ヒータ及びこのヒータを搭載する像加熱装置
【課題】 発熱分布が均一で、装置が対応する最大サイズよりも小さなサイズをプリントする場合の非通紙部昇温を抑えられるヒータ、及びエンドレスベルトを用いた像加熱装置を提供する。
【解決手段】 ヒータ基板上に、長手方向において導電体を流れる電流の向きと発熱抵抗体を流れる電流の向きが同じである第１の発熱ブロックと、導電体を流れる電流の向きと発熱抵抗体を流れる電流の向きが逆である第２の発熱ブロックと、を共に有する第１列と第２列を短手方向の異なる位置に設け、第１列中の一つの第１の発熱ブロック全体と第２列中の一つの第２の発熱ブロック全体が長手方向において重なり、第１列中の一つの第２の発熱ブロック全体と第２列中の一つの第１の発熱ブロック全体が長手方向において重なるように第１列と第２列を配置する。
【解決手段】 ヒータ基板上に、長手方向において導電体を流れる電流の向きと発熱抵抗体を流れる電流の向きが同じである第１の発熱ブロックと、導電体を流れる電流の向きと発熱抵抗体を流れる電流の向きが逆である第２の発熱ブロックと、を共に有する第１列と第２列を短手方向の異なる位置に設け、第１列中の一つの第１の発熱ブロック全体と第２列中の一つの第２の発熱ブロック全体が長手方向において重なり、第１列中の一つの第２の発熱ブロック全体と第２列中の一つの第１の発熱ブロック全体が長手方向において重なるように第１列と第２列を配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタなどの画像形成装置に搭載される加熱定着装置に利用すれば好適なヒータ、及びこのヒータを搭載する像加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタに搭載する定着装置として、エンドレスベルトと、エンドレスベルトの内面に接触するセラミックヒータと、エンドレスベルトを介してセラミックヒータと定着ニップ部を形成する加圧ローラと、を有する装置がある。この定着装置を搭載する画像形成装置で小サイズ紙を連続プリントすると、定着ニップ部長手方向において紙が通過しない領域の温度が徐々に上昇するという現象（非通紙部昇温）が発生する。非通紙部の温度が高くなり過ぎると、装置内の各パーツへダメージを与えたり、非通紙部昇温が生じている状態で大サイズ紙にプリントすると、小サイズ紙の非通紙部に相当する領域でトナーが高温オフセットすることもある。
【０００３】
この非通紙部昇温を抑制する手法の一つとして、セラミック基板上の発熱抵抗体を正の抵抗温度特性を有する材質で形成し、発熱抵抗体に対してヒータの短手方向（記録紙の搬送方向）に電流が流れるように二本の導電体を基板の短手方向の両端に配置することが考えられている。非通紙部が昇温すると非通紙部の発熱抵抗体の抵抗値が昇温し、非通紙部の発熱抵抗体に流れる電流が抑制されることにより非通紙部の発熱を抑制するという発想である。正の抵抗温度特性は、温度が上がると抵抗が上がる特性であり、以後ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）と称する。
【０００４】
しかしながら、ＰＴＣの材質は体積抵抗が非常に低く、一本のヒータの発熱抵抗体の総抵抗を、商用電源で使用できる範囲内に設定するのは非常に難しい。そこで、セラミック基板上に形成するＰＴＣの発熱抵抗体をヒータの長手方向で複数の発熱ブロックに分割し、各発熱ブロックではヒータの短手方向（記録紙の搬送方向）に電流が流れるように二本の導電体を基板の短手方向の両端に配置する。更に複数の発熱ブロックを電気的に直列に繋ぐ構成が特許文献１に開示されている。また、この文献には、複数本の発熱抵抗体を二本の導電体の間に電気的に並列に接続して発熱ブロックを構成することも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２０９４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、導電体の抵抗値はゼロではなく、導電体で生じる発熱の影響を考慮しないとヒータ長手方向における発熱分布ムラを抑えることができないことが判明した。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を解決するための本発明は、基板と、前記基板上に基板長手方向に沿って設けられている第１導電体と、前記基板上に前記第１導電体とは基板短手方向で異なる位置に前記長手方向に沿って設けられている第２導電体と、正の抵抗温度特性を有しており前記第１導電体と前記第２導電体間に電気的に並列接続されている複数本の発熱抵抗体と、を有し、電気的に並列接続された複数本の前記発熱抵抗体を有する発熱ブロックが前記長手方向に沿って複数個設けられており、複数個の前記発熱ブロックが電気的に直列に接続されているヒータにおいて、前記複数の発熱抵抗体は前記長手方向及び前記短手方向に対して斜めに傾いており、前記長手方向において前記第１及び第２導電体を流れる電流の向きと前記発熱抵抗体を流れる電流の向きが同じである第１の発熱ブロックと、前記長手方向において前記第１及び第２導電体を流れる電流の向きと前記発熱抵抗体を流れる電流の向きが逆である第２の発熱ブロックと、が前記長手方向で隣り合わせに直列接続されており、前記第１の発熱ブロックと前記第２の発熱ブロックを共に有する第１列と第２列が前記短手方向の異なる位置に設けられており、第１列中の一つの前記第１の発熱ブロック全体と第２列中の一つの前記第２の発熱ブロック全体が前記長手方向において重なり、前記第１列中の一つの前記第２の発熱ブロック全体と前記第２列中の一つの前記第１の発熱ブロック全体が前記長手方向において重なるように前記第１列と前記第２列が配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ヒータ長手方向における発熱分布ムラを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の像加熱装置の断面図。
【図２】実施例１のヒータ構成図。
【図３】実施例１のヒータの発熱分布説明図。
【図４】ヒータのサイズと用紙サイズの関係を示した図。
【図５】実施例２のヒータ構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は像加熱装置の一例としての定着装置の断面図である。定着装置は、筒状のフィルム（エンドレスベルト）１と、フィルム１の内面に接触するヒータ１０と、フィルム１を介してヒータ１０と共に定着ニップ部Ｎを形成する加圧ローラ（ニップ部形成部材）２と、を有する。フィルムのベース層の材質は、ポリイミド等の耐熱樹脂、またはステンレス等の金属である。加圧ローラ２は、鉄やアルミニウム等の材質の芯金２ａと、シリコーンゴム等の材質の弾性層２ｂを有する。ヒータ１０は耐熱樹脂製の保持部材３に保持されている。保持部材３はフィルム１の回転を案内するガイド機能も有している。加圧ローラ２は不図示のモータから動力を受けて矢印方向に回転する。加圧ローラ２が回転することによってフィルム１が従動して回転する。
【００１１】
ヒータ１０は、セラミック製のヒータ基板１３と、基板１３上に形成された発熱ラインＡ（第１列）及び発熱ラインＢ（第２列）と、発熱ラインＡ及びＢを覆う絶縁性（本実施例ではガラス）の表面保護層１４を有する。ヒータ基板１３の裏面側であって、プリンタで設定されている利用可能な最小サイズ紙（本例では封筒ＤＬ：１１０ｍｍ幅）の通紙領域にはサーミスタ等の温度検知素子４が当接している。温度検知素子４の検知温度に応じて商用交流電源から発熱ラインへ供給する電力が制御される。未定着トナー画像を担持する記録材（用紙）Ｐは、定着ニップ部Ｎで挟持搬送されつつ加熱されて定着処理される。ヒータ基板１３の裏面側には、ヒータが異常昇温した時に作動して発熱ラインへの給電ラインを遮断するサーモスイッチ等の安全素子５も当接している。安全素子５も温度検知素子４と同様に最小サイズ紙の通紙領域に当接している。番号６は保持部材３に不図示のバネの圧力を加えるための金属製のステーである。
【００１２】
本例の定着装置は、ＬＥＴＴＥＲサイズ（約２１６ｍｍ×２７９ｍｍ）に対応するＡ４サイズ（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）対応プリンタに搭載するものである。つまり、基本的にＡ４サイズ紙を縦送りする（長辺が搬送方向と平行になるように搬送する）プリンタに搭載する定着装置であるが、Ａ４サイズよりも若干幅が大きなＬＥＴＴＥＲサイズ紙も縦送りできるように設計してある。したがって、装置が対応している定型の記録材サイズ（カタログ上の対応用紙サイズ）のうち最も大きな（幅が大きな）サイズはＬＥＴＴＥＲサイズである。
【実施例１】
【００１３】
図２はヒータの構造を説明するための図面である。図２（ａ）がヒータの平面図、図２（ｂ）が発熱ラインＡ中の１つの発熱ブロックＡ７を示した拡大図、図２（ｃ）が発熱ラインＡ中の１つの発熱ブロックＡ８を示した拡大図である。なお、発熱ラインＡ中の発熱抵抗体、及び発熱ラインＢ中の発熱抵抗体は、いずれもＰＴＣである。
【００１４】
発熱ラインＡ（第１列）は、１７個の発熱ブロックＡ１〜Ａ１７を有し、発熱ブロックＡ１〜Ａ１７は直列に接続されている。発熱ラインＢ（第２列）も、１７個の発熱ブロックＢ１〜Ｂ１７を有し、発熱ブロックＢ１〜Ｂ１７も直列に接続されている。また、発熱ラインＡと発熱ラインＢも導電パターンＡＢを介して電気的に直列に接続されている。発熱ラインＡ及びＢには、給電用コネクタを繋ぐ電極ＡＥ及びＢＥから電力が供給される。発熱ラインＡは、基板長手方向に沿って設けられている導電パターンＡａ（発熱ラインＡの第１導電体）と、導電パターンＡａとは基板の短手方向で異なる位置に基板長手方向に沿って設けられている導電パターンＡｂ（発熱ラインＡの第２導電体）を有する。導電パターンＡａは基板長手方向で９本（Ａａ−１〜Ａａ−９）に分割されている。導電パターンＡｂは基板長手方向で９本（Ａａ−１〜Ａａ−９）に分割されている。図２（ｂ）に示すように、導電パターンＡａの一部である導電パターンＡａ−４と、導電パターンＡｂの一部である導電パターンＡｂ−４の間には複数本（本例では４本）の発熱抵抗体（Ａ７−１〜Ａ７−４）が電気的に並列に接続されており、発熱ブロックＡ７を形成している。また、導電パターンＡｂ−４と導電パターンＡａ−５の間にも４本の発熱抵抗体（Ａ８−１〜Ａ８−４）が電気的に並列に接続されており、発熱ブロックＡ８を形成している。発熱ラインＡでは、発熱ブロックＡ７若しくは、Ａ８と同様の構成の発熱ブロックが合計１７個（Ａ１〜Ａ１７）設けられている。
【００１５】
発熱ラインＢも、基板長手方向に沿って設けられている導電パターンＢａ（発熱ラインＢの第１導電体）と、導電パターンＢａとは基板の短手方向で異なる位置に基板長手方向に沿って設けられている導電パターンＢｂ（発熱ラインＢの第２導電体）を有する。発熱ラインＢ中の発熱ブロックの構成も発熱ラインＡと同様である。
【００１６】
また、図２（ｂ）及び（ｃ）のように、一つの発熱ブロック中では、複数の発熱抵抗体夫々の最短電流経路が、基板長手方向で隣り合う発熱抵抗体の最短電流経路に対して長手方向においてオーバーラップする位置関係となるように、複数の発熱抵抗体は基板長手方向及び短手方向（記録材搬送方向）に対して斜めに傾けて配置されている（隣り合う発熱抵抗体同士が長手方向において一部が重なり合うように配置されている）。この位置関係は、一つの発熱ブロック中の最端の発熱抵抗体（例えば発熱ブロックＡ７中の最も右側にある発熱抵抗体Ａ７−４）と、隣の発熱ブロックの最端の発熱抵抗体（例えば発熱ブロックＡ８中の最も左側にある発熱抵抗体Ａ８−１）との間においても同様である。本例の発熱抵抗体は形状が長方形であるため、一本の発熱抵抗体全域が最短電流経路となっている。本例では、図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、一本の発熱抵抗体の長方形の短辺の中心部が、隣の発熱抵抗体の長方形の短辺の中心部と基板長手方向で重なりあうように、夫々の発熱抵抗体が並べてある。このようなレイアウトにすることで、ヒータの長手方向において発熱抵抗体が発熱しない領域が生じないようにでき、発熱分布ムラを抑えることが出来る。
【００１７】
ところで、上述したように、導電体の抵抗値はゼロではなく、導電体の抵抗成分の影響を受ける。一つの発熱ブロック中、中央部の発熱抵抗体に印加される電圧は両端部の発熱抵抗体に印加される電圧に比べて小さくなることが判った。発熱抵抗体の発熱量は印加電圧の二乗に比例するため、一つの発熱ブロックの中央部と両端部で発熱量が異なってしまう。具体的には、一つの発熱ブロック中においてブロックの両端の発熱量が最も大きく、中央部の発熱量が小さくなる。そこで、本実施例では、一つの発熱ブロックに含まれる複数本の発熱抵抗体は、長手方向の中央に配置されている発熱抵抗体よりも端部に配置されている発熱抵抗体のほうが抵抗値が高くなるように、各発熱抵抗体の抵抗値を設定している（図２参照）。本実施例のヒータは、ヒータ１０の発熱ブロックＡ７の発熱抵抗体（Ａ７−１〜Ａ７−４）及び、発熱ブロックＡ８の発熱抵抗体（Ａ８−１〜Ａ８−４）の抵抗値は、中央部にある発熱抵抗体（Ａ７−２、Ａ７−３、Ａ８−２、Ａ８−３）ほど抵抗値が低く、端部にある発熱抵抗体（Ａ７−１、Ａ７−４、Ａ８−１、Ａ８−４）ほど抵抗値が高く設定してあり、一つの発熱ブロック内の発熱分布の均一性を改善している。
【００１８】
また、導電体の抵抗値はゼロではないので導電体で生じる発熱の影響を受ける。上述のように、ヒータの長手方向において発熱抵抗体が発熱しない領域が生じないように、複数の発熱抵抗体を基板長手方向及び短手方向に対して斜めに傾けて配置すると、図２（ｂ）に示す発熱ブロックと図２（ｃ）に示す発熱ブロックで発熱量が異なってしまうことが判った。この現象を図３を用いて説明する。
【００１９】
図３（ａ）は発熱ラインＡ中の発熱ブロックＡ７及びＡ８の等価回路図である。図３（ｂ）は発熱ラインＡの発熱分布図である。図３（ｃ）は発熱ラインＡと発熱ラインＢを合計した発熱分布図である。図３（ａ）のように、複数の発熱抵抗体を基板長手方向及び短手方向に対して斜めに傾けて配置すると、長手方向において第１及び第２導電体を流れる電流の向きと発熱抵抗体を流れる電流の向きが同じである第１の発熱ブロック（発熱ブロックＡ７）と、長手方向において第１及び第２導電体を流れる電流の向きと発熱抵抗体を流れる電流の向きが逆である第２の発熱ブロック（発熱ブロックＡ８）が形成される。そして、第１の発熱ブロック（発熱ブロックＡ７）と第２の発熱ブロック（発熱ブロックＡ８）が長手方向で隣り合わせに直列接続される構造になる。
【００２０】
図３（ａ）の発熱ブロックＡ７及びＡ８の等価回路図に示すように、発熱抵抗体（Ａ７−１〜Ａ７−４）及び、発熱抵抗体（Ａ８−１〜Ａ８−４）を並列接続する導電パターンの抵抗値をｒとした場合、発熱ブロックＡ７の発熱抵抗体Ａ７−１が存在する領域ＷＡ７−１の導電パターンの発熱量は、導電パターンＡａ−４の抵抗値と導電パターンＡａ−４に流れる電流値の２乗の積（＝ｒ×（Ｉ２＋Ｉ３＋Ｉ４）２）となる。発熱ブロックＡ８の発熱抵抗体Ａ８−１が存在する領域ＷＡ８−１の導電パターンの発熱量は、導電パターンＡａ−５の抵抗値と導電パターンＡａ−５に流れる電流値の２乗の積（＝ｒ×Ｉ１２）と、導電パターンＡｂ−４の抵抗値と導電パターンＡｂ−４に流れる電流値の２乗の積（＝ｒ×（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３＋Ｉ４）２）の合計値となる。発熱ブロックＡ８では電流がヒータ長手方向の一方に流れる場合、逆方向に電流が流れる戻りの経路を持つため、その分発熱ブロックＡ７に比べて、導電パターンによる発熱量が大きくなることが分かる。同様に、発熱ブロックＡ８の発熱抵抗体Ａ８−２〜Ａ８−４が存在する領域の導電パターンの発熱量も、発熱ブロックＡ７の発熱抵抗体Ａ７−２〜Ａ７−４が存在する領域の導電パターンの発熱量に比べて大きくなる。発熱ラインＡでは、発熱ブロックＡ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６の導電パターンの発熱量は、発熱ブロックＡ１、Ａ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９、Ａ１１、Ａ１３、Ａ１５、Ａ１７の導電パターンの発熱量に比べて大きくなる。発熱ラインＢでは、発熱ブロックＢ１、Ｂ３、Ｂ５、Ｂ７、Ｂ９、Ｂ１１、Ｂ１３、Ｂ１５、Ｂ１７の導電パターンの発熱量は、発熱ブロックＢ２、Ｂ４、Ｂ６、Ｂ８、Ｂ１０、Ｂ１２、Ｂ１４、Ｂ１６の導電パターンの発熱量に比べて大きくなる。ヒータ１０では、導電パターンの発熱量が小さくなる発熱ブロック（第１の発熱ブロック）と、導電パターンの発熱量が大きくなる発熱ブロック（第２の発熱ブロック）が交互に接続されている。なお、図３（ｂ）及び図３（ｃ）のシミュレーションでは、ヒータ１０の発熱抵抗体の総抵抗値を約１１．５Ω、導電パターンのシート抵抗値を０．００５Ω／□、発熱抵抗体のシート抵抗値を０．２５Ω／□として計算している。発熱ブロック中の隣り合う発熱パターンの両端部が、線長３．２４ｍｍ、線幅０．８ｍｍの導電パターンで接続されていると条件を簡単化すると、発熱パターンを接続する導電パターンの抵抗値ｒは０．０２Ωとなる。
【００２１】
図３（ｂ）では、導電パターンの発熱量を含めた、発熱ラインＡの発熱分布図を示している。上述したように、発熱ラインＡでは、導電パターンの発熱量が小さくなる発熱ブロックと、導電パターンの発熱量が大きくなる発熱ブロックが交互に接続されており、ヒータ長手方向に発熱ムラが生じることがわかる。
【００２２】
そこで本実施例のヒータは、図２（ａ）に示すように、第１の発熱ブロックと第２の発熱ブロックを共に有する第１列と第２列が短手方向の異なる位置に設けられている。そして、第１列中の一つの第１の発熱ブロック全体と第２列中の一つの第２の発熱ブロック全体が長手方向において実質的に重なり、第１列中の一つの第２の発熱ブロック全体と第２列中の一つの第１の発熱ブロック全体が長手方向において実質的に重なるように第１列と第２列が配置されている。これにより、発熱ラインＡ（第１列）中の導電パターンの発熱量が大きくなる発熱ブロック（第２の発熱ブロック）と、発熱ラインＢ（第２列）中の導電パターンの発熱量が小さくなる発熱ブロック（第１の発熱ブロック）が、基板長手方向において重なり、また、発熱ラインＡ（第１列）中の導電パターンの発熱量が小さくなる発熱ブロック（第１の発熱ブロック）と、発熱ラインＢ（第２列）中の導電パターンの発熱量が大きくなる発熱ブロック（第２の発熱ブロック）が、基板長手方向において重なる。したがって、ヒータ長手方向における、導電パターンによる発熱分布ムラを抑えることができる。なお、必ずしも第１の発熱ブロックと第２の発熱ブロックが１ｍｍのずれもなく完璧に重なっている必要はなく、発熱分布ムラが抑えられるように一つの第１の発熱ブロック全体と一つの第２の発熱ブロック全体がほぼ重なっていれば良い。図２（ａ）の場合における発熱分布ムラ抑制効果を、図３を用いて説明する。
【００２３】
図３（ｃ）では、導電パターンの発熱量を含めた、発熱ラインＡと発熱ラインＢを合計したの発熱分布図を示している。上流側の発熱ラインＡと下流側の発熱ラインＢで発熱量の差分が打ち消されるため、ヒータ長手方向に発熱ムラが改善できることがわかる。
【００２４】
このように、第１列中の一つの第１の発熱ブロック全体と第２列中の一つの第２の発熱ブロック全体が長手方向において実質的に重なり、第１列中の一つの第２の発熱ブロック全体と第２列中の一つの第１の発熱ブロック全体が長手方向において実質的に重なるように第１列と第２列を配置すれば、発熱分布ムラを抑えることができる。
【００２５】
なお、１本の発熱抵抗体の形状は図２に示すような長方形に限るものではないが、特に長方形とするのが好ましい。形状を長方形とすることにより発熱抵抗体全体に電流が流れるようにできる。例えば発熱抵抗体の形状を平行四辺形にした場合、電流が流れやすい最短経路が１本の発熱抵抗体全体ではなく一部になりこの最短経路に多くの電流が集中する。このため、１本の発熱抵抗体に流れる電流分布に偏りが生じ、発熱分布ムラ抑制効果が低減してしまう場合があるが、形状を長方形すればこの現象を抑えることができる。
【００２６】
図４はヒータ１０の非通紙部昇温を説明するための図である。このヒータは、基板長手方向において発熱抵抗体が設けられている領域（発熱ライン長）の中央部がプリンタの記録材搬送基準Ｘと合うように配置されている。本例では、Ａ４サイズ（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）紙を縦送りする場合（２９７ｍｍの辺が搬送方向と平行になるように搬送する場合）を例として示しており、Ａ４サイズ紙の２１０ｍｍの辺の中央が基準Ｘと合うように記録材を搬送するプリンタに搭載される。
【００２７】
ヒータ１０は、ＵＳ−ＬＥＴＴＥＲ紙（約２１６ｍｍ×２７９ｍｍ）を縦送りする場合に対応するため、２２０ｍｍの発熱ライン長を有している。ところで、上述したように本例の定着装置を搭載するプリンタは、ＬＥＴＴＥＲサイズに対応しているが、基本的にＡ４サイズ紙対応のプリンタである。したがって、Ａ４サイズ紙を利用する頻度が最も多いユーザー向けのプリンタである。しかしながら、ＬＥＴＴＥＲサイズにも対応しているため、Ａ４サイズ紙をプリントする場合、発熱ラインの両端部に５ｍｍずつ非通紙領域が生じる。定着処理中、記録材搬送基準Ｘ付近のヒータ温度を検知する温度検知素子１１１の検知温度が制御目標温度を維持するようにヒータへの供給電力が制御されている。したがって非通紙部では紙に熱を奪われないため、非通紙部の温度が通紙部に比べて上昇する。なお、本例ではＬＥＴＴＥＲサイズを最大サイズ、Ａ４サイズを非通紙領域の昇温を抑えたい特定サイズとしている。
【００２８】
本実施例のヒータは、Ａ４サイズ紙の端部が、図４のように、ヒータ両端に設けられた発熱ブロックＡ１、Ａ１７、Ｂ１、Ｂ１７を通過し、且つそれぞれの発熱ブロックの両端に設けられた発熱抵抗体（Ａ１−１、Ａ１−４、Ａ１７−１、Ａ１７−４、Ｂ１−１、Ｂ１−４、Ｂ１７−１、Ｂ１７−４）を紙の端部が通過しないようにヒータが構成されている。このため、Ａ４サイズ紙が通過しない領域の発熱抵抗体の温度が上昇するものの、発熱抵抗体はＰＴＣなので、この発熱抵抗体の抵抗値が上昇して電流が流れにくくなることにより発熱が抑えられ、結果的に非通紙領域の昇温が抑えられるようになっている。
【００２９】
また、上述したようにヒータ長手方向に亘って発熱分布ムラが生じないようにヒータの構成を設定しているので、紙が通過する領域における発熱ムラは抑えられており、定着性も均一にできる。
【実施例２】
【００３０】
図５は実施例２のヒータ２０の構成を示す図である。このヒータ２０は、発熱抵抗体の傾きの向きが発熱ラインＡと発熱抵抗体Ｂで同じになっている点が、実施例１のヒータ１０と異なる。しかしながらこのヒータ２０も、発熱ラインＢの導電体（Ｂａ、Ｂｂ）の形状を工夫することで、実施例１のヒータ１０と同様、第１列（発熱ラインＡ）中の一つの第１の発熱ブロック全体と第２列（発熱ラインＢ）中の一つの第２の発熱ブロック全体が長手方向において実質的に重なり、第１列中の一つの第２の発熱ブロック全体と第２列中の一つの第１の発熱ブロック全体が長手方向において実質的に重なるように第１列と第２列を配置している。つまり、発熱ラインＡでは、発熱ブロックＡ１、Ａ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９、Ａ１１、Ａ１３、Ａ１５、Ａ１７が発熱量が小さくなる第１の発熱ブロックに相当し、発熱ブロックＡ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６が発熱量が大きくなる第２の発熱ブロックに相当する。発熱ラインＢでは、発熱ブロックＢ２、Ｂ４、Ｂ６、Ｂ８、Ｂ１０、Ｂ１２、Ｂ１４、Ｂ１６が発熱量が小さくなる第１の発熱ブロックに相当し、発熱ブロックＢ１、Ｂ３、Ｂ５、Ｂ７、Ｂ９、Ｂ１１、Ｂ１３、Ｂ１５、Ｂ１７が発熱量が大きくなる第２の発熱ブロックに相当する。そして、（Ａ１とＢ１）、（Ａ２とＢ２）、・・・・・、（Ａ１７とＢ１７）がそれぞれ基板長手方向で重なっているので、発熱分布ムラを抑えることが出来る。
【符号の説明】
【００３１】
１ 定着フィルム
２ 加圧ローラ
１０ ヒータ
Ａ 発熱ラインＡ（第１列）
Ｂ 発熱ラインＢ（第２列）
Ａ１〜Ａ１７ 発熱ラインＡの発熱ブロック
Ｂ１〜Ｂ１７ 発熱ラインＢの発熱ブロック
Ａａ、Ａｂ 発熱ラインＡの導電体
Ｂａ、Ｂｂ 発熱ラインＢの導電体
Ａ１−１〜Ａ１７−４、Ｂ１−１〜Ｂ１７−４ 発熱抵抗体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタなどの画像形成装置に搭載される加熱定着装置に利用すれば好適なヒータ、及びこのヒータを搭載する像加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタに搭載する定着装置として、エンドレスベルトと、エンドレスベルトの内面に接触するセラミックヒータと、エンドレスベルトを介してセラミックヒータと定着ニップ部を形成する加圧ローラと、を有する装置がある。この定着装置を搭載する画像形成装置で小サイズ紙を連続プリントすると、定着ニップ部長手方向において紙が通過しない領域の温度が徐々に上昇するという現象（非通紙部昇温）が発生する。非通紙部の温度が高くなり過ぎると、装置内の各パーツへダメージを与えたり、非通紙部昇温が生じている状態で大サイズ紙にプリントすると、小サイズ紙の非通紙部に相当する領域でトナーが高温オフセットすることもある。
【０００３】
この非通紙部昇温を抑制する手法の一つとして、セラミック基板上の発熱抵抗体を正の抵抗温度特性を有する材質で形成し、発熱抵抗体に対してヒータの短手方向（記録紙の搬送方向）に電流が流れるように二本の導電体を基板の短手方向の両端に配置することが考えられている。非通紙部が昇温すると非通紙部の発熱抵抗体の抵抗値が昇温し、非通紙部の発熱抵抗体に流れる電流が抑制されることにより非通紙部の発熱を抑制するという発想である。正の抵抗温度特性は、温度が上がると抵抗が上がる特性であり、以後ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）と称する。
【０００４】
しかしながら、ＰＴＣの材質は体積抵抗が非常に低く、一本のヒータの発熱抵抗体の総抵抗を、商用電源で使用できる範囲内に設定するのは非常に難しい。そこで、セラミック基板上に形成するＰＴＣの発熱抵抗体をヒータの長手方向で複数の発熱ブロックに分割し、各発熱ブロックではヒータの短手方向（記録紙の搬送方向）に電流が流れるように二本の導電体を基板の短手方向の両端に配置する。更に複数の発熱ブロックを電気的に直列に繋ぐ構成が特許文献１に開示されている。また、この文献には、複数本の発熱抵抗体を二本の導電体の間に電気的に並列に接続して発熱ブロックを構成することも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２０９４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、導電体の抵抗値はゼロではなく、導電体で生じる発熱の影響を考慮しないとヒータ長手方向における発熱分布ムラを抑えることができないことが判明した。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を解決するための本発明は、基板と、前記基板上に基板長手方向に沿って設けられている第１導電体と、前記基板上に前記第１導電体とは基板短手方向で異なる位置に前記長手方向に沿って設けられている第２導電体と、正の抵抗温度特性を有しており前記第１導電体と前記第２導電体間に電気的に並列接続されている複数本の発熱抵抗体と、を有し、電気的に並列接続された複数本の前記発熱抵抗体を有する発熱ブロックが前記長手方向に沿って複数個設けられており、複数個の前記発熱ブロックが電気的に直列に接続されているヒータにおいて、前記複数の発熱抵抗体は前記長手方向及び前記短手方向に対して斜めに傾いており、前記長手方向において前記第１及び第２導電体を流れる電流の向きと前記発熱抵抗体を流れる電流の向きが同じである第１の発熱ブロックと、前記長手方向において前記第１及び第２導電体を流れる電流の向きと前記発熱抵抗体を流れる電流の向きが逆である第２の発熱ブロックと、が前記長手方向で隣り合わせに直列接続されており、前記第１の発熱ブロックと前記第２の発熱ブロックを共に有する第１列と第２列が前記短手方向の異なる位置に設けられており、第１列中の一つの前記第１の発熱ブロック全体と第２列中の一つの前記第２の発熱ブロック全体が前記長手方向において重なり、前記第１列中の一つの前記第２の発熱ブロック全体と前記第２列中の一つの前記第１の発熱ブロック全体が前記長手方向において重なるように前記第１列と前記第２列が配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ヒータ長手方向における発熱分布ムラを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の像加熱装置の断面図。
【図２】実施例１のヒータ構成図。
【図３】実施例１のヒータの発熱分布説明図。
【図４】ヒータのサイズと用紙サイズの関係を示した図。
【図５】実施例２のヒータ構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は像加熱装置の一例としての定着装置の断面図である。定着装置は、筒状のフィルム（エンドレスベルト）１と、フィルム１の内面に接触するヒータ１０と、フィルム１を介してヒータ１０と共に定着ニップ部Ｎを形成する加圧ローラ（ニップ部形成部材）２と、を有する。フィルムのベース層の材質は、ポリイミド等の耐熱樹脂、またはステンレス等の金属である。加圧ローラ２は、鉄やアルミニウム等の材質の芯金２ａと、シリコーンゴム等の材質の弾性層２ｂを有する。ヒータ１０は耐熱樹脂製の保持部材３に保持されている。保持部材３はフィルム１の回転を案内するガイド機能も有している。加圧ローラ２は不図示のモータから動力を受けて矢印方向に回転する。加圧ローラ２が回転することによってフィルム１が従動して回転する。
【００１１】
ヒータ１０は、セラミック製のヒータ基板１３と、基板１３上に形成された発熱ラインＡ（第１列）及び発熱ラインＢ（第２列）と、発熱ラインＡ及びＢを覆う絶縁性（本実施例ではガラス）の表面保護層１４を有する。ヒータ基板１３の裏面側であって、プリンタで設定されている利用可能な最小サイズ紙（本例では封筒ＤＬ：１１０ｍｍ幅）の通紙領域にはサーミスタ等の温度検知素子４が当接している。温度検知素子４の検知温度に応じて商用交流電源から発熱ラインへ供給する電力が制御される。未定着トナー画像を担持する記録材（用紙）Ｐは、定着ニップ部Ｎで挟持搬送されつつ加熱されて定着処理される。ヒータ基板１３の裏面側には、ヒータが異常昇温した時に作動して発熱ラインへの給電ラインを遮断するサーモスイッチ等の安全素子５も当接している。安全素子５も温度検知素子４と同様に最小サイズ紙の通紙領域に当接している。番号６は保持部材３に不図示のバネの圧力を加えるための金属製のステーである。
【００１２】
本例の定着装置は、ＬＥＴＴＥＲサイズ（約２１６ｍｍ×２７９ｍｍ）に対応するＡ４サイズ（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）対応プリンタに搭載するものである。つまり、基本的にＡ４サイズ紙を縦送りする（長辺が搬送方向と平行になるように搬送する）プリンタに搭載する定着装置であるが、Ａ４サイズよりも若干幅が大きなＬＥＴＴＥＲサイズ紙も縦送りできるように設計してある。したがって、装置が対応している定型の記録材サイズ（カタログ上の対応用紙サイズ）のうち最も大きな（幅が大きな）サイズはＬＥＴＴＥＲサイズである。
【実施例１】
【００１３】
図２はヒータの構造を説明するための図面である。図２（ａ）がヒータの平面図、図２（ｂ）が発熱ラインＡ中の１つの発熱ブロックＡ７を示した拡大図、図２（ｃ）が発熱ラインＡ中の１つの発熱ブロックＡ８を示した拡大図である。なお、発熱ラインＡ中の発熱抵抗体、及び発熱ラインＢ中の発熱抵抗体は、いずれもＰＴＣである。
【００１４】
発熱ラインＡ（第１列）は、１７個の発熱ブロックＡ１〜Ａ１７を有し、発熱ブロックＡ１〜Ａ１７は直列に接続されている。発熱ラインＢ（第２列）も、１７個の発熱ブロックＢ１〜Ｂ１７を有し、発熱ブロックＢ１〜Ｂ１７も直列に接続されている。また、発熱ラインＡと発熱ラインＢも導電パターンＡＢを介して電気的に直列に接続されている。発熱ラインＡ及びＢには、給電用コネクタを繋ぐ電極ＡＥ及びＢＥから電力が供給される。発熱ラインＡは、基板長手方向に沿って設けられている導電パターンＡａ（発熱ラインＡの第１導電体）と、導電パターンＡａとは基板の短手方向で異なる位置に基板長手方向に沿って設けられている導電パターンＡｂ（発熱ラインＡの第２導電体）を有する。導電パターンＡａは基板長手方向で９本（Ａａ−１〜Ａａ−９）に分割されている。導電パターンＡｂは基板長手方向で９本（Ａａ−１〜Ａａ−９）に分割されている。図２（ｂ）に示すように、導電パターンＡａの一部である導電パターンＡａ−４と、導電パターンＡｂの一部である導電パターンＡｂ−４の間には複数本（本例では４本）の発熱抵抗体（Ａ７−１〜Ａ７−４）が電気的に並列に接続されており、発熱ブロックＡ７を形成している。また、導電パターンＡｂ−４と導電パターンＡａ−５の間にも４本の発熱抵抗体（Ａ８−１〜Ａ８−４）が電気的に並列に接続されており、発熱ブロックＡ８を形成している。発熱ラインＡでは、発熱ブロックＡ７若しくは、Ａ８と同様の構成の発熱ブロックが合計１７個（Ａ１〜Ａ１７）設けられている。
【００１５】
発熱ラインＢも、基板長手方向に沿って設けられている導電パターンＢａ（発熱ラインＢの第１導電体）と、導電パターンＢａとは基板の短手方向で異なる位置に基板長手方向に沿って設けられている導電パターンＢｂ（発熱ラインＢの第２導電体）を有する。発熱ラインＢ中の発熱ブロックの構成も発熱ラインＡと同様である。
【００１６】
また、図２（ｂ）及び（ｃ）のように、一つの発熱ブロック中では、複数の発熱抵抗体夫々の最短電流経路が、基板長手方向で隣り合う発熱抵抗体の最短電流経路に対して長手方向においてオーバーラップする位置関係となるように、複数の発熱抵抗体は基板長手方向及び短手方向（記録材搬送方向）に対して斜めに傾けて配置されている（隣り合う発熱抵抗体同士が長手方向において一部が重なり合うように配置されている）。この位置関係は、一つの発熱ブロック中の最端の発熱抵抗体（例えば発熱ブロックＡ７中の最も右側にある発熱抵抗体Ａ７−４）と、隣の発熱ブロックの最端の発熱抵抗体（例えば発熱ブロックＡ８中の最も左側にある発熱抵抗体Ａ８−１）との間においても同様である。本例の発熱抵抗体は形状が長方形であるため、一本の発熱抵抗体全域が最短電流経路となっている。本例では、図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、一本の発熱抵抗体の長方形の短辺の中心部が、隣の発熱抵抗体の長方形の短辺の中心部と基板長手方向で重なりあうように、夫々の発熱抵抗体が並べてある。このようなレイアウトにすることで、ヒータの長手方向において発熱抵抗体が発熱しない領域が生じないようにでき、発熱分布ムラを抑えることが出来る。
【００１７】
ところで、上述したように、導電体の抵抗値はゼロではなく、導電体の抵抗成分の影響を受ける。一つの発熱ブロック中、中央部の発熱抵抗体に印加される電圧は両端部の発熱抵抗体に印加される電圧に比べて小さくなることが判った。発熱抵抗体の発熱量は印加電圧の二乗に比例するため、一つの発熱ブロックの中央部と両端部で発熱量が異なってしまう。具体的には、一つの発熱ブロック中においてブロックの両端の発熱量が最も大きく、中央部の発熱量が小さくなる。そこで、本実施例では、一つの発熱ブロックに含まれる複数本の発熱抵抗体は、長手方向の中央に配置されている発熱抵抗体よりも端部に配置されている発熱抵抗体のほうが抵抗値が高くなるように、各発熱抵抗体の抵抗値を設定している（図２参照）。本実施例のヒータは、ヒータ１０の発熱ブロックＡ７の発熱抵抗体（Ａ７−１〜Ａ７−４）及び、発熱ブロックＡ８の発熱抵抗体（Ａ８−１〜Ａ８−４）の抵抗値は、中央部にある発熱抵抗体（Ａ７−２、Ａ７−３、Ａ８−２、Ａ８−３）ほど抵抗値が低く、端部にある発熱抵抗体（Ａ７−１、Ａ７−４、Ａ８−１、Ａ８−４）ほど抵抗値が高く設定してあり、一つの発熱ブロック内の発熱分布の均一性を改善している。
【００１８】
また、導電体の抵抗値はゼロではないので導電体で生じる発熱の影響を受ける。上述のように、ヒータの長手方向において発熱抵抗体が発熱しない領域が生じないように、複数の発熱抵抗体を基板長手方向及び短手方向に対して斜めに傾けて配置すると、図２（ｂ）に示す発熱ブロックと図２（ｃ）に示す発熱ブロックで発熱量が異なってしまうことが判った。この現象を図３を用いて説明する。
【００１９】
図３（ａ）は発熱ラインＡ中の発熱ブロックＡ７及びＡ８の等価回路図である。図３（ｂ）は発熱ラインＡの発熱分布図である。図３（ｃ）は発熱ラインＡと発熱ラインＢを合計した発熱分布図である。図３（ａ）のように、複数の発熱抵抗体を基板長手方向及び短手方向に対して斜めに傾けて配置すると、長手方向において第１及び第２導電体を流れる電流の向きと発熱抵抗体を流れる電流の向きが同じである第１の発熱ブロック（発熱ブロックＡ７）と、長手方向において第１及び第２導電体を流れる電流の向きと発熱抵抗体を流れる電流の向きが逆である第２の発熱ブロック（発熱ブロックＡ８）が形成される。そして、第１の発熱ブロック（発熱ブロックＡ７）と第２の発熱ブロック（発熱ブロックＡ８）が長手方向で隣り合わせに直列接続される構造になる。
【００２０】
図３（ａ）の発熱ブロックＡ７及びＡ８の等価回路図に示すように、発熱抵抗体（Ａ７−１〜Ａ７−４）及び、発熱抵抗体（Ａ８−１〜Ａ８−４）を並列接続する導電パターンの抵抗値をｒとした場合、発熱ブロックＡ７の発熱抵抗体Ａ７−１が存在する領域ＷＡ７−１の導電パターンの発熱量は、導電パターンＡａ−４の抵抗値と導電パターンＡａ−４に流れる電流値の２乗の積（＝ｒ×（Ｉ２＋Ｉ３＋Ｉ４）２）となる。発熱ブロックＡ８の発熱抵抗体Ａ８−１が存在する領域ＷＡ８−１の導電パターンの発熱量は、導電パターンＡａ−５の抵抗値と導電パターンＡａ−５に流れる電流値の２乗の積（＝ｒ×Ｉ１２）と、導電パターンＡｂ−４の抵抗値と導電パターンＡｂ−４に流れる電流値の２乗の積（＝ｒ×（Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３＋Ｉ４）２）の合計値となる。発熱ブロックＡ８では電流がヒータ長手方向の一方に流れる場合、逆方向に電流が流れる戻りの経路を持つため、その分発熱ブロックＡ７に比べて、導電パターンによる発熱量が大きくなることが分かる。同様に、発熱ブロックＡ８の発熱抵抗体Ａ８−２〜Ａ８−４が存在する領域の導電パターンの発熱量も、発熱ブロックＡ７の発熱抵抗体Ａ７−２〜Ａ７−４が存在する領域の導電パターンの発熱量に比べて大きくなる。発熱ラインＡでは、発熱ブロックＡ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６の導電パターンの発熱量は、発熱ブロックＡ１、Ａ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９、Ａ１１、Ａ１３、Ａ１５、Ａ１７の導電パターンの発熱量に比べて大きくなる。発熱ラインＢでは、発熱ブロックＢ１、Ｂ３、Ｂ５、Ｂ７、Ｂ９、Ｂ１１、Ｂ１３、Ｂ１５、Ｂ１７の導電パターンの発熱量は、発熱ブロックＢ２、Ｂ４、Ｂ６、Ｂ８、Ｂ１０、Ｂ１２、Ｂ１４、Ｂ１６の導電パターンの発熱量に比べて大きくなる。ヒータ１０では、導電パターンの発熱量が小さくなる発熱ブロック（第１の発熱ブロック）と、導電パターンの発熱量が大きくなる発熱ブロック（第２の発熱ブロック）が交互に接続されている。なお、図３（ｂ）及び図３（ｃ）のシミュレーションでは、ヒータ１０の発熱抵抗体の総抵抗値を約１１．５Ω、導電パターンのシート抵抗値を０．００５Ω／□、発熱抵抗体のシート抵抗値を０．２５Ω／□として計算している。発熱ブロック中の隣り合う発熱パターンの両端部が、線長３．２４ｍｍ、線幅０．８ｍｍの導電パターンで接続されていると条件を簡単化すると、発熱パターンを接続する導電パターンの抵抗値ｒは０．０２Ωとなる。
【００２１】
図３（ｂ）では、導電パターンの発熱量を含めた、発熱ラインＡの発熱分布図を示している。上述したように、発熱ラインＡでは、導電パターンの発熱量が小さくなる発熱ブロックと、導電パターンの発熱量が大きくなる発熱ブロックが交互に接続されており、ヒータ長手方向に発熱ムラが生じることがわかる。
【００２２】
そこで本実施例のヒータは、図２（ａ）に示すように、第１の発熱ブロックと第２の発熱ブロックを共に有する第１列と第２列が短手方向の異なる位置に設けられている。そして、第１列中の一つの第１の発熱ブロック全体と第２列中の一つの第２の発熱ブロック全体が長手方向において実質的に重なり、第１列中の一つの第２の発熱ブロック全体と第２列中の一つの第１の発熱ブロック全体が長手方向において実質的に重なるように第１列と第２列が配置されている。これにより、発熱ラインＡ（第１列）中の導電パターンの発熱量が大きくなる発熱ブロック（第２の発熱ブロック）と、発熱ラインＢ（第２列）中の導電パターンの発熱量が小さくなる発熱ブロック（第１の発熱ブロック）が、基板長手方向において重なり、また、発熱ラインＡ（第１列）中の導電パターンの発熱量が小さくなる発熱ブロック（第１の発熱ブロック）と、発熱ラインＢ（第２列）中の導電パターンの発熱量が大きくなる発熱ブロック（第２の発熱ブロック）が、基板長手方向において重なる。したがって、ヒータ長手方向における、導電パターンによる発熱分布ムラを抑えることができる。なお、必ずしも第１の発熱ブロックと第２の発熱ブロックが１ｍｍのずれもなく完璧に重なっている必要はなく、発熱分布ムラが抑えられるように一つの第１の発熱ブロック全体と一つの第２の発熱ブロック全体がほぼ重なっていれば良い。図２（ａ）の場合における発熱分布ムラ抑制効果を、図３を用いて説明する。
【００２３】
図３（ｃ）では、導電パターンの発熱量を含めた、発熱ラインＡと発熱ラインＢを合計したの発熱分布図を示している。上流側の発熱ラインＡと下流側の発熱ラインＢで発熱量の差分が打ち消されるため、ヒータ長手方向に発熱ムラが改善できることがわかる。
【００２４】
このように、第１列中の一つの第１の発熱ブロック全体と第２列中の一つの第２の発熱ブロック全体が長手方向において実質的に重なり、第１列中の一つの第２の発熱ブロック全体と第２列中の一つの第１の発熱ブロック全体が長手方向において実質的に重なるように第１列と第２列を配置すれば、発熱分布ムラを抑えることができる。
【００２５】
なお、１本の発熱抵抗体の形状は図２に示すような長方形に限るものではないが、特に長方形とするのが好ましい。形状を長方形とすることにより発熱抵抗体全体に電流が流れるようにできる。例えば発熱抵抗体の形状を平行四辺形にした場合、電流が流れやすい最短経路が１本の発熱抵抗体全体ではなく一部になりこの最短経路に多くの電流が集中する。このため、１本の発熱抵抗体に流れる電流分布に偏りが生じ、発熱分布ムラ抑制効果が低減してしまう場合があるが、形状を長方形すればこの現象を抑えることができる。
【００２６】
図４はヒータ１０の非通紙部昇温を説明するための図である。このヒータは、基板長手方向において発熱抵抗体が設けられている領域（発熱ライン長）の中央部がプリンタの記録材搬送基準Ｘと合うように配置されている。本例では、Ａ４サイズ（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）紙を縦送りする場合（２９７ｍｍの辺が搬送方向と平行になるように搬送する場合）を例として示しており、Ａ４サイズ紙の２１０ｍｍの辺の中央が基準Ｘと合うように記録材を搬送するプリンタに搭載される。
【００２７】
ヒータ１０は、ＵＳ−ＬＥＴＴＥＲ紙（約２１６ｍｍ×２７９ｍｍ）を縦送りする場合に対応するため、２２０ｍｍの発熱ライン長を有している。ところで、上述したように本例の定着装置を搭載するプリンタは、ＬＥＴＴＥＲサイズに対応しているが、基本的にＡ４サイズ紙対応のプリンタである。したがって、Ａ４サイズ紙を利用する頻度が最も多いユーザー向けのプリンタである。しかしながら、ＬＥＴＴＥＲサイズにも対応しているため、Ａ４サイズ紙をプリントする場合、発熱ラインの両端部に５ｍｍずつ非通紙領域が生じる。定着処理中、記録材搬送基準Ｘ付近のヒータ温度を検知する温度検知素子１１１の検知温度が制御目標温度を維持するようにヒータへの供給電力が制御されている。したがって非通紙部では紙に熱を奪われないため、非通紙部の温度が通紙部に比べて上昇する。なお、本例ではＬＥＴＴＥＲサイズを最大サイズ、Ａ４サイズを非通紙領域の昇温を抑えたい特定サイズとしている。
【００２８】
本実施例のヒータは、Ａ４サイズ紙の端部が、図４のように、ヒータ両端に設けられた発熱ブロックＡ１、Ａ１７、Ｂ１、Ｂ１７を通過し、且つそれぞれの発熱ブロックの両端に設けられた発熱抵抗体（Ａ１−１、Ａ１−４、Ａ１７−１、Ａ１７−４、Ｂ１−１、Ｂ１−４、Ｂ１７−１、Ｂ１７−４）を紙の端部が通過しないようにヒータが構成されている。このため、Ａ４サイズ紙が通過しない領域の発熱抵抗体の温度が上昇するものの、発熱抵抗体はＰＴＣなので、この発熱抵抗体の抵抗値が上昇して電流が流れにくくなることにより発熱が抑えられ、結果的に非通紙領域の昇温が抑えられるようになっている。
【００２９】
また、上述したようにヒータ長手方向に亘って発熱分布ムラが生じないようにヒータの構成を設定しているので、紙が通過する領域における発熱ムラは抑えられており、定着性も均一にできる。
【実施例２】
【００３０】
図５は実施例２のヒータ２０の構成を示す図である。このヒータ２０は、発熱抵抗体の傾きの向きが発熱ラインＡと発熱抵抗体Ｂで同じになっている点が、実施例１のヒータ１０と異なる。しかしながらこのヒータ２０も、発熱ラインＢの導電体（Ｂａ、Ｂｂ）の形状を工夫することで、実施例１のヒータ１０と同様、第１列（発熱ラインＡ）中の一つの第１の発熱ブロック全体と第２列（発熱ラインＢ）中の一つの第２の発熱ブロック全体が長手方向において実質的に重なり、第１列中の一つの第２の発熱ブロック全体と第２列中の一つの第１の発熱ブロック全体が長手方向において実質的に重なるように第１列と第２列を配置している。つまり、発熱ラインＡでは、発熱ブロックＡ１、Ａ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９、Ａ１１、Ａ１３、Ａ１５、Ａ１７が発熱量が小さくなる第１の発熱ブロックに相当し、発熱ブロックＡ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６が発熱量が大きくなる第２の発熱ブロックに相当する。発熱ラインＢでは、発熱ブロックＢ２、Ｂ４、Ｂ６、Ｂ８、Ｂ１０、Ｂ１２、Ｂ１４、Ｂ１６が発熱量が小さくなる第１の発熱ブロックに相当し、発熱ブロックＢ１、Ｂ３、Ｂ５、Ｂ７、Ｂ９、Ｂ１１、Ｂ１３、Ｂ１５、Ｂ１７が発熱量が大きくなる第２の発熱ブロックに相当する。そして、（Ａ１とＢ１）、（Ａ２とＢ２）、・・・・・、（Ａ１７とＢ１７）がそれぞれ基板長手方向で重なっているので、発熱分布ムラを抑えることが出来る。
【符号の説明】
【００３１】
１ 定着フィルム
２ 加圧ローラ
１０ ヒータ
Ａ 発熱ラインＡ（第１列）
Ｂ 発熱ラインＢ（第２列）
Ａ１〜Ａ１７ 発熱ラインＡの発熱ブロック
Ｂ１〜Ｂ１７ 発熱ラインＢの発熱ブロック
Ａａ、Ａｂ 発熱ラインＡの導電体
Ｂａ、Ｂｂ 発熱ラインＢの導電体
Ａ１−１〜Ａ１７−４、Ｂ１−１〜Ｂ１７−４ 発熱抵抗体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に基板長手方向に沿って設けられている第１導電体と、前記基板上に前記第１導電体とは基板短手方向で異なる位置に前記長手方向に沿って設けられている第２導電体と、正の抵抗温度特性を有しており前記第１導電体と前記第２導電体間に電気的に並列接続されている複数本の発熱抵抗体と、を有し、電気的に並列接続された複数本の前記発熱抵抗体を有する発熱ブロックが前記長手方向に沿って複数個設けられており、複数個の前記発熱ブロックが電気的に直列に接続されているヒータにおいて、
前記複数の発熱抵抗体は前記長手方向及び前記短手方向に対して斜めに傾いており、前記長手方向において前記第１及び第２導電体を流れる電流の向きと前記発熱抵抗体を流れる電流の向きが同じである第１の発熱ブロックと、前記長手方向において前記第１及び第２導電体を流れる電流の向きと前記発熱抵抗体を流れる電流の向きが逆である第２の発熱ブロックと、が前記長手方向で隣り合わせに直列接続されており、前記第１の発熱ブロックと前記第２の発熱ブロックを共に有する第１列と第２列が前記短手方向の異なる位置に設けられており、第１列中の一つの前記第１の発熱ブロック全体と第２列中の一つの前記第２の発熱ブロック全体が前記長手方向において重なり、前記第１列中の一つの前記第２の発熱ブロック全体と前記第２列中の一つの前記第１の発熱ブロック全体が前記長手方向において重なるように前記第１列と前記第２列が配置されていることを特徴とするヒータ。
【請求項２】
前記第１列と前記第２列は電気的に直列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のヒータ。
【請求項３】
前記発熱抵抗体の形状は長方形であり、隣り合う前記発熱抵抗体と前記長手方向において一部が重なり合うように配置されていることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載のヒータ。
【請求項４】
一つの前記発熱ブロックに含まれる前記複数本の発熱抵抗体は、前記長手方向において中央に配置されている発熱抵抗体よりも端部に配置されている発熱抵抗体のほうが抵抗値が高いことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載のヒータ。
【請求項５】
エンドレスベルトと、前記エンドレスベルトの内面に接触するヒータと、前記エンドレスベルトを介して前記ヒータと共にニップ部を形成するニップ部形成部材と、を有し、前記ニップ部で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ加熱する像加熱装置において、前記ヒータが請求項１〜４いずれか１項に記載のヒータであることを特徴とする像加熱装置。
【請求項１】
基板と、前記基板上に基板長手方向に沿って設けられている第１導電体と、前記基板上に前記第１導電体とは基板短手方向で異なる位置に前記長手方向に沿って設けられている第２導電体と、正の抵抗温度特性を有しており前記第１導電体と前記第２導電体間に電気的に並列接続されている複数本の発熱抵抗体と、を有し、電気的に並列接続された複数本の前記発熱抵抗体を有する発熱ブロックが前記長手方向に沿って複数個設けられており、複数個の前記発熱ブロックが電気的に直列に接続されているヒータにおいて、
前記複数の発熱抵抗体は前記長手方向及び前記短手方向に対して斜めに傾いており、前記長手方向において前記第１及び第２導電体を流れる電流の向きと前記発熱抵抗体を流れる電流の向きが同じである第１の発熱ブロックと、前記長手方向において前記第１及び第２導電体を流れる電流の向きと前記発熱抵抗体を流れる電流の向きが逆である第２の発熱ブロックと、が前記長手方向で隣り合わせに直列接続されており、前記第１の発熱ブロックと前記第２の発熱ブロックを共に有する第１列と第２列が前記短手方向の異なる位置に設けられており、第１列中の一つの前記第１の発熱ブロック全体と第２列中の一つの前記第２の発熱ブロック全体が前記長手方向において重なり、前記第１列中の一つの前記第２の発熱ブロック全体と前記第２列中の一つの前記第１の発熱ブロック全体が前記長手方向において重なるように前記第１列と前記第２列が配置されていることを特徴とするヒータ。
【請求項２】
前記第１列と前記第２列は電気的に直列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のヒータ。
【請求項３】
前記発熱抵抗体の形状は長方形であり、隣り合う前記発熱抵抗体と前記長手方向において一部が重なり合うように配置されていることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載のヒータ。
【請求項４】
一つの前記発熱ブロックに含まれる前記複数本の発熱抵抗体は、前記長手方向において中央に配置されている発熱抵抗体よりも端部に配置されている発熱抵抗体のほうが抵抗値が高いことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載のヒータ。
【請求項５】
エンドレスベルトと、前記エンドレスベルトの内面に接触するヒータと、前記エンドレスベルトを介して前記ヒータと共にニップ部を形成するニップ部形成部材と、を有し、前記ニップ部で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ加熱する像加熱装置において、前記ヒータが請求項１〜４いずれか１項に記載のヒータであることを特徴とする像加熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１２９４８３（Ｐ２０１１−１２９４８３Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８９７２３（Ｐ２００９−２８９７２３）
【出願日】平成２１年１２月２１日（２００９．１２．２１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２１日（２００９．１２．２１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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