ヒータ及びこのヒータを搭載する像加熱装置
【課題】 非通紙部昇温抑制効果のある長手分割搬送方向通電ヒータにおいて、スタンバイ加熱や長時間の加熱を要せずとも端部定着不良の無いヒータを提供する。
【解決手段】 通電により発熱する正の抵抗温度特性を有する発熱抵抗体が基板長手方向において複数に分割し、分割した複数の発熱抵抗体は電気的に直列に接続したヒータにおいて、少なくとも基板長手方向両端部における発熱抵抗体の抵抗が中央部よりも高くする。
【解決手段】 通電により発熱する正の抵抗温度特性を有する発熱抵抗体が基板長手方向において複数に分割し、分割した複数の発熱抵抗体は電気的に直列に接続したヒータにおいて、少なくとも基板長手方向両端部における発熱抵抗体の抵抗が中央部よりも高くする。
【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】
電子写真方式の複写機やプリンタに搭載する加熱定着装置として、耐熱樹脂や金属をベースにした筒状のフィルム（定着フィルム、定着ベルト）の内面に低熱容量のセラミックヒータを接触させ、フィルムを介して記録材を加熱するオンデマンドタイプ（フィルム加熱タイプとも呼ばれている）がある。
【０００３】
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各パーツへのダメージの発生を招きやすくなる。また、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、小サイズ紙の場合の非通紙部に相当する領域で高温オフセットが発生してしまう。
【０００４】
この非通紙部昇温を抑える手法として、基板上の帯状発熱抵抗体を正の抵抗温度特性（温度が上がると抵抗が上がる特性、以後ＰＴＣ特性と称す：ＰＴＣ＝Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）とし、発熱抵抗体の長手方向両側に沿って電極を形成したヒータが特許文献１に開示されている（以後搬送方向通電ヒータと称す）。
【０００５】
また、長手方向において上記ＰＴＣ特性を持つ発熱抵抗体と電極を複数に分割し、隣り合う電極部を互い違いに直列につなぐ構成が特許文献２に記載されている（以後長手分割搬送方向通電ヒータと称す）。
【０００６】
一般的に発熱抵抗体を構成するペースト材料はシート抵抗が低いほどＰＴＣ特性が高い。特許文献１に記載されている搬送方向通電ヒータと、特許文献２に記載されている長手分割搬送方向通電ヒータでは発熱抵抗体の総抵抗、基板短手方向幅、厚みを同じとした場合、長手分割搬送方向通電ヒータのほうがシート抵抗を低くすることが出来るためＰＴＣ特性を高くし易く非通紙部昇温抑制効果を大きくすることも可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０７−０９４２６０
【特許文献２】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】
【０００８】
前述した長手分割搬送方向通電ヒータでも搬送方向通電ヒータと同じく発熱抵抗体の基板長手方向の長さ（長手分割搬送方向通電ヒータでは合計した長さ：以後発熱体総幅と称す）は端部での定着性を考慮し、記録材の通紙最大サイズにプラス数ｍｍから１０ｍｍ程度で構成されることが多い。
【０００９】
このような構成下で定着器全体が冷えている状態からのヒータ加熱時は、発熱抵抗体端部近傍では基板端部、或いは定着器を構成する部材端部への放熱分があるためヒータ中央部の温度に対して低くなる、いわゆる端部温度低下現象が発生してしまう場合があった。この端部温度低下現象が記録材の通紙域で発生している状態で定着動作を行うと端部において定着不良が発生する。
【００１０】
プリント開始前に定着器全体を加熱しておくスタンバイ加熱は上記端部温度低下現象に対して効果的ではあるが、省エネの観点、或いは電源オンからプリントレディになるまである一定時間必要とする点からも好ましくない。
【００１１】
従って本出願に係る発明の目的は、非通紙部昇温抑制効果のある長手分割搬送方向通電ヒータにおいて、スタンバイ加熱や長時間の加熱を要せずとも端部定着不良の無いヒータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の課題を解決するための本発明は、基板と、前記基板上に設けられており通電により発熱する正の抵抗温度特性を有する発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体に給電するための電極と導電パターンを有し、前記発熱抵抗体が基板長手方向において複数に分割され、分割された複数の発熱抵抗体は電気的に直列に接続されたヒータにおいて、少なくとも基板長手方向両端部における発熱抵抗体の抵抗が中央部よりも高いことを特徴とする。
【００１３】
また、筒状のフィルムと、前記フィルムの内面に接触するヒータと、前記フィルムを介して前記ヒータとニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、前記ヒータが上述のヒータであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、発熱抵抗体が基板長手方向において複数に分割され、分割された複数の発熱抵抗体は電気的に直列に接続されたヒータにおいて、少なくとも基板長手方向両端部における発熱抵抗体の抵抗を中央部よりも高くしたことで、端部温度低下現象の発生を抑制できるため端部定着不良の発生が無い。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】画像形成装置の概略構成図
【図２】定着装置の概略構成図
【図３】実施例１のヒータの平面図
【図４】図３のＡ−Ａ断面図
【図５】比較例ヒータの平面図
【図６】実施例１のヒータの平面図（詳細図）
【図７】フィルム表面温度測定位置を示した図
【図８】比較例ヒータの常温状態における温度分布及び抵抗値分布を示した図
【図９】記録材を定着処理している時の比較例ヒータの温度分布及び抵抗値分布を示した図
【図１０】実施例１のヒータの常温状態における温度分布及び抵抗値分布を示した図
【図１１】記録材を定着処理している時の実施例１のヒータの温度分布及び抵抗値分布を示した図
【図１２】一般的な長手方向通電ヒータの説明図
【図１３】ヒータとＢ５サイズ紙との位置関係を示した図
【図１４】各ヒータにおける非通紙昇温状態を示した図
【図１５】実施例２のヒータの平面図
【図１６】実施例２のヒータの平面図（詳細図）
【図１７】実施例３のヒータの平面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（１）画像形成装置例
図１は本実施形態の像加熱装置を加熱定着装置として搭載した画像形成装置の一例の概略構成図である。本例の画像形成装置は転写式電子写真プロセス利用のレーザービームプリンターである。
【００１７】
１は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）であり、矢印ａの時計方向に所定の周速度（プロセススピード）にて回転駆動される。感光ドラム１は、ＯＰＣ・アモルファスＳｅ・アモルファスＳｉ等の感光材料層を、アルミニウムやニッケルなどのシリンダ（ドラム）状の導電性基体の外周面に形成した構成から成る。
【００１８】
感光ドラム１はその回転過程で帯電手段としての帯電ローラ２により所定の極性・電位に一様に帯電処理される。その回転感光ドラム１の一様帯電面に対してレーザービームスキャナ３から出力される、画像情報に応じて変調制御（ＯＮ／ＯＦＦ制御）されたレーザービームによる走査露光Ｌがなされることにより、回転感光ドラム面に目的の画像情報の静電潜像が形成される。
【００１９】
その形成潜像が現像装置４でトナーＴにより現像されて可視化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像との組み合わせで用いられることが多い。
【００２０】
一方、給紙ローラ８の駆動により給紙カセット９内に収容されている記録材Ｐが一枚ずつ繰り出されて、ガイド１０・レジストローラ１１を有するシートパスを通って感光ドラム１と転写ローラ５の圧接部である転写ニップ部に所定の制御タイミングにて給送され、その給送記録材Ｐの面に感光ドラム１面側のトナー画像が順次に転写されていく。
【００２１】
転写ニップ部を出た記録材は感光ドラム１の面から順次に分離されて、搬送装置１２で像加熱装置としての加熱定着装置６に導入されてトナー画像の熱定着処理を受ける。加熱定着装置６については次の（２）項で詳述する。
【００２２】
加熱定着装置６を出た記録材Ｐは搬送ローラ１３・ガイド１４・排紙ローラ１５を有するシートパスを通って、排紙トレイ１６にプリントアウトされる。
【００２３】
また、記録材分離後の回転感光ドラム面はクリーニング装置７により転写残りトナー等の付着汚染物の除去処理を受けて清浄面化され、繰り返して作像に供される。
【００２４】
本実施の形態においては、プロセスピードが１８０ｍｍ／ｓｅｃのＡ４・ＬＴＲサイズ紙対応の画像形成装置を使用した。
【００２５】
（２）加熱定着装置（像加熱装置）６
図２は本実施形態の像加熱装置としての加熱定着装置６の概略構成模型図である。本例の加熱定着装置６は、フィルム加熱方式である。なお、後述する実施例のヒータと比較例のヒータは、この加熱定着装置６に取り付けられる。
【００２６】
本実施形態の加熱定着装置６は、筒状のフィルム２３と、フィルム２３の内面に接触するヒータ２２と、フィルム２３を介してヒータ２２と定着ニップ部を形成する加圧ローラ（加圧部材）２４と、を有する。ヒータ２２は耐熱樹脂の保持部材２１に保持されている。保持部材２１はフィルム２３の回転を案内するガイドの機能も有している。加圧ローラ２４はモータＭから動力を受けて矢印ｂ方向に回転する。加圧ローラ２４が回転することによってフィルム２３が従動して回転する。
【００２７】
保持部材２１は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）や液晶ポリマー等の耐熱性樹脂の成形品である。
【００２８】
ヒータ２２は、ヒータ基板２２ａと、基板２２ａ上に形成された発熱抵抗体２２ｂと、導電パターン２２ｆと、発熱抵抗体２２ｂ及び導電パターン２２ｆを覆う絶縁性（本実施例ではガラス）の表面保護層２２ｃを有する。
【００２９】
ヒータ基板２２ａの裏面側にはサーミスタ等の温度検知素子２２ｄが当接している。温度検知素子２２ｄの検知温度に応じて発熱抵抗体２２ｂへの通電が制御される。
【００３０】
フィルム２３の厚みは、良好な熱伝導性を確保するため２０μｍ以上６０μｍ以下程度が好ましい。フィルム２３は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）・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）・ＰＰＳ等の材質の単層フィルム、あるいはＰＩ（ポリイミド）・ＰＡＩ（ポリアミドイミド）・ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）・ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）等の材質のベースフィルムの表面にＰＴＦＥ・ＰＦＡ・ＦＥＰ（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）等を離型層としてコーティングした複合層フィルムが好適である。また、高熱伝導性を有するＳＵＳ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等の純金属、合金等をベースフィルム層に用い、離型層に前述のコーティング処理、フッ素樹脂チューブの被服を行ったものも好適である。
【００３１】
加圧ローラ２４は、鉄やアルミニウム等の材質の芯金２４ａと、シリコーンゴム等の材質の弾性層２４ｂ、ＰＦＡ等の材質の離型層２４ｃを有する。
【００３２】
記録材がニップ部Ｎで挟持搬送されることにより記録材上のトナー像は記録材に加熱定着される。ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐは排紙トレイ１６に搬送される。
【００３３】
（３）ヒータ２２
次に、ヒータ２２を構成する材料、製造方法等について説明する。図３は実施例のヒータ２２の平面図、図４は図３に示すＡ−Ａ′面でのヒータ２２の断面図である。
【００３４】
基板２２ａの材質は、アルミナや窒化アルミニウム等のセラミックスである。発熱抵抗体２２ｂは、（Ａ）導電成分、（Ｂ）ガラス成分、（Ｃ）有機結着成分を混合した発熱抵抗ペーストを基板２２ａ上に印刷した後、焼成したものである。
【００３５】
発熱抵抗ペーストを焼成すると（Ｃ）の有機結着成分が焼失し（Ａ）、（Ｂ）が残る。したがって、焼成した後のヒータ基板上には、導電成分とガラス成分とを含有する発熱抵抗体が形成される。
【００３６】
ここで、（Ａ）の導電成分としては、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）、銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）等の単独もしくは複合で用いられ、０．１Ω／□〜１００Ω／□のシート抵抗値で抵抗温度係数（以後ＴＣＲと称す）を＋３００ｐｐｍ／℃以上のＰＴＣ（正の抵抗温度特性）にするのが非通紙部昇温抑制の面で好適である。なお、シート抵抗は厚み１０μｍの場合の値とする。
【００３７】
酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）は非金属系導電成分であり、固有抵抗値としては金属系導電成分ほどではないが、十分に抵抗の低い材料であり、発熱抵抗ペースト材料として好適である。
【００３８】
なお、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）を主体とした導電成分からなる発熱抵抗体２２ｂは銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）を主体、もしくは銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）に酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）を加えた導電成分よりもシート抵抗が高くなる傾向にある。酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）を単独で用いる、銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）を単独で用いる、または酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）に銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）を加える、のいずれかを選択するかは、ヒータ２２を設計する上で必要な発熱抵抗体２２ｂの総抵抗値、ＰＴＣ特性を考慮して適宜選択、或いは調整すれば良い。
【００３９】
また、上記（Ａ）〜（Ｃ）以外においても本発明の特性を損なわない程度の微量であれば他の材料が含まれる事は問題無い。
【００４０】
また、（Ｂ）のガラス粉末の比率及び具体的材料の選定は、本発明の特性を損なわない範囲で適宜選択されれば良い。ガラス粉末の発熱抵抗ペースト材に占める割合としては、５重量％以上７０重量％以下が好ましい。
【００４１】
給電用電極２２ｅと導電パターン２２ｆは、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）や銀・白金（Ａｇ・Ｐｔ）合金、銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）合金などを主体とする導電ペーストを用いてスクリーン印刷法にて形成している。給電用電極２２ｅと導電パターン２２ｆは発熱抵抗体２２ｂに給電する目的で設けられているので、抵抗は発熱抵抗体２２ｂに対して十分低くしている。
【００４２】
２２ｃは、発熱抵抗体２２ｂのオーバーコート層であり、発熱抵抗体２２ｂとフィルム２３との電気的な絶縁性を確保すること、及びヒータ２２とフィルム２３との摺動性を確保することを主な目的として設けてある。本実施形態では、オーバーコート層として厚さ約５０μｍの耐熱性ガラス層を用いた。
【００４３】
（４）製造方法
次に、ヒータ２２の製造方法を説明する。
まず、発熱抵抗ペーストを基板２２ａ上にスクリーン印刷して塗布膜を形成する。この後、塗布膜を乾燥し、焼成炉中で焼成ピーク温度が約８５０℃で約１０分間（焼成炉経過時間は約４０分）焼成する。この焼成により発熱抵抗ペースト中に含まれていた有機結着成分類は蒸発飛散する。そして、無機結着成分であるガラス成分が溶融し、導電成分を基板２２ａ上の表面に固着させて発熱抵抗体２２ｂを形成する。
【００４４】
次に、基板２２ａ上に前述した導電ペーストをスクリーン印刷により塗布し、乾燥した後、発熱抵抗ペーストの場合と同様に焼成することにより給電用電極２２ｅと導電パターン２２ｆを形成する。
【００４５】
その後、オーバーコート層２２ｃを形成する。このオーバーコート層２２ｃは、例えば酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を主成分とした酸化ケイ素（ＳｉＯ２）−酸化亜鉛（ＺｎＯ）−酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）系のガラス粉末と、エチルセルロール（有機結着成分）とともに有機溶剤で混練してなるガラスペーストを表面部分に隙間無く連続して塗膜を形成する。そして、この塗布膜を乾燥した後、焼成炉中で焼成ピーク温度が約８５０℃で約１０分間（焼成炉経過時間は約４０分）焼成して、厚さ１５μｍから１００μｍのガラス質のオーバーコート層を得る。厚みの必要に応じて適宜重ねて塗ることは何ら問題無い。
【００４６】
（実施例１）
次に、本実施例１のヒータ２２の形状・特性について更に詳細に説明する。
本実施例では基板２２ａとして幅１２ｍｍ・長さ２８５ｍｍ・厚さ０．６ｍｍの窒化アルミニウム基板を使用した。
【００４７】
発熱抵抗体２２ｂの導電成分は酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）を主体とし、総抵抗１５Ω、＋５００ｐｐｍ／℃のＰＴＣ特性のものを用いた。
【００４８】
図３に示すように発熱抵抗体２２ｂを長手方向にわたり７つの長方形にして分割し、分割された長方形の発熱抵抗体２２ｂは電気的に直列に接続している。
【００４９】
本実施例では発熱抵抗体２２ｂに用いる発熱抵抗ペースト材料は全て同じものを用いて、発熱抵抗体２２ｂの形状を変更することで、基板長手方向両端部における発熱抵抗体の抵抗を中央部よりも高い構成にした。
【００５０】
具体的には、図６に示すように基板長手方向両端部における発熱抵抗体２２ｂの基板短手方向の長さＬ１を２．２ｍｍにし、それ以外の発熱抵抗体の基板短手方向の長さＬ２を２．０ｍｍ、基板長手方向の分割された発熱抵抗体長さＬ３は７つの発熱抵抗体ブロックで３１ｍｍに共通とすることで成し得た。つまり、基板長手方向両端部の発熱抵抗体ブロックはそれ以外の発熱抵抗体ブロックに比べて１０％抵抗が高くなっている。発熱抵抗体ブロック間の隙間は０．５ｍｍとし、発熱体総幅Ｌ２０は２２０ｍｍとした。
【００５１】
ここで、定着器６の常温状態から通電によるヒータ２２加熱時のフィルム２３表面温度測定結果と、そのときの各発熱抵抗体ブロックの抵抗とジュール熱量について、イメージ図を用いて説明する。なお前述のフィルム２３表面温度測定は図７に示すニップ部Ｎよりもフィルム２３回転方向上流側のＸ−Ｙ面で測定を行い、１２０Ｖを定着ヒータ２２に印加して中央部が２００℃に達した時のヒータ２２長手位置の端部近傍の温度分布を評価した。
【００５２】
まず、比較として図５に示す比較例の長手分割搬送方向通電ヒータから説明する。
図８（ａ）に示すように常温状態（２５℃）の場合は発熱抵抗体２２ｂの各ブロックにおいて温度差が無い。なお、グラフの横軸であるヒータ長手位置には実際のヒータ平面図を下に記して対比させた。
【００５３】
この温度差が各発熱抵抗体ブロックで無い状態ではＰＴＣ特性の影響も無いため、図８（ｂ）に示す分割された発熱抵抗体ブロックの個々の抵抗値ｒ１からｒ３での差も無い。ここで、図８（ｂ）では分割された個々の発熱抵抗体ブロックの抵抗値を１００としたイメージ図を示した。
【００５４】
次に基板長手方向両端の電極２２ｅ間に電圧を印加して通電した際のヒータ温度上昇過程について図９をもとに説明する。
【００５５】
発熱抵抗体に通電すると個々の発熱抵抗体ブロックが発熱しヒータ基板全体も昇温していく。しかし図９（ａ）に示すように、基板長手中央部に比べて両端部は放熱の影響が大きいために、発熱抵抗体２２ｂの存在する長手位置においてもヒータの温度が低下する端部温度低下現象が生じてしまう。
【００５６】
図９（ａ）で明らかなように、記録材最大サイズ（本実施例ではＬＴＲサイズ）通紙域端部において温度低下が見られ、この状態でトナーが転写された記録材が定着ニップＮを通過した場合は端部定着不良となる。
【００５７】
発熱抵抗体２２ｂと記録材最大サイズ幅に関しては前述したように、記録材最大サイズ幅プラス数ｍｍ程度片側分で長くなるよう発熱抵抗体総幅を構成するのが一般的であり、本比較例構成では片側プラス２ｍｍで構成している。
【００５８】
ここで、発熱抵抗体総幅を記録材最大サイズに比べて充分長く取れば端部温度低下現象は記録材最大サイズ通紙域において抑制できるが、画像形成装置の小型化などの観点から好ましくない。
【００５９】
一方、分割された個々の発熱抵抗体２２ｂの抵抗値に着目すると、ＰＴＣ特性の影響により個々の発熱抵抗体ブロックにおいて差が生じてくる。
【００６０】
まず、比較例では＋５００ｐｐｍ／℃のＰＴＣ特性を示す発熱抵抗ペーストを用いているため、温度の上昇に伴いシート抵抗、言い換えれば抵抗値が上がる特性を示す。しかし、図９（ａ）で示すように端部温度低下現象が生じているためシート抵抗の変化は中央部と両端部の発熱抵抗体ブロックでは異なり、中央部のシート抵抗の上昇量に比べて、両端部のシート抵抗の変化は少なくなる。
【００６１】
実際は分割された個々の発熱抵抗体２２ｂの中でも温度分布に従ってシート抵抗の異なる部分が存在するが、分割された発熱抵抗体ブロックの個々に着目し、各々の抵抗値をｒ１からｒ３としてイメージ図に表したものが図９（ｂ）である。
【００６２】
図９（ｂ）に示すとおり、個々の発熱抵抗体２２ｂの抵抗値自体は常温（２５℃）のときの値である１００に対して上がってはいるものの、基板長手方向において端部温度低下現象が生じているため、分割した発熱抵抗体２２ｂの抵抗値であるｒ１からｒ３間では上昇度合いに差が生じてしまっていると予想される。
【００６３】
このとき、個々の発熱抵抗体２２ｂのジュール熱量Ｑは電流をＩとするとＩ２×ｒで表され、分割された個々の発熱抵抗体ブロックに流れる総電流量Ｉは一定であることから、抵抗値に応じてジュール熱量に差が生じることになり、抵抗値が高いほどジュール熱量は大きくなる。
【００６４】
このように比較例の長手分割搬送方向通電ヒータの場合、本来基板両端部でのジュール熱量を多くして「端部温度低下現象」を解消したいがＰＴＣ特性の影響によりジュール熱量自体も基板端部では減少していた。
【００６５】
次に本実施例のヒータ２２について同様にフィルム表面温度測定と、そのときの各発熱抵抗体ブロックの抵抗とジュール熱量について、イメージ図を用いて説明する。
図１０（ａ）に示すように常温状態（２５℃）の場合は発熱抵抗体２２ｂの各ブロックにおいて温度差が無い。
この温度差が各発熱抵抗体ブロックで無い状態ではＰＴＣ特性の影響が無く、発熱抵抗体２２ｂの形状因子のみで抵抗値が決まる。
【００６６】
図１０（ｂ）に示すように、分割された発熱抵抗体ブロックの抵抗値ｒ２、ｒ３は同じ値を示し、抵抗値ｒ１はｒ２とｒ３よりも１０％高い抵抗値を示す。ここで、図１０（ｂ）では分割された個々の発熱抵抗体ブロックのうち、端部以外のｒ２、ｒ３の抵抗値を１００としたイメージ図を示した。
【００６７】
次に基板長手方向両端の電極２２ｅ間に電圧を印加して通電したときのヒータの温度上昇過程について図１１をもとに説明する。
発熱抵抗体２２ｂに通電すると個々の発熱抵抗体ブロックが発熱しヒータ基板全体も昇温していく。基板長手中央部に比べて両端部は放熱の影響が本来大きいが、本実施例構成では図１１（ａ）に示すように、端部の発熱抵抗体領域においても端部温度低下現象がない。
【００６８】
これは、もともと両端部において発熱抵抗体２２ｂの形状を変更し、分割された発熱抵抗体ブロック個々の抵抗値で見た場合に両端部の抵抗値を高くしておいたため、基板端部への放熱分をジュール熱量を多くして補うことが出来ているからである。
このとき分割された発熱抵抗体ブロックの個々に着目し、各々の抵抗値をｒ１からｒ３としてイメージ図に表したものが図１１（ｂ）である。
【００６９】
図１１（ｂ）に示すとおり、個々の発熱抵抗体２２ｂの抵抗値自体が常温（２５℃）のときの値である１００に対して上がっているのは比較例と同様であるが、本実施例の構成においては、端部の発熱抵抗体ブロックの抵抗値ｒ１がｒ２、ｒ３に対して高くなっておりジュール熱量（Ｑ＝Ｉ２×ｒ）が高い状態になっている。
【００７０】
この効果を確認すべく常温状態からプリントを開始し、端部定着性について検討したところ、比較例では定着不良が発生したが、本実施例の構成は良好な定着性を得ることが出来た。
【００７１】
次に、図３に記す本実施例の長手分割搬送方向通電ヒータの構成と、図５に記す比較例の長手分割搬送方向通電ヒータの構成と、一般的な図１２に記す長手方向通電ヒータの比較例構成について非通紙部昇温抑制効果を比較した。
【００７２】
図１２の長手方向通電ヒータは基板両端部に設けられた給電用の電極部２２ｅ間に発熱抵抗体２２ｂを分割せずに基板長手方向に配置し、電流は基板長手方向に流れる構成になっている。
【００７３】
基板２２ａ構成は実施例１と同様のものを用い、発熱抵抗体２２ｂの導電成分としては銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）を用い、総抵抗が１５Ω、＋５００ｐｐｍ／℃のＰＴＣ特性とした。
【００７４】
図１２の長手方向通電ヒータにも端部温度低下現象防止のために、発熱抵抗体端部においてジュール熱量を高くするための所謂絞り形状が設けてある。発熱抵抗体２２ｂの各部の寸法は、Ｌ４が３．６４ｍｍ、Ｌ５が４ｍｍ、Ｌ６は３１ｍｍである。
【００７５】
非通紙部昇温はヒータ制御温度を２００℃にした状態で、坪量６４ｇ／ｍ２であるＢ５サイズ紙（１８２ｍｍ×２５７ｍｍ）を１５ｐｐｍで３００枚連続通紙したときのフィルム表面温度を比較した。図１３に比較した３つのヒータとＢ５サイズ紙の関係を示す。
【００７６】
表１、及び図１４の評価結果からもわかる通り、一般的な長手方向通電ヒータ（図１３の（１））の場合には定着性は良いが、非通紙部昇温温度が高い。一方、比較例構成の長手分割搬送方向通電ヒータ（図１３の（２））は非通紙部昇温が低いが、定着性が悪い。本実施例の構成の長手分割搬送方向通電ヒータ（図１３の（３））は非通紙部昇温が比較例構成の長手分割搬送方向通電ヒータに比べて若干劣るものの、長手方向通電ヒータに比べて非通紙部昇温が低く、定着性も問題ない。
【００７７】
【表１】
【００７８】
一般的な長手方向通電ヒータにおいて非通紙部昇温温度が高いのは以下の理由による。Ｂ５サイズなどの小サイズ通紙によって、（１）ＰＴＣ特性を持つ発熱抵抗ペーストであるため、紙に熱を奪われない非通紙部の温度が上がる。（２）電流は基板長手方向に流れるため、非通紙部分のシート抵抗が通紙部に比べて上がる。（３）非通紙部分でのジュール熱量が通紙部分に比べて高くなる。
以上（１）〜（３）の悪循環を繰り返すことにより、長手方向通電ヒータ（図１３の（１））は非通紙部昇温が高くなる。
【００７９】
一方、比較例構成の長手分割搬送方向通電ヒータ（図１３の（２））において非通紙部昇温温度が抑制できるのは以下の理由による。まず、（１）、（２）までは長手方向通電ヒータと同様である。そして電流は基板短手方向に流れるため、端部の発熱抵抗体ブロックの中で、（３´）非通紙部分のシート抵抗が高い部分には電流が流れにくく、シート抵抗の低い通紙部分に多く電流が流れる。（４´）非通紙部分でのジュール熱量が低くなる。
以上（３´）、（４´）の点で、長手方向通電ヒータとは異なり非通紙部昇温が抑制できる。
【００８０】
そして、本実施例の構成である長手分割搬送方向通電ヒータ（図１３の（３））は基本的な非通紙部昇温抑制メカニズムは比較例構成の長手分割搬送方向通電ヒータ（図１３の（２））と同様である。しかしながら、長手分割搬送方向通電ヒータ（図１３の（２））より端部の発熱抵抗体ブロックの抵抗を高くしているため、非通紙部昇温抑制効果としては若干下がる。但し、長手方向通電ヒータに比べて非通紙部昇温抑制効果は高く、定着不良の発生も無い。
【００８１】
以上明らかなように、本実施例の構成を用いることで定着不良と非通紙部昇温が高いといった問題がないヒータを提供することが出来た。
【００８２】
なお、本実施例においては基板長手方向両端部における発熱抵抗体２２ｂの基板短手方向の長さのみを変更したが、複数個変更することや複数個の中で長さを変えることは、用いる定着器の仕様に応じて適宜調整すればよい。
【００８３】
（実施例２）
次に、本実施例２のヒータ２２の形状・特性について図１５と図１６をもとに説明する。
本実施例では基板２２ａは実施例１と同様のものを用い、発熱抵抗体２２ｂの導電成分も実施例１と同様に酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）を主体とし、総抵抗１５Ω、＋５００ｐｐｍ／℃のＰＴＣ特性に調整した。
【００８４】
図１５に示すように発熱抵抗体２２ｂを長手方向にわたり７つの長方形にして分割し、分割された長方形の発熱抵抗体２２ｂは電気的に直列に接続しているのも実施例１と同様である。
【００８５】
本実施例では、発熱抵抗体２２ｂに用いるペースト材料は全て同じものを用いて、発熱抵抗体２２ｂの基板長手方向長さを変更することで基板長手方向両端部における発熱抵抗体の抵抗を中央部よりも高い構成にした。
【００８６】
具体的には図１６に示すように、基板長手方向両端部における発熱抵抗体２２ｂの基板長手方向の長さＬ７を２８．９ｍｍにし、それ以外の発熱抵抗体２２ｂの基板長手方向の長さＬ８を３１．８ｍｍ、基板短手方向の分割された発熱抵抗体長さＬ９は７つの発熱抵抗体ブロックで２．０ｍｍに共通とすることで成し得た。つまり、基板長手方向両端部の発熱抵抗体ブロックはそれ以外の発熱抵抗体ブロックに比べて１０％抵抗が高くなっている。発熱抵抗体ブロック間の隙間は０．５ｍｍとし、発熱体総幅Ｌ２１は２１９．８ｍｍとした。
【００８７】
本実施例２の構成においても実施例１と同様の評価をした結果、定着不良と非通紙部昇温が高いといった問題がないヒータを得ることが出来た。
【００８８】
なお、本実施例においては基板長手方向両端部における発熱抵抗体の基板長手方向の長さのみを変更したが、複数個変更することや複数個の中で長さを変えることは、使用する定着器の仕様に応じて適宜調整すればよい。
【００８９】
（実施例３）
次に、本実施例３のヒータ２２の形状・特性について説明する。まず基板２２ａ、発熱抵抗体２２ｂの形状については図５と同様とした。本実施例では、発熱抵抗体２２ｂに用いる発熱抵抗ペースト材を変更することで基板長手方向両端部における発熱抵抗体２２ｂの抵抗値を中央部よりも高い構成にした。
【００９０】
具体的には、図１７に示す基板長手方向両端部における発熱抵抗体２２ｂのシート抵抗ｓｒ１を３４．１Ω／□にし、それ以外の発熱抵抗体２２ｂのシート抵抗ｓｒ２を３１．０Ω／□とすることで成し得た。
【００９１】
つまり、基板長手方向両端部の発熱抵抗体ブロックはそれ以外の発熱抵抗体ブロックに比べて１０％抵抗が高くなっている。
【００９２】
発熱抵抗体２２ｂの導電成分も実施例１と同様に酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）を主体とし、総抵抗１５Ω、ｓｒ１、ｓｒ２ともに＋５００ｐｐｍ／℃のＰＴＣ特性に調整した。
【００９３】
本実施例３の構成においても実施例１と同様の評価をした結果、定着不良と非通紙部昇温が高いといった問題がないヒータを得ることが出来た。
【００９４】
なお、本実施例においては基板長手方向両端部における発熱抵抗体のシート抵抗のみを変更したが、複数個変更することや複数個の中でシート抵抗を変えることは、使用する定着器の仕様に応じて適宜調整すればよい。
【００９５】
また、本実施例においては発熱抵抗ペースト材を変更することで基板長手方向両端部における発熱抵抗体２２ｂの抵抗値を中央部よりも高い構成にしたが、基板長手方向両端部における発熱抵抗体２２ｂの厚みを中央部よりも薄い構成にしても良い。
【００９６】
本発明は、未定着トナー像を記録材に定着する定着装置だけでなく、記録材上に定着済みのトナー像を再度加熱することによって、画像の光沢度を向上させる光沢付与装置などの像加熱装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００９７】
６ 定着装置
２１ フィルムガイド部材
２２ ヒータ
２３ フィルム
２４ 加圧ローラ
【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】
電子写真方式の複写機やプリンタに搭載する加熱定着装置として、耐熱樹脂や金属をベースにした筒状のフィルム（定着フィルム、定着ベルト）の内面に低熱容量のセラミックヒータを接触させ、フィルムを介して記録材を加熱するオンデマンドタイプ（フィルム加熱タイプとも呼ばれている）がある。
【０００３】
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各パーツへのダメージの発生を招きやすくなる。また、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、小サイズ紙の場合の非通紙部に相当する領域で高温オフセットが発生してしまう。
【０００４】
この非通紙部昇温を抑える手法として、基板上の帯状発熱抵抗体を正の抵抗温度特性（温度が上がると抵抗が上がる特性、以後ＰＴＣ特性と称す：ＰＴＣ＝Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）とし、発熱抵抗体の長手方向両側に沿って電極を形成したヒータが特許文献１に開示されている（以後搬送方向通電ヒータと称す）。
【０００５】
また、長手方向において上記ＰＴＣ特性を持つ発熱抵抗体と電極を複数に分割し、隣り合う電極部を互い違いに直列につなぐ構成が特許文献２に記載されている（以後長手分割搬送方向通電ヒータと称す）。
【０００６】
一般的に発熱抵抗体を構成するペースト材料はシート抵抗が低いほどＰＴＣ特性が高い。特許文献１に記載されている搬送方向通電ヒータと、特許文献２に記載されている長手分割搬送方向通電ヒータでは発熱抵抗体の総抵抗、基板短手方向幅、厚みを同じとした場合、長手分割搬送方向通電ヒータのほうがシート抵抗を低くすることが出来るためＰＴＣ特性を高くし易く非通紙部昇温抑制効果を大きくすることも可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０７−０９４２６０
【特許文献２】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】
【０００８】
前述した長手分割搬送方向通電ヒータでも搬送方向通電ヒータと同じく発熱抵抗体の基板長手方向の長さ（長手分割搬送方向通電ヒータでは合計した長さ：以後発熱体総幅と称す）は端部での定着性を考慮し、記録材の通紙最大サイズにプラス数ｍｍから１０ｍｍ程度で構成されることが多い。
【０００９】
このような構成下で定着器全体が冷えている状態からのヒータ加熱時は、発熱抵抗体端部近傍では基板端部、或いは定着器を構成する部材端部への放熱分があるためヒータ中央部の温度に対して低くなる、いわゆる端部温度低下現象が発生してしまう場合があった。この端部温度低下現象が記録材の通紙域で発生している状態で定着動作を行うと端部において定着不良が発生する。
【００１０】
プリント開始前に定着器全体を加熱しておくスタンバイ加熱は上記端部温度低下現象に対して効果的ではあるが、省エネの観点、或いは電源オンからプリントレディになるまである一定時間必要とする点からも好ましくない。
【００１１】
従って本出願に係る発明の目的は、非通紙部昇温抑制効果のある長手分割搬送方向通電ヒータにおいて、スタンバイ加熱や長時間の加熱を要せずとも端部定着不良の無いヒータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の課題を解決するための本発明は、基板と、前記基板上に設けられており通電により発熱する正の抵抗温度特性を有する発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体に給電するための電極と導電パターンを有し、前記発熱抵抗体が基板長手方向において複数に分割され、分割された複数の発熱抵抗体は電気的に直列に接続されたヒータにおいて、少なくとも基板長手方向両端部における発熱抵抗体の抵抗が中央部よりも高いことを特徴とする。
【００１３】
また、筒状のフィルムと、前記フィルムの内面に接触するヒータと、前記フィルムを介して前記ヒータとニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、前記ヒータが上述のヒータであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、発熱抵抗体が基板長手方向において複数に分割され、分割された複数の発熱抵抗体は電気的に直列に接続されたヒータにおいて、少なくとも基板長手方向両端部における発熱抵抗体の抵抗を中央部よりも高くしたことで、端部温度低下現象の発生を抑制できるため端部定着不良の発生が無い。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】画像形成装置の概略構成図
【図２】定着装置の概略構成図
【図３】実施例１のヒータの平面図
【図４】図３のＡ−Ａ断面図
【図５】比較例ヒータの平面図
【図６】実施例１のヒータの平面図（詳細図）
【図７】フィルム表面温度測定位置を示した図
【図８】比較例ヒータの常温状態における温度分布及び抵抗値分布を示した図
【図９】記録材を定着処理している時の比較例ヒータの温度分布及び抵抗値分布を示した図
【図１０】実施例１のヒータの常温状態における温度分布及び抵抗値分布を示した図
【図１１】記録材を定着処理している時の実施例１のヒータの温度分布及び抵抗値分布を示した図
【図１２】一般的な長手方向通電ヒータの説明図
【図１３】ヒータとＢ５サイズ紙との位置関係を示した図
【図１４】各ヒータにおける非通紙昇温状態を示した図
【図１５】実施例２のヒータの平面図
【図１６】実施例２のヒータの平面図（詳細図）
【図１７】実施例３のヒータの平面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（１）画像形成装置例
図１は本実施形態の像加熱装置を加熱定着装置として搭載した画像形成装置の一例の概略構成図である。本例の画像形成装置は転写式電子写真プロセス利用のレーザービームプリンターである。
【００１７】
１は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）であり、矢印ａの時計方向に所定の周速度（プロセススピード）にて回転駆動される。感光ドラム１は、ＯＰＣ・アモルファスＳｅ・アモルファスＳｉ等の感光材料層を、アルミニウムやニッケルなどのシリンダ（ドラム）状の導電性基体の外周面に形成した構成から成る。
【００１８】
感光ドラム１はその回転過程で帯電手段としての帯電ローラ２により所定の極性・電位に一様に帯電処理される。その回転感光ドラム１の一様帯電面に対してレーザービームスキャナ３から出力される、画像情報に応じて変調制御（ＯＮ／ＯＦＦ制御）されたレーザービームによる走査露光Ｌがなされることにより、回転感光ドラム面に目的の画像情報の静電潜像が形成される。
【００１９】
その形成潜像が現像装置４でトナーＴにより現像されて可視化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像との組み合わせで用いられることが多い。
【００２０】
一方、給紙ローラ８の駆動により給紙カセット９内に収容されている記録材Ｐが一枚ずつ繰り出されて、ガイド１０・レジストローラ１１を有するシートパスを通って感光ドラム１と転写ローラ５の圧接部である転写ニップ部に所定の制御タイミングにて給送され、その給送記録材Ｐの面に感光ドラム１面側のトナー画像が順次に転写されていく。
【００２１】
転写ニップ部を出た記録材は感光ドラム１の面から順次に分離されて、搬送装置１２で像加熱装置としての加熱定着装置６に導入されてトナー画像の熱定着処理を受ける。加熱定着装置６については次の（２）項で詳述する。
【００２２】
加熱定着装置６を出た記録材Ｐは搬送ローラ１３・ガイド１４・排紙ローラ１５を有するシートパスを通って、排紙トレイ１６にプリントアウトされる。
【００２３】
また、記録材分離後の回転感光ドラム面はクリーニング装置７により転写残りトナー等の付着汚染物の除去処理を受けて清浄面化され、繰り返して作像に供される。
【００２４】
本実施の形態においては、プロセスピードが１８０ｍｍ／ｓｅｃのＡ４・ＬＴＲサイズ紙対応の画像形成装置を使用した。
【００２５】
（２）加熱定着装置（像加熱装置）６
図２は本実施形態の像加熱装置としての加熱定着装置６の概略構成模型図である。本例の加熱定着装置６は、フィルム加熱方式である。なお、後述する実施例のヒータと比較例のヒータは、この加熱定着装置６に取り付けられる。
【００２６】
本実施形態の加熱定着装置６は、筒状のフィルム２３と、フィルム２３の内面に接触するヒータ２２と、フィルム２３を介してヒータ２２と定着ニップ部を形成する加圧ローラ（加圧部材）２４と、を有する。ヒータ２２は耐熱樹脂の保持部材２１に保持されている。保持部材２１はフィルム２３の回転を案内するガイドの機能も有している。加圧ローラ２４はモータＭから動力を受けて矢印ｂ方向に回転する。加圧ローラ２４が回転することによってフィルム２３が従動して回転する。
【００２７】
保持部材２１は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）や液晶ポリマー等の耐熱性樹脂の成形品である。
【００２８】
ヒータ２２は、ヒータ基板２２ａと、基板２２ａ上に形成された発熱抵抗体２２ｂと、導電パターン２２ｆと、発熱抵抗体２２ｂ及び導電パターン２２ｆを覆う絶縁性（本実施例ではガラス）の表面保護層２２ｃを有する。
【００２９】
ヒータ基板２２ａの裏面側にはサーミスタ等の温度検知素子２２ｄが当接している。温度検知素子２２ｄの検知温度に応じて発熱抵抗体２２ｂへの通電が制御される。
【００３０】
フィルム２３の厚みは、良好な熱伝導性を確保するため２０μｍ以上６０μｍ以下程度が好ましい。フィルム２３は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）・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）・ＰＰＳ等の材質の単層フィルム、あるいはＰＩ（ポリイミド）・ＰＡＩ（ポリアミドイミド）・ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）・ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）等の材質のベースフィルムの表面にＰＴＦＥ・ＰＦＡ・ＦＥＰ（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）等を離型層としてコーティングした複合層フィルムが好適である。また、高熱伝導性を有するＳＵＳ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等の純金属、合金等をベースフィルム層に用い、離型層に前述のコーティング処理、フッ素樹脂チューブの被服を行ったものも好適である。
【００３１】
加圧ローラ２４は、鉄やアルミニウム等の材質の芯金２４ａと、シリコーンゴム等の材質の弾性層２４ｂ、ＰＦＡ等の材質の離型層２４ｃを有する。
【００３２】
記録材がニップ部Ｎで挟持搬送されることにより記録材上のトナー像は記録材に加熱定着される。ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐは排紙トレイ１６に搬送される。
【００３３】
（３）ヒータ２２
次に、ヒータ２２を構成する材料、製造方法等について説明する。図３は実施例のヒータ２２の平面図、図４は図３に示すＡ−Ａ′面でのヒータ２２の断面図である。
【００３４】
基板２２ａの材質は、アルミナや窒化アルミニウム等のセラミックスである。発熱抵抗体２２ｂは、（Ａ）導電成分、（Ｂ）ガラス成分、（Ｃ）有機結着成分を混合した発熱抵抗ペーストを基板２２ａ上に印刷した後、焼成したものである。
【００３５】
発熱抵抗ペーストを焼成すると（Ｃ）の有機結着成分が焼失し（Ａ）、（Ｂ）が残る。したがって、焼成した後のヒータ基板上には、導電成分とガラス成分とを含有する発熱抵抗体が形成される。
【００３６】
ここで、（Ａ）の導電成分としては、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）、銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）等の単独もしくは複合で用いられ、０．１Ω／□〜１００Ω／□のシート抵抗値で抵抗温度係数（以後ＴＣＲと称す）を＋３００ｐｐｍ／℃以上のＰＴＣ（正の抵抗温度特性）にするのが非通紙部昇温抑制の面で好適である。なお、シート抵抗は厚み１０μｍの場合の値とする。
【００３７】
酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）は非金属系導電成分であり、固有抵抗値としては金属系導電成分ほどではないが、十分に抵抗の低い材料であり、発熱抵抗ペースト材料として好適である。
【００３８】
なお、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）を主体とした導電成分からなる発熱抵抗体２２ｂは銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）を主体、もしくは銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）に酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）を加えた導電成分よりもシート抵抗が高くなる傾向にある。酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）を単独で用いる、銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）を単独で用いる、または酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）に銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）を加える、のいずれかを選択するかは、ヒータ２２を設計する上で必要な発熱抵抗体２２ｂの総抵抗値、ＰＴＣ特性を考慮して適宜選択、或いは調整すれば良い。
【００３９】
また、上記（Ａ）〜（Ｃ）以外においても本発明の特性を損なわない程度の微量であれば他の材料が含まれる事は問題無い。
【００４０】
また、（Ｂ）のガラス粉末の比率及び具体的材料の選定は、本発明の特性を損なわない範囲で適宜選択されれば良い。ガラス粉末の発熱抵抗ペースト材に占める割合としては、５重量％以上７０重量％以下が好ましい。
【００４１】
給電用電極２２ｅと導電パターン２２ｆは、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）や銀・白金（Ａｇ・Ｐｔ）合金、銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）合金などを主体とする導電ペーストを用いてスクリーン印刷法にて形成している。給電用電極２２ｅと導電パターン２２ｆは発熱抵抗体２２ｂに給電する目的で設けられているので、抵抗は発熱抵抗体２２ｂに対して十分低くしている。
【００４２】
２２ｃは、発熱抵抗体２２ｂのオーバーコート層であり、発熱抵抗体２２ｂとフィルム２３との電気的な絶縁性を確保すること、及びヒータ２２とフィルム２３との摺動性を確保することを主な目的として設けてある。本実施形態では、オーバーコート層として厚さ約５０μｍの耐熱性ガラス層を用いた。
【００４３】
（４）製造方法
次に、ヒータ２２の製造方法を説明する。
まず、発熱抵抗ペーストを基板２２ａ上にスクリーン印刷して塗布膜を形成する。この後、塗布膜を乾燥し、焼成炉中で焼成ピーク温度が約８５０℃で約１０分間（焼成炉経過時間は約４０分）焼成する。この焼成により発熱抵抗ペースト中に含まれていた有機結着成分類は蒸発飛散する。そして、無機結着成分であるガラス成分が溶融し、導電成分を基板２２ａ上の表面に固着させて発熱抵抗体２２ｂを形成する。
【００４４】
次に、基板２２ａ上に前述した導電ペーストをスクリーン印刷により塗布し、乾燥した後、発熱抵抗ペーストの場合と同様に焼成することにより給電用電極２２ｅと導電パターン２２ｆを形成する。
【００４５】
その後、オーバーコート層２２ｃを形成する。このオーバーコート層２２ｃは、例えば酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を主成分とした酸化ケイ素（ＳｉＯ２）−酸化亜鉛（ＺｎＯ）−酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）系のガラス粉末と、エチルセルロール（有機結着成分）とともに有機溶剤で混練してなるガラスペーストを表面部分に隙間無く連続して塗膜を形成する。そして、この塗布膜を乾燥した後、焼成炉中で焼成ピーク温度が約８５０℃で約１０分間（焼成炉経過時間は約４０分）焼成して、厚さ１５μｍから１００μｍのガラス質のオーバーコート層を得る。厚みの必要に応じて適宜重ねて塗ることは何ら問題無い。
【００４６】
（実施例１）
次に、本実施例１のヒータ２２の形状・特性について更に詳細に説明する。
本実施例では基板２２ａとして幅１２ｍｍ・長さ２８５ｍｍ・厚さ０．６ｍｍの窒化アルミニウム基板を使用した。
【００４７】
発熱抵抗体２２ｂの導電成分は酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）を主体とし、総抵抗１５Ω、＋５００ｐｐｍ／℃のＰＴＣ特性のものを用いた。
【００４８】
図３に示すように発熱抵抗体２２ｂを長手方向にわたり７つの長方形にして分割し、分割された長方形の発熱抵抗体２２ｂは電気的に直列に接続している。
【００４９】
本実施例では発熱抵抗体２２ｂに用いる発熱抵抗ペースト材料は全て同じものを用いて、発熱抵抗体２２ｂの形状を変更することで、基板長手方向両端部における発熱抵抗体の抵抗を中央部よりも高い構成にした。
【００５０】
具体的には、図６に示すように基板長手方向両端部における発熱抵抗体２２ｂの基板短手方向の長さＬ１を２．２ｍｍにし、それ以外の発熱抵抗体の基板短手方向の長さＬ２を２．０ｍｍ、基板長手方向の分割された発熱抵抗体長さＬ３は７つの発熱抵抗体ブロックで３１ｍｍに共通とすることで成し得た。つまり、基板長手方向両端部の発熱抵抗体ブロックはそれ以外の発熱抵抗体ブロックに比べて１０％抵抗が高くなっている。発熱抵抗体ブロック間の隙間は０．５ｍｍとし、発熱体総幅Ｌ２０は２２０ｍｍとした。
【００５１】
ここで、定着器６の常温状態から通電によるヒータ２２加熱時のフィルム２３表面温度測定結果と、そのときの各発熱抵抗体ブロックの抵抗とジュール熱量について、イメージ図を用いて説明する。なお前述のフィルム２３表面温度測定は図７に示すニップ部Ｎよりもフィルム２３回転方向上流側のＸ−Ｙ面で測定を行い、１２０Ｖを定着ヒータ２２に印加して中央部が２００℃に達した時のヒータ２２長手位置の端部近傍の温度分布を評価した。
【００５２】
まず、比較として図５に示す比較例の長手分割搬送方向通電ヒータから説明する。
図８（ａ）に示すように常温状態（２５℃）の場合は発熱抵抗体２２ｂの各ブロックにおいて温度差が無い。なお、グラフの横軸であるヒータ長手位置には実際のヒータ平面図を下に記して対比させた。
【００５３】
この温度差が各発熱抵抗体ブロックで無い状態ではＰＴＣ特性の影響も無いため、図８（ｂ）に示す分割された発熱抵抗体ブロックの個々の抵抗値ｒ１からｒ３での差も無い。ここで、図８（ｂ）では分割された個々の発熱抵抗体ブロックの抵抗値を１００としたイメージ図を示した。
【００５４】
次に基板長手方向両端の電極２２ｅ間に電圧を印加して通電した際のヒータ温度上昇過程について図９をもとに説明する。
【００５５】
発熱抵抗体に通電すると個々の発熱抵抗体ブロックが発熱しヒータ基板全体も昇温していく。しかし図９（ａ）に示すように、基板長手中央部に比べて両端部は放熱の影響が大きいために、発熱抵抗体２２ｂの存在する長手位置においてもヒータの温度が低下する端部温度低下現象が生じてしまう。
【００５６】
図９（ａ）で明らかなように、記録材最大サイズ（本実施例ではＬＴＲサイズ）通紙域端部において温度低下が見られ、この状態でトナーが転写された記録材が定着ニップＮを通過した場合は端部定着不良となる。
【００５７】
発熱抵抗体２２ｂと記録材最大サイズ幅に関しては前述したように、記録材最大サイズ幅プラス数ｍｍ程度片側分で長くなるよう発熱抵抗体総幅を構成するのが一般的であり、本比較例構成では片側プラス２ｍｍで構成している。
【００５８】
ここで、発熱抵抗体総幅を記録材最大サイズに比べて充分長く取れば端部温度低下現象は記録材最大サイズ通紙域において抑制できるが、画像形成装置の小型化などの観点から好ましくない。
【００５９】
一方、分割された個々の発熱抵抗体２２ｂの抵抗値に着目すると、ＰＴＣ特性の影響により個々の発熱抵抗体ブロックにおいて差が生じてくる。
【００６０】
まず、比較例では＋５００ｐｐｍ／℃のＰＴＣ特性を示す発熱抵抗ペーストを用いているため、温度の上昇に伴いシート抵抗、言い換えれば抵抗値が上がる特性を示す。しかし、図９（ａ）で示すように端部温度低下現象が生じているためシート抵抗の変化は中央部と両端部の発熱抵抗体ブロックでは異なり、中央部のシート抵抗の上昇量に比べて、両端部のシート抵抗の変化は少なくなる。
【００６１】
実際は分割された個々の発熱抵抗体２２ｂの中でも温度分布に従ってシート抵抗の異なる部分が存在するが、分割された発熱抵抗体ブロックの個々に着目し、各々の抵抗値をｒ１からｒ３としてイメージ図に表したものが図９（ｂ）である。
【００６２】
図９（ｂ）に示すとおり、個々の発熱抵抗体２２ｂの抵抗値自体は常温（２５℃）のときの値である１００に対して上がってはいるものの、基板長手方向において端部温度低下現象が生じているため、分割した発熱抵抗体２２ｂの抵抗値であるｒ１からｒ３間では上昇度合いに差が生じてしまっていると予想される。
【００６３】
このとき、個々の発熱抵抗体２２ｂのジュール熱量Ｑは電流をＩとするとＩ２×ｒで表され、分割された個々の発熱抵抗体ブロックに流れる総電流量Ｉは一定であることから、抵抗値に応じてジュール熱量に差が生じることになり、抵抗値が高いほどジュール熱量は大きくなる。
【００６４】
このように比較例の長手分割搬送方向通電ヒータの場合、本来基板両端部でのジュール熱量を多くして「端部温度低下現象」を解消したいがＰＴＣ特性の影響によりジュール熱量自体も基板端部では減少していた。
【００６５】
次に本実施例のヒータ２２について同様にフィルム表面温度測定と、そのときの各発熱抵抗体ブロックの抵抗とジュール熱量について、イメージ図を用いて説明する。
図１０（ａ）に示すように常温状態（２５℃）の場合は発熱抵抗体２２ｂの各ブロックにおいて温度差が無い。
この温度差が各発熱抵抗体ブロックで無い状態ではＰＴＣ特性の影響が無く、発熱抵抗体２２ｂの形状因子のみで抵抗値が決まる。
【００６６】
図１０（ｂ）に示すように、分割された発熱抵抗体ブロックの抵抗値ｒ２、ｒ３は同じ値を示し、抵抗値ｒ１はｒ２とｒ３よりも１０％高い抵抗値を示す。ここで、図１０（ｂ）では分割された個々の発熱抵抗体ブロックのうち、端部以外のｒ２、ｒ３の抵抗値を１００としたイメージ図を示した。
【００６７】
次に基板長手方向両端の電極２２ｅ間に電圧を印加して通電したときのヒータの温度上昇過程について図１１をもとに説明する。
発熱抵抗体２２ｂに通電すると個々の発熱抵抗体ブロックが発熱しヒータ基板全体も昇温していく。基板長手中央部に比べて両端部は放熱の影響が本来大きいが、本実施例構成では図１１（ａ）に示すように、端部の発熱抵抗体領域においても端部温度低下現象がない。
【００６８】
これは、もともと両端部において発熱抵抗体２２ｂの形状を変更し、分割された発熱抵抗体ブロック個々の抵抗値で見た場合に両端部の抵抗値を高くしておいたため、基板端部への放熱分をジュール熱量を多くして補うことが出来ているからである。
このとき分割された発熱抵抗体ブロックの個々に着目し、各々の抵抗値をｒ１からｒ３としてイメージ図に表したものが図１１（ｂ）である。
【００６９】
図１１（ｂ）に示すとおり、個々の発熱抵抗体２２ｂの抵抗値自体が常温（２５℃）のときの値である１００に対して上がっているのは比較例と同様であるが、本実施例の構成においては、端部の発熱抵抗体ブロックの抵抗値ｒ１がｒ２、ｒ３に対して高くなっておりジュール熱量（Ｑ＝Ｉ２×ｒ）が高い状態になっている。
【００７０】
この効果を確認すべく常温状態からプリントを開始し、端部定着性について検討したところ、比較例では定着不良が発生したが、本実施例の構成は良好な定着性を得ることが出来た。
【００７１】
次に、図３に記す本実施例の長手分割搬送方向通電ヒータの構成と、図５に記す比較例の長手分割搬送方向通電ヒータの構成と、一般的な図１２に記す長手方向通電ヒータの比較例構成について非通紙部昇温抑制効果を比較した。
【００７２】
図１２の長手方向通電ヒータは基板両端部に設けられた給電用の電極部２２ｅ間に発熱抵抗体２２ｂを分割せずに基板長手方向に配置し、電流は基板長手方向に流れる構成になっている。
【００７３】
基板２２ａ構成は実施例１と同様のものを用い、発熱抵抗体２２ｂの導電成分としては銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）を用い、総抵抗が１５Ω、＋５００ｐｐｍ／℃のＰＴＣ特性とした。
【００７４】
図１２の長手方向通電ヒータにも端部温度低下現象防止のために、発熱抵抗体端部においてジュール熱量を高くするための所謂絞り形状が設けてある。発熱抵抗体２２ｂの各部の寸法は、Ｌ４が３．６４ｍｍ、Ｌ５が４ｍｍ、Ｌ６は３１ｍｍである。
【００７５】
非通紙部昇温はヒータ制御温度を２００℃にした状態で、坪量６４ｇ／ｍ２であるＢ５サイズ紙（１８２ｍｍ×２５７ｍｍ）を１５ｐｐｍで３００枚連続通紙したときのフィルム表面温度を比較した。図１３に比較した３つのヒータとＢ５サイズ紙の関係を示す。
【００７６】
表１、及び図１４の評価結果からもわかる通り、一般的な長手方向通電ヒータ（図１３の（１））の場合には定着性は良いが、非通紙部昇温温度が高い。一方、比較例構成の長手分割搬送方向通電ヒータ（図１３の（２））は非通紙部昇温が低いが、定着性が悪い。本実施例の構成の長手分割搬送方向通電ヒータ（図１３の（３））は非通紙部昇温が比較例構成の長手分割搬送方向通電ヒータに比べて若干劣るものの、長手方向通電ヒータに比べて非通紙部昇温が低く、定着性も問題ない。
【００７７】
【表１】
【００７８】
一般的な長手方向通電ヒータにおいて非通紙部昇温温度が高いのは以下の理由による。Ｂ５サイズなどの小サイズ通紙によって、（１）ＰＴＣ特性を持つ発熱抵抗ペーストであるため、紙に熱を奪われない非通紙部の温度が上がる。（２）電流は基板長手方向に流れるため、非通紙部分のシート抵抗が通紙部に比べて上がる。（３）非通紙部分でのジュール熱量が通紙部分に比べて高くなる。
以上（１）〜（３）の悪循環を繰り返すことにより、長手方向通電ヒータ（図１３の（１））は非通紙部昇温が高くなる。
【００７９】
一方、比較例構成の長手分割搬送方向通電ヒータ（図１３の（２））において非通紙部昇温温度が抑制できるのは以下の理由による。まず、（１）、（２）までは長手方向通電ヒータと同様である。そして電流は基板短手方向に流れるため、端部の発熱抵抗体ブロックの中で、（３´）非通紙部分のシート抵抗が高い部分には電流が流れにくく、シート抵抗の低い通紙部分に多く電流が流れる。（４´）非通紙部分でのジュール熱量が低くなる。
以上（３´）、（４´）の点で、長手方向通電ヒータとは異なり非通紙部昇温が抑制できる。
【００８０】
そして、本実施例の構成である長手分割搬送方向通電ヒータ（図１３の（３））は基本的な非通紙部昇温抑制メカニズムは比較例構成の長手分割搬送方向通電ヒータ（図１３の（２））と同様である。しかしながら、長手分割搬送方向通電ヒータ（図１３の（２））より端部の発熱抵抗体ブロックの抵抗を高くしているため、非通紙部昇温抑制効果としては若干下がる。但し、長手方向通電ヒータに比べて非通紙部昇温抑制効果は高く、定着不良の発生も無い。
【００８１】
以上明らかなように、本実施例の構成を用いることで定着不良と非通紙部昇温が高いといった問題がないヒータを提供することが出来た。
【００８２】
なお、本実施例においては基板長手方向両端部における発熱抵抗体２２ｂの基板短手方向の長さのみを変更したが、複数個変更することや複数個の中で長さを変えることは、用いる定着器の仕様に応じて適宜調整すればよい。
【００８３】
（実施例２）
次に、本実施例２のヒータ２２の形状・特性について図１５と図１６をもとに説明する。
本実施例では基板２２ａは実施例１と同様のものを用い、発熱抵抗体２２ｂの導電成分も実施例１と同様に酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）を主体とし、総抵抗１５Ω、＋５００ｐｐｍ／℃のＰＴＣ特性に調整した。
【００８４】
図１５に示すように発熱抵抗体２２ｂを長手方向にわたり７つの長方形にして分割し、分割された長方形の発熱抵抗体２２ｂは電気的に直列に接続しているのも実施例１と同様である。
【００８５】
本実施例では、発熱抵抗体２２ｂに用いるペースト材料は全て同じものを用いて、発熱抵抗体２２ｂの基板長手方向長さを変更することで基板長手方向両端部における発熱抵抗体の抵抗を中央部よりも高い構成にした。
【００８６】
具体的には図１６に示すように、基板長手方向両端部における発熱抵抗体２２ｂの基板長手方向の長さＬ７を２８．９ｍｍにし、それ以外の発熱抵抗体２２ｂの基板長手方向の長さＬ８を３１．８ｍｍ、基板短手方向の分割された発熱抵抗体長さＬ９は７つの発熱抵抗体ブロックで２．０ｍｍに共通とすることで成し得た。つまり、基板長手方向両端部の発熱抵抗体ブロックはそれ以外の発熱抵抗体ブロックに比べて１０％抵抗が高くなっている。発熱抵抗体ブロック間の隙間は０．５ｍｍとし、発熱体総幅Ｌ２１は２１９．８ｍｍとした。
【００８７】
本実施例２の構成においても実施例１と同様の評価をした結果、定着不良と非通紙部昇温が高いといった問題がないヒータを得ることが出来た。
【００８８】
なお、本実施例においては基板長手方向両端部における発熱抵抗体の基板長手方向の長さのみを変更したが、複数個変更することや複数個の中で長さを変えることは、使用する定着器の仕様に応じて適宜調整すればよい。
【００８９】
（実施例３）
次に、本実施例３のヒータ２２の形状・特性について説明する。まず基板２２ａ、発熱抵抗体２２ｂの形状については図５と同様とした。本実施例では、発熱抵抗体２２ｂに用いる発熱抵抗ペースト材を変更することで基板長手方向両端部における発熱抵抗体２２ｂの抵抗値を中央部よりも高い構成にした。
【００９０】
具体的には、図１７に示す基板長手方向両端部における発熱抵抗体２２ｂのシート抵抗ｓｒ１を３４．１Ω／□にし、それ以外の発熱抵抗体２２ｂのシート抵抗ｓｒ２を３１．０Ω／□とすることで成し得た。
【００９１】
つまり、基板長手方向両端部の発熱抵抗体ブロックはそれ以外の発熱抵抗体ブロックに比べて１０％抵抗が高くなっている。
【００９２】
発熱抵抗体２２ｂの導電成分も実施例１と同様に酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）を主体とし、総抵抗１５Ω、ｓｒ１、ｓｒ２ともに＋５００ｐｐｍ／℃のＰＴＣ特性に調整した。
【００９３】
本実施例３の構成においても実施例１と同様の評価をした結果、定着不良と非通紙部昇温が高いといった問題がないヒータを得ることが出来た。
【００９４】
なお、本実施例においては基板長手方向両端部における発熱抵抗体のシート抵抗のみを変更したが、複数個変更することや複数個の中でシート抵抗を変えることは、使用する定着器の仕様に応じて適宜調整すればよい。
【００９５】
また、本実施例においては発熱抵抗ペースト材を変更することで基板長手方向両端部における発熱抵抗体２２ｂの抵抗値を中央部よりも高い構成にしたが、基板長手方向両端部における発熱抵抗体２２ｂの厚みを中央部よりも薄い構成にしても良い。
【００９６】
本発明は、未定着トナー像を記録材に定着する定着装置だけでなく、記録材上に定着済みのトナー像を再度加熱することによって、画像の光沢度を向上させる光沢付与装置などの像加熱装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００９７】
６ 定着装置
２１ フィルムガイド部材
２２ ヒータ
２３ フィルム
２４ 加圧ローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に設けられており通電により発熱する正の抵抗温度特性を有する発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体に給電するための電極と導電パターンを有し、前記発熱抵抗体が基板長手方向において複数に分割され、分割された複数の発熱抵抗体は電気的に直列に接続されたヒータにおいて、少なくとも基板長手方向両端部における発熱抵抗体の抵抗が中央部よりも高いことを特徴とするヒータ。
【請求項２】
前記両端部における発熱抵抗体の前記基板の短手方向における長さが中央部より長いことで両端部の抵抗が中央部より高い事を特徴とする請求項１に記載のヒータ。
【請求項３】
前記両端部における発熱抵抗体の前記基板の長手方向における長さが中央部より短いことで両端部の抵抗が中央部より高い事を特徴とする請求項１に記載のヒータ。
【請求項４】
前記両端部における発熱抵抗体のシート抵抗値が中央部より高いことで両端部の抵抗が中央部より高い事を特徴とする請求項１に記載のヒータ。
【請求項５】
筒状のフィルムと、前記フィルムの内面に接触するヒータと、前記フィルムを介して前記ヒータとニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、
前記ヒータが請求項１乃至４のいずれか一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、前記基板上に設けられており通電により発熱する正の抵抗温度特性を有する発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体に給電するための電極と導電パターンを有し、前記発熱抵抗体が基板長手方向において複数に分割され、分割された複数の発熱抵抗体は電気的に直列に接続されたヒータにおいて、少なくとも基板長手方向両端部における発熱抵抗体の抵抗が中央部よりも高いことを特徴とするヒータ。
【請求項２】
前記両端部における発熱抵抗体の前記基板の短手方向における長さが中央部より長いことで両端部の抵抗が中央部より高い事を特徴とする請求項１に記載のヒータ。
【請求項３】
前記両端部における発熱抵抗体の前記基板の長手方向における長さが中央部より短いことで両端部の抵抗が中央部より高い事を特徴とする請求項１に記載のヒータ。
【請求項４】
前記両端部における発熱抵抗体のシート抵抗値が中央部より高いことで両端部の抵抗が中央部より高い事を特徴とする請求項１に記載のヒータ。
【請求項５】
筒状のフィルムと、前記フィルムの内面に接触するヒータと、前記フィルムを介して前記ヒータとニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、
前記ヒータが請求項１乃至４のいずれか一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６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−１８９８０８（Ｐ２０１２−１８９８０８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３２９９（Ｐ２０１１−５３２９９）
【出願日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【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２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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