JP6172360B1 - 加熱装置、定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】抵抗発熱体を複数に分割した加熱装置等にて、長手方向の温度分布の平滑化を図るとともに、予め定められた温度までの立ち上げ時間を短縮化する。【解決手段】本発明が適用されるヒータ１１０は、基板と、基板の長手方向に沿って配列される面状発熱体１１２，１１３，１１４と、面状発熱体１１２，１１３，１１４の基板の長手方向に沿った幅方向の両端に形成され面状発熱体１１２，１１３，１１４に対する給電ラインを形成する給電体１１５，１１６とを備え、基板の長手方向に複数配置され、隣接する面状発熱体１１２，１１３，１１４の向い合う端部１１２Ｓ，１１３Ｓ，１１４Ｓは、給電ラインの間隔が他の間隔に比べて狭い。【選択図】図４

Description

本発明は、加熱装置、定着装置および画像形成装置に関する。

特許文献１には、非通紙部昇温を防止するために、抵抗発熱体を長手方向において３個以上の部分に分割し、分割された抵抗発熱体に対して被加熱材搬送方向に電流が流れるように給電し、この分割された抵抗発熱体を電気的に直列に接続した加熱装置が開示されている。
また、特許文献２には、分割回路の平行四辺形状の発熱ブロックにおけるヒータ長手方向で発熱しない領域によるヒータ長手方向の発熱分布ムラを抑えるために、ヒータ基板上に基板長手方向に沿って設けた２本の導電パターン間に、抵抗発熱体を電気的に並列に接続し、各抵抗発熱体の最短電流経路が、隣り合う抵抗発熱体の最短電流経路と基板長手方向でオーバーラップするように抵抗発熱体を配置するヒータが開示されている。

特開２００７−２５４７４号公報 特許第５５１８０８０号公報

例えば、トナー像を加熱して定着する定着装置などに用いられる加熱装置では、抵抗発熱体における総抵抗の低減目的や、加熱箇所を限定する目的等のために、抵抗発熱体を複数に分割する技術が提案されている。この抵抗発熱体を複数に分割した場合には、スリット状の非発熱箇所が分割箇所に生じてしまうことから、何ら対策を取らない場合にはスリット状の非発熱箇所にて発熱の落ち込みが生じてしまう。
この発熱の落ち込みに起因する長手方向の発熱ムラを防止するために、例えば発熱ブロックを平行四辺形形状にしたり、例えば長方形の発熱ブロックを斜めに配置する技術が存在する。しかしながら、例えば発熱ブロックを平行四辺形形状にしただけでは、この平行四辺形形状の鋭角箇所にて電流が流れ難くなり、発熱分布のムラが生じてしまう。また、長方形の発熱ブロックを斜めに配置した場合には、設置スペースが増えることで基材が大きくなり、予め定められた温度までの立ち上がりが遅くなる。
本発明の目的は、抵抗発熱体を複数に分割した加熱装置等にて、長手方向の温度分布の平滑化を図るとともに、予め定められた温度までの立ち上げ時間を短縮化することにある。

請求項１に記載の発明は、基板と、前記基板の長手方向に沿って配列される抵抗発熱体と、前記抵抗発熱体の前記基板の長手方向に沿った幅方向の両端に形成され当該抵抗発熱体に対する給電ラインを形成する導電体とを備え、前記抵抗発熱体は前記基板の長手方向に複数配置され、隣接する前記抵抗発熱体が向い合う端部にて発熱量を増やすように構成され、前記抵抗発熱体の電流経路が、隣り合う前記抵抗発熱体に対して前記長手方向においてオーバーラップしており、前記給電ラインが前記抵抗発熱体のオーバーラップする鋭角部分の向かい合う面の周囲を覆うように構成されていることを特徴とする加熱装置である。
請求項２に記載の発明は、前記給電ラインの間隔は、隣接する前記抵抗発熱体が向い合う端部に向けて徐々に狭くなり、平行四辺形状の前記抵抗発熱体のオーバーラップする鋭角部の先端がカットされていることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置である。
請求項３に記載の発明は、前記抵抗発熱体は、前記基板の長手方向の中央部分と両端部分とに分割され、当該中央部分の長手方向両端における前記給電ラインの間隔が他の間隔に比べて狭く、平行四辺形状の前記抵抗発熱体のオーバーラップする鋭角部の先端がカットされていることを特徴とする請求項１または２に記載の加熱装置である。
請求項４に記載の発明は、基板と、前記基板の長手方向に沿って配列される複数の抵抗発熱体と、複数の前記抵抗発熱体の前記基板の長手方向に沿った両端に形成され当該抵抗発熱体に対する給電ラインを形成する導電体と、複数の前記抵抗発熱体が向い合う端部に前記給電ラインとは別個に設けられる導電体とを備え、隣接する前記抵抗発熱体が向い合う端部にて発熱量を増やし、当該抵抗発熱体の当該向い合う端部の温度を他の部分よりも上昇させて、隣接する当該抵抗発熱体のスリットの落ち込みを補完するように構成されていることを特徴とする加熱装置である。
請求項５に記載の発明は、前記基板と前記抵抗発熱体との間に形成される絶縁体と、当該絶縁体の当該基板に向ける一方側に当該基板の長手方向に沿って形成される金属体と、をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の加熱装置である。
請求項６に記載の発明は、記録材にトナー像を定着する定着部材と、前記定着部材を加熱する加熱部と、を備え、前記加熱部は、基板と、前記基板の長手方向に沿って配列される抵抗発熱体と、前記抵抗発熱体の前記基板の長手方向に沿った幅方向の両端に形成され当該抵抗発熱体に対する給電ラインを形成する導電体とを備え、前記抵抗発熱体は前記基板の長手方向に複数配置され、隣接する前記抵抗発熱体が向い合う端部にて発熱量を増やすように構成され、前記抵抗発熱体の電流経路が、隣り合う前記抵抗発熱体に対して前記長手方向においてオーバーラップしており、前記給電ラインが前記抵抗発熱体のオーバーラップする鋭角部分の向かい合う面の周囲を覆うように構成されていることを特徴とする定着装置である。
請求項７に記載の発明は、トナー像を形成するトナー像形成部と、前記トナー像形成部によって形成されたトナー像を記録材に転写する転写部と、前記転写部によって前記記録材に転写されたトナー像を定着する定着部と、を備え、前記定着部は、記録材にトナー像を定着する定着部材と、前記定着部材を加熱する加熱部とを備え、前記加熱部は、基板と、前記基板の長手方向に沿って配列される抵抗発熱体と、前記抵抗発熱体の前記基板の長手方向に沿った幅方向の両端に形成され当該抵抗発熱体に対する給電ラインを形成する導電体とを備え、前記抵抗発熱体は前記基板の長手方向に複数配置され、隣接する前記抵抗発熱体が向い合う端部にて発熱量を増やすように構成され、前記抵抗発熱体の電流経路が、隣り合う前記抵抗発熱体に対して前記長手方向においてオーバーラップしており、前記給電ラインが前記抵抗発熱体のオーバーラップする鋭角部分の向かい合う面の周囲を覆うように構成されていることを特徴とする画像形成装置である。

請求項１の発明によれば、長手方向の温度分布の平滑化を図るとともに、予め定められた温度までの立ち上げ時間を短縮化することができる。
請求項２の発明によれば、抵抗発熱体の向い合う端部にて温度変化の平滑化を図ることができる。
請求項３の発明によれば、加熱装置の中央部分にある抵抗発熱体を発熱させ、その両端部分については発熱させない場合に、この中央部分にある抵抗発熱体の端部における温度の落ち込みを抑制できる。
請求項４の発明によれば、加熱装置の抵抗発熱体の幅方向における発熱ピークを分散することができる。
請求項５の発明によれば、加熱装置の発熱領域の間の温度の落ち込みを抑制することができる。
請求項６の発明によれば、長手方向の温度分布の平滑化を図るとともに予め定められた温度までの立ち上げ時間を短縮化した定着装置を提供できる。
請求項７の発明によれば、長手方向の温度分布の平滑化を図るとともに予め定められた温度までの立ち上げ時間を短縮化した画像形成装置を提供できる。

本実施の形態が適用される画像形成装置の構成を示した図である。 本実施の形態が適用される定着装置の構成を説明するための平面図である。 本実施の形態が適用される定着装置の構成を説明するための断面図である。 本実施の形態が適用されるヒータを説明するための平面図である。 （ａ），（ｂ）は、本実施の形態が適用されるヒータを説明するための図である。 本実施の形態が適用されるヒータの温度の分布を説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態が適用されるヒータの変形例を説明するための図である。 （ｄ）〜（ｆ）は、本実施の形態が適用されるヒータの変形例を説明するための図である。 本実施の形態が適用されるヒータの変形例を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
＜画像形成装置１の説明＞
図１は、本実施の形態が適用される画像形成装置１の構成例を示した図である。図１に示す画像形成装置１は、所謂タンデム型のカラープリンタであり、画像データに基づき画像形成を行う画像形成部１０、画像形成装置１全体の動作を制御する制御部３１を備えている。さらには、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３や画像読取装置（スキャナ）４等との通信を行って画像データを受信する通信部３２、通信部３２にて受信された画像データに対し予め定めた画像処理を施す画像処理部３３を備えている。

画像形成部１０は、一定の間隔を置いて並列的に配置される４つの画像形成ユニット１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ（「画像形成ユニット１１」とも総称する）を備えている。各画像形成ユニット１１は、静電潜像を形成してトナー像を保持する感光体ドラム１２、感光体ドラム１２の表面を予め定めた電位で帯電する帯電器１３、帯電器１３によって帯電された感光体ドラム１２を各色ごとの画像データに基づき露光するＬＥＤ（Light Emitting Diode）プリントヘッド１４、感光体ドラム１２上に形成された静電潜像を現像する現像器１５、転写後の感光体ドラム１２の表面を清掃するドラムクリーナ１６を備えている。
画像形成ユニット１１各々は、現像器１５に収納されるトナーを除いてほぼ同様に構成され、それぞれがイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像を形成する。

また、画像形成部１０は、各画像形成ユニット１１の感光体ドラム１２にて形成された各色トナー像が多重転写される中間転写ベルト２０、各画像形成ユニット１１にて形成された各色トナー像を中間転写ベルト２０に順次転写（一次転写）する一次転写ロール２１を備えている。さらに、中間転写ベルト２０上に重畳して転写された各色トナー像を記録材である用紙Ｐに一括転写（二次転写）する二次転写ロール２２、二次転写された各色トナー像を用紙Ｐ上に定着させる定着ユニット６０を備えている。なお、定着ユニット６０は、定着装置または定着部の一例として機能する。

本実施の形態の画像形成装置１では、制御部３１による動作制御下にて、ＰＣ３やスキャナ４からの画像データを通信部３２にて受信し、受信した画像データは、画像処理部３３により予め定めた画像処理が施される。その後、この画像処理が施された画像データは、制御部３１による動作制御下にて、各色毎の画像データとして各画像形成ユニット１１に送られ、画像形成部１０にて画像形成処理が行われる。

この画像形成部１０における画像形成処理にて、例えば黒（Ｋ）色トナー像を形成する画像形成ユニット１１Ｋでは、感光体ドラム１２が矢印Ａ方向に回転しながら帯電器１３により予め定めた電位で帯電され、画像処理部３３から送信されたＫ色画像データに基づきＬＥＤプリントヘッド１４が感光体ドラム１２を走査露光し、感光体ドラム１２上にＫ色画像に関する静電潜像を形成する。感光体ドラム１２上に形成されたＫ色静電潜像は、現像器１５により現像され、感光体ドラム１２上にＫ色トナー像が形成される。同様に、画像形成ユニット１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃにおいても、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色トナー像が形成される。

このようにして各画像形成ユニット１１の感光体ドラム１２に形成された各色トナー像は、一次転写ロール２１により矢印Ｂ方向に移動する中間転写ベルト２０上に順次静電転写（一次転写）され、各色トナーが重畳された重畳トナー像が中間転写ベルト２０上に形成される。この中間転写ベルト２０上の重畳トナー像は、中間転写ベルト２０の移動に伴って二次転写ロール２２が配置された領域（二次転写部Ｔ）に搬送される。重畳トナー像が二次転写部Ｔに搬送されると、そのタイミングに合わせて用紙保持部４０から用紙Ｐが二次転写部Ｔに供給される。そして、重畳トナー像は、二次転写部Ｔにて二次転写ロール２２が形成する転写電界により、搬送されてきた用紙Ｐ上に一括して静電転写（二次転写）される。

その後、重畳トナー像が静電転写された用紙Ｐは、定着ユニット６０まで搬送される。定着ユニット６０に搬送された用紙Ｐ上のトナー像は、熱および圧力を受け、用紙Ｐ上に定着される。そして、定着画像が形成された用紙Ｐは、画像形成装置１の排出部に設けられた用紙積載部４５に搬送される。
一方、一次転写後に感光体ドラム１２に付着しているトナー（一次転写残トナー）、および二次転写後に中間転写ベルト２０に付着しているトナー（二次転写残トナー）は、それぞれドラムクリーナ１６、およびベルトクリーナ２５によって除去される。
このようにして、画像形成装置１での画像形成処理がプリント枚数分のサイクルだけ繰り返し実行される。

＜定着ユニット６０の説明＞
次に、本実施の形態の定着ユニット６０について説明する。
まず、定着ユニット６０の全体構成について、図２および図３を用いて説明する。図２は本実施の形態が適用される定着ユニット６０の構成を説明するための平面図、図３は図２に示す定着ユニット６０のＩＩＩ―ＩＩＩ断面を示した図である。

定着ユニット６０は、図２および図３に示すように、ヒータユニット１００と、ヒータユニット１００により加熱されることでトナー像を定着する定着部材の一例としての定着ベルト６１と、定着ベルト６１の外周に対向するように配置された加圧ロール６２と、定着ベルト６１を介して加圧ロール６２から押圧される押圧パッド６３とを備えている。
なお、本実施の形態では、定着ユニット６０における定着ベルト６１の回転軸方向を「長手方向」としている。また、ニップ部Ｎにおける定着ベルト６１の移動方向にて用紙Ｐが搬送されることから、この移動方向を「搬送方向」としている。さらに、後述するヒータ１１０の幅方向を単に「幅方向」とする。

ヒータユニット１００は、定着ベルト６１の内周側に配置され、この内周側から定着ベルト６１を加熱する。このヒータユニット１００は、熱発生源であるヒータ１１０と、支持部１２０とを備えている。図示はしていないが、支持部１２０は、その長手方向の両端部にてヒータ１１０を支持している。

定着ベルト６１は、原形が円筒形状の無端状のベルト部材で構成されており、全体としての機械的強度を形成する基材層と、この基材層の上に被覆される離型層とを有している。この離型層は、用紙Ｐ上に保持された未定着トナー像と直接接触する。

加圧ロール６２は、例えば円柱状芯金の外周面に耐熱性弾性体層が形成され、さらに耐熱性樹脂被覆または耐熱性ゴム被覆による離型層が積層されている。この加圧ロール６２は、定着ベルト６１を圧接する領域にて長手方向全域に配置され、定着ベルト６１に従動して図３の矢印Ｄ方向に回転する。また、加圧ロール６２は、押圧バネ６８（図２参照）を用いて、定着ベルト６１を介して押圧パッド６３に押圧されている。

押圧パッド６３は、シリコーンゴムやフッ素ゴム等のブロック状の剛体で構成されている。この押圧パッド６３は、定着ベルト６１の内側にて、支持部１２０に支持されている。支持部１２０は、図３に示すように、例えば断面がＵ字状の溝形状の部材が加圧ロール６２側に向いている。押圧パッド６３は、この支持部１２０に押圧され、定着ベルト６１を介して加圧ロール６２に押圧される。

加圧ロール６２および押圧パッド６３は、定着ベルト６１を挟持した状態でニップ部Ｎを形成する。このニップ部Ｎに未定着トナー像を保持した用紙Ｐを通過させることで、圧力を加えるとともに、ヒータユニット１００によって加熱された定着ベルト６１の熱を加えて、未定着トナー像を用紙Ｐに定着する。

＜ヒータ１１０の説明＞
次に、加熱部または加熱装置の一例として機能するヒータ１１０の構造について、図４〜図６を用いて説明する。図４は本実施の形態が適用されるヒータ１１０を説明するための平面図である。また、図５（ａ），（ｂ）は本実施の形態が適用されるヒータ１１０を模式化した説明図であり、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は断面図である。さらに、図６はヒータ１１０の温度の分布を説明するための図である。

本実施の形態が適用されるヒータ１１０は、長手方向に延びた帯板状部材であり可撓性を有する。ヒータ１１０は、基板１１１と、基板１１１上に形成され電圧印加により発熱する複数の抵抗発熱体１１２，１１３，１１４とを有する。また、抵抗発熱体１１２，１１３，１１４に電圧を供給する給電体１１５，１１６と、給電体１１５，１１６の給電用電極１１７とを有している。抵抗発熱体１１２，１１３，１１４、給電体１１５，１１６、および電極１１７が形成された発熱面は、オーバーコート層１１８によって保護されている。本実施の形態では、ヒータ１１０の発熱面が、定着ベルト６１のニップ部Ｎが形成されていない内周面に沿うように円弧状に曲げられた状態で、配置されている。

基板１１１は、耐熱性および絶縁性を有し、例えば、ポリイミド若しくはアルミナや窒化アルミニウム等のセラミックまたは金属等の良熱伝導性の材料で構成される。

給電体１１５，１１６および給電用電極１１７は、例えば銀ペーストのスクリーン印刷により、同時に形成される。給電体１１５，１１６は、抵抗発熱体１１２，１１３，１１４が並んで配列された長手方向に沿い、すなわち基板１１１の長手方向に沿った幅方向の両端に形成され、長手方向に沿って延びる２本の給電ラインを形成している。この給電体１１５，１１６および給電用電極１１７は、抵抗発熱体１１２，１１３，１１４に電圧を供給する目的で設けられている。そのため、給電体１１５，１１６および給電用電極１１７の抵抗は、抵抗発熱体１１２，１１３，１１４の抵抗に比べて低い。

図５（ａ）には、給電ラインである給電体１１５，１１６と、この給電体１１５，１１６に電圧を供給する給電用電極１１７との基板１１１上における配置構造が模式的に示されている。本実施の形態では、基板１１１の長手方向に延びる抵抗発熱体を分割して複数の抵抗発熱体１１２，１１３，１１４を形成しており、給電ラインである給電体１１５，１１６も、分割された抵抗発熱体１１２，１１３，１１４に対応させて形成されている。

抵抗発熱体１１２，１１３，１１４は、導電性の発熱材料からなり、例えばグラファイト，ガラス粉末（無機結着剤），および有機結着剤を混練して調合したペーストを用い、スクリーン印刷により形成されている。

オーバーコート層１１８は、例えばガラス等の耐熱性材料で構成されている。このオーバーコート層１１８は、基板１１１に印刷された抵抗発熱体１１２，１１３，１１４、給電体１１５，１１６、および給電用電極１１７を耐熱性材料で覆うことによって、抵抗発熱体１１２，１１３，１１４およびヒータ１１０の表面における電気的な絶縁性を確保している。
また、オーバーコート層１１８は定着ベルト６１の内周面と接触しており、ヒータ１１０はこのオーバーコート層１１８で定着ベルト６１との摺動性を確保している。

次に、本実施の形態が適用される抵抗発熱体１１２，１１３，１１４と、給電体１１５，１１６との詳細内容について、図４を用いて説明する。
抵抗発熱体１１２，１１３，１１４は、長手方向に沿って配列されている。抵抗発熱体１１２，１１４は、基板１１１の長手方向の両端部分（以下単に「両端部分」とする）に配置され、抵抗発熱体１１３は抵抗発熱体１１２，１１４の間に（以下「中央部分」とする）に配置されている。抵抗発熱体１１２，１１３，１１４によって、長手方向に延びる抵抗発熱体が複数に分割されていることとなる。

ヒータ１１０の隣接する抵抗発熱体１１２および抵抗発熱体１１３の間には、スリットＳ１が形成されている。また、抵抗発熱体１１３および抵抗発熱体１１４との間には、スリットＳ２が形成されている。また、本実施の形態では、スリットＳ１，Ｓ２は長手方向にて例えば同じ幅を有しており、この幅は例えば１ｍｍである。

抵抗発熱体１１２，１１３，１１４の各々は、長手方向に延びる長方形形状を有する。本実施の形態では、抵抗発熱体１１２，１１３，１１４の各々は、幅方向にて同じ幅を有しており、例えば３０ｍｍ程度である。また、両端部分にある抵抗発熱体１１２，１１４は、長手方向にて同等の長さを有し、中央部分に配置された抵抗発熱体１１３は、抵抗発熱体１１２，１１４より長くなっている。より詳しくは、抵抗発熱体１１２，１１３，１１４の各々の長さは、例えば搬送される用紙Ｐの寸法に応じて決定されている。例えば中央部分の抵抗発熱体１１３は、Ａ４サイズの短手に合わせて２１０ｍｍとし、両端部分にある抵抗発熱体１１２，１１４は、Ａ４サイズの長手である２９７ｍｍの幅の用紙Ｐが搬送される場合を考え、スリットの幅の１ｍｍを考慮して４２．５ｍｍ程度の幅とすることができる。そして、例えばＡ４サイズの短手を搬送方向の先頭とし（Ａ４縦送り）、長手方向の中央部を使って画像を形成する際には、ヒータ１１０は、中央部分に配置された抵抗発熱体１１３だけを加熱させ、用紙Ｐが搬送されない箇所の過剰温度上昇を抑制している。一方、例えばＡ４サイズの長手を搬送方向の先頭とし（Ａ４横送り）、長手方向の中央部を使って画像を形成する際には、ヒータ１１０は、中央部分に配置された抵抗発熱体１１３と、両端部分にある抵抗発熱体１１２，１１４と、の分割された抵抗発熱体の全てを加熱する。このように、ヒータ１１０は、用紙Ｐの寸法に合わせ、抵抗発熱体１１２，１１３，１１４の各々を単独または組み合わせて加熱している。

抵抗発熱体１１２は、隣接する抵抗発熱体１１３に向かい合う側に、端部１１２Ｓを有している。また、抵抗発熱体１１３は、その両端、すなわち隣接する抵抗発熱体１１２および抵抗発熱体１１４に向かい合う側に、それぞれ端部１１３Ｓを有している。更に、抵抗発熱体１１４は、隣接する抵抗発熱体１１３が向かい合う側に、端部１１４Ｓを有している。この端部１１３Ｓと端部１１２ＳとによってスリットＳ１を形成し、端部１１３Ｓと端部１１４ＳとによってスリットＳ２を形成している。

ここで、本実施の形態では、その特徴的な構成として、抵抗発熱体１１２の端部１１２Ｓが形成される面の両端に、幅方向の中心方向に向けて傾斜する傾斜面である切り欠きＣが形成されている。また、同様に、抵抗発熱体１１３の端部１１３Ｓが形成される面の両端に切り欠きＣが形成され、抵抗発熱体１１４の端部１１４Ｓが形成される面の両端に切り欠きＣが形成されている。ここで、抵抗発熱体１１２，１１３，１１４が形成される長手方向の両端には、２本の給電ラインである給電体１１５，１１６が形成されていることから、本実施の形態では、この切り欠きＣによって、抵抗発熱体１１２，１１３，１１４にて隣接する抵抗発熱体が向い合う端部（端部１１３Ｓと端部１１２Ｓ、および端部１１３Ｓと端部１１４Ｓ）にて給電ラインの間隔が他の間隔に比べて狭いこととなる。

また、切り欠きＣの面が傾斜面であることから、この給電体１１５，１１６によって形成される給電ラインの間隔は、隣接する抵抗発熱体が向い合う端部１１２Ｓ，１１３Ｓ，１１４Ｓに向けて徐々に狭くなることとなる。

＜ヒータユニット１００の発熱作用について＞
次に、ヒータユニット１００に対して通電を行い、ヒータユニット１００が発熱する発熱作用について説明する。
ヒータ１１０は、給電用電極１１７を介して給電体１１５，１１６に対して給電を行い、抵抗発熱体１１２，１１３，１１４を発熱させることによって、長手方向の全長に渡って温度を上昇させている。図１に示す画像形成装置１では、ヒータ１１０の長手方向の温度が予め定められた温度に立ち上がり、かつ加圧ロール６２の回転による定着ベルト６１の回転周速度が定常化した状態になると、定着ベルト６１と加圧ロール６２とによって形成される圧接ニップ部Ｎに用紙Ｐが搬送され、未定着トナー像が用紙Ｐ上に定着される。

ここで、ヒータ１１０の発熱量について検討する。
給電体１１５，１１６によって形成される給電ラインの間の単位長さあたりの抵抗値Ｒは、２本の給電ラインの間隔によって決定され、給電ラインの間隔が狭くなると、抵抗値Ｒが減少する関係がある。給電ラインの間の電位差をＶとし、給電用電極１１７から供給される電位差を一定とすると、長手方向の単位長さあたりの発熱量Ｗは、以下の式で表される。

この式（１）により、抵抗値Ｒが小さくなれば、発熱量は大きくなることが理解できる。

ここで、抵抗発熱体が分割されている場合にて、何ら対策を施さない場合には、分割されているスリット領域にて温度の落ち込みが生じ、発熱ムラが生じてしまう。本実施の形態においても、抵抗発熱体１１２と抵抗発熱体１１３との間にあるスリットＳ１、および抵抗発熱体１１３と抵抗発熱体１１４との間にあるスリットＳ２の部分については発熱しない。しかしながら、本実施の形態では、スリットＳ１およびスリットＳ２にて、抵抗発熱体１１２，１１３，１１４に切り欠きＣが設けられ、給電体１１５，１１６による給電ラインの間隔を狭くしている。この切り欠きＣの存在により、抵抗発熱体１１２，１１３，１１４のスリットＳ１，Ｓ２部分にて、給電ラインの間隔が狭くなる。給電ラインの間隔が狭くなることで、抵抗発熱体１１２，１１３，１１４のスリットＳ１，Ｓ２部分にて、単位長さあたりの抵抗値Ｒが下がる。この抵抗値Ｒが下がる結果、スリットＳ１，Ｓ２部分にて抵抗発熱体１１２，１１３，１１４の発熱量が大きくなり、抵抗発熱体１１２，１１３，１１４の隣接する向かい合う端部１１２Ｓ，１１３Ｓ，１１４Ｓの発熱量が増える。この端部１１２Ｓ，１１３Ｓ，１１４Ｓの発熱量を増やすことで、スリットＳ１，Ｓ２により生じる温度の落ち込みを補完し、発熱ムラを軽減している。

ここで、スリットＳ１，Ｓ２の幅（長手方向の長さ）を１ｍｍ、切り欠きＣの長手方向の長さを２ｍｍとする。スリットＳ１，Ｓ２の両側に切り欠きＣが存在したとすると、２つの切り欠きＣによる長さは２ｍｍ×２＝４ｍｍとなり、スリットＳ１，Ｓ２の幅（長手方向の長さ）と、切り欠きＣによる長さとの比は、１対４となる。
このとき、抵抗発熱体１１２，１１３，１１４による発熱の目標温度を１００％Ｔとする。スリットＳ１，Ｓ２の発熱量は０であるから、スリットＳ１，Ｓ２に対して４倍の長さを有する切り欠きＣによって、スリットＳ１，Ｓ２の領域を１００％Ｔまで補償しようとすると、切り欠きＣの部分による目標温度は１２５％Ｔとなり、発熱量Ｗを１２５％とすればよい。

式（１）に示すように、発熱量Ｗを上昇させるためには、抵抗値Ｒを下げれば良いことから、発熱量Ｗを１２５％とするためには、抵抗値Ｒを０．８倍にすればよい。本実施の形態では、抵抗値Ｒを上昇させるために切り欠きＣを設けているが、給電ラインの間隔と抵抗値Ｒとが比例関係にあるとすると、給電ラインの間隔を０．８倍とするように切り欠きＣの形状を決定すればよい。傾斜が付いていることで概略の計算となるが、例えば、給電体１１５，１１６によって形成される給電ラインの間隔を３０ｍｍとすると、切り欠きＣによって形成される給電ラインの間隔は、３０ｍｍ×０．８＝２４ｍｍとなり、幅方向の両側に切り欠きＣが形成されているとすると、各々の切り欠きＣの深さは３ｍｍ程度となる。

図６には、本実施の形態が適用されるヒータ１１０の温度の分布の様子が示されている。スリットＳ１，Ｓ２の両端にて、切り欠きＣによって温度を上昇させ、スリットＳ１，Ｓ２の温度の落ち込みを補完し、全体として１００％Ｔの目標温度に近づかせ、発熱ムラを軽減している。

＜ヒータ１１０の変形例＞
次に、図７−１（ａ）〜（ｃ）、図７−２（ｄ）〜（ｆ）、図８を用い、本実施の形態が適用されるヒータ１１０の変形例について説明する。図７−１（ａ）は、図４に示した例であり、スリットＳ１を構成する、向かい合う抵抗発熱体１１２および１１３の両者の端部にて、幅方向の両側に切り欠きＣが設けられている。図７−１（ｂ），（ｃ）および図７−２（ｄ）は、図７−１（ａ）に対して、切り欠きＣの位置や数、形状を変えている。また、図７−２（ｅ）は、切り欠きＣの代わりの構造にて発熱量を増加させる例である。また、図７−２（ｆ）は、平行四辺形状を有する抵抗発熱体のオーバーラップする鋭角部分の向かい合う面の周囲に給電ラインを覆うように構成させることにて発熱量を増加させる例である。
なお、ここでは、簡略化のため、スリットＳ２を構成する箇所については示していないが、同様な構成を採用することができる。また、図８は、図５（ｂ）に対して、基板１１１の上に熱拡散金属層１３１が形成され、さらにその上に絶縁層１３２が形成されているヒータ１１０の一例である。

上記の説明では、図７−１（ａ）に示すような切り欠きＣを設け、隣接する抵抗発熱体１１２，１１３が向い合う端部にて給電ラインの間隔を他の間隔に比べて狭くし、スリット部分に隣接する抵抗発熱体の端部の発熱量を増加させていた。しかしながら、切り欠きＣなどの切り欠き（形状が異なっても良い）を抵抗発熱体の任意の部分に設け、または切り欠きの数を変えることで、給電体１１５および給電体１１６の幅方向の間隔を狭くさせ、端部の抵抗値を下げて発熱量を調整することができる。

例えば図７−１（ｂ）に示すように、切り欠きＣを、抵抗発熱体１１２の端部１１２Ｓの幅方向の両側には形成せず、抵抗発熱体１１３の端部１１３Ｓの幅方向の両側だけに形成する構成であってもよい。
また、例えば図７−１（ｃ）に示すように、切り欠きＣを、抵抗発熱体１１３の端部１１３Ｓの幅方向の任意の一端だけに形成し、他端には形成しないようにすることもできる。
また、例えば図７−２（ｄ）に示すように、向い合う端部１１２Ｓ，１１３Ｓにて、異なる形状の切り欠きを設けることもできる。例えば、図７−２（ｄ）のように、端部１１２Ｓには面取り形状の切り欠きＣ１、端部１１３Ｓには面取り形状ではなく例えば長方形形状の切り欠きＣ２などを形成してもよい。

また、隣接する抵抗発熱体が向い合う端部の抵抗値を、他の方法で下げるように構成することも可能である。
例えば図７−２（ｅ）に示すように、向い合う端部１１２Ｓ，１１３Ｓに、他の給電体１１９を設ける。これによって、抵抗発熱体１１２および１１３の向い合う端部１１２Ｓ，１１３Ｓの抵抗値を、他の領域の抵抗値に比べて小さくすることが可能となり、この端部１１２Ｓ，１１３Ｓの発熱量を増加させることができる。また、副次的効果として、スリット方向（長手方向に直交する方向）にて、端部１１２Ｓ，１１３Ｓの発熱のピークを分散させることができる。なお、図７−２（ｅ）に示す給電体１１９は、図４または図５に示す電極１１７と連結させる必要はない。

また、前述した文献のように、平行四辺形をオーバーラップさせてスリットの温度を補完しようとした場合には、何ら対策を打たなければ、その鋭角箇所にて電流が流れにくくなる。しかしながら、例えば、図７−２（ｆ）に示すように、平行四辺形状の抵抗発熱体１１２および１１３のオーバーラップする鋭角部の先端をカットし、さらに給電ライン１１５ｂおよび給電ライン１１６ａをこの抵抗発熱体１１２および１１３の鋭角部の向かい合うＣ面の周囲に覆うように構成させる。これによって鋭角部での電流不足が解消されるとともに、端部での発熱量を増加させることができる。

また、図５（ｂ）に示す例では、基板１１１の上に、直接、抵抗発熱体１１２，１１３，１１４や給電体１１５，１１６を形成していた。しかしながら、基板１１１と抵抗発熱体１１２，１１３，１１４との間に、金属体を設け、発熱領域の間の温度の落ち込みをさらに抑制するように構成することができる。

具体的には、図８に示すように、ヒータ１１０は、基板１１１の上に熱拡散金属層１３１が形成され、さらにその上に絶縁層１３２が形成される。そして、この絶縁層１３２の上に、給電体１１５，１１６および給電用電極１１７、抵抗発熱体１１２，１１３，１１４を形成し、さらにオーバーコート層１１８を形成する。この熱拡散金属層１３１は、絶縁層１３２に比較して熱伝導率が高いものが好ましく、例えばステンレス箔（ＳＵＳ３３０）等の単体金属や合金等を用いることができる。この熱拡散金属層１３１を採用することによって、抵抗発熱体１１２，１１３，１１４の発熱効果が増加され、ヒータ１１０における発熱面方向での温度のムラが抑制できる。

なお、上述した実施の形態では、図３に示すように、定着ユニット６０のヒータユニット１００にて、ヒータ１１０は、定着ベルト６１のニップ部Ｎとは反対側に設けられていた。すなわち、ヒータ１１０の発熱面が定着ベルト６１のニップ部Ｎが形成されていない内周面にて、この内周面に沿うように配置されていた。しかしながら、ヒータ１１０の発熱面を、定着ベルト６１のニップ部Ｎが形成されている内周面に配置するように構成することも可能である。

１…画像形成装置、１０…画像形成部、２０…中間転写ベルト、２２…二次転写ロール、４０…用紙保持部、６０…定着ユニット、６１…定着ベルト、６２…加圧ロール、１００…ヒータユニット、１１０…ヒータ、１１１…基板、１１２，１１３，１１４…抵抗発熱体、１１２Ｓ，１１３Ｓ，１１４Ｓ…端部、１１５，１１６，１１９…給電体

Claims (7)

1. 基板と、
   前記基板の長手方向に沿って配列される抵抗発熱体と、
   前記抵抗発熱体の前記基板の長手方向に沿った幅方向の両端に形成され当該抵抗発熱体に対する給電ラインを形成する導電体と
   を備え、
   前記抵抗発熱体は前記基板の長手方向に複数配置され、隣接する前記抵抗発熱体が向い合う端部にて発熱量を増やすように構成され、
   前記抵抗発熱体の電流経路が、隣り合う前記抵抗発熱体に対して前記長手方向においてオーバーラップしており、前記給電ラインが前記抵抗発熱体のオーバーラップする鋭角部分の向かい合う面の周囲を覆うように構成されている
   ことを特徴とする加熱装置。
2. 前記給電ラインの間隔は、隣接する前記抵抗発熱体が向い合う端部に向けて徐々に狭くなり、平行四辺形状の前記抵抗発熱体のオーバーラップする鋭角部の先端がカットされていることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
3. 前記抵抗発熱体は、前記基板の長手方向の中央部分と両端部分とに分割され、当該中央部分の長手方向両端における前記給電ラインの間隔が他の間隔に比べて狭く、平行四辺形状の前記抵抗発熱体のオーバーラップする鋭角部の先端がカットされていることを特徴とする請求項１または２に記載の加熱装置。
4. 基板と、
   前記基板の長手方向に沿って配列される複数の抵抗発熱体と、
   複数の前記抵抗発熱体の前記基板の長手方向に沿った両端に形成され当該抵抗発熱体に対する給電ラインを形成する導電体と、
   複数の前記抵抗発熱体が向い合う端部に前記給電ラインとは別個に設けられる導電体とを備え、
   複数の前記抵抗発熱体が向い合う端部に前記給電ラインとは別個に設けられる導電体とを備え、
   隣接する前記抵抗発熱体が向い合う端部にて発熱量を増やし、当該抵抗発熱体の当該向い合う端部の温度を他の部分よりも上昇させて、隣接する当該抵抗発熱体のスリットの落ち込みを補完するように構成されていることを特徴とする加熱装置。
5. 前記基板と前記抵抗発熱体との間に形成される絶縁体と、当該絶縁体の当該基板に向ける一方側に当該基板の長手方向に沿って形成される金属体と、をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の加熱装置。
6. 記録材にトナー像を定着する定着部材と、
   前記定着部材を加熱する加熱部と、を備え、
   前記加熱部は、
   基板と、前記基板の長手方向に沿って配列される抵抗発熱体と、前記抵抗発熱体の前記基板の長手方向に沿った幅方向の両端に形成され当該抵抗発熱体に対する給電ラインを形成する導電体とを備え、前記抵抗発熱体は前記基板の長手方向に複数配置され、隣接する前記抵抗発熱体が向い合う端部にて発熱量を増やすように構成され、
   前記抵抗発熱体の電流経路が、隣り合う前記抵抗発熱体に対して前記長手方向においてオーバーラップしており、前記給電ラインが前記抵抗発熱体のオーバーラップする鋭角部分の向かい合う面の周囲を覆うように構成されていること
   を特徴とする定着装置。
7. トナー像を形成するトナー像形成部と、
   前記トナー像形成部によって形成されたトナー像を記録材に転写する転写部と、
   前記転写部によって前記記録材に転写されたトナー像を定着する定着部と、を備え、
   前記定着部は、
   記録材にトナー像を定着する定着部材と、前記定着部材を加熱する加熱部とを備え、
   前記加熱部は、
   基板と、前記基板の長手方向に沿って配列される抵抗発熱体と、前記抵抗発熱体の前記基板の長手方向に沿った幅方向の両端に形成され当該抵抗発熱体に対する給電ラインを形成する導電体とを備え、前記抵抗発熱体は前記基板の長手方向に複数配置され、隣接する前記抵抗発熱体が向い合う端部にて発熱量を増やすように構成され、
   前記抵抗発熱体の電流経路が、隣り合う前記抵抗発熱体に対して前記長手方向においてオーバーラップしており、前記給電ラインが前記抵抗発熱体のオーバーラップする鋭角部分の向かい合う面の周囲を覆うように構成されていること
   を特徴とする画像形成装置。

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