支持部材３２の嵌合部３２ｅが嵌合することで、ヒータホルダ２３と支持部材３２とのベルト長手方向の位置決めがなされる。一方、図５及び図６の右側に示される支持部材３２には、嵌合部３２ｅは設けられておらず、ヒータホルダ２３とのベルト長手方向の位置決めはされない。このように、支持部材３２に対するヒータホルダ２３の位置決めをベルト長手方向の片側のみとすることで、温度変化に伴ってヒータホルダ２３がベルト長手方向へ伸縮したとしても、その伸縮が拘束されないようにしている。

また、図６に示すように、ステー２４の長手方向の両端部側には、各支持部材３２に対するステー２４の移動を規制する段差部２４ａが設けられている。各段差部２４ａは支持部材３２に突き当たることで支持部材３２に対するステー２４の長手方向の移動を規制する。ただし、これら段差部２４ａのうち少なくとも一方は、支持部材３２に対して隙間（ガタ）を介して配置される。このように、少なくとも一方の段差部２４ａが支持部材３２に対して隙間を介して配置されることで、温度変化に伴ってステー２４がベルト長手方向に伸縮したとしても、その伸縮が拘束されないようにしている。

図７は、ヒータ２２の平面図、図８は、その分解斜視図である。

図８に示すように、ヒータ２２は、基材５０と、基材５０上に設けられた第１絶縁層５１と、第１絶縁層５１上に設けられた導体層５２と、導体層５２を被覆する第２絶縁層５３と、を有している。

基材５０は、ステンレス（ＳＵＳ）や鉄、アルミニウム等の金属材料で構成された長手状の板材である。また、基材５０の材料として、金属材料のほか、セラミック、ガラス等を用いることも可能である。基材５０にセラミックなどの絶縁材料を用いた場合は、基材５０と導体層５２との間の第１絶縁層５１を省略することが可能である。一方、金属材料は、急速加熱に対する耐久性に優れ、加工もしやすいため、低コスト化を図るのに好適である。金属材料の中でも、特にアルミニウムや銅は熱伝導性が高く、温度ムラが発生しにくい点で好ましい。また、ステンレスはこれらに比べて安価に製造できる利点がある。

各絶縁層５１，５３は、耐熱性ガラスなどの絶縁性を有する材料で構成されている。また、これらの材料として、セラミックあるいはポリイミド（ＰＩ）等を用いてもよい。

導体層５２は、複数の抵抗発熱体５９を有する発熱部６０と、複数の電極部６１と、これらを電気的に接続する複数の給電線６２と、で構成されている。各抵抗発熱体５９は、基材５０上に設けられた複数の給電線６２を介して３つの電極部６１のいずれか２つに対して電気的に並列接続されている。

抵抗発熱体５９は、例えば、銀パラジウム（ＡｇＰｄ）やガラス粉末などを調合したペーストをスクリーン印刷等により基材５０に塗工し、その後、当該基材５０を焼成することによって形成される。抵抗発熱体５９の材料として、これら以外に、銀合金（ＡｇＰｔ）や酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）の抵抗材料を用いてもよい。

給電線６２は、抵抗発熱体５９よりも小さい抵抗値の導体で構成されている。給電線６２や電極部６１の材料としては、銀（Ａｇ）もしくは銀パラジウム（ＡｇＰｄ）などを用いることができ、このような材料をスクリーン印刷するなどによって給電線６２や電極部６１が形成されている。

図９は、ヒータ２２にコネクタ７０が接続された状態を示す斜視図である。

図９に示すように、コネクタ７０は、樹脂製のハウジング７１と、ハウジング７１に設けられた複数のコンタクト端子７２と、を有している。各コンタクト端子７２は、板バネで構成され、給電用のハーネス７３が接続されている。

図９に示すように、コネクタ７０は、ヒータ２２とヒータホルダ２３とを表側と裏側から一緒に挟むようにして取り付けられる。この状態で、各コンタクト端子７２の先端に設けられた接触部７２ａが、それぞれ対応する電極部６１に弾性的に接触（圧接）することで、コネクタ７０を介して発熱部６０と画像形成装置に設けられた電源とが電気的に接続される。これにより、電源から発熱部６０へ電力が供給可能な状態となる。なお、各電極部６１は、コネクタ７０との接続を確保するため、少なくとも一部が第２絶縁層５３に被覆されておらず露出した状態となっている（図７参照）。

図１０に示すように、本実施形態では、基材５０の長手方向に並ぶ複数の抵抗発熱体５９のうち、両端以外の各抵抗発熱体５９で構成される第１の発熱部（第１の抵抗発熱体群）６０Ａと、両端の各抵抗発熱体５９で構成される第２の発熱部（第２の抵抗発熱体群）６０Ｂとは、それぞれ独立して発熱制御可能に構成されている。具体的に、第１の発熱部６０Ａを構成する両端以外の各抵抗発熱体５９は、それぞれ基材５０の長手方向の一端部側に設けられた第１の電極部６１Ａに対して第１の給電線６２Ａを介して接続されている。また、第１の発熱部６０Ａを構成する各抵抗発熱体５９は、第１の電極部６１Ａ側とは反対の端部側に設けられた第２の電極部６１Ｂに対して第２の給電線６２Ｂを介して接続されている。一方、第２の発熱部６０Ｂを構成する両端の各抵抗発熱体５９は、基材５０の長手方向の一端部側に設けられた（第１の電極部６１Ａとは別の）第３の電極部６１Ｃに対して第３の給電線６３又は第４の給電線６２Ｄを介して接続されている。また、これら両端の各抵抗発熱体５９は、第１の発熱部６０Ａの各抵抗発熱体５９と同様に第２の給電線６２を介して第２の電極部６１Ｂに接続されている。

第１電極部６１Ａ及び第２電極部６１Ｂに電圧を印加した場合は、両端以外の各抵抗発熱体５９が通電することで、第１の発熱部６０Ａのみが発熱する。一方、第１電極部６１Ａ及び第３電極部６１Ｃに電圧を印加した場合は、両端の各抵抗発熱体５９が通電することで、第２の発熱部６０Ｂのみが発熱する。また、全ての電極部６１Ａ〜６１Ｃに電圧を印加すれば、第１の発熱部６０Ａ及び第２の発熱部６０Ｂの両方の（全ての）抵抗発熱体５９を発熱させることができる。例えば、Ａ４サイズ（通紙幅：２１０ｍｍ）以下の比較的小さい幅サイズの用紙を通紙する場合は、第１の発熱部６０Ａのみを発熱させ、Ａ３サイズ（通紙幅：２９７ｍｍ）以上の比較的大きい幅サイズの用紙を通紙する場合は、第１の発熱部６０Ａに加え第２の発熱部６０Ｂも発熱させることで、用紙幅に応じた発熱領域とすることができる。

ところで、画像形成装置や定着装置のさらなる小型化を図るにあたっては、定着ベルトの内側に配置される部材の一つであるヒータの小型化が重要である。すなわち、ヒータをその短手方向（図１０中の矢印Ｙ方向：ヒータ２２の発熱部６０Ａ，６０Ｂが設けられている面に沿って長手方向と交差する方向）に小さくすることで、定着ベルトを小径化することができ、ひいては定着装置及び画像形成装置の小型化を実現できるようになる。具体的に、ヒータを短手方向に小さくする方法として、例えば次の３つの方法が挙げられる。

１つは、発熱部（抵抗発熱体）を短手方向に小さくする方法である。しかしながら、発熱部を短手方向に小さくすると、定着ベルトが加熱される加熱領域の幅が小さくなるため、定着ベルトに与える熱量を同様に確保しようとした場合に、昇温ピーク値が高くなるといった問題が生じる。昇温ピーク値が高くなると、ヒータの裏面に設けられているサーモスタットやヒューズなどの過昇温検知装置の温度が耐熱温度を超えたり、過昇温検知装置が誤作動したりする虞がある。また、昇温ピーク値が高くなると、ヒータから定着ベルトへの伝熱効率も低下するため、エネルギー効率の観点からも好ましくない。このように、発熱部を短手方向に小さくする方法は採用し難い事情がある。

２つ目の方法として、発熱部や電極部、給電線が設けられていない部分を短手方向に小さくする方法がある。しかしながら、この方法では、発熱部と給電線との間や電極部と給電線との間の間隔が小さくなるため、絶縁性の確保ができなくなる虞がある。現状のヒータの構造から鑑みれば、発熱部と給電線との間や電極部と給電線との間の間隔をさらに小さくすることは厳しい状況にある。

残る３つ目の方法としては、給電線を短手方向に小さくする方法である。この方法は、上記２つの方法に比べて実現の余地がある。ただし、給電線を短手方向に小さくすると、給電線の抵抗値が大きくなるため、ヒータの導電経路上で意図しない分流が発生する虞がある。特に、画像形成装置の高速化に対応すべく発熱部の発熱量を増大させるために、発熱部の抵抗値を小さくすると、給電線の抵抗値と発熱部の抵抗値が相対的に近づくため、意図しない分流が発生しやすくなる。このような意図しない分流を回避する方法として、給電線を短手方向に小さくした分、反対に厚さ方向（長手方向及び短手方向に交差する方向）に大きくすることで、断面積を確保し、給電線の抵抗値が大きくなるのを抑制することも考えられる。しかしながら、その場合、給電線をスクリーン印刷することが困難になり、給電線の形成方法の変更を強いられることになる。このため、給電線を厚くする解決策は採用し難い。従って、ヒータの短手方向の小型化を実現するには、抵抗値が上昇するのを見越したうえで給電線を短手方向に小さくし、これに伴って発生し得る意図しない分流に対しては別途対策を講じる必要がある。

以下、上述のヒータ２２と同じレイアウトのヒータを例に、意図しない分流と、これによる弊害について説明する。

図１１に示すヒータ２２において、第１の発熱部６０Ａの各抵抗発熱体５９のみを発熱させるために第１の電極部６１Ａと第２の電極部６１Ｂとに電圧を印加すると、通常、電流は、第１の給電線６２Ａに流れ、両端以外の各抵抗発熱体５９を通過して、第２の給電線６２Ｂに流れる。

しかしながら、上述の小型化に伴う給電線の抵抗値の増大や、発熱量向上に伴う発熱部の抵抗値の低下によって、給電線と発熱部のそれぞれの抵抗値の差が小さくなると、図１２に示すように、意図しない経路の分流が発生する。すなわち、図１２における左から２番目の抵抗発熱体５９を通過した電流の一部が、その先の第２の給電線６２Ａの分岐部Ｘにて第２の電極部６１Ｂ側とは反対側に流れる。そして、分流した電流は、図１２における左端の抵抗発熱体５９を通過し、さらに、第３の給電線６２Ｃ、第３の電極部６１Ｃ、第４の給電線６２Ｄ、右端の抵抗発熱体５９を順に通過した後、第２の給電線６２Ｂに合流する。

このように、図１２に示すヒータ２２において、第２の給電線６２Ｂのうち分岐部Ｘから図の左側に伸びる部分と、第２の発熱部６０Ｂを構成する両端の各抵抗発熱体５９と、第３の電極部６１Ｃと、第３の給電線６２Ｃ及び第４の給電線６２Ｄを含む部分は、意図しない経路で電流を流す分岐経路Ｅ３を構成する。

また、このような意図しない分流は、ヒータ２２の導電経路が、第１の発熱部６０Ａと第１の電極部６１Ａとを接続する第１の導電部Ｅ１と、第１の発熱部６０Ａからヒータ２２の長手方向のうち第１の方向Ｓ１（図１２の右側）に伸びて第２の電極部６１Ｂに接続される第２の導電部Ｅ２と、第２の導電部Ｅ２から第１の方向Ｓ１とは反対の第２の方向Ｓ２（図１２の左側）に分岐して第１の導電部Ｅ１を介さずに第２の導電部Ｅ２又は第２の電極部６１Ｂに接続される分岐経路Ｅ３と、を少なくとも有する構成であれば、第１の発熱部６０Ａに通電した際に生じ得る。本実施形態では、分岐経路Ｅ３上に、第２の発熱部６０Ｂと第３の電極部６１Ｃとが設けられているが、第２の発熱部６０Ｂ及び第３の電極部６１Ｃが設けられていない導電経路や、これら以外の導電部材が設けられた導電経路であっても、意図しない分流は生じる可能性がある。

そして、意図しない分流が生じた場合、これまで想定されていなかった経路で電流が流れるため、給電線の発熱によりヒータ２２の温度分布にばらつきが発生する。例えば、図１３に示すヒータ２２において、第１の電極部６１Ａから第１の発熱部６０Ａの各抵抗発熱体５９へ電流が２０％ずつ均等に流れ、このうち図の左から２番目の抵抗発熱体５９を通過する電流が、その先の分岐部Ｘにおいて５％分流した場合、抵抗発熱体５９ごとに区画された各ブロック内で発生する給電線の発熱量は、同図中の表に示すようになる。

ここでは、各給電線のヒータ２２の短手方向に伸びる部分は短く、その部分における発熱量はわずかであることからその発熱量は無視し、各給電線のヒータ２２の長手方向に伸びる部分で発生する発熱量のみを算出している。具体的には、第１の給電線６２Ａと、第２の給電線６２Ｂと、第４の給電線６２Ｄの、それぞれのヒータ２２の長手方向に伸びる部分で発生する発熱量を算出している。また、発熱量（Ｗ）は下記式（１）で表されることから、図１３の表に示す発熱量は、便宜的に各給電線に流れる電流（Ｉ）の二乗として算出している。よって、図１３の表に示す発熱量の数値は、あくまで簡易的に算出された値であり、実際の発熱量とは異なるものである。

図１３に基づき、発熱量の算出方法について具体的に説明すると、第１ブロックにおいては、第１の給電線６２Ａに流れる電流が１００％、第４の給電線６２Ｄに流れる電流が５％であるので、それぞれの二乗の合計値である１００２５（１００００＋２５）が第１ブロックにおける給電線の合計発熱量となる。また、第２ブロックにおいては、第１の給電線６２Ａに流れる電流が８０％、第２の給電線６２Ｂに流れる電流が５％、第４の給電線６２Ｄに流れる電流が５％であるので、これらの二乗の合計値である６４５０（６４００＋２５＋２５）が第２ブロックにおける給電線の合計発熱量となる。また、他のブロックにおいても、同様にして発熱量を算出している。

そして、図１３の表に示す各ブロックの合計発熱量をグラフ化したものが図１４である。図１４に示すように、各ブロックの合計発熱量は、上記の意図しない分流の影響により、発熱領域中央の第４ブロックを基準に左右非対称となる。

このような左右非対称になる給電線の発熱量のばらつきは、ヒータ２２の長手方向に渡る温度のばらつき（温度分布偏差）の原因となる。ヒータ２２の温度が長手方向に渡ってばらつくと、用紙に定着される画像が温度の高い部分で光沢度が高く、温度の低い部分では反対に光沢度が低くなるので、全体的に光沢ムラが発生し、画質の低下につながる虞がある。また、このような光沢ムラは、Ａ４サイズの用紙を多数枚通紙するなど、第１の発熱部６０Ａを連続して発熱させた場合に特に顕著となる。

そこで、本実施形態では、ヒータ２２の長手方向に渡る温度のばらつきを抑制するため下記のような対策を講じている。

図１５は、本発明に係る画像形成装置の実施の一形態を示す断面平面図である。

図１５に示すように、画像形成装置１００内には、定着装置９を冷却する冷却手段として、気流発生装置８０が設けられている。本実施形態における気流発生装置８０は、画像形成装置本体１０３内の空気を外部に排出する排気ファン８１である。また、本実施形態では、画像形成装置本体１０３の図の上側及び左側の各側壁に吸気口１０５が設けられ、画像形成装置本体１０３の図の右側の側壁に排気口１０７が設けられている。排気ファン８１は、定着装置９（ヒータ２２）よりも排気口１０７の近くに設けられている。排気ファン８１を駆動させると、吸気口１０５から外部の空気が吸入され、排気口１０７から外部へ空気が排出されることで、画像形成装置本体１０３内で吸気口１０５から排気口１０７へ流れる気流が発生する。

また、図１５に示すように、定着装置９の装置フレーム４０には、複数の通気孔４１が設けられている。このため、主に図の上側の吸気口１０５から吸入された空気は、定着装置９の各通気孔４１を通過して排気口１０７から排出される。なお、この通気孔４１は、通気を行うために開放された孔であり、用紙を通紙するために設けられた開口部（用紙入口及び用紙出口）や、定着装置を画像形成装置本体に取り付けるための位置決め突起やボルトなどが挿入される孔とは異なるものである。さらに、本実施形態では、各通気孔４１と排気ファン８１との間に、各通気孔４１から排気ファン８１へ気流を誘導する通気路を構成するダクト８３が設けられている。

ここで、吸気口１０５から吸引された空気は、画像形成装置本体１０３内を通過する際に、定着装置９などの熱源に曝されることで温度上昇する。このため、通常、排気口１０７から排出される空気は、吸気口１０５から吸入される空気よりも温度が高くなる。言い換えれば、吸気口１０５から吸入される空気は、排気口１０７から排出される空気に比べて温度が低い。要するに、外部から空気が吸入される側では、外部へ空気が排出される側よりも、気流による冷却能力が高いと言える。

従って、本実施形態では、上述の意図しない分流によってヒータ２２の温度が高くなる側の冷却能力を高めるため、ヒータ２２に対して温度が高い側（図１５の左側）から温度の低い側（図１５の右側）に向かって気流を発生させるようにしている。

また、この気流の方向を、図１２に示すヒータ２２を対象に言うと、分岐経路Ｅ３が第２の導電部Ｅ２から分岐する第２の方向Ｓ２の端部側（図の左側）で温度が高くなるので、これとは反対の第１の方向Ｓ１に向かって気流を発生させる。すなわち、図１２に示すヒー２２タにおいて、温度の高い第２の方向Ｓ２の端部（図１５の左端部）が気流の上流側となり、温度の低い第１の方向Ｓ１の端部（図１５の右端部）が気流の下流側となるようにする。これにより、ヒータ２２の第１の方向Ｓ１の端部側（図の右側）よりも温度が高くなる第２の方向Ｓ２の端部側（図の左側）で冷却能力を高くすることができる。

このように、本実施形態では、意図しない分流によってヒータ２２の温度が高くなる側での冷却能力を高めることで、ヒータ２２や定着ベルト２０の長手方向に渡る温度のばらつきを抑制できるようになる。

また、気流を効果的に発生させ、冷却能力を向上させるには、図１５に示すように、排気ファン８１が、第１の発熱部６０Ａ及び第２の発熱部６０Ｂを含む全ての発熱部が設けられた長手方向範囲である発熱領域Ｈの中央Ｊよりも排気口１０７側（図１２で言えば第１の方向Ｓ１側）に配置されていることが好ましい。また、より好ましくは、排気ファン８１が、発熱領域Ｈの排気口１０７側（第１の方向Ｓ１側）の端部Ｋ１よりも排気口１０７側（第１の方向Ｓ１側）に配置されているとよい。

図１５に示すようなレイアウトの画像形成装置においては、排気ファン８１の回転軸方向Ｌを、ヒータ２２の長手方向Ｕあるいは加圧ローラ２１の回転軸方向Ｖと平行にすることで、排気ファン８１を排気口１０７が設けられた側壁の内面又はその近傍に設置しやすくなり、排気口１０７からの空気の排出も行いやすくなる。

しかしながら、レイアウト上の都合などにより、排気ファン８１を、その回転軸方向Ｌがヒータ２２の長手方向Ｕあるいは加圧ローラ２１の回転軸方向Ｖと平行となるように配置しにくい場合は、これらに対して排気ファン８１の回転軸方向Ｌを±θ°傾斜させてもよい。ただし、排気ファン８１の傾斜角度θが大きくなり過ぎると、排気口１０７から空気を排出しにくくなるので、排気ファン８１の傾斜角度θは、ヒータ２２の長手方向Ｕあるいは加圧ローラ２１の回転軸方向Ｖに対して±６０°の範囲内（−６０°≦θ≦＋６０°）であることが好ましい。より好ましくは、排気ファン８１の傾斜角度θが±４５°の範囲内（−４５°≦θ≦＋４５°）であるのがよく、さらに好ましくは±３０°の範囲内（−３０°≦θ≦＋３０°）であるのがよい。

また、図１５に示すように、本実施形態では、排気ファン８１が配置されている空間と、各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの駆動源であるモータ３５が配置されている空間とが、互いに連通していることで、排気ファン８１によって気流を発生させると、定着装置９の周囲のほか、各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋのモータ３５の周囲にも気流を発生させることができる。このように、定着装置９を冷却する排気ファン８１によって、各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋのモータ３５や、電源基板、現像装置、又は露光装置などの他の冷却対象物の周囲にも気流を発生させることで、冷却対象物ごとに専用の排気ファンを設置する必要がなくなり、画像形成装置の小型化や低コスト化が可能である。

また、図１５に示すように、定着装置９の装置フレーム４０に設けられている通気孔４１は、加圧ローラ２１側よりも定着ベルト２０側に配置されている方が望ましい。このような配置とすることで、特に長手方向に渡って温度を均一にしたい定着ベルト２０側で効果的に気流を発生させることができ、上述の意図しない分流に起因する温度のばらつきを抑制しやすくなる。

また、図１６に示すように、定着ベルト２０の温度を検知する温度検知手段としての温度センサ３４を、通気孔４１に対応（対向）する位置に設けてもよい。このような位置に温度センサ３４を配置することで、下記のような利点がある。なお、温度センサ３４は、非接触型又は接触型のどちらでもよい。

定着装置９においては、用紙Ｐがニップ部Ｎを通過する際に用紙Ｐが加熱されることで、用紙Ｐに含まれる水分が水蒸気となって放出される。このとき、水蒸気が温度センサ３４の温度検知部３４ａに水滴となって付着すると、温度検知誤差が生じる虞がある。これに対して、図１６に示す例のように、温度センサ３４を通気孔４１に対向した位置に設けることで、温度センサ３４の周囲に気流が発生しやすくなり、温度検知部３４ａへの水滴の付着を抑制することができるので、温度検知誤差を生じにくくすることが可能である。また、温度検知部３４ａへの水滴の付着が抑制されることで、これまで水滴が付着しやすかった箇所にも温度センサ３４を配置できるようになり、レイアウトの自由度が向上する。また、温度センサ３４として、水滴の付着により温度検知精度が低下しやすい安価な赤外線温度センサ（例えば、ＮＣセンサ、サーモパイルなど）を採用することができるようになり、低コスト化も図れるようになる。

また、温度センサ３４に水滴が付着しにくくなることで、図１７に示すように、温度センサ２４を、水蒸気に曝されやすいヒータ２２の重力方向の上側の位置に配置することもできるようになる。すなわち、温度センサ３４は、通気孔４１に対応する位置であれば、温度検知部３４ａの上端がヒータ２２の上端よりも重力方向の上側になる位置に 配置されても、温度検知精度を維持できる。また、このような位置に温度センサ３４を配置することで、温度が高くなるニップ部Ｎの出口側で定着ベルト２０の温度を検知できるようになり、定着ベルト２０の温度上昇をより正確に検知できるようになる。

また、温度センサ３４は、図１８に示すように、ヒータ２２の長手方向の一端部側に配置されてもよいし、図１９に示すように、これとは反対の他端部側に配置されてもよい。

図１８に示す例のように、温度センサ３４を、ヒータ２２の左端部側（図１２で言えば第２の方向Ｓ２側）に配置した場合は、温度センサ３４の位置が、ヒータ２２の温度の高い部分に近くなる。この場合、温度センサ３４によって定着ベルト２０の温度の高い部分を検知しやすくなり、過度な温度上昇を未然に検知できる。これにより、安全性が向上すると共に、用紙上の溶融トナーが高温のために定着ローラに付着する、いわゆる高温オフセットの発生を抑制できるようになる。

一方、図１９に示す例のように、温度センサ３４を、右端部側（図１２で言えば第１の方向Ｓ１側）に配置した場合は、温度センサ３４の位置が、ヒータ２２の温度の低い部分に近くなる。この場合、温度センサ３４によって定着ベルト２０の温度の低い部分を検知しやすくなるので、トナーを溶融させる熱量が不足することで未溶融トナーが定着ベルト２０に付着する、いわゆる低温オフセットの発生を抑制できるようになる。

続いて、図２０に基づき、排気ファン８１に代えて、吸気ファン８２を設けた実施形態について説明する。

図２０に示すように、本実施形態では、冷却手段（気流発生装置８０）としての吸気ファン８２を画像形成装置本体１０３内に設けている。また、本実施形態では、画像形成装置本体１０３の図の下側の側壁に吸気口１０５が設けられ、図の上側の側壁に排気口１０７が設けられている。吸気ファン８２は、定着装置９（ヒータ２２）よりも吸気口１０５に近い位置に配置されている。また、上述の実施形態と同様に、定着装置９の装置フレーム４０には、複数の通気孔４１が設けられ、各通気孔４１と吸気ファン８２との間に、吸気ファン８２から各通気孔４１へ気流を誘導するダクト８３が設けられている。

この場合、吸気ファン８２によって、ヒータ２２の温度が高い側（図２０の左側）から温度の低い側（図２０の右側）に向かって気流を発生させるようにしている。すなわち、この場合も、ヒータ２２において、温度の高い第２の方向Ｓ２の端部（図２０の左端部）が気流の上流側となり、温度の低い第１の方向Ｓ１の端部（図２０の右端部）が気流の下流側となるようにする。これにより、上述の実施形態と同様、意図しない分流によってヒータ２２の温度が高くなる側を効果的に冷却することができ、ヒータ２２や定着ベルト２０の長手方向に渡る温度のばらつきを抑制することができる。

また、図２０に示すように、吸気ファン８２は、発熱領域Ｈの中央Ｊよりも吸気口１０５側（図１２で言えば第２の方向Ｓ２側）に配置されていることが好ましい。このような位置に吸気ファン８２が配置されていることで、気流を効果的に発生させ、冷却能力を向上させることができる。また、より好ましくは、吸気ファン８２が、発熱領域Ｈの吸気口１０５側（第２の方向Ｓ２側）の端部Ｋ２よりも吸気口１０５側（第２の方向Ｓ２側）に配置されているとよい。

また、吸気ファン８２は、各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋを支持する内部フレーム１１０や定着装置９に近づきすぎると、これらが気流の抵抗となり、効果的に気流を発生させにくくなる。そのため、吸気ファン８２は、内部フレーム１１０や定着装置９からは多少離れた位置に配置されていることが望ましい。また、図２０に示すようなレイアウトの画像形成装置においては、吸気ファン８２の回転軸方向Ｌが、ヒータ２２の長手方向Ｕあるいは加圧ローラ２１の回転軸方向Ｖに対して４５°の角度に設定されることで、効果的に気流を発生させることができる。

しかしながら、レイアウト上の都合などにより、吸気ファン８２を、その回転軸方向Ｌがヒータ２２の長手方向Ｕあるいは加圧ローラ２１の回転軸方向Ｖに対して４５°の角度となるように配置しにくい場合は、これらに対して吸気ファン８２の回転軸方向Ｌを４５°±θ°傾斜させてもよい。ただし、この角度θが大きくなり過ぎると、気流を発生させにくくなるので、角度θは、±６０°の範囲内（−６０°≦θ≦＋６０°）であることが好ましい。より好ましくは、角度θが、±４５°の範囲内（−４５°≦θ≦＋４５°）であるのがよく、さらに好ましくは±３０°の範囲内（−３０°≦θ≦＋３０°）であるのがよい。

また、このような吸気ファン８２が設けられた実施形態においても、上述の実施形態と同様に、温度センサ３４を通気孔４１に対応（対向）する位置に設けることで（図１６参照）、温度センサ３４に水滴が付着しにくくなり、温度検知誤差の抑制や、レイアウト自由度の向上、安価な温度センサを採用できることによる低コスト化を図れるようになる。また、本実施形態においても、温度センサ３４の配置として、図１７〜図１９に示す例と同様の配置を採用することが可能である。それぞれの配置を採用した場合の効果は、上述の効果と同様であるので説明を省略する。

上述の実施形態においては、ヒータ２２の温度が高い側から温度の低い側に向かって気流を発生させることにより、温度の高い側での冷却能力を高めているが、排気ファン又は吸気ファンを温度の高い側と低い側とにそれぞれ個別に設け、温度の低い側よりも高い側で風速を速くしてもよい。また、温度の低い側よりも高い側で通気口を大きくし、温度の高い側で風量を多くしてもよい。また、ヒータ２２に放熱部材であるヒートシンクを接触させ、温度の低い側よりも高い側でヒートシンクのフィンの数を多くしてもよい。あるいは、温度の高い側にペルチェ素子を設置することで冷却能力を高めることも可能である。

以上のように、本発明によれば、ヒータに意図しない分流が生じたとしても、ヒータの温度が高くなる側での冷却手段の冷却能力を高めることで、ヒータや定着ベルトの長手方向に渡る温度のばらつきを抑制することができるようになる。これにより、温度のばらつきに起因する光沢ムラなどの不具合を抑制でき、画像品質を維持できるようになる。また、意図しない分流に起因する温度のばらつきを抑制できることで、ヒータを小型化するため、給電線を短手方向に小さくする方法を採用できるようになる。また、高速化に対応するため、発熱部の抵抗値を小さくして発熱量を増大させることもできるようになり、小型化と高速化の両立を実現できるようになる。

このように、本発明によれば、ヒータの小型化に伴う温度ばらつきの問題を改善することが可能である。このため、本発明は、特に短手方向寸法を小さくしたヒータに適用されることでより大きな効果を期待できる。具体的には、図２１において、ヒータ２２（基材５０）の短手方向寸法をＱ、抵抗発熱体５９の短手方向寸法をＲとすると、ヒータ２２の短手方向寸法Ｑに対する抵抗発熱体５９の短手方向寸法Ｒの比（Ｒ／Ｑ）が２５％以上となるヒータ２２に対して本発明を適用した場合、大きな効果を期待できる。さらに、前記短手方向の寸法比（Ｒ／Ｑ）が４０％以上となるヒータ２２であれば、本発明を適用することの効果はより大きくなる。なお、図２１に示す例では、ヒータ２２の基材５０が長方形に形成されているため、ヒータ２２の短手方向寸法Ｑはどの長手方向位置でも同じ寸法であるが、基材５０の縁に凹凸があり、長手方向位置によって短手方向寸法Ｑが変化する場合は、抵抗発熱体５９が配置されている長手方向範囲内でヒータ２２が短手方向に最小となる寸法を、上記ヒータ２２の短手方向寸法Ｑとする。

また、上述の意図しない分流に起因する温度のばらつきを抑制するために、ＰＴＣ特性を有する抵抗発熱体を用いてもよい。ＰＴＣ特性とは、温度が高くなると抵抗値が高くなる（一定電圧をかけた場合に、ヒータ出力が下がる）特性である。ＰＴＣ特性を有する発熱部とすることで、低温では高出力によって高速で立ち上がり、高温では低出力により過昇温を抑制することができる。例えば、ＰＴＣ特性のＴＣＲ係数を３００〜４０００ｐｐｍ／度程度にすれば、ヒータに必要な抵抗値を確保しながら、低コスト化を図れる。より好ましくは、ＴＣＲ係数を５００〜２０００ｐｐｍ／度とするのがよい。

抵抗温度係数（ＴＣＲ）は、下記式（２）を用いて算出することができる。式（２）中のＴ０は基準温度、Ｔ１は任意温度、Ｒ０は基準温度Ｔ０における抵抗値、Ｒ１は任意温度Ｔ１における抵抗値である。例えば、図７に示す上述のヒータ２２において、第１の電極部６１Ａと第２の電極部６１Ｂとの間の抵抗値が、２５℃（基準温度Ｔ０）で１０Ω（抵抗値Ｒ０）であり、１２５℃（任意温度Ｔ１）で１２Ω（抵抗値Ｒ１）であった場合は、式（２）から抵抗温度係数は２０００ｐｐｍ／℃となる。

また、本発明を適用するヒータは、図７などに示すようなブロック状（四角形状）の抵抗発熱体５９を有するヒータ２２に限らず、例えば、図２２に示すような、直線を折り返したような形状の抵抗発熱体５９を有するヒータ２２や、その他の形状の抵抗発熱体を有するヒータにも適用可能である。

また、上述の実施形態では、冷却手段として、排気ファン及び吸気ファンのいずれか一方のみを搭載した画像形成装置を例に説明したが、排気ファンと吸気ファンの両方を備える画像形成装置としてもよい。また、排気ファンや吸気ファンなどの気流発生装置以外の冷却装置を適用することも可能である。

また、本発明は、上述の定着装置のほか、図２３〜図２５に示すような定着装置にも適用可能である。以下、図２３〜図２５に示す各定着装置の構成について簡単に説明する。

まず、図２３に示す定着装置９は、定着ベルト２０に対して加圧ローラ２１側とは反対側に、押圧ローラ９０が配置されており、この押圧ローラ９０とヒータ２２とによって定着ベルト２０を挟んで加熱するように構成されている。一方、加圧ローラ２１側では、定着ベルト２０の内周にニップ形成部材９１が配置されている。ニップ形成部材９１は、ステー２４によって支持されており、ニップ形成部材９１と加圧ローラ２１とによって定着ベルト２０を挟んでニップ部Ｎを形成している。

次に、図２４に示す定着装置９では、前述の押圧ローラ９０が省略されており、定着ベルト２０とヒータ２２との周方向接触長さを確保するために、ヒータ２２が定着ベルト２０の曲率に合わせて円弧状に形成されている。その他は、図２３に示す定着装置９と同じ構成である。

最後に、図２５に示す定着装置９では、定着ベルト２０のほかに加圧ベルト９２が設けられ、加熱ニップ（第１ニップ部）Ｎ１と定着ニップ（第２ニップ部）Ｎ２とを分けて構成している。すなわち、加圧ローラ２１に対して定着ベルト２０側とは反対側に、ニップ形成部材９１とステー９３とを配置し、これらニップ形成部材９１とステー９３を内包するように加圧ベルト９２を回転可能に配置している。そして、加圧ベルト９２と加圧ローラ２１との間の定着ニップＮ２に用紙Ｐを通紙して加熱及び加圧して画像を定着する。その他は、図２に示す定着装置９と同じ構成である。

また、本発明は、上記のような定着装置を備える電子写真方式の画像形成装置のほか、用紙に塗布されたインクを乾燥させる乾燥装置を備えるインクジェット式の画像形成装置、さらには、被覆部材としてのフィルムを用紙等のシートの表面に熱圧着するラミネータや、包材のシール部を熱圧着するヒートシーラーなどの、対象物を加熱して圧着する熱圧着部を備える熱圧着装置にも適用可能である。このようなインクジェット式の画像形成装置や熱圧着装置にも本発明を適用することで、これらの装置においても意図しない分流に起因する温度のばらつきを抑制でき、小型化や高速度化に対応できるようになる。

１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋ 作像ユニット（画像形成部）
９ 定着装置
１９ 加熱装置
２０ 定着ベルト（定着部材、ベルト部材）
２１ 加圧ローラ（対向部材）
２２ ヒータ（加熱部材）
３４ 温度センサ（温度検知手段）
３４ａ 温度検知部
４０ 装置フレーム
４１ 通気孔
５９ 抵抗発熱体
６０ 発熱部
６０Ａ 第１の発熱部
６０Ｂ 第２の発熱部
６１ 電極部
６１Ａ 第１の電極部
６１Ｂ 第２の電極部
６１Ｃ 第３の電極部
６２ 給電線
６２Ａ 第１の給電線
６２Ｂ 第２の給電線
６２Ｃ 第３の給電線
６２Ｄ 第４の給電線
８０ 気流発生装置（冷却手段）
８１ 排気ファン
８２ 吸気ファン
８３ ダクト（通気路）
１０５ 吸気口
１０６ 吸気口
１０７ 排気口
Ｅ１ 第１の導電部
Ｅ２ 第２の導電部
Ｅ３ 分岐経路
Ｈ 発熱領域
Ｊ 長手方向範囲の中央
Ｌ ファンの回転軸方向
Ｎ ニップ部
Ｑ ヒータの短手方向寸法
Ｒ 抵抗発熱体の短手方向寸法
Ｓ１ 第１の方向
Ｓ２ 第２の方向
Ｕ ヒータの長手方向
Ｙ ヒータの短手方向

特開２０１６−６２０２４号公報

Claims (22)

1. 冷却手段と、加熱部材と、を有する画像形成装置であって、
   前記加熱部材は、複数の抵抗発熱体を有する第１の発熱部と、第１の電極部と、第２の電極部と、前記抵抗発熱体と前記第１の電極部とを接続する第１の導電部と、前記抵抗発熱体から前記加熱部材の長手方向のうち第１の方向側に伸びて前記第２の電極部に接続される第２の導電部と、前記第２の導電部から分岐し、前記第１の方向とは反対の第２の方向側に伸びた後に前記第１の導電部を介さずに前記第２の導電部又は前記第２の電極部に接続される分岐経路と、を有し、
   前記冷却手段の冷却能力は、前記加熱部材の前記第１の方向の端部側よりも前記第２の方向の端部側の方で高いことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記分岐経路は、少なくとも１つの抵抗発熱体を有する第２の発熱部と、第３の電極部と、を含む請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第１の発熱部は、前記第１の導電部及び前記第２の導電部によって互いに電気的に並列接続された複数の抵抗発熱体を有し、
   前記抵抗発熱体は、ＰＴＣ特性を有する請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記加熱部材の前記第１の発熱部が設けられた面に沿って長手方向と交差する方向を、短手方向とすると、
   前記加熱部材の短手方向寸法に対する前記抵抗発熱体の短手方向寸法の比が、２５％以上である請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記加熱部材の前記第１の発熱部が設けられた面に沿って長手方向と交差する方向を、短手方向とすると、
   前記加熱部材の短手方向寸法に対する前記抵抗発熱体の短手方向寸法の比が、４０％以上である請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記冷却手段は、気流発生装置であり、
   前記気流発生装置によって、前記加熱部材に対して前記第１の方向へ気流を発生させる請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記加熱部材を支持する装置フレームを備え、
   前記装置フレームは通気孔を有し、
   前記気流発生装置と前記通気孔との間に、気流を誘導する通気路が設けられている請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記加熱部材に接触する無端状のベルト部材と、
   前記ベルト部材に接触してニップ部を形成する対向部材と、
   を備え、
   前記通気孔は、前記対向部材よりも前記ベルト部材に近い位置に設けられている請求項７に記載の画像形成装置。
9. 画像形成装置本体に、外部から空気を吸入する吸気口と、外部に空気を排気する排気口とが設けられ、
   前記気流発生装置は、前記加熱部材よりも前記排気口に近い位置に配置された排気ファンであって、
   前記排気ファンの回転軸方向は、前記加熱部材の長手方向に対して±６０°の角度範囲内に設定されている請求項６から８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記排気ファンは、前記第１の発熱部を含む全ての発熱部が配置されている長手方向範囲である発熱領域の中央よりも前記第１の方向側に配置されている請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記排気ファンは、前記第１の発熱部を含む全ての発熱部が配置されている長手方向範囲である発熱領域の前記第１の方向側の端部よりも前記第１の方向側に配置されている請求項９に記載の画像形成装置。
12. 画像形成装置本体に、外部から空気を吸入する吸気口と、外部に空気を排気する排気口とが設けられ、
    前記気流発生装置は、前記加熱部材よりも前記吸気口に近い位置に配置された吸気ファンであって、
    前記吸気ファンの回転軸方向は、前記加熱部材の長手方向に対して４５°±６０°の角度範囲内に設定されている請求項６から８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記吸気ファンは、前記第１の発熱部を含む全ての発熱部が配置されている長手方向範囲である発熱領域の中央よりも前記第２の方向側に配置されている請求項１２に記載の画像形成装置。
14. 前記吸気ファンは、前記第１の発熱部を含む全ての発熱部が配置されている長手方向範囲である発熱領域の前記第２の方向側の端部よりも前記第２の方向側に配置されている請求項１２に記載の画像形成装置。
15. 前記通気孔に対応した位置に、前記ベルト部材の温度を検知する温度検知手段が設けられている請求項８に記載の画像形成装置。
16. 前記温度検知手段は、赤外線温度センサである請求項１５に記載の画像形成装置。
17. 前記温度検知手段の温度検知部の上端は、前記加熱部材の上端よりも重力方向の上側に配置されている請求項１５又は１６に記載の画像形成装置。
18. 前記温度検知手段は、前記第１の発熱部を含む全ての発熱部が配置されている長手方向範囲である発熱領域の中央よりも前記第１の方向側に配置されている請求項１５から１７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
19. 前記温度検知手段は、前記第１の発熱部を含む全ての発熱部が配置されている長手方向範囲である発熱領域の中央よりも前記第２の方向側に配置されている請求項１５から１７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
20. 気流発生装置と、加熱部材と、を有する画像形成装置であって、
    前記加熱部材は、複数の抵抗発熱体を有する第１の発熱部と、第１の電極部と、第２の電極部と、前記抵抗発熱体と前記第１の電極部とを接続する第１の導電部と、前記抵抗発熱体から前記加熱部材の長手方向のうち第１の方向側に伸びて前記第２の電極部に接続される第２の導電部と、前記第２の導電部から分岐し、前記第１の方向とは反対の第２の方向側に伸びた後に前記第１の導電部を介さずに前記第２の導電部又は前記第２の電極部に接続される分岐経路と、を有し、
    前記加熱部材の前記第１の方向の端部側が前記気流発生装置の気流の下流側で、前記加熱部材の前記第２の方向の端部が前記気流発生装置の気流の上流側とすることを特徴とする画像形成装置。
21. 冷却手段と、加熱部材と、を有する熱圧着装置であって、
    前記加熱部材は、複数の抵抗発熱体を有する第１の発熱部と、第１の電極部と、第２の電極部と、前記抵抗発熱体と前記第１の電極部とを接続する第１の導電部と、前記抵抗発熱体から前記加熱部材の長手方向のうち第１の方向側に伸びて前記第２の電極部に接続される第２の導電部と、前記第２の導電部から分岐し、前記第１の方向とは反対の第２の方向側に伸びた後に前記第１の導電部を介さずに前記第２の導電部又は前記第２の電極部に接続される分岐経路と、を有し、
    前記冷却手段の冷却能力は、前記加熱部材の前記第１の方向の端部側よりも前記第２の方向の端部側の方で高いことを特徴とする熱圧着装置。
22. 気流発生装置と、加熱部材と、を有する熱圧着装置であって、
    前記加熱部材は、複数の抵抗発熱体を有する第１の発熱部と、第１の電極部と、第２の電極部と、前記抵抗発熱体と前記第１の電極部とを接続する第１の導電部と、前記抵抗発熱体から前記加熱部材の長手方向のうち第１の方向側に伸びて前記第２の電極部に接続される第２の導電部と、前記第２の導電部から分岐し、前記第１の方向とは反対の第２の方向側に伸びた後に前記第１の導電部を介さずに前記第２の導電部又は前記第２の電極部に接続される分岐経路と、を有し、
    前記加熱部材の前記第１の方向の端部側が前記気流発生装置の気流の下流側で、前記加熱部材の前記第２の方向の端部が前記気流発生装置の気流の上流側とすることを特徴とする熱圧着装置。
    

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