加熱ヒータ、加熱ヒータの製造方法、定着装置および画像形成装置
【課題】 発熱抵抗体の局所部分が過昇温状態となるのを抑制することができるとともに、高い安全性および充分な絶縁耐圧性を確保することができる加熱ヒータを提供する。
【解決手段】 加熱ヒータ２００は、複数の絶縁層２０２，２０３，２０４，２０５からなる矩形板状のセラミック基板２０１と、通電によって発熱する発熱領域がそれぞれ異なる複数の発熱抵抗体２０３２，２０４２とを含む。そして、前記複数の発熱抵抗体２０３２，２０４２は、複数の絶縁層２０２，２０３，２０４，２０５のそれぞれ異なる層間に設けられる。
【解決手段】 加熱ヒータ２００は、複数の絶縁層２０２，２０３，２０４，２０５からなる矩形板状のセラミック基板２０１と、通電によって発熱する発熱領域がそれぞれ異なる複数の発熱抵抗体２０３２，２０４２とを含む。そして、前記複数の発熱抵抗体２０３２，２０４２は、複数の絶縁層２０２，２０３，２０４，２０５のそれぞれ異なる層間に設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通電によって発熱する発熱抵抗体を有する加熱ヒータ、および該加熱ヒータの製造方法に関する。また、該加熱ヒータを備える定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンター等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置として、熱ローラ定着方式の定着装置が多用されている。熱ローラ定着方式の定着装置は、互いに圧接されたローラ対（定着ローラおよび加圧ローラ）を備え、このローラ対の両方あるいはいずれか一方の内部に配置されたハロゲンヒータ等からなる加熱手段によってローラ対を所定の温度（定着温度）に加熱した後、未定着トナー像が形成された記録紙などの記録媒体をローラ対の圧接部（定着ニップ部）に給紙し、圧接部を通過させることで、熱と圧力によって記録紙にトナー像の定着を行うようになっている。
【０００３】
ところで、カラー画像形成装置に備えられる定着装置においては、定着ローラ表層にシリコンゴム等からなる弾性層を設けた弾性ローラを用いることが一般的である。定着ローラを弾性ローラとすることで、定着ローラ表面が、未定着トナー像の凸凹に対応して弾性変形し、トナー像面を覆い包むように接触するため、モノクロに比べてトナー量の多いカラーの未定着トナー像に対して良好に加熱定着を行うことが可能となる。また、定着ニップ部での弾性層の歪開放効果によって、モノクロに比べてオフセットしやすいカラートナーに対して離型性を向上することができる。さらに、定着ニップのニップ形状が上（定着ローラ側）に凸（所謂、逆ニップ形状）となることから、記録紙の剥離性能を向上させることができ、剥離爪等の剥離手段を用いずとも記録紙の剥離が可能となり（セルフストリッピング）、剥離手段に起因する画像欠陥を解消することができる。
【０００４】
このようなカラー画像形成装置に備えられる定着装置において、高速化に対応するには、定着ニップ部のニップ幅を広くする必要がある。ニップ幅を広くする方法としては、定着ローラの弾性層の層厚を厚くすることや、定着ローラ径を大きくするなどの方法がある。しかしながら、弾性層を具備した定着ローラでは、弾性層の熱伝導性が非常に低いので、定着ローラ内部に加熱手段がある場合、プロセス速度を高速化した場合に定着ローラ温度が追従しなくなる問題がある。一方、定着ローラ径を大きくした場合には、ウォームアップ時間が長くなる問題や、消費電力が増大するといった問題が発生する。
【０００５】
このような問題を解決するカラー画像形成装置に備えられる定着装置として、特許文献１には、外部加熱ベルトを用いて定着ローラを外部から加熱するように構成された外部ベルト加熱定着方式の定着装置が開示されている。この外部ベルト加熱定着方式の定着装置では、定着ローラを外部から効率的に加熱することができるため、ウォームアップ時間を短くすることができる。また、特許文献２には、定着ローラと加熱ローラとの間に定着ベルトを掛け渡し、定着ベルトを介して定着ローラと加圧ローラとを圧接させた構成のベルト定着方式の定着装置が開示されている。このベルト定着方式の定着装置では、熱容量が小さい定着ベルトを加熱するため、ウォームアップ時間を短くすることができる。また、外部ベルト加熱定着方式およびベルト定着方式のいずれの定着装置においても、定着ローラにハロゲンランプ等の熱源を内蔵する必要がないので、スポンジゴム等からなる低硬度の弾性層を厚く設けることができ、広いニップ幅を確保することができる。
【０００６】
さらに、特許文献３には、ベルト定着方式の定着装置において、定着ベルトを加熱する加熱手段として、セラミック基板上に発熱抵抗体をスクリーン印刷により形成した面状のセラミック発熱体を用いた面状発熱ベルト定着方式の定着装置が開示されている。この面状発熱ベルト定着方式の定着装置では、加熱手段の熱容量が小さくなると同時に、加熱手段としての面状のセラミック発熱体が直接発熱することから、ハロゲンランプ等を用いて間接的に加熱ローラを加熱する方式に比べて熱応答速度が向上し、ウォームアップ時間の更なる短縮や更なる省エネ化が達成できる。
【０００７】
また、特許文献４には、定着ベルトよりも薄い定着フィルムを用いる定着装置であって、定着フィルムの内周面にセラミック発熱体を当接させて構成されるフィルム定着方式の定着装置が開示されている。
【０００８】
しかしながら、面状のセラミック発熱体を発熱源として用いた、面状発熱ベルト定着方式の定着装置やフィルム定着方式の定着装置では、次のような問題点がある。すなわち、面状発熱ベルト定着方式の定着装置やフィルム定着方式の定着装置では、定着ニップ部に給紙される記録紙のサイズに応じて定着ベルト表面や定着フィルム表面における記録紙が接触しない非通紙領域では、セラミック発熱体から発生した熱が記録紙によって奪われることがないので、非通紙領域に対応する定着ベルト、定着フィルムおよびセラミック発熱体の局所部分が過昇温状態となり、発煙や焼損に至ってしまうおそれがある。このように、局所部分が過昇温状態となるのは、定着ベルト、定着フィルムおよびセラミック発熱体は、熱容量が小さく、かつ、記録紙の搬送方向に対して垂直方向への熱伝導性能が悪いためである。
【０００９】
特許文献５には、セラミック基板の表面に絶縁体層（ガラスコート層）を介して複数の発熱抵抗体が積層され、各層の発熱抵抗体に対応して発熱領域が複数に分割されて構成される加熱ヒータが開示されている。また、特許文献６には、発熱抵抗体が形成されたセラミック基板が、接着剤を介して複数積層され、各層の発熱抵抗体に対応して発熱領域が複数に分割されて構成される加熱ヒータが開示されている。特許文献５，６に開示される加熱ヒータは、各層の発熱抵抗体に対する通電状態を制御することによって、複数の発熱領域を区別した状態で発熱させることができ、非通紙領域に対応する定着ベルト、定着フィルムおよび発熱抵抗体の局所部分が過昇温状態となるのを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−２１２８９６号公報
【特許文献２】特開平１０−３０７４９６号公報
【特許文献３】特開２００７−３０４４１４号公報
【特許文献４】特開２００７−３０４４７７号公報
【特許文献５】特開平４−８１８７７号公報
【特許文献６】特開平６−３３７６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献５，６に開示される加熱ヒータでは、発熱抵抗体は、セラミック基板の表面上にスクリーン印刷などの方法で形成されたものなので、セラミック基板の表面から剥離してしまうおそれがある。このように、セラミック基板の表面からの発熱抵抗体の剥離が発生すると、発熱抵抗体の局所部分に異常発熱が生じることになる。発熱抵抗体の異常発熱が続くと、発熱抵抗体自身から発煙が生じたり、発火に至る場合もあり、発熱抵抗体自身が破損し、安全性が損なわれる。
【００１２】
また、たとえば、特許文献５に開示される加熱ヒータを製造する場合、焼成されたセラミック基板の表面上に発熱抵抗体およびガラスコート層をスクリーン印刷によって形成する工程と、形成された発熱抵抗体およびガラスコート層を焼成（焼成温度は、たとえば８００℃以上）する工程とを繰り返して、発熱領域が複数に分割される加熱ヒータを作製することになり、生産効率が悪くかつ高製造コストとなる。さらに、加熱ヒータは、焼成工程が繰り返されて作製される、すなわち、加熱および冷却が繰り返されて作製される。そのため、セラミック基板および発熱抵抗体は、加熱膨張と冷却収縮とを繰り返すことになり、線膨張係数の違いに応じて、セラミック基板の表面からの発熱抵抗体の剥離が発生し、安全性が損なわれる。
【００１３】
また、絶縁体層であるガラスコート層は、スクリーン印刷によって形成されるため、層厚の上限値としては１０μｍ程度が限度である。さらに、ガラスコート層には、スクリーン印刷の版の目詰まり、メッシュ痕などにより、ボイドやピンホールが発生しやすい。このようなガラスコート層では、安全で確実な絶縁耐圧性を確保することができない。そのため、特に、発熱抵抗体として銀パラジウムなどの銀系材料を用いた場合、エレクトロケミカルマイグレーション（イオンマイグレーション）の発生によるリークの危険性が大きくなる。
【００１４】
したがって本発明の目的は、発熱抵抗体の局所部分が過昇温状態となるのを抑制することができるとともに、高い安全性および充分な絶縁耐圧性を確保することができる加熱ヒータを提供することであり、該加熱ヒータを効率よく製造することができる加熱ヒータの製造方法を提供することである。また、本発明の他の目的は、前記加熱ヒータを備える定着装置および画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、電気絶縁性を有する複数の絶縁層からなる矩形板状のセラミック基板と、
通電によって発熱する発熱領域がそれぞれ異なる複数の発熱抵抗体とを含み、
前記複数の発熱抵抗体は、前記絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられることを特徴とする加熱ヒータである。
【００１６】
また本発明は、前記複数の発熱抵抗体は、
セラミック基板の長手方向に関して、それぞれ異なる領域が発熱領域となるように、前記絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられて、
それぞれ個別に通電可能となるように構成されることを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、前記複数の発熱抵抗体は、
セラミック基板の長手方向中央部が発熱領域となるように設けられる第１発熱抵抗体と、
セラミック基板の長手方向両端部が発熱領域となるように設けられる第２発熱抵抗体とを含み、
前記第１発熱抵抗体と前記第２発熱抵抗体とは、前記絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられて、それぞれ個別に通電可能となるように構成されることを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、前記複数の発熱抵抗体は、
セラミック基板の長手方向に関して、セラミック基板の厚み方向から見た場合に、一部の発熱領域が重なるように、前記絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられて、
それぞれ個別に通電可能となるように構成されることを特徴とする。
【００１９】
また本発明は、前記複数の発熱抵抗体は、
セラミック基板の長手方向中央部が発熱領域となるように設けられる第１発熱抵抗体と、
セラミック基板の長手方向両端部間にわたる全領域が発熱領域となるように設けられる第２発熱抵抗体とを含み、
前記第１発熱抵抗体と前記第２発熱抵抗体とは、前記絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられて、それぞれ個別に通電可能となるように構成されることを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、前記複数の絶縁層は、厚みが５０μｍ以上の層であることを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、前記セラミック基板の長手方向両端部には、セラミック基板の厚み方向に凹んだ凹部が形成され、
前記凹部の表面には、前記複数の発熱抵抗体のそれぞれに対して電気的に接続される給電端子が形成されることを特徴とする。
【００２２】
また本発明は、記録媒体上に担持されるトナー像を加熱手段によって加熱して、記録媒体上に定着させる定着装置であって、
前記加熱手段は、
前記加熱ヒータと、
前記加熱ヒータを保持し、加熱ヒータで発生する熱を前記トナー像に伝達する保持部材と、
前記加熱ヒータの前記発熱抵抗体に電圧を印加する加熱用電源と、を含んで構成されることを特徴とする定着装置である。
【００２３】
また本発明は、記録媒体におけるトナー像が担持されるトナー像担持面に、外周面において接触して、回転可能に設けられる無端状のベルト部材である定着ベルトを備え、
前記加熱手段は、前記保持部材が前記定着ベルトの内周面に接触するように設けられて、前記定着ベルトを介してトナー像を加熱するように構成されることを特徴とする。
【００２４】
また本発明は、前記定着ベルトの内周面に接触して設けられる定着部材と、前記定着ベルトを介して前記定着部材に圧接する加圧部材とを備え、
前記加熱手段は、前記定着ベルトと前記加圧部材との間を通過する記録媒体上に担持されるトナー像を、前記定着ベルトを介して加熱するように構成されることを特徴とする。
【００２５】
また本発明は、前記定着ベルトの内周面に接触するように設けられる前記保持部材に対して前記定着ベルトを介して圧接する加圧部材を備え、
前記加熱手段は、前記定着ベルトと前記加圧部材との間を通過する記録媒体上に担持されるトナー像を、前記定着ベルトを介して加熱するように構成されることを特徴とする。
【００２６】
また本発明は、記録媒体におけるトナー像が担持されるトナー像担持面に接触する定着部材と、前記定着部材に圧接する加圧部材と、内周面が前記保持部材と接触し、かつ外周面が前記定着部材と接触して回転可能に設けられる無端状のベルト部材である加熱ベルトとを備え、
前記加熱手段は、前記定着部材と前記加圧部材との間を通過する記録媒体上に担持されるトナー像を、前記加熱ベルトおよび前記定着部材を介して加熱するように構成されることを特徴とする。
【００２７】
また本発明は、前記加熱用電源は、前記加熱ヒータの前記発熱抵抗体に印加する電圧値を可変制御可能な電源であり、前記発熱抵抗体における投入電力値が一定となるように可変制御されることを特徴とする。
【００２８】
また本発明は、記録媒体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、トナー像形成手段によって記録媒体上に形成されるトナー像を、所定の定着温度に加熱して定着させる定着手段とを含む画像形成装置であって、
前記定着手段が、前記加熱ヒータを備える前記定着装置であることを特徴とする画像形成装置である。
【００２９】
また本発明は、電気絶縁性を有する矩形板状の複数のセラミック基体のそれぞれの表面上に、通電によって発熱する発熱領域が異なる発熱抵抗体を形成する抵抗体形成工程と、
前記抵抗体形成工程で得られる発熱抵抗体が形成された複数のセラミック基体を、発熱抵抗体が形成されていない複数のセラミック基体に挟み込むように重ね合わせた後、加圧下で圧着させて、各セラミック基体が積層された積層体を得る積層体作製工程と、
前記積層体作製工程で得られる積層体を焼成する焼成工程と、を含むことを特徴とする加熱ヒータの製造方法である。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、加熱ヒータは、複数の絶縁層からなる矩形板状のセラミック基板と、通電によって発熱する発熱領域がそれぞれ異なる複数の発熱抵抗体とを含む。そして、前記複数の発熱抵抗体は、絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられる。
【００３１】
加熱ヒータにおいて、発熱抵抗体は、セラミック基板の表面上に形成されているのではなく、セラミック基板を構成する複数の絶縁層の層間に設けられている。そのため、加熱ヒータが加熱膨張と冷却収縮とを繰り返した際に、発熱抵抗体とセラミック基板との線膨張係数の違いにより、発熱抵抗体がセラミック基板から剥離するのを防止することができ、発熱抵抗体の局所部分が異常発熱して過昇温状態となるのを防止することができる。したがって、加熱ヒータは、発熱抵抗体自身から発煙が生じたり、発火に至るのを防止されたものとなり、高い安全性を確保することができる。また、加熱ヒータにおいて、複数の発熱抵抗体は、電気絶縁性を有するセラミック基板中のそれぞれ異なる絶縁層の層間に設けられているので、各発熱抵抗体間における充分な絶縁耐圧性を確保することができる。
【００３２】
また本発明によれば、複数の発熱抵抗体は、セラミック基板の長手方向に関して、それぞれ異なる領域が発熱領域となるように、絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられる。そして、複数の発熱抵抗体は、それぞれ個別に通電可能となるように構成されている。これによって、セラミック基板の長手方向、すなわち、加熱ヒータの長手方向における発熱量を、複数の発熱抵抗体のそれぞれに対する通電状態を切り替えることによって調整することができ、加熱ヒータの表面における温度分布が所望の温度分布となるように調整することができる。
【００３３】
また本発明によれば、複数の発熱抵抗体は、第１発熱抵抗体と第２発熱抵抗体とを含む。第１発熱抵抗体は、セラミック基板の長手方向中央部に対応する領域が発熱領域となり、第２発熱抵抗体は、セラミック基板の長手方向両端部に対応する領域が発熱領域となる。そして、第１発熱抵抗体と第２発熱抵抗体とは、絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられて、それぞれ個別に通電可能となるように構成されている。これによって、セラミック基板の長手方向、すなわち、加熱ヒータの長手方向における発熱量を、第１発熱抵抗体と第２発熱抵抗体とに対する通電状態を切り替えることによって調整することができ、加熱ヒータの表面における温度分布が所望の温度分布となるように調整することができる。
【００３４】
また本発明によれば、複数の発熱抵抗体は、セラミック基板の長手方向に関して、セラミック基板の厚み方向から見た場合に、一部の発熱領域が重なるように、絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられる。そして、複数の発熱抵抗体は、それぞれ個別に通電可能となるように構成されている。これによって、セラミック基板の長手方向、すなわち、加熱ヒータの長手方向における発熱量を、複数の発熱抵抗体のそれぞれに対する通電状態を切り替えることによって調整することができ、加熱ヒータの表面における温度分布が所望の温度分布となるように調整することができる。
【００３５】
また本発明によれば、複数の発熱抵抗体は、第１発熱抵抗体と第２発熱抵抗体とを含む。第１発熱抵抗体は、セラミック基板の長手方向中央部に対応する領域が発熱領域となる。第２発熱抵抗体は、セラミック基板の長手方向両端部間にわたる全領域が発熱領域となる。そして、第１発熱抵抗体と第２発熱抵抗体とは、絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられて、それぞれ個別に通電可能となるように構成されている。これによって、セラミック基板の長手方向、すなわち、加熱ヒータの長手方向における発熱量を、第１発熱抵抗体と第２発熱抵抗体とに対する通電状態を切り替えることによって調整することができ、加熱ヒータの表面における温度分布が所望の温度分布となるように調整することができる。特に、第２発熱抵抗体のみに電圧を印加して通電することによって、加熱ヒータの長手方向の全領域を発熱させることができるので、加熱ヒータの表面における温度分布を均一にすることができる。
【００３６】
また本発明によれば、複数の絶縁層は、厚みが５０μｍ以上の層である。これによって、複数の絶縁層の層間に設けられる発熱抵抗体がそれぞれ個別に通電制御されて、発熱抵抗体間に電位差が生じた場合であっても、各発熱抵抗体間における充分な絶縁耐圧性を確保することができるとともに、エレクトロケミカルマイグレーション（イオンマイグレーション）の発生を防止することができる。
【００３７】
また本発明によれば、セラミック基板の長手方向両端部には、セラミック基板の厚み方向に凹んだ凹部が形成されている。そして、前記凹部の表面には、複数の発熱抵抗体のそれぞれに対して電気的に接続される給電端子が形成されている。発熱抵抗体に対して電気的に接続される給電端子が、セラミック基板の凹部表面に形成されているので、セラミック基板中の絶縁層の層間に設けられる発熱抵抗体に対して、給電端子を介して確実に給電することができる。
【００３８】
また本発明によれば、定着装置は、記録媒体上に担持されるトナー像を加熱する加熱手段が、前述した加熱ヒータを含んで構成される。前述した加熱ヒータは、発熱抵抗体の局所部分が過昇温状態となるのを抑制することができるとともに、高い安全性および充分な絶縁耐圧性を確保することができるものである。そのため、定着装置は、高い安全性が確保されたものとなる。
【００３９】
また本発明によれば、定着装置は、定着ベルトをさらに備え、加熱手段が定着ベルトを介して記録媒体上のトナー像を加熱するように構成される。そして、加熱手段は、加熱ヒータを保持する保持部材が定着ベルトの内周面に接触するように設けられている。定着ベルトは、熱容量が小さくなるように設計可能な部材である。加熱手段は、前述のように定着ベルトに直接接触して加熱するので、熱容量が大きいローラ状の定着ローラを内部に配置される熱源によって間接的に加熱する場合に比べて、ウォームアップ時間を短縮することができる。
【００４０】
また本発明によれば、定着装置は、定着ベルトの内周面に接触して設けられる定着部材と、定着ベルトを介して定着部材に圧接する加圧部材とをさらに備える。そして、加熱手段は、定着ベルトと加圧部材との間を通過する記録媒体上に担持されるトナー像を、定着ベルトを介して加熱するように構成される。このような構成の定着装置では、記録媒体上のトナー像は、定着ベルトを介して互いに圧接する定着部材と加圧部材との間を通過するときに定着される。そのため、記録媒体上のトナー像は、定着ベルトを介して加熱手段によって加熱されるとともに、定着部材と加圧部材との間に発生する圧接力によって加圧されるので、より安定した定着性能を確保することができる。
【００４１】
また本発明によれば、定着装置は、定着ベルトの内周面に接触するように設けられる加熱手段の保持部材に対して定着ベルトを介して圧接する加圧部材を備える。そして、加熱手段は、定着ベルトと加圧部材との間を通過する記録媒体上に担持されるトナー像を、定着ベルトを介して加熱するように構成される。このような構成の定着装置では、記録媒体上のトナー像は、定着ベルトを介して互いに圧接する加熱手段の保持部材と加圧部材との間を通過するときに定着される。そのため、記録媒体上のトナー像は、定着ベルトを介して加熱手段によって加熱されるとともに、加熱手段の保持部材と加圧部材との間に発生する圧接力によって加圧されるので、より安定した定着性能を確保することができる。また、加熱手段の保持部材と加圧部材とが定着ベルトを介して互いに圧接するように構成することによって、加圧部材と圧接する定着部材などの他の部材を設けなくても、記録媒体上のトナー像に圧接力を付与することができ、定着装置の構成を簡略化することができる。
【００４２】
また本発明によれば、定着装置は、記録媒体のトナー像担持面に接触する定着部材と、定着部材に圧接する加圧部材と、内周面が加熱手段の保持部材と接触し、かつ外周面が定着部材と接触して回転可能に設けられる加熱ベルトとを備える。そして、加熱手段は、定着部材と加圧部材との間を通過する記録媒体上のトナー像を、加熱ベルトおよび定着部材を介して加熱するように構成される。このような構成の定着装置では、記録媒体上のトナー像は、互いに圧接する定着部材と加圧部材との間を通過するときに定着される。このとき、記録媒体上のトナー像は、加熱手段の保持部材と接触し、かつ定着部材と接触する加熱ベルトを介して定着部材から加熱を受けるとともに、定着部材と加圧部材との間に発生する圧接力によって加圧されるので、より安定した定着性能を確保することができる。
【００４３】
また本発明によれば、加熱手段が有する加熱ヒータの発熱抵抗体に電圧を印加する加熱用電源は、加熱ヒータの発熱抵抗体に印加する電圧値を可変制御可能な電源である。そして、加熱用電源は、発熱抵抗体における投入電力値が一定となるように可変制御される。通電によって発熱する発熱抵抗体は、製造ロット間で電気抵抗値がばらつくものであり、かつ、温度変化に応じて電気抵抗値が変動するものである。これに対して、加熱用電源が、発熱抵抗体における投入電力値が一定となるように可変制御されるので、定着装置は、安定した定着性能を確保することができる。
【００４４】
また本発明によれば、画像形成装置は、記録媒体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、トナー像形成手段によって記録媒体上に形成されるトナー像を、所定の定着温度に加熱して定着させる定着手段とを含む。そして、画像形成装置は、トナー像を定着させる定着手段として、前記加熱ヒータを有する前記定着装置を備えることによって実現される。
【００４５】
また本発明によれば、加熱ヒータの製造方法は、抵抗体形成工程と、積層体作製工程と、焼成工程とを含む。抵抗体形成工程では、電気絶縁性を有する矩形板状の複数のセラミック基体のそれぞれの表面上に、通電によって発熱する発熱領域が異なる発熱抵抗体を形成する。積層体作製工程では、抵抗体形成工程で得られる発熱抵抗体が形成された複数のセラミック基体を、発熱抵抗体が形成されていない複数のセラミック基体に挟み込むように重ね合わせた後、加圧下で圧着させて、各セラミック基体が積層された積層体を得る。次に焼成工程では、積層体作製工程で得られる積層体を焼成する。
【００４６】
以上のように、加熱ヒータの製造方法では、各セラミック基体と、セラミック基体の表面上に形成された発熱抵抗体とを同時焼成して加熱ヒータを作製するので、積層された各セラミック基体が焼成されて形成されるセラミック基板中に、各セラミック基体に対応する複数の絶縁層が形成され、該絶縁層の層間に発熱抵抗体が設けられた加熱ヒータを作製することができる。
【００４７】
また、本発明に係る加熱ヒータの製造方法では、各セラミック基体と、セラミック基体の表面上に形成された発熱抵抗体とを同時焼成して加熱ヒータを作製するので、焼成されたセラミック基板の表面上に発熱抵抗体およびガラスコート層を形成する工程と、形成された発熱抵抗体およびガラスコート層を焼成する工程とを繰り返して加熱ヒータを作製する従来技術に比べて、生産効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る加熱ヒータ２００の構成を示す断面図である。
【図２】加熱ヒータ２００のセラミック基板２０１中に形成される各絶縁層の構成を示す図である。
【図３】加熱ヒータの製造方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態に係る加熱ヒータ３００の構成を示す断面図である。
【図５】加熱ヒータ３００のセラミック基板３０１中に形成される各絶縁層の構成を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る定着装置１５の構成を示す図である。
【図７】加熱手段２１の構成を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る定着装置４０の構成を示す図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る定着装置５０の構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施の一形態に係る画像形成装置１００の構成を示す図である。
【図１１】従来技術における加熱ヒータの製造方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
（加熱ヒータ）
図１は、本発明の第１実施形態に係る加熱ヒータ２００の構成を示す断面図である。図１（ａ）は、加熱ヒータ２００の長手方向中央部における構成を示し、図１（ｂ）は、加熱ヒータ２００の長手方向端部近傍における構成を示し、図１（ｃ）は、加熱ヒータ２００の長手方向端部の給電端子が形成される領域部分における構成を示す。また、図２は、加熱ヒータ２００のセラミック基板２０１中に形成される各絶縁層の構成を示す図である。図２（ａ）は、セラミック基板２０１中に形成される第１絶縁層２０２の構成を示し、図２（ｂ）は、セラミック基板２０１中に形成される第２絶縁層２０３の構成を示し、図２（ｃ）は、セラミック基板２０１中に形成される第３絶縁層２０４の構成を示し、図２（ｄ）は、セラミック基板２０１中に形成される第４絶縁層２０５の構成を示す。
【００５０】
加熱ヒータ２００は、電気絶縁性を有する矩形板状のセラミック基板２０１と、通電によって発熱する発熱領域がそれぞれ異なる複数の発熱抵抗体である、第１発熱抵抗体２０３２および第２発熱抵抗体２０４２とを含んで構成される。
【００５１】
セラミック基板２０１は、第１絶縁層２０２と、第２絶縁層２０３と、第３絶縁層２０４と、第４絶縁層２０５とからなる。セラミック基板２０１中における各絶縁層は、第１絶縁層２０２、第２絶縁層２０３、第３絶縁層２０４、第４絶縁層２０５の順に積層され、第１絶縁層２０２および第４絶縁層２０５が、加熱ヒータ２００における外層部分となる。
【００５２】
ここで、セラミック基板２０１は、詳細は後述するが、各絶縁層２０２，２０３，２０４，２０５を構成するセラミック基体が積層された状態で焼成されて形成されたものである。セラミック基板２０１を構成する材料、すなわち、各絶縁層２０２，２０３，２０４，２０５のセラミック基体を構成する材料としては、純度の高いアルミナ、結晶化ガラス、フォルステライト、ステアタイト、ガラスとアルミナとの複合材料である低温同時焼結セラミックス（Low Temperature Co-fired Ceramic、略称ＬＴＣＣ）などの電気絶縁性を有するセラミックを挙げることができる。本実施形態では、セラミック基板２０１を構成する材料は、ＬＴＣＣである。
【００５３】
また、各絶縁層２０２，２０３，２０４，２０５は、それぞれ矩形状に形成されて、短手寸法が１２．３ｍｍ、長手寸法が３６０ｍｍ、厚みが０．２ｍｍである。
【００５４】
そして、第１絶縁層２０２と第２絶縁層２０３との層間には、第１発熱抵抗体２０３２が設けられ、第２絶縁層２０３と第３絶縁層２０４との層間には、第２発熱抵抗体２０４２が設けられている。第１発熱抵抗体２０３２と第２発熱抵抗体２０４２とは、セラミック基板２０１の長手方向に関して、それぞれ異なる領域が発熱領域となるように設けられている。
【００５５】
第１絶縁層２０２と第２絶縁層２０３との層間に設けられる第１発熱抵抗体２０３２は、図２（ｂ）に示すように、セラミック基板２０１の長手方向中央部に対応する発熱領域において、長手方向に平行な複数の直線部分２０３２ａが、Ｕ字状の反転部分２０３２ｂを介して、短手方向に交互にかつ平行に連なるように構成されている。本実施形態では、第１発熱抵抗体２０３２は、線幅が０．７９ｍｍ、厚みが１０μｍで、直線部分２０３２ａが５つ形成され、反転部分２０３２ｂが４つ形成されている。
【００５６】
第２絶縁層２０３と第３絶縁層２０４との層間に設けられる第２発熱抵抗体２０４２は、図２（ｃ）に示すように、セラミック基板２０１の長手方向両端部に対応した発熱領域２０４ａ，２０４ｂを有する。第２発熱抵抗体２０４２は、セラミック基板２０１の長手方向両端部に対応する発熱領域２０４ａ，２０４ｂにおいて、長手方向に平行な複数の直線部分２０４２ａが、Ｕ字状の反転部分２０４２ｂを介して、短手方向に交互にかつ平行に連なり、各発熱領域２０４ａ，２０４ｂ間は、連結部分２０４２ｃによって接続されている。本実施形態では、第２発熱抵抗体２０４２は、線幅が０．４４ｍｍ、厚みが１０μｍで、各発熱領域２０４ａ，２０４ｂにおいて直線部分２０４２ａが７つ形成され、反転部分２０４２ｂが６つ形成されている。
【００５７】
第１発熱抵抗体２０３２および第２発熱抵抗体２０４２を構成する材料としては、導電性を有し、通電および発熱によって溶融するなどの変形を起こさないものであればよく、たとえば、セラミック基板２０１がアルミナからなる場合には、タングステン、ステンレスなどを好適に用いることができ、セラミック基板２０１が結晶化ガラス、フォルステライト、ステアタイト、ＬＴＣＣからなる場合には、金、銀、銀パラジウム、銅などを好適に用いることができる。本実施形態では、ＬＴＣＣからなるセラミック基板２０１に対して、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２を構成する材料は、銀パラジウムである。
【００５８】
また、セラミック基板２０１の短手方向一端部側に対応する長手方向両端部には、第２絶縁層２０３の表面まで第１絶縁層２０２を貫通する、セラミック基板２０１の厚み方向に凹んだ第１凹部２０６が形成されている。そして、第１凹部２０６の表面、すなわち、第２絶縁層２０３の表面には、第１発熱抵抗体２０３２に対して電気的に接続される第１給電端子２０３３が形成されている。これによって、セラミック基板２０１中における第１絶縁層２０２と第２絶縁層２０３との層間に設けられる第１発熱抵抗体２０３２に対して、第１給電端子２０３３を介して確実に給電することができる。
【００５９】
さらに、セラミック基板２０１の短手方向他端部側に対応する長手方向両端部には、第３絶縁層２０４の表面まで第１絶縁層２０２および第２絶縁層２０３を貫通する、セラミック基板２０１の厚み方向に凹んだ第２凹部２０７が形成されている。そして、第２凹部２０７の表面、すなわち、第３絶縁層２０４の表面には、第２発熱抵抗体２０４２に対して電気的に接続される第２給電端子２０４３が形成されている。これによって、セラミック基板２０１中における第２絶縁層２０３と第３絶縁層２０４との層間に設けられる第２発熱抵抗体２０４２に対して、第２給電端子２０４３を介して確実に給電することができる。
【００６０】
第１給電端子２０３３および第２給電端子２０４３を構成する材料としては、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２と同様の材料を挙げることができる。本実施形態では、銀パラジウムからなる第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２に対して、第１および第２給電端子２０３３，２０４２を構成する材料は、銀パラジウムである。
【００６１】
以上のように構成される加熱ヒータ２００では、通電によって発熱する第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２が、セラミック基板２０１中における絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられている。すなわち、加熱ヒータ２００において、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２は、セラミック基板２０１の表面上に形成されているのではなく、セラミック基板２０１を構成する複数の絶縁層の層間に設けられている。
【００６２】
そのため、加熱ヒータ２００が加熱膨張と冷却収縮とを繰り返した際に、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２とセラミック基板２０１との線膨張係数の違いにより、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２がセラミック基板２０１から剥離するのを防止することができ、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２の局所部分が異常発熱して過昇温状態となるのを防止することができる。したがって、加熱ヒータ２００は、発熱抵抗体自身から発煙が生じたり、発火に至るのを防止されたものとなり、高い安全性を確保することができる。また、加熱ヒータ２００において、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２は、電気絶縁性を有するセラミック基板２０１中のそれぞれ異なる絶縁層の層間に設けられているので、各発熱抵抗体間における充分な絶縁耐圧性を確保することができる。
【００６３】
また、加熱ヒータ２００では、第１発熱抵抗体２０３２と第２発熱抵抗体２０４２とは、それぞれ個別に通電可能となるように構成されている。これによって、セラミック基板２０１の長手方向、すなわち、加熱ヒータ２００の長手方向における発熱量を、第１発熱抵抗体２０３２と第２発熱抵抗体２０４２とに対する通電状態を切り替えることによって調整することができ、加熱ヒータ２００の表面における温度分布が所望の温度分布となるように調整することができる。
【００６４】
また、加熱ヒータ２００では、加熱ヒータ２００の長手方向中央部に対応する領域のみを発熱させたい場合には、第１発熱抵抗体２０３２のみを通電させればよく、加熱ヒータ２００の長手方向両端部間にわたる全領域を発熱させたい場合には、第１発熱抵抗体２０３２および第２発熱抵抗体２０４２の両方の発熱抵抗体を通電させればよい。ここで、第２発熱抵抗体２０４２が形成される第２絶縁層２０３と第３絶縁層２０４との層間では、加熱ヒータ２００の長手方向中央部に対応する領域部分には、発熱抵抗体が形成されていない。このように、加熱ヒータ２００では、長手方向両端部間にわたる全領域に対応した発熱抵抗体を形成しなくても、第１発熱抵抗体２０３２と第２発熱抵抗体２０４２との通電状態を制御することによって、長手方向両端部間にわたる全領域を発熱させることができる。したがって、加熱ヒータ２００は、長手方向両端部間にわたる全領域を発熱させるための発熱抵抗体を形成する場合に比べて、銀パラジウムや金などの高価な材料からなる発熱抵抗体の使用量を低減することができ、そのため、加熱ヒータのトータルコストを低減することができる。
【００６５】
また、加熱ヒータ２００は、前述したように、加熱ヒータ２００の長手方向中央部が発熱領域となる第１発熱抵抗体２０３２と、加熱ヒータ２００の長手方向両端部が発熱領域となる第２発熱抵抗体２０４２とが設けられているが、第１発熱抵抗体２０３２および第２発熱抵抗体２０４２によって形成される加熱ヒータ２００の長手方向に関する発熱領域のパターンは、これに限定されるものではない。
【００６６】
たとえば、加熱ヒータ２００の長手方向一端部から長手方向中央部にわたる領域が、第１発熱抵抗体２０３２の発熱領域となり、加熱ヒータ２００の長手方向他端部近傍の領域が、第２発熱抵抗体２０４２の発熱領域となるように構成してもよい。このように構成された加熱ヒータ２００では、加熱ヒータ２００の長手方向一端部から長手方向中央部にわたる領域のみを発熱させたい場合には、第１発熱抵抗体２０３２のみを通電させればよく、加熱ヒータ２００の長手方向両端部間にわたる全領域を発熱させたい場合には、第１発熱抵抗体２０３２および第２発熱抵抗体２０４２の両方の発熱抵抗体を通電させればよい。
【００６７】
図３は、加熱ヒータの製造方法を示すフローチャートである。前述した加熱ヒータ２００の製造方法は、ステップｓ１の抵抗体形成工程と、ステップｓ２の開口部形成工程と、ステップｓ３の積層体作製工程と、ステップｓ４の焼成工程とを含む。
【００６８】
ステップｓ１の抵抗体形成工程では、たとえば、４００ｍｍ×４００ｍｍ×０．２ｍｍの矩形板状の４つのセラミックシートを準備する。そして、セラミックシートの表面上に、１つの大きさが１２．３ｍｍ×３６０ｍｍ×０．２ｍｍであるセラミック基体に応じた９つの領域ごとに、スクリーン印刷法により、第１発熱抵抗体２０３２および第１給電端子２０３３を形成する。また、他のセラミックシートの表面上に、１つの大きさが１２．３ｍｍ×３６０ｍｍ×０．２ｍｍであるセラミック基体に応じた９つの領域ごとに、スクリーン印刷法により、第２発熱抵抗体２０４２および第２給電端子２０４３を形成する。このようにして、矩形板状の２つのセラミックシートのそれぞれの表面上に、通電によって発熱する発熱領域が異なる第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２を形成することができる。
【００６９】
次に、ステップｓ２の開口部形成工程では、セラミック基体に応じた９つの領域ごとに第１発熱抵抗体２０３２および第１給電端子２０３３が形成されたセラミックシートを用いて、セラミック基体に応じた各領域の長手方向両端部における、第１給電端子２０３３が形成されていない箇所に、打ち抜き型を用いて、開口部（キャビティ）を形成する。また、発熱抵抗体が形成されていない残余の２つのセラミックシートのうち、１つのセラミックシートを用いて、セラミック基体に応じた各領域の長手方向両端部にも、打ち抜き型を用いて、開口部（キャビティ）を形成する。
【００７０】
次に、ステップｓ３の積層体作製工程では、抵抗体形成工程で得られた発熱抵抗体が形成された２つのセラミックシートを、発熱抵抗体が形成されていない２つのセラミックシートに挟み込むように、位置合わせして重ね合わせた後、プレス冶具を用いて、加圧下で圧着（温水等方圧プレス：ＷＩＰ）させて、４つのセラミックシートを積層させる。そして、積層された４つのセラミックシートについて、セラミック基体に応じた９つの領域に対応した外形を有する金型を用いて切断し、１２．３ｍｍ×３６０ｍｍ×０．８ｍｍの大きさを有する９つの積層体を得る。
【００７１】
次に、ステップｓ４の焼成工程では、積層体作製工程で得られる積層体を焼成する。積層体を焼成するときの焼成温度は、各セラミック基体が焼結し、かつ発熱抵抗体が溶融しない温度に設定される。具体的には、各セラミック基体がＬＴＣＣからなり、発熱抵抗体および給電端子が銀パラジウムからなる場合には、非酸化性雰囲気下で８００〜９００℃の温度で焼成する。
【００７２】
このようにして、各セラミック基体が積層された積層体を焼成することによってセラミック基板２０１が形成される。そして、該セラミック基板２０１中には、各セラミック基体に対応する複数の絶縁層が形成され、前記複数の絶縁層の異なる層間に、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２が設けられた加熱ヒータ２００を製造することができる。なお、加熱ヒータ２００における第１凹部２０６および第２凹部２０７は、開口部形成工程で形成した開口部が組み合されて形成される。
【００７３】
以上のように、加熱ヒータ２００の製造方法では、各セラミック基体と、セラミック基体の表面上に形成された第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２とを同時焼成して加熱ヒータ２００を作製するので、積層された各セラミック基体が焼成されて形成されるセラミック基板２０１中に、各セラミック基体に対応する複数の絶縁層が形成され、前記複数の絶縁層の異なる層間に発熱抵抗体が設けられた加熱ヒータ２００を作製することができる。
【００７４】
また、加熱ヒータ２００の製造方法では、各セラミック基体と、セラミック基体の表面上に形成された第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２とを同時焼成して加熱ヒータ２００を作製するので、焼成されたセラミック基板の表面上に発熱抵抗体およびガラスコート層を形成する工程と、形成された発熱抵抗体およびガラスコート層を焼成する工程とを繰り返して加熱ヒータを作製する従来技術に比べて、生産効率を向上することができる。
【００７５】
次に、加熱ヒータ２００について実施した、絶縁耐圧性、イオンマイグレーションおよび耐久性の評価結果について説明する。なお、絶縁耐圧性を評価するにあたって、従来法で製造される加熱ヒータを比較サンプルとして用いた。
【００７６】
＜比較サンプルの作製＞
図１１は、従来技術における加熱ヒータの製造方法を示すフローチャートである。ステップａ１のセラミック焼成工程では、アルミナからなる基板を焼成してセラミック基板を作製する。次に、ステップａ２の第１抵抗体形成工程では、焼成されたセラミック基板の表面上に、加熱ヒータ２００の第１発熱抵抗体２０３２と同じ発熱領域を有する銀パラジウムからなる第１発熱抵抗体を、スクリーン印刷法により形成する。次に、ステップａ３の第１コート層形成工程では、セラミック基板の表面上に形成された第１発熱抵抗体を被覆するように、スクリーン印刷法により、厚みが１０μｍの第１ガラスコート層を形成する。そして、ステップａ４の第１焼成工程では、セラミック基板の表面上に形成された第１発熱抵抗体および第１ガラスコート層を焼成する。
【００７７】
次に、ステップａ５の第２抵抗体形成工程では、第１ガラスコート層の表面上に、加熱ヒータ２００の第２発熱抵抗体２０４２と同じ発熱領域を有する銀パラジウムからなる第２発熱抵抗体を、スクリーン印刷法により形成する。次に、ステップａ６の第２コート層形成工程では、第２抵抗体形成工程において形成された第２発熱抵抗体を被覆するように、スクリーン印刷法により、厚みが１０μｍの第２ガラスコート層を形成する。そして、ステップａ７の第２焼成工程では、第２抵抗体形成工程において形成された第２発熱抵抗体および第２ガラスコート層を焼成する。
【００７８】
このようにして、セラミック基板の表面上に、ガラスコート層を介して複数の発熱抵抗体が積層されてなる加熱ヒータである比較サンプルを作製した。なお、比較サンプルにおけるガラスコート層は、スクリーン印刷法によって形成するため、１０μｍを超える厚みとするのは困難である。
【００７９】
＜絶縁耐圧性の評価＞
本実施形態に係る加熱ヒータ２００と、比較サンプルとを用いて、絶縁耐圧性の評価を実施した。絶縁耐圧性の評価に供した加熱ヒータ２００は、ＬＴＣＣからなるセラミック基板２０１中の複数の絶縁層において、銀パラジウムからなる第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２が、それぞれ異なる層間に設けられたものである。また、加熱ヒータ２００として、セラミック基板２０１の各絶縁層の厚みが、５０μｍ、１００μｍおよび２００μｍとなる３種類を準備した。
【００８０】
絶縁耐圧性の評価方法としては、第１発熱抵抗体と第２発熱抵抗体との間に２ｋＶの電圧を１分間にわたって印加し、リークが発生するか否かを評価した。評価結果を表１に示す。
【００８１】
【表１】
【００８２】
表１から、比較サンプルではリークが発生するのに対して、加熱ヒータ２００では、セラミック基板２０１の各絶縁層の厚みが５０μｍ以上に設定されることによって、各発熱抵抗体間における充分な絶縁耐圧性を確保可能であることがわかる。なお、厚みが５０μｍ未満のセラミック基体は、作製するのが困難である。
【００８３】
＜イオンマイグレーションの評価＞
セラミック基板２０１の各絶縁層の厚みが５０μｍである加熱ヒータ２００を用いて、イオンマイグレーションの評価を実施した。イオンマイグレーションの評価方法としては、高温高湿環境下（３５℃、８５％）に加熱ヒータ２００を設置し、第１発熱抵抗体２０３２に対して電圧（１００Ｖ）を印加して発熱させた。また、第２発熱抵抗体２０４２に対して電圧を印加せず接地することで、第１発熱抵抗体２０３２と第２発熱抵抗体２０４２との間に電位差を発生させた。なお、第１発熱抵抗体に対する詳細な電圧印加方法としては、９秒間電圧を印加した後、１１分間電圧印加を停止することで、常温から２００℃への昇温を繰り返すという、ヒートサイクル試験をトータル２００時間実施した。そして、２００時間のヒートサイクル試験後の加熱ヒータ２００を用いて、第１発熱抵抗体２０３２と第２発熱抵抗体２０４２との間に２ｋＶの電圧を１分間にわたって印加し、リークが発生するか否かを評価した。その結果、セラミック基板２０１の各絶縁層の厚みが５０μｍである加熱ヒータ２００は、リークの発生がなかった。
【００８４】
以上のことより、加熱ヒータ２００では、セラミック基板２０１の各絶縁層の厚みが５０μｍ以上に設定されることによって、イオンマイグレーションの発生を防止可能であることがわかる。
【００８５】
＜耐久性の評価＞
セラミック基板２０１の各絶縁層の厚みが５０μｍである加熱ヒータ２００を用いて、耐久性の評価を実施した。耐久性の評価方法としては、連続通電試験およびヒートサイクル試験で実施した。
【００８６】
連続通電試験の試験方法としては、加熱ヒータ２００の第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２に対して１０００時間にわたって電圧（１００Ｖ）を印加して、２２０℃で発熱させた。そして、連続通電試験後の加熱ヒータ２００について、試験前に対して電気抵抗値の変動があるか否かを評価した。また、連続通電試験後の加熱ヒータ２００について、前述した絶縁耐圧性の評価を行って、リークが発生するか否かを評価した。さらに、連続通電試験後の加熱ヒータ２００について、発熱抵抗体がセラミック基板から剥離しているか否かを目視評価した。
【００８７】
また、ヒートサイクル試験の試験方法としては、加熱ヒータ２００の第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２に対して、９秒間電圧を印加した後、１１分間電圧印加を停止することで、常温から２２０℃への昇温を繰り返し、トータル５００時間実施した。そして、ヒートサイクル試験後の加熱ヒータ２００について、試験前に対して電気抵抗値の変動があるか否かを評価した。また、ヒートサイクル試験後の加熱ヒータ２００について、前述した絶縁耐圧性の評価を行って、リークが発生するか否かを評価した。さらに、ヒートサイクル試験後の加熱ヒータ２００について、発熱抵抗体がセラミック基板から剥離しているか否かを目視評価した。評価結果を表２に示す。
【００８８】
【表２】
【００８９】
表２から、加熱ヒータ２００では、セラミック基板２０１の各絶縁層の厚みが５０μｍ以上に設定されることによって、優れた耐久性を有することがわかる。
【００９０】
図４は、本発明の第２実施形態に係る加熱ヒータ３００の構成を示す断面図である。図４（ａ）は、加熱ヒータ３００の長手方向中央部における構成を示し、図４（ｂ）は、加熱ヒータ３００の長手方向端部近傍における構成を示し、図４（ｃ）は、加熱ヒータ３００の長手方向端部の給電端子が形成される領域部分における構成を示す。また、図５は、加熱ヒータ３００のセラミック基板３０１中に形成される各絶縁層の構成を示す図である。図５（ａ）は、セラミック基板３０１中に形成される第１絶縁層３０２の構成を示し、図５（ｂ）は、セラミック基板３０１中に形成される第２絶縁層３０３の構成を示し、図５（ｃ）は、セラミック基板３０１中に形成される第３絶縁層３０４の構成を示し、図５（ｄ）は、セラミック基板３０１中に形成される第４絶縁層３０５の構成を示す。
【００９１】
加熱ヒータ３００は、前述した加熱ヒータ２００に類似しており、加熱ヒータ２００と同様の方法で製造することができる。加熱ヒータ３００は、電気絶縁性を有する矩形板状のセラミック基板３０１と、通電によって発熱する発熱領域がそれぞれ異なる複数の発熱抵抗体である、第１発熱抵抗体３０３２および第２発熱抵抗体３０４２とを含んで構成される。
【００９２】
セラミック基板３０１は、複数の絶縁層である、第１絶縁層３０２と、第２絶縁層３０３と、第３絶縁層３０４と、第４絶縁層３０５とからなる。セラミック基板３０１中における各絶縁層は、第１絶縁層３０２、第２絶縁層３０３、第３絶縁層３０４、第４絶縁層３０５の順に積層され、第１絶縁層３０２および第４絶縁層３０５が、加熱ヒータ３００における最外層部分となる。
【００９３】
ここで、セラミック基板３０１は、各絶縁層３０２，３０３，３０４，３０５を構成するセラミック基体が積層された状態で焼成されて形成されたものである。セラミック基板３０１を構成する材料、すなわち、各絶縁層３０２，３０３，３０４，３０５のセラミック基体を構成する材料としては、前述した加熱ヒータ２００のセラミック基板２０１を構成する材料と同様のものを挙げることができる。本実施形態では、セラミック基板３０１を構成する材料は、ＬＴＣＣである。
【００９４】
また、各絶縁層３０２，３０３，３０４，３０５は、それぞれ矩形状に形成されて、短手寸法が１２．３ｍｍ、長手寸法が３６０ｍｍ、厚みが０．２ｍｍである。
【００９５】
そして、第１絶縁層３０２と第２絶縁層３０３との層間には、第１発熱抵抗体３０３２が設けられ、第２絶縁層３０３と第３絶縁層３０４との層間には、第２発熱抵抗体３０４２が設けられている。第１発熱抵抗体３０３２と第２発熱抵抗体３０４２とは、セラミック基板３０１の長手方向に関して、セラミック基板３０１の厚み方向から見た場合に、一部の発熱領域が重なるように設けられている。
【００９６】
第１絶縁層３０２と第２絶縁層３０３との層間に設けられる第１発熱抵抗体３０３２は、図５（ｂ）に示すように、セラミック基板３０１の長手方向中央部に対応する発熱領域において、長手方向に平行な複数の直線部分３０３２ａが、Ｕ字状の反転部分３０３２ｂを介して、短手方向に交互にかつ平行に連なるように構成されている。本実施形態では、第１発熱抵抗体３０３２は、線幅が０．７９ｍｍ、厚みが１０μｍで、直線部分３０３２ａが５つ形成され、反転部分３０３２ｂが４つ形成されている。
【００９７】
第２絶縁層３０３と第３絶縁層３０４との層間に設けられる第２発熱抵抗体３０４２は、図５（ｃ）に示すように、セラミック基板３０１の長手方向両端部間にわたる全領域が発熱領域となるようにされている。第２発熱抵抗体３０４２は、セラミック基板３０１の長手方向両端部間にわたる発熱領域において、長手方向に平行な複数の直線部分３０４２ａが、Ｕ字状の反転部分３０４２ｂを介して、短手方向に交互にかつ平行に連なるように構成されている。本実施形態では、第２発熱抵抗体３０４２は、線幅が１．１ｍｍ、厚みが１０μｍで、直線部分３０４２ａが５つ形成され、反転部分３０４２ｂが４つ形成されている。
【００９８】
第１発熱抵抗体３０３２および第２発熱抵抗体３０４２を構成する材料としては、前述した加熱ヒータ２００の第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２を構成する材料と同様のものを挙げることができる。本実施形態では、ＬＴＣＣからなるセラミック基板３０１に対して、第１および第２発熱抵抗体３０３２，３０４２を構成する材料は、銀パラジウムである。
【００９９】
また、セラミック基板３０１の短手方向一端部側に対応する長手方向一端部、および、セラミック基板３０１の短手方向他端部側に対応する長手方向他端部には、第２絶縁層３０３の表面まで第１絶縁層３０２を貫通する、セラミック基板３０１の厚み方向に凹んだ第１凹部３０６が形成されている。そして、第１凹部３０６の表面、すなわち、第２絶縁層３０３の表面には、第１発熱抵抗体３０３２に対して電気的に接続される第１給電端子３０３３が形成されている。これによって、セラミック基板３０１中における第１絶縁層３０２と第２絶縁層３０３との層間に設けられる第１発熱抵抗体３０３２に対して、第１給電端子３０３３を介して確実に給電することができる。
【０１００】
さらに、セラミック基板３０１の短手方向他端部側に対応する長手方向一端部、および、セラミック基板３０１の短手方向一端部側に対応する長手方向他端部には、第３絶縁層３０４の表面まで第１絶縁層３０２および第２絶縁層３０３を貫通する、セラミック基板３０１の厚み方向に凹んだ第２凹部３０７が形成されている。そして、第２凹部３０７の表面、すなわち、第３絶縁層３０４の表面には、第２発熱抵抗体３０４２に対して電気的に接続される第２給電端子３０４３が形成されている。これによって、セラミック基板３０１中における第２絶縁層３０３と第３絶縁層３０４との層間に設けられる第２発熱抵抗体３０４２に対して、第２給電端子３０４３を介して確実に給電することができる。
【０１０１】
第１給電端子３０３３および第２給電端子３０４３を構成する材料としては、第１および第２発熱抵抗体３０３２，３０４２と同様の材料を挙げることができる。本実施形態では、銀パラジウムからなる第１および第２発熱抵抗体３０３２，３０４２に対して、第１および第２給電端子３０３３，３０４２を構成する材料は、銀パラジウムである。
【０１０２】
以上のように構成される加熱ヒータ３００では、通電によって発熱する第１および第２発熱抵抗体３０３２，３０４２が、セラミック基板３０１中における絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられている。すなわち、加熱ヒータ３００において、第１および第２発熱抵抗体３０３２，３０４２は、セラミック基板３０１の表面上に形成されているのではなく、セラミック基板３０１を構成する複数の絶縁層の層間に設けられている。
【０１０３】
そのため、第１および第２発熱抵抗体３０３２，３０４２がセラミック基板３０１から剥離するのを防止することができ、第１および第２発熱抵抗体３０３２，３０４２の局所部分が異常発熱して過昇温状態となるのを防止することができる。また、加熱ヒータ３００において、第１および第２発熱抵抗体３０３２，３０４２は、電気絶縁性を有するセラミック基板３０１中のそれぞれ異なる絶縁層の層間に設けられているので、各発熱抵抗体間における充分な絶縁耐圧性を確保することができる。
【０１０４】
また、加熱ヒータ３００では、第１発熱抵抗体３０３２と第２発熱抵抗体３０４２とは、それぞれ個別に通電可能となるように構成されている。これによって、セラミック基板３０１の長手方向、すなわち、加熱ヒータ３００の長手方向における発熱量を、第１発熱抵抗体３０３２と第２発熱抵抗体３０４２とに対する通電状態を切り替えることによって調整することができ、加熱ヒータ３００の表面における温度分布が所望の温度分布となるように調整することができる。
【０１０５】
特に、第２発熱抵抗体３０４２のみに電圧を印加して通電することによって、加熱ヒータ３００の長手方向の全領域を発熱させることができるので、加熱ヒータ３００の表面における温度分布を均一にすることができる。
【０１０６】
また、加熱ヒータ３００は、前述したように、加熱ヒータ３００の長手方向中央部が発熱領域となる第１発熱抵抗体３０３２と、加熱ヒータ３００の長手方向両端部間にわたる全領域が発熱領域となる第２発熱抵抗体３０４２とが設けられているが、第１発熱抵抗体３０３２および第２発熱抵抗体３０４２によって形成される加熱ヒータ３００の長手方向に関する発熱領域のパターンは、これに限定されるものではない。
【０１０７】
たとえば、加熱ヒータ３００の長手方向一端部から長手方向中央部にわたる領域が、第１発熱抵抗体３０３２の発熱領域となり、加熱ヒータ３００の長手方向両端部間にわたる全領域が、第２発熱抵抗体３０４２の発熱領域となるように構成してもよい。このように構成された加熱ヒータ３００では、加熱ヒータ３００の長手方向一端部から長手方向中央部にわたる領域のみを発熱させたい場合には、第１発熱抵抗体３０３２のみを通電させればよく、加熱ヒータ３００の長手方向両端部間にわたる全領域を発熱させたい場合には、第２発熱抵抗体３０４２のみを通電させればよい。
【０１０８】
（定着装置）
図６は、本発明の第１実施形態に係る定着装置１５の構成を示す図である。定着装置１５は、定着部材である定着ローラ１５ａと、加圧部材である加圧ローラ１５ｂと、無端状のベルト部材である定着ベルト２５と、加熱手段２１とを含んで構成される。定着装置１５においては、定着ベルト２５が定着ローラ１５ａと加熱手段２１の保持部材２１１との間に張架され、加圧ローラ１５ｂが定着ベルト２５を介して定着ローラ１５ａに対向するように配置されている。そして、定着ローラ１５ａと加熱手段２１の保持部材２１１とは、定着ローラ１５ａの軸線方向において略平行となるように配置されている。つまり、定着ローラ１５ａの軸線と、加熱手段２１の保持部材２１１の軸線とは、略平行である。
【０１０９】
定着装置１５は、加熱手段２１の保持部材２１１が定着ベルト２５の内周面と接触して定着ベルト２５を加熱し、定着ベルト２５を介して互いに圧接する定着ローラ１５ａと加圧ローラ１５ｂとの間に形成される定着ニップ部１５ｃを、所定の定着速度および複写速度で記録媒体である記録紙７０が通過したとき、記録紙７０上に担持されている未定着のトナー像７１を記録紙７０上に加熱加圧して定着する装置である。なお、未定着のトナー像７１は、たとえば、非磁性一成分現像剤（非磁性トナー）、非磁性二成分現像剤（非磁性トナーおよびキャリア）、磁性現像剤（磁性トナー）などの現像剤（トナー）によって形成される。また、定着速度とは所謂プロセス速度であり、複写速度とは１分あたりのコピー枚数のことである。また、記録紙７０が定着ニップ部１５ｃを通過するときには、定着ベルト２５は記録紙７０のトナー像担持面に当接し、加圧ローラ１５ｂはトナー像担持面とは反対側の面に当接するようになっており、定着ニップ部１５ｃの記録紙搬送方向Ｃの幅（以下、「定着ニップ幅」という）は７．５ｍｍである。
【０１１０】
［定着ローラ］
定着ローラ１５ａは、定着ベルト２５を介して加圧ローラ１５ｂに圧接することで定着ニップ部１５ｃを形成するとともに、駆動モータ（駆動手段）により回転軸線まわりに回転方向Ａ方向に回転駆動することによって、定着ベルト２５を搬送する。定着ローラ１５ａは、直径が３０ｍｍで、その内側から順に芯金、弾性層が形成された２層構造からなり、芯金には、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅などの金属あるいはそれらの合金などが用いられる。また、弾性層にはシリコンゴム、フッ素ゴムなどの耐熱性を有するゴム材料が適している。なお、本実施形態では、定着ローラ１５ａは、芯金が直径１５ｍｍのステンレス鋼からなり、弾性層が厚さ７．５ｍｍのシリコンスポンジゴムからなる。また本実施形態では、定着ローラ１５ａが定着ベルト２５を介して加圧ローラ１５ｂに圧接するときの力は、３９２Ｎ程度である。
【０１１１】
［加圧ローラ］
加圧ローラ１５ｂは、定着ベルト２５を介して定着ローラ１５ａに対向しかつ定着ローラ１５ａを圧接し、回転軸線まわりに回転自在に設けられている。加圧ローラ１５ｂは、回転駆動される定着ローラ１５ａの回転に従動して、定着ローラ１５ａの回転とは逆方向の回転方向Ｂ方向に回転される。加圧ローラ１５ｂは、その内側から順に芯金、弾性層、離型層が形成された３層構造からなっている。芯金には、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅などの金属あるいはそれらの合金などが用いられる。また、弾性層にはシリコンゴム、フッ素ゴムなどの耐熱性を有するゴム材料が適しており、離型層にはＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂が適している。加圧ローラ１５ｂは、たとえば、ローラ直径が３０ｍｍで、芯金に直径２８ｍｍ（肉厚１ｍｍ）の鉄（ＳＴＫＭ）パイプ、弾性層に厚みが１ｍｍのシリコンソリッドゴム、離型層に厚みが３０μｍのＰＦＡチューブからなるローラを用いることができる。
【０１１２】
また、加圧ローラ１５ｂの内部には、加圧ローラ１５ｂを加熱するヒータランプ３１（たとえば、定格電力４００Ｗ）が配置されている。制御回路（不図示）が電源回路（不図示）からヒータランプ３１に電力を供給（通電）させることによって、ヒータランプ３１が発光し、ヒータランプ３１から赤外線が放射される。これによって、加圧ローラ１５ｂの内周面が赤外線を吸収して加熱され、加圧ローラ１５ｂ全体が加熱される。なお、上述したヒータランプ３１は、加圧ローラ１５ｂの内面より加熱するものであるが、これとは別に外周面加熱用のローラにて、加圧ローラ１５ｂの表面より加熱する方法も構成可能である。
【０１１３】
［定着ベルト］
定着ベルト２５は、加熱手段２１によって所定の温度に加熱され、定着ニップ部１５ｃを通過する未定着のトナー像７１が形成された記録紙７０を加熱する。定着ベルト２５は、無端状のベルト部材で、加熱手段２１の保持部材２１１と定着ローラ１５ａによって懸架され、定着ローラ１５ａに所定の角度θ１（本実施形態では、θ１＝１８５°である。）で巻きかかっている。定着ベルト２５は、定着ローラ１５ａの回転時には、定着ローラ１５ａに従動して回転方向Ａ方向に回転するようになっている。定着ベルト２５は、ポリイミドなどの耐熱性樹脂あるいはステンレスやニッケルなどの金属材料からなる中空円筒状の基材の表面に、弾性層として耐熱性および弾性に優れたエラストマー材料（たとえばシリコンゴム）が形成され、さらにその表面に離型層として耐熱性および離型性に優れた合成樹脂材料（たとえばＰＦＡやＰＴＦＥなどのフッ素樹脂）が形成された３層構造となっている。また、基材のポリイミドにフッ素樹脂を内添してもよい。これによって、加熱手段２１の保持部材２１１との摺動負荷を低減することができる。本実施形態では、定着ベルト２５は、基材が厚さ５０μｍのポリイミド、弾性層が厚さ１５０μｍのシリコンゴム、離型層が厚さ３０μｍのＰＦＡチューブからなる、直径４５ｍｍの無端状ベルトである。
【０１１４】
［加熱手段］
定着装置１５に備えられる加熱手段２１は、定着ベルト２５の内周面に接触して定着ベルト２５を所定の温度に加熱する手段である。図７は、加熱手段２１の構成を示す図である。加熱手段２１は、前述した加熱ヒータ２００または加熱ヒータ３００と、保持部材２１１と、固定部材２１２と、２つの加熱用電源２１６ａ，２１６ｂとを含む。
【０１１５】
保持部材２１１は、加熱ヒータ２００（または加熱ヒータ３００）を保持する部材であり、定着ベルト２５の幅方向（定着ローラ１５ａの軸線方向）に延びる略半円柱状に形成されている。保持部材２１１は、略半円弧状の上面において定着ベルト２５に接触し、加熱ヒータ２００（または加熱ヒータ３００）から発生する熱を定着ベルト２５に伝導させる。保持部材２１１の定着ベルト２５と接触する上面（以下、「ベルト接触面」という）における記録紙搬送方向Ｃの接触幅（以下、「加熱ニップ幅」という）は、１７ｍｍである。また、保持部材２１１を構成する材料は、特に限定されないが、高い熱伝導性を有する金属材料であることが好ましく、その金属材料としては、鉄、アルミニウム、銅、アルミニウム合金などを挙げることができるが、本実施形態ではアルミニウム合金を用いる。
【０１１６】
そして、保持部材２１１には、定着ベルト２５と接触するベルト接触面の周方向中央部に対応して、底面の中央部から内方側に凹んだ凹部が形成され、この凹部に加熱ヒータ２００（または加熱ヒータ３００）が嵌め込まれるようになっている。ここで、保持部材２１１の凹部に嵌め込まれた状態の加熱ヒータ２００（または加熱ヒータ３００）は、加熱ヒータの長手方向が保持部材２１１の幅方向（定着ベルト２５の幅方向）に対応し、加熱ヒータの短手方向が保持部材２１１の周方向に対応するように配置されている。また、加熱ヒータ２００（または加熱ヒータ３００）は、セラミック基板における第４絶縁層が形成される側の面が、保持部材２１１のベルト接触面側となるように、保持部材２１１の凹部に嵌め込まれている。
【０１１７】
なお、保持部材２１１の凹部に嵌め込まれた状態の加熱ヒータ２００（または加熱ヒータ３００）は、凹部を塞ぐように保持部材２１１の底面部に接触して配設される固定部材２１２によって固定されている。このように、加熱ヒータ２００（または加熱ヒータ３００）が嵌め込まれる凹部が形成された保持部材２１１は、熱容量が小さなものとなるので、定着装置１５としてのウォームアップ時間が短く、かつ、消費電力の増大を抑えて省エネ化が達成できる。
【０１１８】
また、保持部材２１１のベルト接触面に、コート層２１４が設けられるのが好ましい。コート層２１４は、加熱ヒータ２００（または加熱ヒータ３００）から発生する熱を定着ベルト２５に伝導するための良熱伝導性を有するとともに、定着ベルト２５との間の摩擦力が低減可能な材料から形成する必要がある。このようなコート層２１４が保持部材２１１のベルト接触面に設けられることによって、定着ベルト２５に熱を伝導させるとともに、保持部材２１１と接触して摺動する定着ベルト２５の摩耗を防止して高い耐久性を確保することができる。また、定着ベルト２５との間の摩擦力が低減可能となるので、定着ベルト２５を駆動する定着ローラ１５ａおよび加圧ローラ１５ｂへの負荷も低減することができ各ローラ１５ａ，１５ｂの耐久性も確保し、より低トルクで駆動することが可能となる。コート層２１４を構成する材料としては、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂を挙げることができる。本実施形態では、コート層２１４は、ＰＴＦＥからなる厚み２０μｍの層である。
【０１１９】
固定部材２１２は、保持部材２１１の凹部に嵌め込まれた状態の加熱ヒータ２００（または加熱ヒータ３００）を、断熱シート２１３を介して、保持部材２１１に近接する方向に弾発的に押圧して、加熱ヒータ２００（または加熱ヒータ３００）を固定する部材である。加熱ヒータ２００（または加熱ヒータ３００）と保持部材２１１との間の接触部分に浮きが発生していると、加熱手段２１としての加熱効率が低下するだけではなく、局所的に過熱状態になる部分が生じ、発熱抵抗体の破損だけでなく加熱手段２１や定着ベルト２５の破損を招いてしまうおそれがある。これに対して、固定部材２１２が、保持部材２１１に対する所定位置に加熱ヒータ２００（または加熱ヒータ３００）を固定することによって、加熱手段２１としての加熱効率の低下を抑制することができ、定着装置１５としてのウォームアップ時間が短く、消費電力の増大を抑えて省エネ化が達成でき、かつ、高い安全性を確保することができる。
【０１２０】
固定部材２１２を構成する材料としては、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、ニッケル等の金属あるいはそれらの合金、耐熱樹脂等を挙げることができる。本実施形態では、固定部材２１２は、ステンレス鋼からなる厚みが１ｍｍの板状部材であり、撓みに対する強度を確保するために、加熱ヒータ２００（または加熱ヒータ３００）の短手方向に対応する両端部が定着ローラ１５ａに近接する方向に屈曲して形成されている。
【０１２１】
加熱ヒータ２００（または加熱ヒータ３００）と固定部材２１２との間に介在する断熱シート２１３は、加熱ヒータ２００（または加熱ヒータ３００）から発生した熱が、固定部材２１２に伝達されてしまうのを防止し、保持部材２１１に対する伝熱効率を向上させる。本実施形態では、断熱シート２１３は、フッ素ゴムからなる厚み１ｍｍのシートである。
【０１２２】
次に、定着装置１５の加熱手段２１を構成する加熱ヒータとして、加熱ヒータ２００を用いた場合と、加熱ヒータ３００を用いた場合との通電制御について、それぞれ個別に説明する。
【０１２３】
定着装置１５の加熱手段２１を構成する加熱ヒータとして加熱ヒータ２００を用いた場合、セラミック基板２０１の第１絶縁層２０２と第２絶縁層２０３との層間に設けられる第１発熱抵抗体２０３２による発熱領域は、定着ベルト２５の幅方向中央部を加熱する発熱源となる。第１発熱抵抗体２０３２による発熱領域の定着ベルト２５の幅方向に対応する幅寸法は、たとえば、Ａ４サイズの記録紙７０の短手寸法に応じて２００ｍｍに設定される。また、セラミック基板２０１の第２絶縁層２０３と第３絶縁層２０４との層間に設けられる第２発熱抵抗体２０４２による発熱領域２０４ａ，２０４ｂは、定着ベルト２５の幅方向両端部を加熱する発熱源となる。第２発熱抵抗体２０４２による発熱領域２０４ａ，２０４ｂの定着ベルト２５の幅方向に対応する幅寸法は、それぞれ６０ｍｍに設定される。そして、加熱ヒータ２００においては、第１発熱抵抗体２０３２の定格出力値が７５０Ｗに設定され、第２発熱抵抗体２０４２の定格出力値が４５０Ｗに設定され、加熱ヒータ２００全体として１２００Ｗに設定されている。
【０１２４】
また、第１発熱抵抗体２０３２には、第１給電端子２０３３を介して加熱用電源２１６ａが接続され、第２発熱抵抗体２０４２には、第２給電端子２０４３を介して加熱用電源２１６ｂが接続されている。本実施形態において各加熱用電源２１６ａ，２１６ｂは、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２に印加する電圧値を可変制御可能な電源である。
【０１２５】
また、加熱手段２１の保持部材２１１に接触する定着ベルト２５の周面近傍には、第１発熱抵抗体２０３２による発熱領域、および、第２発熱抵抗体２０４２による発熱領域のそれぞれに対応して、２つの加熱ヒータ用サーミスタ３２が配設されている。また、加圧ローラ１５ｂの周面近傍には加圧ローラ側サーミスタ３３が配設されている。本実施形態における加熱ヒータ用サーミスタ３２は、非接触式の温度検知手段であり、赤外線検知型の温度センサである。また、加圧ローラ側サーミスタ３３は、接触式の温度検知手段である。
【０１２６】
そして、定着装置１５では、温度制御手段２１７が、２つの加熱ヒータ用サーミスタ３２および加圧ローラ側サーミスタ３３によって検出された温度データに基づいて、定着ベルト２５および加圧ローラ１５ｂの表面温度が所定の定着温度となるように、第１発熱抵抗体２０３２、第２発熱抵抗体２０４２およびヒータランプ３１への通電を制御する。このとき、温度制御手段２１７は、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２における投入電力値が一定となるように、各加熱用電源２１６ａ，２１６ｂを可変制御する。ここで、「投入電力値が一定」とは、目標投入電力値に対して±１５％の範囲の電力値のことである。
【０１２７】
温度制御手段２１７は、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２における温度に応じて変動する電流値または電気抵抗値を検出する。本実施形態では、温度制御手段２１７は、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２のそれぞれに接続される電流計２１５ａ，２１５ｂにより計測される電流値を０．２秒周期で検出する。そして、温度制御手段２１７は、電流値検出結果および加熱ヒータ用サーミスタ３２により検出された温度データに基づいて、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２に対する投入電力値が一定となる印加電圧値を、０．２秒周期で算出する。さらに、温度制御手段２１７は、算出した印加電圧値に対応した電圧を、各加熱用電源２１６ａ，２１６ｂにより第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２に印加させる。
【０１２８】
温度制御手段２１７は、電流計２１５ａ，２１５ｂにより計測される第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２の電流値を、０．２秒周期で各加熱用電源２１６ａ，２１６ｂにフィードバックし、各加熱用電源２１６ａ，２１６ｂによる印加電圧値を、電流値の変化の方向とは反対の方向に可変制御して、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２における投入電力値が一定となるようにしている。通電によって発熱する第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２は、製造ロット間で電気抵抗値がばらつくものであり、かつ、温度変化に応じて電気抵抗値が変動するものである。これに対して、温度制御手段２１７が、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２における投入電力値が一定となるように、各加熱用電源２１６ａ，２１６ｂを可変制御するので、定着装置１５は、安定した定着性能を確保することができる。
【０１２９】
なお、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２における温度に応じて変動する電気抵抗値を検出するように構成される場合には、温度制御手段２１７は、各加熱用電源２１６ａ，２１６ｂによる印加電圧値を、電気抵抗値の変化の方向と同じ方向に可変制御して、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２における投入電力値が一定となるようにすればよい。
【０１３０】
加熱手段２１を構成する加熱ヒータとして加熱ヒータ２００を用いた定着装置１５では、たとえば、Ａ３サイズの記録紙７０を縦送りする場合やＡ４サイズの記録紙７０を横送りするなどの幅広通紙の場合には、温度制御手段２１７は、各加熱用電源２１６ａ，２１６ｂを制御して、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２に電圧を印加させ、定着ベルト２５の幅方向の全領域にわたって加熱させる。また、Ａ４サイズの記録紙７０を縦送りする場合やＢ５サイズの記録紙７０を横送りするなどの幅狭通紙の場合には、温度制御手段２１７は、加熱用電源２１６ａのみを制御して、第１発熱抵抗体２０３２のみに電圧を印加させ、定着ベルト２５の幅方向中央部を加熱させる。
【０１３１】
このように、加熱ヒータ２００を備える定着装置１５では、たとえば、異なる大きさの記録紙７０を通紙させて印字する場合などに、異なる通紙サイズに対応して加熱ヒータ２００の表面において所望の温度分布が得られるように、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２によって形成される複数に分割された発熱領域ごとに通電状態を切替えて、加熱ヒータ２００表面における所望の特定領域のみが発熱するように加熱副制御し、記録紙７０の通紙幅両端部に対応する第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２の局部的な異常昇温を抑制することができる。このように、分割された発熱領域ごとに通電状態を切替えて加熱副制御し、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２の局部的な異常昇温を抑制することによって、定着不良、定着画像劣化を防止することができるとともに、発熱抵抗体自身の破損を防止し、消費電力の増大を防止することができる。
【０１３２】
なお、定着装置１５に備えられる加熱ヒータ２００を、加熱ヒータ２００の長手方向一端部から長手方向中央部にわたる領域（以下、「片側領域」という）が第１発熱抵抗体２０３２の発熱領域となり、加熱ヒータ２００の長手方向他端部近傍の領域が第２発熱抵抗体２０４２の発熱領域となるように構成した場合には、定着装置１５は、主たる通紙領域が加熱ヒータ２００の片側領域に対応して設けられることになる。
【０１３３】
次に、定着装置１５の加熱手段２１を構成する加熱ヒータとして加熱ヒータ３００を用いた場合、セラミック基板３０１の第１絶縁層３０２と第２絶縁層３０３との層間に設けられる第１発熱抵抗体３０３２による発熱領域は、定着ベルト２５の幅方向中央部を加熱する発熱源となる。第１発熱抵抗体３０３２による発熱領域の定着ベルト２５の幅方向に対応する幅寸法は、たとえば、Ａ４サイズの記録紙７０の短手寸法に応じて２００ｍｍに設定される。また、セラミック基板３０１の第２絶縁層３０３と第４絶縁層３０４との層間に設けられる第２発熱抵抗体３０４２による発熱領域は、定着ベルト２５の幅方向両端部間の全領域を加熱する発熱源となる。第２発熱抵抗体３０４２による発熱領域の定着ベルト２５の幅方向に対応する幅寸法は、３２０ｍｍに設定される。そして、加熱ヒータ３００においては、第１発熱抵抗体３０３２の定格出力値が７５０Ｗに設定され、第２発熱抵抗体３０４２の定格出力値が１２００Ｗに設定されている。
【０１３４】
また、第１発熱抵抗体３０３２には、第１給電端子３０３３を介して加熱用電源２１６ａが接続され、第２発熱抵抗体３０４２には、第２給電端子３０４３を介して加熱用電源２１６ｂが接続されている。本実施形態において各加熱用電源２１６ａ，２１６ｂは、第１および第２発熱抵抗体３０３２，３０４２に印加する電圧値を可変制御可能な電源である。
【０１３５】
また、加熱手段２１の保持部材２１１に接触する定着ベルト２５の周面近傍には、第１発熱抵抗体３０３２による発熱領域、および、第２発熱抵抗体３０４２による発熱領域の共通領域に対応して、１つの加熱ヒータ用サーミスタ３２が配設されている。このように、加熱ヒータ３００を備える定着装置１５では、定着ベルト２５の表面温度を検出する加熱ヒータ用サーミスタ３２やサーモスタットなどの安全センサを、第１発熱抵抗体３０３２による発熱領域、および、第２発熱抵抗体３０４２による発熱領域の共通領域に対応して配設すればよいので、定着装置１５の構成を簡略化することができる。
【０１３６】
そして、温度制御手段２１７は、第１および第２発熱抵抗体３０３２，３０４２のそれぞれに接続される電流計２１５ａ，２１５ｂにより計測される電流値を０．２秒周期で検出する。また、温度制御手段２１７は、電流値検出結果および加熱ヒータ用サーミスタ３２により検出された温度データに基づいて、第１および第２発熱抵抗体３０３２，３０４２に対する投入電力値が一定となる印加電圧値を、０．２秒周期で算出する。さらに、温度制御手段２１７は、算出した印加電圧値に対応した電圧を、各加熱用電源２１６ａ，２１６ｂにより第１および第２発熱抵抗体３０３２，３０４２に印加させる。
【０１３７】
温度制御手段２１７は、電流計２１５ａ，２１５ｂにより計測される第１および第２発熱抵抗体３０３２，３０４２の電流値を、０．２秒周期で各加熱用電源２１６ａ，２１６ｂにフィードバックし、各加熱用電源２１６ａ，２１６ｂによる印加電圧値を、電流値の変化の方向とは反対の方向に可変制御して、第１および第２発熱抵抗体３０３２，３０４２における投入電力値が一定となるようにしている。
【０１３８】
加熱手段２１を構成する加熱ヒータとして加熱ヒータ３００を用いた定着装置１５では、たとえば、Ａ３サイズの記録紙７０を縦送りする場合やＡ４サイズの記録紙７０を横送りするなどの幅広通紙の場合には、温度制御手段２１７は、加熱用電源２１６ｂのみを制御して、第２発熱抵抗体３０４２のみに電圧を印加させ、定着ベルト２５の幅方向の全領域にわたって加熱させる。また、Ａ４サイズの記録紙７０を縦送りする場合やＢ５サイズの記録紙７０を横送りするなどの幅狭通紙の場合には、温度制御手段２１７は、加熱用電源２１６ａのみを制御して、第１発熱抵抗体３０３２のみに電圧を印加させ、定着ベルト２５の幅方向中央部を加熱させる。
【０１３９】
このように、加熱ヒータ３００を備える定着装置１５では、たとえば、異なる大きさの記録紙７０を通紙させて印字する場合などに、異なる通紙サイズに対応して加熱ヒータ３００の表面において所望の温度分布が得られるように、第１および第２発熱抵抗体３０３２，３０４２の通電状態を切替えて、加熱ヒータ３００表面における所望の特定領域のみが発熱するように加熱副制御し、記録紙７０の通紙幅両端部に対応する第１および第２発熱抵抗体３０３２，３０４２の局部的な異常昇温を抑制することができる。
【０１４０】
特に、幅広通紙の場合には、第２発熱抵抗体３０４２のみに電圧が印加されて、定着ベルト２５の幅方向の全領域を加熱するように構成されるので、定着ベルト２５表面における均一な温度分布を実現することができる。
【０１４１】
なお、定着装置１５に備えられる加熱ヒータ３００を、加熱ヒータ３００の長手方向一端部から長手方向中央部にわたる領域（以下、「片側領域」という）が第１発熱抵抗体３０３２の発熱領域となり、加熱ヒータ３００の長手方向両端部間にわたる全領域が第２発熱抵抗体３０４２の発熱領域となるように構成した場合には、定着装置１５は、主たる通紙領域が加熱ヒータ３００の片側領域に対応して設けられることになる。
【０１４２】
以上のように、定着装置１５は、記録紙７０上に担持されるトナー像７１を加熱する加熱手段２１が、加熱ヒータ２００または加熱ヒータ３００を含んで構成される。加熱ヒータ２００または加熱ヒータ３００は、前述したように、発熱抵抗体の局所部分が過昇温状態となるのを抑制することができるとともに、高い安全性および充分な絶縁耐圧性を確保することができるものである。そのため、定着装置１５は、高い安全性が確保されたものとなる。
【０１４３】
また、定着装置１５は、定着ベルト２５を備え、加熱手段２１が定着ベルト２５を介して記録紙７０上のトナー像７１を加熱するように構成される。そして、加熱手段２１は、定着ベルト２５に直接接触して加熱するので、熱容量が大きいローラ状の定着ローラを内部に配置される熱源によって間接的に加熱する場合に比べて、ウォームアップ時間を短縮することができる。
【０１４４】
また、定着装置１５では、記録紙７０上のトナー像７１は、定着ベルト２５を介して互いに圧接する定着ローラ１５ａと加圧ローラ１５ｂとの間を通過するときに定着される。そのため、記録紙７０上のトナー像７１は、定着ベルト２５を介して加熱手段２１によって加熱されるとともに、定着ローラ１５ａと加圧ローラ１５ｂとの間に発生する圧接力によって加圧されるので、より安定した定着性能を確保することができる。
【０１４５】
図８は、本発明の第２実施形態に係る定着装置４０の構成を示す図である。定着装置４０は、前述した定着装置１５に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
【０１４６】
定着装置４０は、加圧部材である加圧ローラ１５ｂと、フィルム状の無端ベルト部材である定着ベルト４３と、加熱手段４１とを含んで構成される、フィルム定着方式の定着装置である。定着装置４０においては、定着ベルト４３が２つの懸架ローラ４４と加熱手段４１の加熱ヒータ４２１を保持する保持部材４２２との間に張架され、加圧ローラ１５ｂが定着ベルト４３を介して保持部材４２２に対向するように配置されている。そして、定着装置４０は、保持部材４２２が定着ベルト４３の内周面に接触して定着ベルト４３を加熱し、定着ベルト４３を介して互いに圧接する保持部材４２２と加圧ローラ１５ｂとの間に形成される定着ニップ部４２２ａを記録紙７０が通過したとき、トナー像７１を加熱加圧して記録紙７０上に定着する装置である。また、記録紙７０が定着ニップ部４２２ａを通過するときには、定着ベルト４３は記録紙７０のトナー像担持面に当接し、加圧ローラ１５ｂはトナー像担持面とは反対側の面に当接するようになっている。
【０１４７】
定着ベルト４３は、前述した定着装置１５が備える定着ベルト２５と同様に、基材の表面に弾性層と離型層とが形成された３層構造となっている。そして、定着ベルト４３は、加圧ローラ１５ｂのＦ方向への回転に従動して回転するようになっている。
【０１４８】
加熱手段４１において、加熱ヒータ４２１を保持する保持部材４２２は、加圧ローラ１５ｂの外周面に沿って湾曲した形状にされており、その外周面が定着ベルト４３の幅方向全体に当接するようにされている。そして、加熱ヒータ４２１が、保持部材４２２の内周面の周方向中央部に接触して配置されている。この加熱ヒータ４２１は、前述した本実施形態に係る加熱ヒータ２００または加熱ヒータ３００と同様に構成されたものである。また、加熱ヒータ４２１の上面には加熱ヒータ用サーミスタ４５が接触配置されており、加熱ヒータ４２１の表面温度を検出するようになっている。
【０１４９】
また、加熱手段４１においては、前述した定着装置１５が備える加熱手段２１と同様に、印加電圧値を可変制御可能な第１加熱用電源が給電端子を介して加熱ヒータ４２１の第１発熱抵抗体に接続され、印加電圧値を可変制御可能な第２加熱用電源が給電端子を介して加熱ヒータ４２１の第２発熱抵抗体に接続されている。そして、第１加熱用電源および第２加熱用電源は、各発熱抵抗体における投入電力値が一定となるように、各発熱抵抗体に対する印加電圧値が可変制御される。
【０１５０】
以上のような構成の定着装置４０では、記録紙７０上のトナー像７１は、定着ベルト４３を介して加熱手段４１によって加熱されるとともに、保持部材４２２と加圧ローラ１５ｂとの間に発生する圧接力によって加圧されるので、安定した定着性能を確保することができる。また、定着装置４０は、保持部材４２２と加圧ローラ１５ｂとが定着ベルト４３を介して互いに圧接するように構成されているので、加圧ローラ１５ｂと圧接する他の部材を設けなくても、記録紙７０上のトナー像７１に圧接力を付与することができ、装置構成を簡略化することができる。
【０１５１】
図９は、本発明の第３実施形態に係る定着装置４０の構成を示す図である。定着装置５０は、前述した定着装置１５に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。定着装置５０は、加熱手段５１と、回転可能な加熱ベルト５３と、定着部材である定着ローラ５４と、加圧部材である加圧ローラ５５とを含んで構成される、外部ベルト加熱定着方式の定着装置である。
【０１５２】
定着装置５０においては、定着ローラ５４と加圧ローラ５５とが対向するように配置され、加熱手段５１の加熱ヒータ５２１を保持する保持部材５２２が加熱ベルト５３を介して定着ローラ５４に対向するように配置されている。定着装置５０では、保持部材５２２が加熱ベルト５３の内周面に接触して加熱ベルト５３を加熱する。そして、加熱ベルト５３に保持される熱は、定着ローラ５４が加熱ベルト５３の外周面に接触して形成される加熱ニップ部５１ａにおいて、定着ローラ５４に伝達される。そして、定着装置５０は、互いに圧接する定着ローラ５４と加圧ローラ５５との間に形成される定着ニップ部５４ｂを記録紙７０が通過したとき、トナー像７１を加熱加圧して記録紙７０上に定着する装置である。また、記録紙７０が定着ニップ部５４ｂを通過するときには、定着ローラ５４は記録紙７０のトナー像担持面に当接し、加圧ローラ５５はトナー像担持面とは反対側の面に当接するようになっている。
【０１５３】
定着ローラ５４は、駆動手段により回転軸線まわりに回転方向Ｇ方向に回転駆動することによって、加熱ベルト５３を搬送する。定着ローラ５４は、その内側から順に芯金、弾性層、離型層が形成された３層構造からなっている。そして、定着ローラ５４の内部には、ハロゲンヒータからなるヒータランプ５４ａが配置されている。また、定着ローラ５４の周面近傍には、温度検知手段としての定着ローラ側サーミスタ５７が配置されており、定着ローラ５４の表面温度を検出するようになっている。
【０１５４】
加圧ローラ５５は、定着ローラ５４に対向しかつ定着ローラ５４を圧接し、回転軸線まわりに回転自在に設けられ、定着ローラ５４の回転に従動して回転する。加圧ローラ５５は、その内側から順に芯金、弾性層、離型層が形成された３層構造からなっている。そして、加圧ローラ５５の内部には、ハロゲンヒータからなるヒータランプ５５ａが配置されている。また、加圧ローラ５５の周面近傍には、温度検知手段としての加圧ローラ側サーミスタ５８が配置されており、加圧ローラ５５の表面温度を検出するようになっている。
【０１５５】
加熱手段５１において、加熱ヒータ５２１を保持する保持部材５２２は、定着ローラ５４の外周面に沿って湾曲した形状にされており、その外周面が加熱ベルト５３の幅方向全体に当接するようにされている。そして、加熱ヒータ５２１が、保持部材５２２の内周面の周方向中央部に接触して配置されている。この加熱ヒータ５２１は、前述した本実施形態に係る加熱ヒータ２００または加熱ヒータ３００と同様に構成されたものである。
【０１５６】
また、加熱手段５１においては、前述した定着装置１５が備える加熱手段２１と同様に、印加電圧値を可変制御可能な第１加熱用電源が給電端子を介して加熱ヒータ５２１の第１発熱抵抗体に接続され、印加電圧値を可変制御可能な第２加熱用電源が給電端子を介して加熱ヒータ５２１の第２発熱抵抗体に接続されている。そして、第１加熱用電源および第２加熱用電源は、各発熱抵抗体における投入電力値が一定となるように、各発熱抵抗体に対する印加電圧値が可変制御される。
【０１５７】
加熱ベルト５３は、湾曲して形成される保持部材５２２の外周面に沿うように設けられる無端状のベルト部材であり、基材の表面に離型層が形成された２層構造となっている。そして、加熱ベルト５３は、定着ローラ５４のＧ方向への回転に従動して回転するようになっている。また、加熱ベルト５３の周面近傍には加熱ヒータ用サーミスタ５６が接触配置されており、加熱ベルト５３の表面温度を検出するようになっている。
【０１５８】
以上のような構成の定着装置５０では、記録紙７０上のトナー像７１は、加熱ベルト５３および定着ローラ５４を介して加熱手段５１によって加熱されるとともに、定着ローラ５４と加圧ローラ５５との間に発生する圧接力によって加圧されるので、用紙剥離性に優れ、安定した定着性能を確保することができる。
【０１５９】
（画像形成装置）
図１０は、本発明の実施の一形態である画像形成装置１００の構成を示す図である。画像形成装置１００は、読み取った原稿の画像データやネットワーク等を介して送信された画像データに基づいて記録紙７０に対して多色および単色の画像を形成する装置である。本実施形態では、画像形成装置１００は、多色画像を形成するカラー複合機である。そして、画像形成装置１００は、前述した本実施形態の定着装置１５，４０，５０のいずれかの定着装置を備える。画像形成装置１００が定着装置１５を備えた場合について、以下に説明する。
【０１６０】
画像形成装置１００は、光学系ユニット１０、第１〜第４可視像形成ユニットＰａ〜Ｐｄ、中間転写ベルト１１、転写前帯電装置２０、二次転写ユニット１４、定着装置１５、内部給紙ユニット１６、手差し給紙ユニット１７および排紙ユニット１８を備える。第１〜第４可視像形成ユニットＰａ〜Ｐｄ、中間転写ベルト１１、転写前帯電装置２０および二次転写ユニット１４は、トナー像形成手段を構成する。そして、画像形成装置１００は、ブラック（Ｋ）およびカラー画像を色分解して得られる減法混色の３原色であるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色の各色相に対応した画像データを用いて、第１〜第４可視像形成ユニットＰａ〜Ｐｄにおいて、各色相に対応したトナー像を形成し、該トナー像を中間転写ベルト１１に転写する。
【０１６１】
第１〜第４可視像形成ユニットＰａ〜Ｐｄは、それぞれ同様の構成であり、たとえば、ブラック（Ｋ）の第１可視像形成ユニットＰａは、感光体１０１ａ、帯電ユニット１０３ａ、現像ユニット１０２ａ、一次転写ユニット１３ａおよびクリーニングユニット１０４ａ等から構成される。この第１〜第４可視像形成ユニットＰａ〜Ｐｄは、中間転写ベルト１１の移動方向（副走査方向）に一列に配列されている。
【０１６２】
帯電ユニット１０３ａ〜１０３ｄは、感光体１０１ａ〜１０１ｄの表面を所定の電位に均一に帯電させるユニットであり、たとえば接触方式のローラ状の帯電器である。このようなローラ状の帯電器は、感光体１０１ａ〜１０１ｄの表面を一様に帯電することができるとともに、オゾンの発生を抑制することができる。なお、ローラ状の帯電器に代えて、帯電ブラシを用いた接触方式の帯電器、または、帯電ワイヤを用いた非接触方式の帯電器を用いることもできる。
【０１６３】
光学系ユニット１０は、光源４や反射ミラー８等を備えており、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）の各色相の画像データによって変調されたレーザビーム等の光ビームのそれぞれを感光体１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれに照射する。各感光体１０１ａ〜１０１ｄは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）の各色相の画像データによる静電潜像を形成する。
【０１６４】
現像ユニット１０２ａ〜１０２ｄは、静電潜像が形成された感光体１０１ａ〜１０１ｄの表面に現像剤であるトナーを供給し、静電潜像をトナー像に現像する。現像ユニット１０２ａ〜１０２ｄのそれぞれは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）の各色相のトナーを収納しており、感光体１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれに形成された各色相の静電潜像を、各色相のトナー像に顕像化する。クリーニングユニット１０４ａ〜１０４ｄは、現像・画像転写後における感光体１０１ａ〜１０１ｄ上の表面に残留したトナーを除去・回収する。
【０１６５】
中間転写ベルト１１は、各感光体１０１ａ〜１０１ｄの上方に配置されており、２つのテンションローラ１１ａ，１１ｂの間にたわむことなく張架されてループ状の移動経路を形成している。中間転写ベルト１１の外周面は、感光体１０１ｄ、感光体１０１ｃ、感光体１０１ｂおよび感光体１０１ａにこの順に対向する。この中間転写ベルト１１を挟んで各感光体１０１ａ〜１０１ｄに対向する位置に、一次転写ユニット１３ａ〜１３ｄが配置されている。中間転写ベルト１１が感光体１０１ａ〜１０１ｄに対向する位置のそれぞれが一次転写位置である。
【０１６６】
一次転写ユニット１３ａ〜１３ｄには、感光体１０１ａ〜１０１ｄの表面に担持されたトナー像を中間転写ベルト１１上に転写するために、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写バイアスが定電圧制御によって印加される。これによって、感光体１０１ａ〜１０１ｄに形成された各色相のトナー像は、中間転写ベルト１１の外周面に順次重ねて転写され、中間転写ベルト１１の外周面にフルカラーのトナー像が形成される。
【０１６７】
ただし、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の色相の一部のみの画像データが入力された場合には、４つの感光体１０１ａ〜１０１ｄのうち、入力された画像データの色相に対応する一部の感光体のみにおいて静電潜像およびトナー像の形成が行われる。たとえば、モノクロ画像形成時には、ブラックの色相に対応した感光体１０１ａのみにおいて静電潜像の形成およびトナー像の形成が行われ、中間転写ベルト１１の外周面にはブラックのトナー像のみが転写される。
【０１６８】
各一次転写位置において中間転写ベルト１１の外周面に転写されたトナー像は、中間転写ベルト１１の回転によって、転写前帯電装置２０によって帯電された後、二次転写ユニット１４との対向位置である二次転写位置に搬送される。二次転写ユニット１４は、画像形成時において、内周面がテンションローラ１１ａの周面に接触する中間転写ベルト１１の外周面に所定のニップ圧で圧接されている。内部給紙ユニット１６または手差し給紙ユニット１７から給紙された記録紙７０が、二次転写ユニット１４と中間転写ベルト１１との間を通過する際に、二次転写ユニット１４にトナーの帯電極性とは逆極性の高電圧が印加される。これによって、中間転写ベルト１１の外周面から記録紙７０の表面にトナー像が転写される。
【０１６９】
なお、感光体１０１ａ〜１０１ｄから中間転写ベルト１１に付着したトナーのうち、記録紙７０上に転写されずに中間転写ベルト１１上に残存したトナーは、次工程での混色を防止するために、転写クリーニングユニット１２によって回収される。
【０１７０】
トナー像が転写された記録紙７０は、前述した本発明の定着装置１５に導かれ、定着ニップ部を通過して加熱および加圧を受ける。これによって、トナー像が、記録紙７０の表面に堅牢に定着する。トナー像が定着した記録紙７０は、排紙ローラ１８ａによって排紙ユニット１８上に排出される。
【０１７１】
また、画像形成装置１００には、内部給紙ユニット１６に収納されている記録紙７０を、二次転写ユニット１４と中間転写ベルト１１との間および定着装置１５を経由して、排紙ユニット１８に送るための略垂直方向に延びる用紙搬送路Ｐ１が設けられている。用紙搬送路Ｐ１には、内部給紙ユニット１６内の記録紙７０を一枚ずつ用紙搬送路Ｐ１内に繰り出すピックアップローラ１６ａ、繰り出された記録紙７０を上方に向けて搬送する搬送ローラ１６ｂ、搬送されてきた記録紙７０を所定のタイミングで二次転写ユニット１４と中間転写ベルト１１との間に導くレジストローラ１９、記録紙７０を排紙ユニット１８に排出する排紙ローラ１８ａが配置されている。
【０１７２】
また、画像形成装置１００の内部には、手差し給紙ユニット１７からレジストローラ１９に至る間に、ピックアップローラ１６ａおよび搬送ローラ１６ｂを配置した用紙搬送路Ｐ２が形成されている。さらに、排紙ローラ１８ａから用紙搬送路Ｐ１におけるレジストローラ１９の上流側に至る間には、用紙搬送路Ｐ３が形成されている。
【０１７３】
排紙ローラ１８ａは、正逆両方向に回転自在にされており、記録紙７０の片面に画像を形成する片面画像形成時、および、記録紙７０の両面に画像を形成する両面画像形成における第２面画像形成時に正転方向に駆動されて記録紙７０を排紙ユニット１８に排出する。一方、両面画像形成における第１面画像形成時には、排紙ローラ１８ａは、用紙の後端が定着装置１５を通過するまで正転方向に駆動された後、記録紙７０の後端部を挟持した状態で逆転方向に駆動されて記録紙７０を用紙搬送路Ｐ３内に導く。これによって、両面画像形成時に片面のみに画像が形成された記録紙７０は、表裏面および前後端を反転した状態で用紙搬送路Ｐ１に導かれる。
【０１７４】
レジストローラ１９は、内部給紙ユニット１６または手差し給紙ユニット１７から給紙され、または、用紙搬送路Ｐ３を経由して搬送された記録紙７０を、中間転写ベルト１１の回転に同期したタイミングで二次転写ユニット１４と中間転写ベルト１１との間に導く。このため、レジストローラ１９は、感光体１０１ａ〜１０１ｄや中間転写ベルト１１の動作開始時には回転を停止しており、中間転写ベルト１１の回転に先立って給紙または搬送された記録紙７０は、前端をレジストローラ１９に当接させた状態で用紙搬送路Ｐ１内における移動を停止する。この後、レジストローラ１９は、二次転写ユニット１４と中間転写ベルト１１とが圧接する位置で、記録紙７０の前端部と中間転写ベルト１１上に形成されたトナー像の前端部とが対向するタイミングで回転を開始する。
【０１７５】
なお、第１〜第４可視像形成ユニットＰａ〜Ｐｄの全てにおいて画像形成が行われるフルカラー画像形成時には、一次転写ローラ１３ａ〜１３ｄが中間転写ベルト１１を感光体１０１ａ〜１０１ｄの全てに圧接させる。一方、第１可視像形成ユニットＰａのみにおいて画像形成が行われるモノクロ画像形成時には、一次転写ユニット１３ａのみが中間転写ベルト１１を感光体１０１ａに圧接させる。
【０１７６】
以上のように構成される画像形成装置１００は、高い安全性が確保されるとともに、ウォームアップ時間が長くなるのが防止され、安定した定着性能を確保可能な定着装置１５を備えているので、高速下で高品位な画像を記録紙７０上に形成することができる。
【０１７７】
なお、本実施形態の画像形成装置１００は、１つの定着装置１５を備える構成としたが、定着装置１５，４０，５０から選ばれる少なくとも１つの定着装置を備えるように構成すればよく、複数の定着装置を備える構成としてもよい。
【符号の説明】
【０１７８】
１５，４０，５０ 定着装置
１５ａ，５４ 定着ローラ
１５ｂ，５５ 加圧ローラ
２１，４１，５１ 加熱手段
２５，４３ 定着ベルト
５３ 加熱ベルト
１００ 画像形成装置
２００，３００ 加熱ヒータ
２０１，３０１ セラミック基板
２０２，３０２ 第１絶縁層
２０３，３０３ 第２絶縁層
２０４，３０４ 第３絶縁層
２０５，３０５ 第４絶縁層
２０６，３０６ 第１凹部
２０７，３０７ 第２凹部
２０３２，３０３２ 第１発熱抵抗体
２０３３，３０３３ 第１給電端子
２０４２，３０４２ 第２発熱抵抗体
２０４３，４０４３ 第２給電端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通電によって発熱する発熱抵抗体を有する加熱ヒータ、および該加熱ヒータの製造方法に関する。また、該加熱ヒータを備える定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンター等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置として、熱ローラ定着方式の定着装置が多用されている。熱ローラ定着方式の定着装置は、互いに圧接されたローラ対（定着ローラおよび加圧ローラ）を備え、このローラ対の両方あるいはいずれか一方の内部に配置されたハロゲンヒータ等からなる加熱手段によってローラ対を所定の温度（定着温度）に加熱した後、未定着トナー像が形成された記録紙などの記録媒体をローラ対の圧接部（定着ニップ部）に給紙し、圧接部を通過させることで、熱と圧力によって記録紙にトナー像の定着を行うようになっている。
【０００３】
ところで、カラー画像形成装置に備えられる定着装置においては、定着ローラ表層にシリコンゴム等からなる弾性層を設けた弾性ローラを用いることが一般的である。定着ローラを弾性ローラとすることで、定着ローラ表面が、未定着トナー像の凸凹に対応して弾性変形し、トナー像面を覆い包むように接触するため、モノクロに比べてトナー量の多いカラーの未定着トナー像に対して良好に加熱定着を行うことが可能となる。また、定着ニップ部での弾性層の歪開放効果によって、モノクロに比べてオフセットしやすいカラートナーに対して離型性を向上することができる。さらに、定着ニップのニップ形状が上（定着ローラ側）に凸（所謂、逆ニップ形状）となることから、記録紙の剥離性能を向上させることができ、剥離爪等の剥離手段を用いずとも記録紙の剥離が可能となり（セルフストリッピング）、剥離手段に起因する画像欠陥を解消することができる。
【０００４】
このようなカラー画像形成装置に備えられる定着装置において、高速化に対応するには、定着ニップ部のニップ幅を広くする必要がある。ニップ幅を広くする方法としては、定着ローラの弾性層の層厚を厚くすることや、定着ローラ径を大きくするなどの方法がある。しかしながら、弾性層を具備した定着ローラでは、弾性層の熱伝導性が非常に低いので、定着ローラ内部に加熱手段がある場合、プロセス速度を高速化した場合に定着ローラ温度が追従しなくなる問題がある。一方、定着ローラ径を大きくした場合には、ウォームアップ時間が長くなる問題や、消費電力が増大するといった問題が発生する。
【０００５】
このような問題を解決するカラー画像形成装置に備えられる定着装置として、特許文献１には、外部加熱ベルトを用いて定着ローラを外部から加熱するように構成された外部ベルト加熱定着方式の定着装置が開示されている。この外部ベルト加熱定着方式の定着装置では、定着ローラを外部から効率的に加熱することができるため、ウォームアップ時間を短くすることができる。また、特許文献２には、定着ローラと加熱ローラとの間に定着ベルトを掛け渡し、定着ベルトを介して定着ローラと加圧ローラとを圧接させた構成のベルト定着方式の定着装置が開示されている。このベルト定着方式の定着装置では、熱容量が小さい定着ベルトを加熱するため、ウォームアップ時間を短くすることができる。また、外部ベルト加熱定着方式およびベルト定着方式のいずれの定着装置においても、定着ローラにハロゲンランプ等の熱源を内蔵する必要がないので、スポンジゴム等からなる低硬度の弾性層を厚く設けることができ、広いニップ幅を確保することができる。
【０００６】
さらに、特許文献３には、ベルト定着方式の定着装置において、定着ベルトを加熱する加熱手段として、セラミック基板上に発熱抵抗体をスクリーン印刷により形成した面状のセラミック発熱体を用いた面状発熱ベルト定着方式の定着装置が開示されている。この面状発熱ベルト定着方式の定着装置では、加熱手段の熱容量が小さくなると同時に、加熱手段としての面状のセラミック発熱体が直接発熱することから、ハロゲンランプ等を用いて間接的に加熱ローラを加熱する方式に比べて熱応答速度が向上し、ウォームアップ時間の更なる短縮や更なる省エネ化が達成できる。
【０００７】
また、特許文献４には、定着ベルトよりも薄い定着フィルムを用いる定着装置であって、定着フィルムの内周面にセラミック発熱体を当接させて構成されるフィルム定着方式の定着装置が開示されている。
【０００８】
しかしながら、面状のセラミック発熱体を発熱源として用いた、面状発熱ベルト定着方式の定着装置やフィルム定着方式の定着装置では、次のような問題点がある。すなわち、面状発熱ベルト定着方式の定着装置やフィルム定着方式の定着装置では、定着ニップ部に給紙される記録紙のサイズに応じて定着ベルト表面や定着フィルム表面における記録紙が接触しない非通紙領域では、セラミック発熱体から発生した熱が記録紙によって奪われることがないので、非通紙領域に対応する定着ベルト、定着フィルムおよびセラミック発熱体の局所部分が過昇温状態となり、発煙や焼損に至ってしまうおそれがある。このように、局所部分が過昇温状態となるのは、定着ベルト、定着フィルムおよびセラミック発熱体は、熱容量が小さく、かつ、記録紙の搬送方向に対して垂直方向への熱伝導性能が悪いためである。
【０００９】
特許文献５には、セラミック基板の表面に絶縁体層（ガラスコート層）を介して複数の発熱抵抗体が積層され、各層の発熱抵抗体に対応して発熱領域が複数に分割されて構成される加熱ヒータが開示されている。また、特許文献６には、発熱抵抗体が形成されたセラミック基板が、接着剤を介して複数積層され、各層の発熱抵抗体に対応して発熱領域が複数に分割されて構成される加熱ヒータが開示されている。特許文献５，６に開示される加熱ヒータは、各層の発熱抵抗体に対する通電状態を制御することによって、複数の発熱領域を区別した状態で発熱させることができ、非通紙領域に対応する定着ベルト、定着フィルムおよび発熱抵抗体の局所部分が過昇温状態となるのを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−２１２８９６号公報
【特許文献２】特開平１０−３０７４９６号公報
【特許文献３】特開２００７−３０４４１４号公報
【特許文献４】特開２００７−３０４４７７号公報
【特許文献５】特開平４−８１８７７号公報
【特許文献６】特開平６−３３７６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献５，６に開示される加熱ヒータでは、発熱抵抗体は、セラミック基板の表面上にスクリーン印刷などの方法で形成されたものなので、セラミック基板の表面から剥離してしまうおそれがある。このように、セラミック基板の表面からの発熱抵抗体の剥離が発生すると、発熱抵抗体の局所部分に異常発熱が生じることになる。発熱抵抗体の異常発熱が続くと、発熱抵抗体自身から発煙が生じたり、発火に至る場合もあり、発熱抵抗体自身が破損し、安全性が損なわれる。
【００１２】
また、たとえば、特許文献５に開示される加熱ヒータを製造する場合、焼成されたセラミック基板の表面上に発熱抵抗体およびガラスコート層をスクリーン印刷によって形成する工程と、形成された発熱抵抗体およびガラスコート層を焼成（焼成温度は、たとえば８００℃以上）する工程とを繰り返して、発熱領域が複数に分割される加熱ヒータを作製することになり、生産効率が悪くかつ高製造コストとなる。さらに、加熱ヒータは、焼成工程が繰り返されて作製される、すなわち、加熱および冷却が繰り返されて作製される。そのため、セラミック基板および発熱抵抗体は、加熱膨張と冷却収縮とを繰り返すことになり、線膨張係数の違いに応じて、セラミック基板の表面からの発熱抵抗体の剥離が発生し、安全性が損なわれる。
【００１３】
また、絶縁体層であるガラスコート層は、スクリーン印刷によって形成されるため、層厚の上限値としては１０μｍ程度が限度である。さらに、ガラスコート層には、スクリーン印刷の版の目詰まり、メッシュ痕などにより、ボイドやピンホールが発生しやすい。このようなガラスコート層では、安全で確実な絶縁耐圧性を確保することができない。そのため、特に、発熱抵抗体として銀パラジウムなどの銀系材料を用いた場合、エレクトロケミカルマイグレーション（イオンマイグレーション）の発生によるリークの危険性が大きくなる。
【００１４】
したがって本発明の目的は、発熱抵抗体の局所部分が過昇温状態となるのを抑制することができるとともに、高い安全性および充分な絶縁耐圧性を確保することができる加熱ヒータを提供することであり、該加熱ヒータを効率よく製造することができる加熱ヒータの製造方法を提供することである。また、本発明の他の目的は、前記加熱ヒータを備える定着装置および画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、電気絶縁性を有する複数の絶縁層からなる矩形板状のセラミック基板と、
通電によって発熱する発熱領域がそれぞれ異なる複数の発熱抵抗体とを含み、
前記複数の発熱抵抗体は、前記絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられることを特徴とする加熱ヒータである。
【００１６】
また本発明は、前記複数の発熱抵抗体は、
セラミック基板の長手方向に関して、それぞれ異なる領域が発熱領域となるように、前記絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられて、
それぞれ個別に通電可能となるように構成されることを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、前記複数の発熱抵抗体は、
セラミック基板の長手方向中央部が発熱領域となるように設けられる第１発熱抵抗体と、
セラミック基板の長手方向両端部が発熱領域となるように設けられる第２発熱抵抗体とを含み、
前記第１発熱抵抗体と前記第２発熱抵抗体とは、前記絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられて、それぞれ個別に通電可能となるように構成されることを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、前記複数の発熱抵抗体は、
セラミック基板の長手方向に関して、セラミック基板の厚み方向から見た場合に、一部の発熱領域が重なるように、前記絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられて、
それぞれ個別に通電可能となるように構成されることを特徴とする。
【００１９】
また本発明は、前記複数の発熱抵抗体は、
セラミック基板の長手方向中央部が発熱領域となるように設けられる第１発熱抵抗体と、
セラミック基板の長手方向両端部間にわたる全領域が発熱領域となるように設けられる第２発熱抵抗体とを含み、
前記第１発熱抵抗体と前記第２発熱抵抗体とは、前記絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられて、それぞれ個別に通電可能となるように構成されることを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、前記複数の絶縁層は、厚みが５０μｍ以上の層であることを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、前記セラミック基板の長手方向両端部には、セラミック基板の厚み方向に凹んだ凹部が形成され、
前記凹部の表面には、前記複数の発熱抵抗体のそれぞれに対して電気的に接続される給電端子が形成されることを特徴とする。
【００２２】
また本発明は、記録媒体上に担持されるトナー像を加熱手段によって加熱して、記録媒体上に定着させる定着装置であって、
前記加熱手段は、
前記加熱ヒータと、
前記加熱ヒータを保持し、加熱ヒータで発生する熱を前記トナー像に伝達する保持部材と、
前記加熱ヒータの前記発熱抵抗体に電圧を印加する加熱用電源と、を含んで構成されることを特徴とする定着装置である。
【００２３】
また本発明は、記録媒体におけるトナー像が担持されるトナー像担持面に、外周面において接触して、回転可能に設けられる無端状のベルト部材である定着ベルトを備え、
前記加熱手段は、前記保持部材が前記定着ベルトの内周面に接触するように設けられて、前記定着ベルトを介してトナー像を加熱するように構成されることを特徴とする。
【００２４】
また本発明は、前記定着ベルトの内周面に接触して設けられる定着部材と、前記定着ベルトを介して前記定着部材に圧接する加圧部材とを備え、
前記加熱手段は、前記定着ベルトと前記加圧部材との間を通過する記録媒体上に担持されるトナー像を、前記定着ベルトを介して加熱するように構成されることを特徴とする。
【００２５】
また本発明は、前記定着ベルトの内周面に接触するように設けられる前記保持部材に対して前記定着ベルトを介して圧接する加圧部材を備え、
前記加熱手段は、前記定着ベルトと前記加圧部材との間を通過する記録媒体上に担持されるトナー像を、前記定着ベルトを介して加熱するように構成されることを特徴とする。
【００２６】
また本発明は、記録媒体におけるトナー像が担持されるトナー像担持面に接触する定着部材と、前記定着部材に圧接する加圧部材と、内周面が前記保持部材と接触し、かつ外周面が前記定着部材と接触して回転可能に設けられる無端状のベルト部材である加熱ベルトとを備え、
前記加熱手段は、前記定着部材と前記加圧部材との間を通過する記録媒体上に担持されるトナー像を、前記加熱ベルトおよび前記定着部材を介して加熱するように構成されることを特徴とする。
【００２７】
また本発明は、前記加熱用電源は、前記加熱ヒータの前記発熱抵抗体に印加する電圧値を可変制御可能な電源であり、前記発熱抵抗体における投入電力値が一定となるように可変制御されることを特徴とする。
【００２８】
また本発明は、記録媒体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、トナー像形成手段によって記録媒体上に形成されるトナー像を、所定の定着温度に加熱して定着させる定着手段とを含む画像形成装置であって、
前記定着手段が、前記加熱ヒータを備える前記定着装置であることを特徴とする画像形成装置である。
【００２９】
また本発明は、電気絶縁性を有する矩形板状の複数のセラミック基体のそれぞれの表面上に、通電によって発熱する発熱領域が異なる発熱抵抗体を形成する抵抗体形成工程と、
前記抵抗体形成工程で得られる発熱抵抗体が形成された複数のセラミック基体を、発熱抵抗体が形成されていない複数のセラミック基体に挟み込むように重ね合わせた後、加圧下で圧着させて、各セラミック基体が積層された積層体を得る積層体作製工程と、
前記積層体作製工程で得られる積層体を焼成する焼成工程と、を含むことを特徴とする加熱ヒータの製造方法である。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、加熱ヒータは、複数の絶縁層からなる矩形板状のセラミック基板と、通電によって発熱する発熱領域がそれぞれ異なる複数の発熱抵抗体とを含む。そして、前記複数の発熱抵抗体は、絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられる。
【００３１】
加熱ヒータにおいて、発熱抵抗体は、セラミック基板の表面上に形成されているのではなく、セラミック基板を構成する複数の絶縁層の層間に設けられている。そのため、加熱ヒータが加熱膨張と冷却収縮とを繰り返した際に、発熱抵抗体とセラミック基板との線膨張係数の違いにより、発熱抵抗体がセラミック基板から剥離するのを防止することができ、発熱抵抗体の局所部分が異常発熱して過昇温状態となるのを防止することができる。したがって、加熱ヒータは、発熱抵抗体自身から発煙が生じたり、発火に至るのを防止されたものとなり、高い安全性を確保することができる。また、加熱ヒータにおいて、複数の発熱抵抗体は、電気絶縁性を有するセラミック基板中のそれぞれ異なる絶縁層の層間に設けられているので、各発熱抵抗体間における充分な絶縁耐圧性を確保することができる。
【００３２】
また本発明によれば、複数の発熱抵抗体は、セラミック基板の長手方向に関して、それぞれ異なる領域が発熱領域となるように、絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられる。そして、複数の発熱抵抗体は、それぞれ個別に通電可能となるように構成されている。これによって、セラミック基板の長手方向、すなわち、加熱ヒータの長手方向における発熱量を、複数の発熱抵抗体のそれぞれに対する通電状態を切り替えることによって調整することができ、加熱ヒータの表面における温度分布が所望の温度分布となるように調整することができる。
【００３３】
また本発明によれば、複数の発熱抵抗体は、第１発熱抵抗体と第２発熱抵抗体とを含む。第１発熱抵抗体は、セラミック基板の長手方向中央部に対応する領域が発熱領域となり、第２発熱抵抗体は、セラミック基板の長手方向両端部に対応する領域が発熱領域となる。そして、第１発熱抵抗体と第２発熱抵抗体とは、絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられて、それぞれ個別に通電可能となるように構成されている。これによって、セラミック基板の長手方向、すなわち、加熱ヒータの長手方向における発熱量を、第１発熱抵抗体と第２発熱抵抗体とに対する通電状態を切り替えることによって調整することができ、加熱ヒータの表面における温度分布が所望の温度分布となるように調整することができる。
【００３４】
また本発明によれば、複数の発熱抵抗体は、セラミック基板の長手方向に関して、セラミック基板の厚み方向から見た場合に、一部の発熱領域が重なるように、絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられる。そして、複数の発熱抵抗体は、それぞれ個別に通電可能となるように構成されている。これによって、セラミック基板の長手方向、すなわち、加熱ヒータの長手方向における発熱量を、複数の発熱抵抗体のそれぞれに対する通電状態を切り替えることによって調整することができ、加熱ヒータの表面における温度分布が所望の温度分布となるように調整することができる。
【００３５】
また本発明によれば、複数の発熱抵抗体は、第１発熱抵抗体と第２発熱抵抗体とを含む。第１発熱抵抗体は、セラミック基板の長手方向中央部に対応する領域が発熱領域となる。第２発熱抵抗体は、セラミック基板の長手方向両端部間にわたる全領域が発熱領域となる。そして、第１発熱抵抗体と第２発熱抵抗体とは、絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられて、それぞれ個別に通電可能となるように構成されている。これによって、セラミック基板の長手方向、すなわち、加熱ヒータの長手方向における発熱量を、第１発熱抵抗体と第２発熱抵抗体とに対する通電状態を切り替えることによって調整することができ、加熱ヒータの表面における温度分布が所望の温度分布となるように調整することができる。特に、第２発熱抵抗体のみに電圧を印加して通電することによって、加熱ヒータの長手方向の全領域を発熱させることができるので、加熱ヒータの表面における温度分布を均一にすることができる。
【００３６】
また本発明によれば、複数の絶縁層は、厚みが５０μｍ以上の層である。これによって、複数の絶縁層の層間に設けられる発熱抵抗体がそれぞれ個別に通電制御されて、発熱抵抗体間に電位差が生じた場合であっても、各発熱抵抗体間における充分な絶縁耐圧性を確保することができるとともに、エレクトロケミカルマイグレーション（イオンマイグレーション）の発生を防止することができる。
【００３７】
また本発明によれば、セラミック基板の長手方向両端部には、セラミック基板の厚み方向に凹んだ凹部が形成されている。そして、前記凹部の表面には、複数の発熱抵抗体のそれぞれに対して電気的に接続される給電端子が形成されている。発熱抵抗体に対して電気的に接続される給電端子が、セラミック基板の凹部表面に形成されているので、セラミック基板中の絶縁層の層間に設けられる発熱抵抗体に対して、給電端子を介して確実に給電することができる。
【００３８】
また本発明によれば、定着装置は、記録媒体上に担持されるトナー像を加熱する加熱手段が、前述した加熱ヒータを含んで構成される。前述した加熱ヒータは、発熱抵抗体の局所部分が過昇温状態となるのを抑制することができるとともに、高い安全性および充分な絶縁耐圧性を確保することができるものである。そのため、定着装置は、高い安全性が確保されたものとなる。
【００３９】
また本発明によれば、定着装置は、定着ベルトをさらに備え、加熱手段が定着ベルトを介して記録媒体上のトナー像を加熱するように構成される。そして、加熱手段は、加熱ヒータを保持する保持部材が定着ベルトの内周面に接触するように設けられている。定着ベルトは、熱容量が小さくなるように設計可能な部材である。加熱手段は、前述のように定着ベルトに直接接触して加熱するので、熱容量が大きいローラ状の定着ローラを内部に配置される熱源によって間接的に加熱する場合に比べて、ウォームアップ時間を短縮することができる。
【００４０】
また本発明によれば、定着装置は、定着ベルトの内周面に接触して設けられる定着部材と、定着ベルトを介して定着部材に圧接する加圧部材とをさらに備える。そして、加熱手段は、定着ベルトと加圧部材との間を通過する記録媒体上に担持されるトナー像を、定着ベルトを介して加熱するように構成される。このような構成の定着装置では、記録媒体上のトナー像は、定着ベルトを介して互いに圧接する定着部材と加圧部材との間を通過するときに定着される。そのため、記録媒体上のトナー像は、定着ベルトを介して加熱手段によって加熱されるとともに、定着部材と加圧部材との間に発生する圧接力によって加圧されるので、より安定した定着性能を確保することができる。
【００４１】
また本発明によれば、定着装置は、定着ベルトの内周面に接触するように設けられる加熱手段の保持部材に対して定着ベルトを介して圧接する加圧部材を備える。そして、加熱手段は、定着ベルトと加圧部材との間を通過する記録媒体上に担持されるトナー像を、定着ベルトを介して加熱するように構成される。このような構成の定着装置では、記録媒体上のトナー像は、定着ベルトを介して互いに圧接する加熱手段の保持部材と加圧部材との間を通過するときに定着される。そのため、記録媒体上のトナー像は、定着ベルトを介して加熱手段によって加熱されるとともに、加熱手段の保持部材と加圧部材との間に発生する圧接力によって加圧されるので、より安定した定着性能を確保することができる。また、加熱手段の保持部材と加圧部材とが定着ベルトを介して互いに圧接するように構成することによって、加圧部材と圧接する定着部材などの他の部材を設けなくても、記録媒体上のトナー像に圧接力を付与することができ、定着装置の構成を簡略化することができる。
【００４２】
また本発明によれば、定着装置は、記録媒体のトナー像担持面に接触する定着部材と、定着部材に圧接する加圧部材と、内周面が加熱手段の保持部材と接触し、かつ外周面が定着部材と接触して回転可能に設けられる加熱ベルトとを備える。そして、加熱手段は、定着部材と加圧部材との間を通過する記録媒体上のトナー像を、加熱ベルトおよび定着部材を介して加熱するように構成される。このような構成の定着装置では、記録媒体上のトナー像は、互いに圧接する定着部材と加圧部材との間を通過するときに定着される。このとき、記録媒体上のトナー像は、加熱手段の保持部材と接触し、かつ定着部材と接触する加熱ベルトを介して定着部材から加熱を受けるとともに、定着部材と加圧部材との間に発生する圧接力によって加圧されるので、より安定した定着性能を確保することができる。
【００４３】
また本発明によれば、加熱手段が有する加熱ヒータの発熱抵抗体に電圧を印加する加熱用電源は、加熱ヒータの発熱抵抗体に印加する電圧値を可変制御可能な電源である。そして、加熱用電源は、発熱抵抗体における投入電力値が一定となるように可変制御される。通電によって発熱する発熱抵抗体は、製造ロット間で電気抵抗値がばらつくものであり、かつ、温度変化に応じて電気抵抗値が変動するものである。これに対して、加熱用電源が、発熱抵抗体における投入電力値が一定となるように可変制御されるので、定着装置は、安定した定着性能を確保することができる。
【００４４】
また本発明によれば、画像形成装置は、記録媒体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、トナー像形成手段によって記録媒体上に形成されるトナー像を、所定の定着温度に加熱して定着させる定着手段とを含む。そして、画像形成装置は、トナー像を定着させる定着手段として、前記加熱ヒータを有する前記定着装置を備えることによって実現される。
【００４５】
また本発明によれば、加熱ヒータの製造方法は、抵抗体形成工程と、積層体作製工程と、焼成工程とを含む。抵抗体形成工程では、電気絶縁性を有する矩形板状の複数のセラミック基体のそれぞれの表面上に、通電によって発熱する発熱領域が異なる発熱抵抗体を形成する。積層体作製工程では、抵抗体形成工程で得られる発熱抵抗体が形成された複数のセラミック基体を、発熱抵抗体が形成されていない複数のセラミック基体に挟み込むように重ね合わせた後、加圧下で圧着させて、各セラミック基体が積層された積層体を得る。次に焼成工程では、積層体作製工程で得られる積層体を焼成する。
【００４６】
以上のように、加熱ヒータの製造方法では、各セラミック基体と、セラミック基体の表面上に形成された発熱抵抗体とを同時焼成して加熱ヒータを作製するので、積層された各セラミック基体が焼成されて形成されるセラミック基板中に、各セラミック基体に対応する複数の絶縁層が形成され、該絶縁層の層間に発熱抵抗体が設けられた加熱ヒータを作製することができる。
【００４７】
また、本発明に係る加熱ヒータの製造方法では、各セラミック基体と、セラミック基体の表面上に形成された発熱抵抗体とを同時焼成して加熱ヒータを作製するので、焼成されたセラミック基板の表面上に発熱抵抗体およびガラスコート層を形成する工程と、形成された発熱抵抗体およびガラスコート層を焼成する工程とを繰り返して加熱ヒータを作製する従来技術に比べて、生産効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る加熱ヒータ２００の構成を示す断面図である。
【図２】加熱ヒータ２００のセラミック基板２０１中に形成される各絶縁層の構成を示す図である。
【図３】加熱ヒータの製造方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態に係る加熱ヒータ３００の構成を示す断面図である。
【図５】加熱ヒータ３００のセラミック基板３０１中に形成される各絶縁層の構成を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る定着装置１５の構成を示す図である。
【図７】加熱手段２１の構成を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る定着装置４０の構成を示す図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る定着装置５０の構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施の一形態に係る画像形成装置１００の構成を示す図である。
【図１１】従来技術における加熱ヒータの製造方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
（加熱ヒータ）
図１は、本発明の第１実施形態に係る加熱ヒータ２００の構成を示す断面図である。図１（ａ）は、加熱ヒータ２００の長手方向中央部における構成を示し、図１（ｂ）は、加熱ヒータ２００の長手方向端部近傍における構成を示し、図１（ｃ）は、加熱ヒータ２００の長手方向端部の給電端子が形成される領域部分における構成を示す。また、図２は、加熱ヒータ２００のセラミック基板２０１中に形成される各絶縁層の構成を示す図である。図２（ａ）は、セラミック基板２０１中に形成される第１絶縁層２０２の構成を示し、図２（ｂ）は、セラミック基板２０１中に形成される第２絶縁層２０３の構成を示し、図２（ｃ）は、セラミック基板２０１中に形成される第３絶縁層２０４の構成を示し、図２（ｄ）は、セラミック基板２０１中に形成される第４絶縁層２０５の構成を示す。
【００５０】
加熱ヒータ２００は、電気絶縁性を有する矩形板状のセラミック基板２０１と、通電によって発熱する発熱領域がそれぞれ異なる複数の発熱抵抗体である、第１発熱抵抗体２０３２および第２発熱抵抗体２０４２とを含んで構成される。
【００５１】
セラミック基板２０１は、第１絶縁層２０２と、第２絶縁層２０３と、第３絶縁層２０４と、第４絶縁層２０５とからなる。セラミック基板２０１中における各絶縁層は、第１絶縁層２０２、第２絶縁層２０３、第３絶縁層２０４、第４絶縁層２０５の順に積層され、第１絶縁層２０２および第４絶縁層２０５が、加熱ヒータ２００における外層部分となる。
【００５２】
ここで、セラミック基板２０１は、詳細は後述するが、各絶縁層２０２，２０３，２０４，２０５を構成するセラミック基体が積層された状態で焼成されて形成されたものである。セラミック基板２０１を構成する材料、すなわち、各絶縁層２０２，２０３，２０４，２０５のセラミック基体を構成する材料としては、純度の高いアルミナ、結晶化ガラス、フォルステライト、ステアタイト、ガラスとアルミナとの複合材料である低温同時焼結セラミックス（Low Temperature Co-fired Ceramic、略称ＬＴＣＣ）などの電気絶縁性を有するセラミックを挙げることができる。本実施形態では、セラミック基板２０１を構成する材料は、ＬＴＣＣである。
【００５３】
また、各絶縁層２０２，２０３，２０４，２０５は、それぞれ矩形状に形成されて、短手寸法が１２．３ｍｍ、長手寸法が３６０ｍｍ、厚みが０．２ｍｍである。
【００５４】
そして、第１絶縁層２０２と第２絶縁層２０３との層間には、第１発熱抵抗体２０３２が設けられ、第２絶縁層２０３と第３絶縁層２０４との層間には、第２発熱抵抗体２０４２が設けられている。第１発熱抵抗体２０３２と第２発熱抵抗体２０４２とは、セラミック基板２０１の長手方向に関して、それぞれ異なる領域が発熱領域となるように設けられている。
【００５５】
第１絶縁層２０２と第２絶縁層２０３との層間に設けられる第１発熱抵抗体２０３２は、図２（ｂ）に示すように、セラミック基板２０１の長手方向中央部に対応する発熱領域において、長手方向に平行な複数の直線部分２０３２ａが、Ｕ字状の反転部分２０３２ｂを介して、短手方向に交互にかつ平行に連なるように構成されている。本実施形態では、第１発熱抵抗体２０３２は、線幅が０．７９ｍｍ、厚みが１０μｍで、直線部分２０３２ａが５つ形成され、反転部分２０３２ｂが４つ形成されている。
【００５６】
第２絶縁層２０３と第３絶縁層２０４との層間に設けられる第２発熱抵抗体２０４２は、図２（ｃ）に示すように、セラミック基板２０１の長手方向両端部に対応した発熱領域２０４ａ，２０４ｂを有する。第２発熱抵抗体２０４２は、セラミック基板２０１の長手方向両端部に対応する発熱領域２０４ａ，２０４ｂにおいて、長手方向に平行な複数の直線部分２０４２ａが、Ｕ字状の反転部分２０４２ｂを介して、短手方向に交互にかつ平行に連なり、各発熱領域２０４ａ，２０４ｂ間は、連結部分２０４２ｃによって接続されている。本実施形態では、第２発熱抵抗体２０４２は、線幅が０．４４ｍｍ、厚みが１０μｍで、各発熱領域２０４ａ，２０４ｂにおいて直線部分２０４２ａが７つ形成され、反転部分２０４２ｂが６つ形成されている。
【００５７】
第１発熱抵抗体２０３２および第２発熱抵抗体２０４２を構成する材料としては、導電性を有し、通電および発熱によって溶融するなどの変形を起こさないものであればよく、たとえば、セラミック基板２０１がアルミナからなる場合には、タングステン、ステンレスなどを好適に用いることができ、セラミック基板２０１が結晶化ガラス、フォルステライト、ステアタイト、ＬＴＣＣからなる場合には、金、銀、銀パラジウム、銅などを好適に用いることができる。本実施形態では、ＬＴＣＣからなるセラミック基板２０１に対して、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２を構成する材料は、銀パラジウムである。
【００５８】
また、セラミック基板２０１の短手方向一端部側に対応する長手方向両端部には、第２絶縁層２０３の表面まで第１絶縁層２０２を貫通する、セラミック基板２０１の厚み方向に凹んだ第１凹部２０６が形成されている。そして、第１凹部２０６の表面、すなわち、第２絶縁層２０３の表面には、第１発熱抵抗体２０３２に対して電気的に接続される第１給電端子２０３３が形成されている。これによって、セラミック基板２０１中における第１絶縁層２０２と第２絶縁層２０３との層間に設けられる第１発熱抵抗体２０３２に対して、第１給電端子２０３３を介して確実に給電することができる。
【００５９】
さらに、セラミック基板２０１の短手方向他端部側に対応する長手方向両端部には、第３絶縁層２０４の表面まで第１絶縁層２０２および第２絶縁層２０３を貫通する、セラミック基板２０１の厚み方向に凹んだ第２凹部２０７が形成されている。そして、第２凹部２０７の表面、すなわち、第３絶縁層２０４の表面には、第２発熱抵抗体２０４２に対して電気的に接続される第２給電端子２０４３が形成されている。これによって、セラミック基板２０１中における第２絶縁層２０３と第３絶縁層２０４との層間に設けられる第２発熱抵抗体２０４２に対して、第２給電端子２０４３を介して確実に給電することができる。
【００６０】
第１給電端子２０３３および第２給電端子２０４３を構成する材料としては、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２と同様の材料を挙げることができる。本実施形態では、銀パラジウムからなる第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２に対して、第１および第２給電端子２０３３，２０４２を構成する材料は、銀パラジウムである。
【００６１】
以上のように構成される加熱ヒータ２００では、通電によって発熱する第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２が、セラミック基板２０１中における絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられている。すなわち、加熱ヒータ２００において、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２は、セラミック基板２０１の表面上に形成されているのではなく、セラミック基板２０１を構成する複数の絶縁層の層間に設けられている。
【００６２】
そのため、加熱ヒータ２００が加熱膨張と冷却収縮とを繰り返した際に、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２とセラミック基板２０１との線膨張係数の違いにより、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２がセラミック基板２０１から剥離するのを防止することができ、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２の局所部分が異常発熱して過昇温状態となるのを防止することができる。したがって、加熱ヒータ２００は、発熱抵抗体自身から発煙が生じたり、発火に至るのを防止されたものとなり、高い安全性を確保することができる。また、加熱ヒータ２００において、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２は、電気絶縁性を有するセラミック基板２０１中のそれぞれ異なる絶縁層の層間に設けられているので、各発熱抵抗体間における充分な絶縁耐圧性を確保することができる。
【００６３】
また、加熱ヒータ２００では、第１発熱抵抗体２０３２と第２発熱抵抗体２０４２とは、それぞれ個別に通電可能となるように構成されている。これによって、セラミック基板２０１の長手方向、すなわち、加熱ヒータ２００の長手方向における発熱量を、第１発熱抵抗体２０３２と第２発熱抵抗体２０４２とに対する通電状態を切り替えることによって調整することができ、加熱ヒータ２００の表面における温度分布が所望の温度分布となるように調整することができる。
【００６４】
また、加熱ヒータ２００では、加熱ヒータ２００の長手方向中央部に対応する領域のみを発熱させたい場合には、第１発熱抵抗体２０３２のみを通電させればよく、加熱ヒータ２００の長手方向両端部間にわたる全領域を発熱させたい場合には、第１発熱抵抗体２０３２および第２発熱抵抗体２０４２の両方の発熱抵抗体を通電させればよい。ここで、第２発熱抵抗体２０４２が形成される第２絶縁層２０３と第３絶縁層２０４との層間では、加熱ヒータ２００の長手方向中央部に対応する領域部分には、発熱抵抗体が形成されていない。このように、加熱ヒータ２００では、長手方向両端部間にわたる全領域に対応した発熱抵抗体を形成しなくても、第１発熱抵抗体２０３２と第２発熱抵抗体２０４２との通電状態を制御することによって、長手方向両端部間にわたる全領域を発熱させることができる。したがって、加熱ヒータ２００は、長手方向両端部間にわたる全領域を発熱させるための発熱抵抗体を形成する場合に比べて、銀パラジウムや金などの高価な材料からなる発熱抵抗体の使用量を低減することができ、そのため、加熱ヒータのトータルコストを低減することができる。
【００６５】
また、加熱ヒータ２００は、前述したように、加熱ヒータ２００の長手方向中央部が発熱領域となる第１発熱抵抗体２０３２と、加熱ヒータ２００の長手方向両端部が発熱領域となる第２発熱抵抗体２０４２とが設けられているが、第１発熱抵抗体２０３２および第２発熱抵抗体２０４２によって形成される加熱ヒータ２００の長手方向に関する発熱領域のパターンは、これに限定されるものではない。
【００６６】
たとえば、加熱ヒータ２００の長手方向一端部から長手方向中央部にわたる領域が、第１発熱抵抗体２０３２の発熱領域となり、加熱ヒータ２００の長手方向他端部近傍の領域が、第２発熱抵抗体２０４２の発熱領域となるように構成してもよい。このように構成された加熱ヒータ２００では、加熱ヒータ２００の長手方向一端部から長手方向中央部にわたる領域のみを発熱させたい場合には、第１発熱抵抗体２０３２のみを通電させればよく、加熱ヒータ２００の長手方向両端部間にわたる全領域を発熱させたい場合には、第１発熱抵抗体２０３２および第２発熱抵抗体２０４２の両方の発熱抵抗体を通電させればよい。
【００６７】
図３は、加熱ヒータの製造方法を示すフローチャートである。前述した加熱ヒータ２００の製造方法は、ステップｓ１の抵抗体形成工程と、ステップｓ２の開口部形成工程と、ステップｓ３の積層体作製工程と、ステップｓ４の焼成工程とを含む。
【００６８】
ステップｓ１の抵抗体形成工程では、たとえば、４００ｍｍ×４００ｍｍ×０．２ｍｍの矩形板状の４つのセラミックシートを準備する。そして、セラミックシートの表面上に、１つの大きさが１２．３ｍｍ×３６０ｍｍ×０．２ｍｍであるセラミック基体に応じた９つの領域ごとに、スクリーン印刷法により、第１発熱抵抗体２０３２および第１給電端子２０３３を形成する。また、他のセラミックシートの表面上に、１つの大きさが１２．３ｍｍ×３６０ｍｍ×０．２ｍｍであるセラミック基体に応じた９つの領域ごとに、スクリーン印刷法により、第２発熱抵抗体２０４２および第２給電端子２０４３を形成する。このようにして、矩形板状の２つのセラミックシートのそれぞれの表面上に、通電によって発熱する発熱領域が異なる第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２を形成することができる。
【００６９】
次に、ステップｓ２の開口部形成工程では、セラミック基体に応じた９つの領域ごとに第１発熱抵抗体２０３２および第１給電端子２０３３が形成されたセラミックシートを用いて、セラミック基体に応じた各領域の長手方向両端部における、第１給電端子２０３３が形成されていない箇所に、打ち抜き型を用いて、開口部（キャビティ）を形成する。また、発熱抵抗体が形成されていない残余の２つのセラミックシートのうち、１つのセラミックシートを用いて、セラミック基体に応じた各領域の長手方向両端部にも、打ち抜き型を用いて、開口部（キャビティ）を形成する。
【００７０】
次に、ステップｓ３の積層体作製工程では、抵抗体形成工程で得られた発熱抵抗体が形成された２つのセラミックシートを、発熱抵抗体が形成されていない２つのセラミックシートに挟み込むように、位置合わせして重ね合わせた後、プレス冶具を用いて、加圧下で圧着（温水等方圧プレス：ＷＩＰ）させて、４つのセラミックシートを積層させる。そして、積層された４つのセラミックシートについて、セラミック基体に応じた９つの領域に対応した外形を有する金型を用いて切断し、１２．３ｍｍ×３６０ｍｍ×０．８ｍｍの大きさを有する９つの積層体を得る。
【００７１】
次に、ステップｓ４の焼成工程では、積層体作製工程で得られる積層体を焼成する。積層体を焼成するときの焼成温度は、各セラミック基体が焼結し、かつ発熱抵抗体が溶融しない温度に設定される。具体的には、各セラミック基体がＬＴＣＣからなり、発熱抵抗体および給電端子が銀パラジウムからなる場合には、非酸化性雰囲気下で８００〜９００℃の温度で焼成する。
【００７２】
このようにして、各セラミック基体が積層された積層体を焼成することによってセラミック基板２０１が形成される。そして、該セラミック基板２０１中には、各セラミック基体に対応する複数の絶縁層が形成され、前記複数の絶縁層の異なる層間に、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２が設けられた加熱ヒータ２００を製造することができる。なお、加熱ヒータ２００における第１凹部２０６および第２凹部２０７は、開口部形成工程で形成した開口部が組み合されて形成される。
【００７３】
以上のように、加熱ヒータ２００の製造方法では、各セラミック基体と、セラミック基体の表面上に形成された第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２とを同時焼成して加熱ヒータ２００を作製するので、積層された各セラミック基体が焼成されて形成されるセラミック基板２０１中に、各セラミック基体に対応する複数の絶縁層が形成され、前記複数の絶縁層の異なる層間に発熱抵抗体が設けられた加熱ヒータ２００を作製することができる。
【００７４】
また、加熱ヒータ２００の製造方法では、各セラミック基体と、セラミック基体の表面上に形成された第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２とを同時焼成して加熱ヒータ２００を作製するので、焼成されたセラミック基板の表面上に発熱抵抗体およびガラスコート層を形成する工程と、形成された発熱抵抗体およびガラスコート層を焼成する工程とを繰り返して加熱ヒータを作製する従来技術に比べて、生産効率を向上することができる。
【００７５】
次に、加熱ヒータ２００について実施した、絶縁耐圧性、イオンマイグレーションおよび耐久性の評価結果について説明する。なお、絶縁耐圧性を評価するにあたって、従来法で製造される加熱ヒータを比較サンプルとして用いた。
【００７６】
＜比較サンプルの作製＞
図１１は、従来技術における加熱ヒータの製造方法を示すフローチャートである。ステップａ１のセラミック焼成工程では、アルミナからなる基板を焼成してセラミック基板を作製する。次に、ステップａ２の第１抵抗体形成工程では、焼成されたセラミック基板の表面上に、加熱ヒータ２００の第１発熱抵抗体２０３２と同じ発熱領域を有する銀パラジウムからなる第１発熱抵抗体を、スクリーン印刷法により形成する。次に、ステップａ３の第１コート層形成工程では、セラミック基板の表面上に形成された第１発熱抵抗体を被覆するように、スクリーン印刷法により、厚みが１０μｍの第１ガラスコート層を形成する。そして、ステップａ４の第１焼成工程では、セラミック基板の表面上に形成された第１発熱抵抗体および第１ガラスコート層を焼成する。
【００７７】
次に、ステップａ５の第２抵抗体形成工程では、第１ガラスコート層の表面上に、加熱ヒータ２００の第２発熱抵抗体２０４２と同じ発熱領域を有する銀パラジウムからなる第２発熱抵抗体を、スクリーン印刷法により形成する。次に、ステップａ６の第２コート層形成工程では、第２抵抗体形成工程において形成された第２発熱抵抗体を被覆するように、スクリーン印刷法により、厚みが１０μｍの第２ガラスコート層を形成する。そして、ステップａ７の第２焼成工程では、第２抵抗体形成工程において形成された第２発熱抵抗体および第２ガラスコート層を焼成する。
【００７８】
このようにして、セラミック基板の表面上に、ガラスコート層を介して複数の発熱抵抗体が積層されてなる加熱ヒータである比較サンプルを作製した。なお、比較サンプルにおけるガラスコート層は、スクリーン印刷法によって形成するため、１０μｍを超える厚みとするのは困難である。
【００７９】
＜絶縁耐圧性の評価＞
本実施形態に係る加熱ヒータ２００と、比較サンプルとを用いて、絶縁耐圧性の評価を実施した。絶縁耐圧性の評価に供した加熱ヒータ２００は、ＬＴＣＣからなるセラミック基板２０１中の複数の絶縁層において、銀パラジウムからなる第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２が、それぞれ異なる層間に設けられたものである。また、加熱ヒータ２００として、セラミック基板２０１の各絶縁層の厚みが、５０μｍ、１００μｍおよび２００μｍとなる３種類を準備した。
【００８０】
絶縁耐圧性の評価方法としては、第１発熱抵抗体と第２発熱抵抗体との間に２ｋＶの電圧を１分間にわたって印加し、リークが発生するか否かを評価した。評価結果を表１に示す。
【００８１】
【表１】
【００８２】
表１から、比較サンプルではリークが発生するのに対して、加熱ヒータ２００では、セラミック基板２０１の各絶縁層の厚みが５０μｍ以上に設定されることによって、各発熱抵抗体間における充分な絶縁耐圧性を確保可能であることがわかる。なお、厚みが５０μｍ未満のセラミック基体は、作製するのが困難である。
【００８３】
＜イオンマイグレーションの評価＞
セラミック基板２０１の各絶縁層の厚みが５０μｍである加熱ヒータ２００を用いて、イオンマイグレーションの評価を実施した。イオンマイグレーションの評価方法としては、高温高湿環境下（３５℃、８５％）に加熱ヒータ２００を設置し、第１発熱抵抗体２０３２に対して電圧（１００Ｖ）を印加して発熱させた。また、第２発熱抵抗体２０４２に対して電圧を印加せず接地することで、第１発熱抵抗体２０３２と第２発熱抵抗体２０４２との間に電位差を発生させた。なお、第１発熱抵抗体に対する詳細な電圧印加方法としては、９秒間電圧を印加した後、１１分間電圧印加を停止することで、常温から２００℃への昇温を繰り返すという、ヒートサイクル試験をトータル２００時間実施した。そして、２００時間のヒートサイクル試験後の加熱ヒータ２００を用いて、第１発熱抵抗体２０３２と第２発熱抵抗体２０４２との間に２ｋＶの電圧を１分間にわたって印加し、リークが発生するか否かを評価した。その結果、セラミック基板２０１の各絶縁層の厚みが５０μｍである加熱ヒータ２００は、リークの発生がなかった。
【００８４】
以上のことより、加熱ヒータ２００では、セラミック基板２０１の各絶縁層の厚みが５０μｍ以上に設定されることによって、イオンマイグレーションの発生を防止可能であることがわかる。
【００８５】
＜耐久性の評価＞
セラミック基板２０１の各絶縁層の厚みが５０μｍである加熱ヒータ２００を用いて、耐久性の評価を実施した。耐久性の評価方法としては、連続通電試験およびヒートサイクル試験で実施した。
【００８６】
連続通電試験の試験方法としては、加熱ヒータ２００の第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２に対して１０００時間にわたって電圧（１００Ｖ）を印加して、２２０℃で発熱させた。そして、連続通電試験後の加熱ヒータ２００について、試験前に対して電気抵抗値の変動があるか否かを評価した。また、連続通電試験後の加熱ヒータ２００について、前述した絶縁耐圧性の評価を行って、リークが発生するか否かを評価した。さらに、連続通電試験後の加熱ヒータ２００について、発熱抵抗体がセラミック基板から剥離しているか否かを目視評価した。
【００８７】
また、ヒートサイクル試験の試験方法としては、加熱ヒータ２００の第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２に対して、９秒間電圧を印加した後、１１分間電圧印加を停止することで、常温から２２０℃への昇温を繰り返し、トータル５００時間実施した。そして、ヒートサイクル試験後の加熱ヒータ２００について、試験前に対して電気抵抗値の変動があるか否かを評価した。また、ヒートサイクル試験後の加熱ヒータ２００について、前述した絶縁耐圧性の評価を行って、リークが発生するか否かを評価した。さらに、ヒートサイクル試験後の加熱ヒータ２００について、発熱抵抗体がセラミック基板から剥離しているか否かを目視評価した。評価結果を表２に示す。
【００８８】
【表２】
【００８９】
表２から、加熱ヒータ２００では、セラミック基板２０１の各絶縁層の厚みが５０μｍ以上に設定されることによって、優れた耐久性を有することがわかる。
【００９０】
図４は、本発明の第２実施形態に係る加熱ヒータ３００の構成を示す断面図である。図４（ａ）は、加熱ヒータ３００の長手方向中央部における構成を示し、図４（ｂ）は、加熱ヒータ３００の長手方向端部近傍における構成を示し、図４（ｃ）は、加熱ヒータ３００の長手方向端部の給電端子が形成される領域部分における構成を示す。また、図５は、加熱ヒータ３００のセラミック基板３０１中に形成される各絶縁層の構成を示す図である。図５（ａ）は、セラミック基板３０１中に形成される第１絶縁層３０２の構成を示し、図５（ｂ）は、セラミック基板３０１中に形成される第２絶縁層３０３の構成を示し、図５（ｃ）は、セラミック基板３０１中に形成される第３絶縁層３０４の構成を示し、図５（ｄ）は、セラミック基板３０１中に形成される第４絶縁層３０５の構成を示す。
【００９１】
加熱ヒータ３００は、前述した加熱ヒータ２００に類似しており、加熱ヒータ２００と同様の方法で製造することができる。加熱ヒータ３００は、電気絶縁性を有する矩形板状のセラミック基板３０１と、通電によって発熱する発熱領域がそれぞれ異なる複数の発熱抵抗体である、第１発熱抵抗体３０３２および第２発熱抵抗体３０４２とを含んで構成される。
【００９２】
セラミック基板３０１は、複数の絶縁層である、第１絶縁層３０２と、第２絶縁層３０３と、第３絶縁層３０４と、第４絶縁層３０５とからなる。セラミック基板３０１中における各絶縁層は、第１絶縁層３０２、第２絶縁層３０３、第３絶縁層３０４、第４絶縁層３０５の順に積層され、第１絶縁層３０２および第４絶縁層３０５が、加熱ヒータ３００における最外層部分となる。
【００９３】
ここで、セラミック基板３０１は、各絶縁層３０２，３０３，３０４，３０５を構成するセラミック基体が積層された状態で焼成されて形成されたものである。セラミック基板３０１を構成する材料、すなわち、各絶縁層３０２，３０３，３０４，３０５のセラミック基体を構成する材料としては、前述した加熱ヒータ２００のセラミック基板２０１を構成する材料と同様のものを挙げることができる。本実施形態では、セラミック基板３０１を構成する材料は、ＬＴＣＣである。
【００９４】
また、各絶縁層３０２，３０３，３０４，３０５は、それぞれ矩形状に形成されて、短手寸法が１２．３ｍｍ、長手寸法が３６０ｍｍ、厚みが０．２ｍｍである。
【００９５】
そして、第１絶縁層３０２と第２絶縁層３０３との層間には、第１発熱抵抗体３０３２が設けられ、第２絶縁層３０３と第３絶縁層３０４との層間には、第２発熱抵抗体３０４２が設けられている。第１発熱抵抗体３０３２と第２発熱抵抗体３０４２とは、セラミック基板３０１の長手方向に関して、セラミック基板３０１の厚み方向から見た場合に、一部の発熱領域が重なるように設けられている。
【００９６】
第１絶縁層３０２と第２絶縁層３０３との層間に設けられる第１発熱抵抗体３０３２は、図５（ｂ）に示すように、セラミック基板３０１の長手方向中央部に対応する発熱領域において、長手方向に平行な複数の直線部分３０３２ａが、Ｕ字状の反転部分３０３２ｂを介して、短手方向に交互にかつ平行に連なるように構成されている。本実施形態では、第１発熱抵抗体３０３２は、線幅が０．７９ｍｍ、厚みが１０μｍで、直線部分３０３２ａが５つ形成され、反転部分３０３２ｂが４つ形成されている。
【００９７】
第２絶縁層３０３と第３絶縁層３０４との層間に設けられる第２発熱抵抗体３０４２は、図５（ｃ）に示すように、セラミック基板３０１の長手方向両端部間にわたる全領域が発熱領域となるようにされている。第２発熱抵抗体３０４２は、セラミック基板３０１の長手方向両端部間にわたる発熱領域において、長手方向に平行な複数の直線部分３０４２ａが、Ｕ字状の反転部分３０４２ｂを介して、短手方向に交互にかつ平行に連なるように構成されている。本実施形態では、第２発熱抵抗体３０４２は、線幅が１．１ｍｍ、厚みが１０μｍで、直線部分３０４２ａが５つ形成され、反転部分３０４２ｂが４つ形成されている。
【００９８】
第１発熱抵抗体３０３２および第２発熱抵抗体３０４２を構成する材料としては、前述した加熱ヒータ２００の第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２を構成する材料と同様のものを挙げることができる。本実施形態では、ＬＴＣＣからなるセラミック基板３０１に対して、第１および第２発熱抵抗体３０３２，３０４２を構成する材料は、銀パラジウムである。
【００９９】
また、セラミック基板３０１の短手方向一端部側に対応する長手方向一端部、および、セラミック基板３０１の短手方向他端部側に対応する長手方向他端部には、第２絶縁層３０３の表面まで第１絶縁層３０２を貫通する、セラミック基板３０１の厚み方向に凹んだ第１凹部３０６が形成されている。そして、第１凹部３０６の表面、すなわち、第２絶縁層３０３の表面には、第１発熱抵抗体３０３２に対して電気的に接続される第１給電端子３０３３が形成されている。これによって、セラミック基板３０１中における第１絶縁層３０２と第２絶縁層３０３との層間に設けられる第１発熱抵抗体３０３２に対して、第１給電端子３０３３を介して確実に給電することができる。
【０１００】
さらに、セラミック基板３０１の短手方向他端部側に対応する長手方向一端部、および、セラミック基板３０１の短手方向一端部側に対応する長手方向他端部には、第３絶縁層３０４の表面まで第１絶縁層３０２および第２絶縁層３０３を貫通する、セラミック基板３０１の厚み方向に凹んだ第２凹部３０７が形成されている。そして、第２凹部３０７の表面、すなわち、第３絶縁層３０４の表面には、第２発熱抵抗体３０４２に対して電気的に接続される第２給電端子３０４３が形成されている。これによって、セラミック基板３０１中における第２絶縁層３０３と第３絶縁層３０４との層間に設けられる第２発熱抵抗体３０４２に対して、第２給電端子３０４３を介して確実に給電することができる。
【０１０１】
第１給電端子３０３３および第２給電端子３０４３を構成する材料としては、第１および第２発熱抵抗体３０３２，３０４２と同様の材料を挙げることができる。本実施形態では、銀パラジウムからなる第１および第２発熱抵抗体３０３２，３０４２に対して、第１および第２給電端子３０３３，３０４２を構成する材料は、銀パラジウムである。
【０１０２】
以上のように構成される加熱ヒータ３００では、通電によって発熱する第１および第２発熱抵抗体３０３２，３０４２が、セラミック基板３０１中における絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられている。すなわち、加熱ヒータ３００において、第１および第２発熱抵抗体３０３２，３０４２は、セラミック基板３０１の表面上に形成されているのではなく、セラミック基板３０１を構成する複数の絶縁層の層間に設けられている。
【０１０３】
そのため、第１および第２発熱抵抗体３０３２，３０４２がセラミック基板３０１から剥離するのを防止することができ、第１および第２発熱抵抗体３０３２，３０４２の局所部分が異常発熱して過昇温状態となるのを防止することができる。また、加熱ヒータ３００において、第１および第２発熱抵抗体３０３２，３０４２は、電気絶縁性を有するセラミック基板３０１中のそれぞれ異なる絶縁層の層間に設けられているので、各発熱抵抗体間における充分な絶縁耐圧性を確保することができる。
【０１０４】
また、加熱ヒータ３００では、第１発熱抵抗体３０３２と第２発熱抵抗体３０４２とは、それぞれ個別に通電可能となるように構成されている。これによって、セラミック基板３０１の長手方向、すなわち、加熱ヒータ３００の長手方向における発熱量を、第１発熱抵抗体３０３２と第２発熱抵抗体３０４２とに対する通電状態を切り替えることによって調整することができ、加熱ヒータ３００の表面における温度分布が所望の温度分布となるように調整することができる。
【０１０５】
特に、第２発熱抵抗体３０４２のみに電圧を印加して通電することによって、加熱ヒータ３００の長手方向の全領域を発熱させることができるので、加熱ヒータ３００の表面における温度分布を均一にすることができる。
【０１０６】
また、加熱ヒータ３００は、前述したように、加熱ヒータ３００の長手方向中央部が発熱領域となる第１発熱抵抗体３０３２と、加熱ヒータ３００の長手方向両端部間にわたる全領域が発熱領域となる第２発熱抵抗体３０４２とが設けられているが、第１発熱抵抗体３０３２および第２発熱抵抗体３０４２によって形成される加熱ヒータ３００の長手方向に関する発熱領域のパターンは、これに限定されるものではない。
【０１０７】
たとえば、加熱ヒータ３００の長手方向一端部から長手方向中央部にわたる領域が、第１発熱抵抗体３０３２の発熱領域となり、加熱ヒータ３００の長手方向両端部間にわたる全領域が、第２発熱抵抗体３０４２の発熱領域となるように構成してもよい。このように構成された加熱ヒータ３００では、加熱ヒータ３００の長手方向一端部から長手方向中央部にわたる領域のみを発熱させたい場合には、第１発熱抵抗体３０３２のみを通電させればよく、加熱ヒータ３００の長手方向両端部間にわたる全領域を発熱させたい場合には、第２発熱抵抗体３０４２のみを通電させればよい。
【０１０８】
（定着装置）
図６は、本発明の第１実施形態に係る定着装置１５の構成を示す図である。定着装置１５は、定着部材である定着ローラ１５ａと、加圧部材である加圧ローラ１５ｂと、無端状のベルト部材である定着ベルト２５と、加熱手段２１とを含んで構成される。定着装置１５においては、定着ベルト２５が定着ローラ１５ａと加熱手段２１の保持部材２１１との間に張架され、加圧ローラ１５ｂが定着ベルト２５を介して定着ローラ１５ａに対向するように配置されている。そして、定着ローラ１５ａと加熱手段２１の保持部材２１１とは、定着ローラ１５ａの軸線方向において略平行となるように配置されている。つまり、定着ローラ１５ａの軸線と、加熱手段２１の保持部材２１１の軸線とは、略平行である。
【０１０９】
定着装置１５は、加熱手段２１の保持部材２１１が定着ベルト２５の内周面と接触して定着ベルト２５を加熱し、定着ベルト２５を介して互いに圧接する定着ローラ１５ａと加圧ローラ１５ｂとの間に形成される定着ニップ部１５ｃを、所定の定着速度および複写速度で記録媒体である記録紙７０が通過したとき、記録紙７０上に担持されている未定着のトナー像７１を記録紙７０上に加熱加圧して定着する装置である。なお、未定着のトナー像７１は、たとえば、非磁性一成分現像剤（非磁性トナー）、非磁性二成分現像剤（非磁性トナーおよびキャリア）、磁性現像剤（磁性トナー）などの現像剤（トナー）によって形成される。また、定着速度とは所謂プロセス速度であり、複写速度とは１分あたりのコピー枚数のことである。また、記録紙７０が定着ニップ部１５ｃを通過するときには、定着ベルト２５は記録紙７０のトナー像担持面に当接し、加圧ローラ１５ｂはトナー像担持面とは反対側の面に当接するようになっており、定着ニップ部１５ｃの記録紙搬送方向Ｃの幅（以下、「定着ニップ幅」という）は７．５ｍｍである。
【０１１０】
［定着ローラ］
定着ローラ１５ａは、定着ベルト２５を介して加圧ローラ１５ｂに圧接することで定着ニップ部１５ｃを形成するとともに、駆動モータ（駆動手段）により回転軸線まわりに回転方向Ａ方向に回転駆動することによって、定着ベルト２５を搬送する。定着ローラ１５ａは、直径が３０ｍｍで、その内側から順に芯金、弾性層が形成された２層構造からなり、芯金には、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅などの金属あるいはそれらの合金などが用いられる。また、弾性層にはシリコンゴム、フッ素ゴムなどの耐熱性を有するゴム材料が適している。なお、本実施形態では、定着ローラ１５ａは、芯金が直径１５ｍｍのステンレス鋼からなり、弾性層が厚さ７．５ｍｍのシリコンスポンジゴムからなる。また本実施形態では、定着ローラ１５ａが定着ベルト２５を介して加圧ローラ１５ｂに圧接するときの力は、３９２Ｎ程度である。
【０１１１】
［加圧ローラ］
加圧ローラ１５ｂは、定着ベルト２５を介して定着ローラ１５ａに対向しかつ定着ローラ１５ａを圧接し、回転軸線まわりに回転自在に設けられている。加圧ローラ１５ｂは、回転駆動される定着ローラ１５ａの回転に従動して、定着ローラ１５ａの回転とは逆方向の回転方向Ｂ方向に回転される。加圧ローラ１５ｂは、その内側から順に芯金、弾性層、離型層が形成された３層構造からなっている。芯金には、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅などの金属あるいはそれらの合金などが用いられる。また、弾性層にはシリコンゴム、フッ素ゴムなどの耐熱性を有するゴム材料が適しており、離型層にはＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂が適している。加圧ローラ１５ｂは、たとえば、ローラ直径が３０ｍｍで、芯金に直径２８ｍｍ（肉厚１ｍｍ）の鉄（ＳＴＫＭ）パイプ、弾性層に厚みが１ｍｍのシリコンソリッドゴム、離型層に厚みが３０μｍのＰＦＡチューブからなるローラを用いることができる。
【０１１２】
また、加圧ローラ１５ｂの内部には、加圧ローラ１５ｂを加熱するヒータランプ３１（たとえば、定格電力４００Ｗ）が配置されている。制御回路（不図示）が電源回路（不図示）からヒータランプ３１に電力を供給（通電）させることによって、ヒータランプ３１が発光し、ヒータランプ３１から赤外線が放射される。これによって、加圧ローラ１５ｂの内周面が赤外線を吸収して加熱され、加圧ローラ１５ｂ全体が加熱される。なお、上述したヒータランプ３１は、加圧ローラ１５ｂの内面より加熱するものであるが、これとは別に外周面加熱用のローラにて、加圧ローラ１５ｂの表面より加熱する方法も構成可能である。
【０１１３】
［定着ベルト］
定着ベルト２５は、加熱手段２１によって所定の温度に加熱され、定着ニップ部１５ｃを通過する未定着のトナー像７１が形成された記録紙７０を加熱する。定着ベルト２５は、無端状のベルト部材で、加熱手段２１の保持部材２１１と定着ローラ１５ａによって懸架され、定着ローラ１５ａに所定の角度θ１（本実施形態では、θ１＝１８５°である。）で巻きかかっている。定着ベルト２５は、定着ローラ１５ａの回転時には、定着ローラ１５ａに従動して回転方向Ａ方向に回転するようになっている。定着ベルト２５は、ポリイミドなどの耐熱性樹脂あるいはステンレスやニッケルなどの金属材料からなる中空円筒状の基材の表面に、弾性層として耐熱性および弾性に優れたエラストマー材料（たとえばシリコンゴム）が形成され、さらにその表面に離型層として耐熱性および離型性に優れた合成樹脂材料（たとえばＰＦＡやＰＴＦＥなどのフッ素樹脂）が形成された３層構造となっている。また、基材のポリイミドにフッ素樹脂を内添してもよい。これによって、加熱手段２１の保持部材２１１との摺動負荷を低減することができる。本実施形態では、定着ベルト２５は、基材が厚さ５０μｍのポリイミド、弾性層が厚さ１５０μｍのシリコンゴム、離型層が厚さ３０μｍのＰＦＡチューブからなる、直径４５ｍｍの無端状ベルトである。
【０１１４】
［加熱手段］
定着装置１５に備えられる加熱手段２１は、定着ベルト２５の内周面に接触して定着ベルト２５を所定の温度に加熱する手段である。図７は、加熱手段２１の構成を示す図である。加熱手段２１は、前述した加熱ヒータ２００または加熱ヒータ３００と、保持部材２１１と、固定部材２１２と、２つの加熱用電源２１６ａ，２１６ｂとを含む。
【０１１５】
保持部材２１１は、加熱ヒータ２００（または加熱ヒータ３００）を保持する部材であり、定着ベルト２５の幅方向（定着ローラ１５ａの軸線方向）に延びる略半円柱状に形成されている。保持部材２１１は、略半円弧状の上面において定着ベルト２５に接触し、加熱ヒータ２００（または加熱ヒータ３００）から発生する熱を定着ベルト２５に伝導させる。保持部材２１１の定着ベルト２５と接触する上面（以下、「ベルト接触面」という）における記録紙搬送方向Ｃの接触幅（以下、「加熱ニップ幅」という）は、１７ｍｍである。また、保持部材２１１を構成する材料は、特に限定されないが、高い熱伝導性を有する金属材料であることが好ましく、その金属材料としては、鉄、アルミニウム、銅、アルミニウム合金などを挙げることができるが、本実施形態ではアルミニウム合金を用いる。
【０１１６】
そして、保持部材２１１には、定着ベルト２５と接触するベルト接触面の周方向中央部に対応して、底面の中央部から内方側に凹んだ凹部が形成され、この凹部に加熱ヒータ２００（または加熱ヒータ３００）が嵌め込まれるようになっている。ここで、保持部材２１１の凹部に嵌め込まれた状態の加熱ヒータ２００（または加熱ヒータ３００）は、加熱ヒータの長手方向が保持部材２１１の幅方向（定着ベルト２５の幅方向）に対応し、加熱ヒータの短手方向が保持部材２１１の周方向に対応するように配置されている。また、加熱ヒータ２００（または加熱ヒータ３００）は、セラミック基板における第４絶縁層が形成される側の面が、保持部材２１１のベルト接触面側となるように、保持部材２１１の凹部に嵌め込まれている。
【０１１７】
なお、保持部材２１１の凹部に嵌め込まれた状態の加熱ヒータ２００（または加熱ヒータ３００）は、凹部を塞ぐように保持部材２１１の底面部に接触して配設される固定部材２１２によって固定されている。このように、加熱ヒータ２００（または加熱ヒータ３００）が嵌め込まれる凹部が形成された保持部材２１１は、熱容量が小さなものとなるので、定着装置１５としてのウォームアップ時間が短く、かつ、消費電力の増大を抑えて省エネ化が達成できる。
【０１１８】
また、保持部材２１１のベルト接触面に、コート層２１４が設けられるのが好ましい。コート層２１４は、加熱ヒータ２００（または加熱ヒータ３００）から発生する熱を定着ベルト２５に伝導するための良熱伝導性を有するとともに、定着ベルト２５との間の摩擦力が低減可能な材料から形成する必要がある。このようなコート層２１４が保持部材２１１のベルト接触面に設けられることによって、定着ベルト２５に熱を伝導させるとともに、保持部材２１１と接触して摺動する定着ベルト２５の摩耗を防止して高い耐久性を確保することができる。また、定着ベルト２５との間の摩擦力が低減可能となるので、定着ベルト２５を駆動する定着ローラ１５ａおよび加圧ローラ１５ｂへの負荷も低減することができ各ローラ１５ａ，１５ｂの耐久性も確保し、より低トルクで駆動することが可能となる。コート層２１４を構成する材料としては、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂を挙げることができる。本実施形態では、コート層２１４は、ＰＴＦＥからなる厚み２０μｍの層である。
【０１１９】
固定部材２１２は、保持部材２１１の凹部に嵌め込まれた状態の加熱ヒータ２００（または加熱ヒータ３００）を、断熱シート２１３を介して、保持部材２１１に近接する方向に弾発的に押圧して、加熱ヒータ２００（または加熱ヒータ３００）を固定する部材である。加熱ヒータ２００（または加熱ヒータ３００）と保持部材２１１との間の接触部分に浮きが発生していると、加熱手段２１としての加熱効率が低下するだけではなく、局所的に過熱状態になる部分が生じ、発熱抵抗体の破損だけでなく加熱手段２１や定着ベルト２５の破損を招いてしまうおそれがある。これに対して、固定部材２１２が、保持部材２１１に対する所定位置に加熱ヒータ２００（または加熱ヒータ３００）を固定することによって、加熱手段２１としての加熱効率の低下を抑制することができ、定着装置１５としてのウォームアップ時間が短く、消費電力の増大を抑えて省エネ化が達成でき、かつ、高い安全性を確保することができる。
【０１２０】
固定部材２１２を構成する材料としては、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、ニッケル等の金属あるいはそれらの合金、耐熱樹脂等を挙げることができる。本実施形態では、固定部材２１２は、ステンレス鋼からなる厚みが１ｍｍの板状部材であり、撓みに対する強度を確保するために、加熱ヒータ２００（または加熱ヒータ３００）の短手方向に対応する両端部が定着ローラ１５ａに近接する方向に屈曲して形成されている。
【０１２１】
加熱ヒータ２００（または加熱ヒータ３００）と固定部材２１２との間に介在する断熱シート２１３は、加熱ヒータ２００（または加熱ヒータ３００）から発生した熱が、固定部材２１２に伝達されてしまうのを防止し、保持部材２１１に対する伝熱効率を向上させる。本実施形態では、断熱シート２１３は、フッ素ゴムからなる厚み１ｍｍのシートである。
【０１２２】
次に、定着装置１５の加熱手段２１を構成する加熱ヒータとして、加熱ヒータ２００を用いた場合と、加熱ヒータ３００を用いた場合との通電制御について、それぞれ個別に説明する。
【０１２３】
定着装置１５の加熱手段２１を構成する加熱ヒータとして加熱ヒータ２００を用いた場合、セラミック基板２０１の第１絶縁層２０２と第２絶縁層２０３との層間に設けられる第１発熱抵抗体２０３２による発熱領域は、定着ベルト２５の幅方向中央部を加熱する発熱源となる。第１発熱抵抗体２０３２による発熱領域の定着ベルト２５の幅方向に対応する幅寸法は、たとえば、Ａ４サイズの記録紙７０の短手寸法に応じて２００ｍｍに設定される。また、セラミック基板２０１の第２絶縁層２０３と第３絶縁層２０４との層間に設けられる第２発熱抵抗体２０４２による発熱領域２０４ａ，２０４ｂは、定着ベルト２５の幅方向両端部を加熱する発熱源となる。第２発熱抵抗体２０４２による発熱領域２０４ａ，２０４ｂの定着ベルト２５の幅方向に対応する幅寸法は、それぞれ６０ｍｍに設定される。そして、加熱ヒータ２００においては、第１発熱抵抗体２０３２の定格出力値が７５０Ｗに設定され、第２発熱抵抗体２０４２の定格出力値が４５０Ｗに設定され、加熱ヒータ２００全体として１２００Ｗに設定されている。
【０１２４】
また、第１発熱抵抗体２０３２には、第１給電端子２０３３を介して加熱用電源２１６ａが接続され、第２発熱抵抗体２０４２には、第２給電端子２０４３を介して加熱用電源２１６ｂが接続されている。本実施形態において各加熱用電源２１６ａ，２１６ｂは、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２に印加する電圧値を可変制御可能な電源である。
【０１２５】
また、加熱手段２１の保持部材２１１に接触する定着ベルト２５の周面近傍には、第１発熱抵抗体２０３２による発熱領域、および、第２発熱抵抗体２０４２による発熱領域のそれぞれに対応して、２つの加熱ヒータ用サーミスタ３２が配設されている。また、加圧ローラ１５ｂの周面近傍には加圧ローラ側サーミスタ３３が配設されている。本実施形態における加熱ヒータ用サーミスタ３２は、非接触式の温度検知手段であり、赤外線検知型の温度センサである。また、加圧ローラ側サーミスタ３３は、接触式の温度検知手段である。
【０１２６】
そして、定着装置１５では、温度制御手段２１７が、２つの加熱ヒータ用サーミスタ３２および加圧ローラ側サーミスタ３３によって検出された温度データに基づいて、定着ベルト２５および加圧ローラ１５ｂの表面温度が所定の定着温度となるように、第１発熱抵抗体２０３２、第２発熱抵抗体２０４２およびヒータランプ３１への通電を制御する。このとき、温度制御手段２１７は、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２における投入電力値が一定となるように、各加熱用電源２１６ａ，２１６ｂを可変制御する。ここで、「投入電力値が一定」とは、目標投入電力値に対して±１５％の範囲の電力値のことである。
【０１２７】
温度制御手段２１７は、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２における温度に応じて変動する電流値または電気抵抗値を検出する。本実施形態では、温度制御手段２１７は、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２のそれぞれに接続される電流計２１５ａ，２１５ｂにより計測される電流値を０．２秒周期で検出する。そして、温度制御手段２１７は、電流値検出結果および加熱ヒータ用サーミスタ３２により検出された温度データに基づいて、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２に対する投入電力値が一定となる印加電圧値を、０．２秒周期で算出する。さらに、温度制御手段２１７は、算出した印加電圧値に対応した電圧を、各加熱用電源２１６ａ，２１６ｂにより第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２に印加させる。
【０１２８】
温度制御手段２１７は、電流計２１５ａ，２１５ｂにより計測される第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２の電流値を、０．２秒周期で各加熱用電源２１６ａ，２１６ｂにフィードバックし、各加熱用電源２１６ａ，２１６ｂによる印加電圧値を、電流値の変化の方向とは反対の方向に可変制御して、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２における投入電力値が一定となるようにしている。通電によって発熱する第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２は、製造ロット間で電気抵抗値がばらつくものであり、かつ、温度変化に応じて電気抵抗値が変動するものである。これに対して、温度制御手段２１７が、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２における投入電力値が一定となるように、各加熱用電源２１６ａ，２１６ｂを可変制御するので、定着装置１５は、安定した定着性能を確保することができる。
【０１２９】
なお、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２における温度に応じて変動する電気抵抗値を検出するように構成される場合には、温度制御手段２１７は、各加熱用電源２１６ａ，２１６ｂによる印加電圧値を、電気抵抗値の変化の方向と同じ方向に可変制御して、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２における投入電力値が一定となるようにすればよい。
【０１３０】
加熱手段２１を構成する加熱ヒータとして加熱ヒータ２００を用いた定着装置１５では、たとえば、Ａ３サイズの記録紙７０を縦送りする場合やＡ４サイズの記録紙７０を横送りするなどの幅広通紙の場合には、温度制御手段２１７は、各加熱用電源２１６ａ，２１６ｂを制御して、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２に電圧を印加させ、定着ベルト２５の幅方向の全領域にわたって加熱させる。また、Ａ４サイズの記録紙７０を縦送りする場合やＢ５サイズの記録紙７０を横送りするなどの幅狭通紙の場合には、温度制御手段２１７は、加熱用電源２１６ａのみを制御して、第１発熱抵抗体２０３２のみに電圧を印加させ、定着ベルト２５の幅方向中央部を加熱させる。
【０１３１】
このように、加熱ヒータ２００を備える定着装置１５では、たとえば、異なる大きさの記録紙７０を通紙させて印字する場合などに、異なる通紙サイズに対応して加熱ヒータ２００の表面において所望の温度分布が得られるように、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２によって形成される複数に分割された発熱領域ごとに通電状態を切替えて、加熱ヒータ２００表面における所望の特定領域のみが発熱するように加熱副制御し、記録紙７０の通紙幅両端部に対応する第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２の局部的な異常昇温を抑制することができる。このように、分割された発熱領域ごとに通電状態を切替えて加熱副制御し、第１および第２発熱抵抗体２０３２，２０４２の局部的な異常昇温を抑制することによって、定着不良、定着画像劣化を防止することができるとともに、発熱抵抗体自身の破損を防止し、消費電力の増大を防止することができる。
【０１３２】
なお、定着装置１５に備えられる加熱ヒータ２００を、加熱ヒータ２００の長手方向一端部から長手方向中央部にわたる領域（以下、「片側領域」という）が第１発熱抵抗体２０３２の発熱領域となり、加熱ヒータ２００の長手方向他端部近傍の領域が第２発熱抵抗体２０４２の発熱領域となるように構成した場合には、定着装置１５は、主たる通紙領域が加熱ヒータ２００の片側領域に対応して設けられることになる。
【０１３３】
次に、定着装置１５の加熱手段２１を構成する加熱ヒータとして加熱ヒータ３００を用いた場合、セラミック基板３０１の第１絶縁層３０２と第２絶縁層３０３との層間に設けられる第１発熱抵抗体３０３２による発熱領域は、定着ベルト２５の幅方向中央部を加熱する発熱源となる。第１発熱抵抗体３０３２による発熱領域の定着ベルト２５の幅方向に対応する幅寸法は、たとえば、Ａ４サイズの記録紙７０の短手寸法に応じて２００ｍｍに設定される。また、セラミック基板３０１の第２絶縁層３０３と第４絶縁層３０４との層間に設けられる第２発熱抵抗体３０４２による発熱領域は、定着ベルト２５の幅方向両端部間の全領域を加熱する発熱源となる。第２発熱抵抗体３０４２による発熱領域の定着ベルト２５の幅方向に対応する幅寸法は、３２０ｍｍに設定される。そして、加熱ヒータ３００においては、第１発熱抵抗体３０３２の定格出力値が７５０Ｗに設定され、第２発熱抵抗体３０４２の定格出力値が１２００Ｗに設定されている。
【０１３４】
また、第１発熱抵抗体３０３２には、第１給電端子３０３３を介して加熱用電源２１６ａが接続され、第２発熱抵抗体３０４２には、第２給電端子３０４３を介して加熱用電源２１６ｂが接続されている。本実施形態において各加熱用電源２１６ａ，２１６ｂは、第１および第２発熱抵抗体３０３２，３０４２に印加する電圧値を可変制御可能な電源である。
【０１３５】
また、加熱手段２１の保持部材２１１に接触する定着ベルト２５の周面近傍には、第１発熱抵抗体３０３２による発熱領域、および、第２発熱抵抗体３０４２による発熱領域の共通領域に対応して、１つの加熱ヒータ用サーミスタ３２が配設されている。このように、加熱ヒータ３００を備える定着装置１５では、定着ベルト２５の表面温度を検出する加熱ヒータ用サーミスタ３２やサーモスタットなどの安全センサを、第１発熱抵抗体３０３２による発熱領域、および、第２発熱抵抗体３０４２による発熱領域の共通領域に対応して配設すればよいので、定着装置１５の構成を簡略化することができる。
【０１３６】
そして、温度制御手段２１７は、第１および第２発熱抵抗体３０３２，３０４２のそれぞれに接続される電流計２１５ａ，２１５ｂにより計測される電流値を０．２秒周期で検出する。また、温度制御手段２１７は、電流値検出結果および加熱ヒータ用サーミスタ３２により検出された温度データに基づいて、第１および第２発熱抵抗体３０３２，３０４２に対する投入電力値が一定となる印加電圧値を、０．２秒周期で算出する。さらに、温度制御手段２１７は、算出した印加電圧値に対応した電圧を、各加熱用電源２１６ａ，２１６ｂにより第１および第２発熱抵抗体３０３２，３０４２に印加させる。
【０１３７】
温度制御手段２１７は、電流計２１５ａ，２１５ｂにより計測される第１および第２発熱抵抗体３０３２，３０４２の電流値を、０．２秒周期で各加熱用電源２１６ａ，２１６ｂにフィードバックし、各加熱用電源２１６ａ，２１６ｂによる印加電圧値を、電流値の変化の方向とは反対の方向に可変制御して、第１および第２発熱抵抗体３０３２，３０４２における投入電力値が一定となるようにしている。
【０１３８】
加熱手段２１を構成する加熱ヒータとして加熱ヒータ３００を用いた定着装置１５では、たとえば、Ａ３サイズの記録紙７０を縦送りする場合やＡ４サイズの記録紙７０を横送りするなどの幅広通紙の場合には、温度制御手段２１７は、加熱用電源２１６ｂのみを制御して、第２発熱抵抗体３０４２のみに電圧を印加させ、定着ベルト２５の幅方向の全領域にわたって加熱させる。また、Ａ４サイズの記録紙７０を縦送りする場合やＢ５サイズの記録紙７０を横送りするなどの幅狭通紙の場合には、温度制御手段２１７は、加熱用電源２１６ａのみを制御して、第１発熱抵抗体３０３２のみに電圧を印加させ、定着ベルト２５の幅方向中央部を加熱させる。
【０１３９】
このように、加熱ヒータ３００を備える定着装置１５では、たとえば、異なる大きさの記録紙７０を通紙させて印字する場合などに、異なる通紙サイズに対応して加熱ヒータ３００の表面において所望の温度分布が得られるように、第１および第２発熱抵抗体３０３２，３０４２の通電状態を切替えて、加熱ヒータ３００表面における所望の特定領域のみが発熱するように加熱副制御し、記録紙７０の通紙幅両端部に対応する第１および第２発熱抵抗体３０３２，３０４２の局部的な異常昇温を抑制することができる。
【０１４０】
特に、幅広通紙の場合には、第２発熱抵抗体３０４２のみに電圧が印加されて、定着ベルト２５の幅方向の全領域を加熱するように構成されるので、定着ベルト２５表面における均一な温度分布を実現することができる。
【０１４１】
なお、定着装置１５に備えられる加熱ヒータ３００を、加熱ヒータ３００の長手方向一端部から長手方向中央部にわたる領域（以下、「片側領域」という）が第１発熱抵抗体３０３２の発熱領域となり、加熱ヒータ３００の長手方向両端部間にわたる全領域が第２発熱抵抗体３０４２の発熱領域となるように構成した場合には、定着装置１５は、主たる通紙領域が加熱ヒータ３００の片側領域に対応して設けられることになる。
【０１４２】
以上のように、定着装置１５は、記録紙７０上に担持されるトナー像７１を加熱する加熱手段２１が、加熱ヒータ２００または加熱ヒータ３００を含んで構成される。加熱ヒータ２００または加熱ヒータ３００は、前述したように、発熱抵抗体の局所部分が過昇温状態となるのを抑制することができるとともに、高い安全性および充分な絶縁耐圧性を確保することができるものである。そのため、定着装置１５は、高い安全性が確保されたものとなる。
【０１４３】
また、定着装置１５は、定着ベルト２５を備え、加熱手段２１が定着ベルト２５を介して記録紙７０上のトナー像７１を加熱するように構成される。そして、加熱手段２１は、定着ベルト２５に直接接触して加熱するので、熱容量が大きいローラ状の定着ローラを内部に配置される熱源によって間接的に加熱する場合に比べて、ウォームアップ時間を短縮することができる。
【０１４４】
また、定着装置１５では、記録紙７０上のトナー像７１は、定着ベルト２５を介して互いに圧接する定着ローラ１５ａと加圧ローラ１５ｂとの間を通過するときに定着される。そのため、記録紙７０上のトナー像７１は、定着ベルト２５を介して加熱手段２１によって加熱されるとともに、定着ローラ１５ａと加圧ローラ１５ｂとの間に発生する圧接力によって加圧されるので、より安定した定着性能を確保することができる。
【０１４５】
図８は、本発明の第２実施形態に係る定着装置４０の構成を示す図である。定着装置４０は、前述した定着装置１５に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
【０１４６】
定着装置４０は、加圧部材である加圧ローラ１５ｂと、フィルム状の無端ベルト部材である定着ベルト４３と、加熱手段４１とを含んで構成される、フィルム定着方式の定着装置である。定着装置４０においては、定着ベルト４３が２つの懸架ローラ４４と加熱手段４１の加熱ヒータ４２１を保持する保持部材４２２との間に張架され、加圧ローラ１５ｂが定着ベルト４３を介して保持部材４２２に対向するように配置されている。そして、定着装置４０は、保持部材４２２が定着ベルト４３の内周面に接触して定着ベルト４３を加熱し、定着ベルト４３を介して互いに圧接する保持部材４２２と加圧ローラ１５ｂとの間に形成される定着ニップ部４２２ａを記録紙７０が通過したとき、トナー像７１を加熱加圧して記録紙７０上に定着する装置である。また、記録紙７０が定着ニップ部４２２ａを通過するときには、定着ベルト４３は記録紙７０のトナー像担持面に当接し、加圧ローラ１５ｂはトナー像担持面とは反対側の面に当接するようになっている。
【０１４７】
定着ベルト４３は、前述した定着装置１５が備える定着ベルト２５と同様に、基材の表面に弾性層と離型層とが形成された３層構造となっている。そして、定着ベルト４３は、加圧ローラ１５ｂのＦ方向への回転に従動して回転するようになっている。
【０１４８】
加熱手段４１において、加熱ヒータ４２１を保持する保持部材４２２は、加圧ローラ１５ｂの外周面に沿って湾曲した形状にされており、その外周面が定着ベルト４３の幅方向全体に当接するようにされている。そして、加熱ヒータ４２１が、保持部材４２２の内周面の周方向中央部に接触して配置されている。この加熱ヒータ４２１は、前述した本実施形態に係る加熱ヒータ２００または加熱ヒータ３００と同様に構成されたものである。また、加熱ヒータ４２１の上面には加熱ヒータ用サーミスタ４５が接触配置されており、加熱ヒータ４２１の表面温度を検出するようになっている。
【０１４９】
また、加熱手段４１においては、前述した定着装置１５が備える加熱手段２１と同様に、印加電圧値を可変制御可能な第１加熱用電源が給電端子を介して加熱ヒータ４２１の第１発熱抵抗体に接続され、印加電圧値を可変制御可能な第２加熱用電源が給電端子を介して加熱ヒータ４２１の第２発熱抵抗体に接続されている。そして、第１加熱用電源および第２加熱用電源は、各発熱抵抗体における投入電力値が一定となるように、各発熱抵抗体に対する印加電圧値が可変制御される。
【０１５０】
以上のような構成の定着装置４０では、記録紙７０上のトナー像７１は、定着ベルト４３を介して加熱手段４１によって加熱されるとともに、保持部材４２２と加圧ローラ１５ｂとの間に発生する圧接力によって加圧されるので、安定した定着性能を確保することができる。また、定着装置４０は、保持部材４２２と加圧ローラ１５ｂとが定着ベルト４３を介して互いに圧接するように構成されているので、加圧ローラ１５ｂと圧接する他の部材を設けなくても、記録紙７０上のトナー像７１に圧接力を付与することができ、装置構成を簡略化することができる。
【０１５１】
図９は、本発明の第３実施形態に係る定着装置４０の構成を示す図である。定着装置５０は、前述した定着装置１５に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。定着装置５０は、加熱手段５１と、回転可能な加熱ベルト５３と、定着部材である定着ローラ５４と、加圧部材である加圧ローラ５５とを含んで構成される、外部ベルト加熱定着方式の定着装置である。
【０１５２】
定着装置５０においては、定着ローラ５４と加圧ローラ５５とが対向するように配置され、加熱手段５１の加熱ヒータ５２１を保持する保持部材５２２が加熱ベルト５３を介して定着ローラ５４に対向するように配置されている。定着装置５０では、保持部材５２２が加熱ベルト５３の内周面に接触して加熱ベルト５３を加熱する。そして、加熱ベルト５３に保持される熱は、定着ローラ５４が加熱ベルト５３の外周面に接触して形成される加熱ニップ部５１ａにおいて、定着ローラ５４に伝達される。そして、定着装置５０は、互いに圧接する定着ローラ５４と加圧ローラ５５との間に形成される定着ニップ部５４ｂを記録紙７０が通過したとき、トナー像７１を加熱加圧して記録紙７０上に定着する装置である。また、記録紙７０が定着ニップ部５４ｂを通過するときには、定着ローラ５４は記録紙７０のトナー像担持面に当接し、加圧ローラ５５はトナー像担持面とは反対側の面に当接するようになっている。
【０１５３】
定着ローラ５４は、駆動手段により回転軸線まわりに回転方向Ｇ方向に回転駆動することによって、加熱ベルト５３を搬送する。定着ローラ５４は、その内側から順に芯金、弾性層、離型層が形成された３層構造からなっている。そして、定着ローラ５４の内部には、ハロゲンヒータからなるヒータランプ５４ａが配置されている。また、定着ローラ５４の周面近傍には、温度検知手段としての定着ローラ側サーミスタ５７が配置されており、定着ローラ５４の表面温度を検出するようになっている。
【０１５４】
加圧ローラ５５は、定着ローラ５４に対向しかつ定着ローラ５４を圧接し、回転軸線まわりに回転自在に設けられ、定着ローラ５４の回転に従動して回転する。加圧ローラ５５は、その内側から順に芯金、弾性層、離型層が形成された３層構造からなっている。そして、加圧ローラ５５の内部には、ハロゲンヒータからなるヒータランプ５５ａが配置されている。また、加圧ローラ５５の周面近傍には、温度検知手段としての加圧ローラ側サーミスタ５８が配置されており、加圧ローラ５５の表面温度を検出するようになっている。
【０１５５】
加熱手段５１において、加熱ヒータ５２１を保持する保持部材５２２は、定着ローラ５４の外周面に沿って湾曲した形状にされており、その外周面が加熱ベルト５３の幅方向全体に当接するようにされている。そして、加熱ヒータ５２１が、保持部材５２２の内周面の周方向中央部に接触して配置されている。この加熱ヒータ５２１は、前述した本実施形態に係る加熱ヒータ２００または加熱ヒータ３００と同様に構成されたものである。
【０１５６】
また、加熱手段５１においては、前述した定着装置１５が備える加熱手段２１と同様に、印加電圧値を可変制御可能な第１加熱用電源が給電端子を介して加熱ヒータ５２１の第１発熱抵抗体に接続され、印加電圧値を可変制御可能な第２加熱用電源が給電端子を介して加熱ヒータ５２１の第２発熱抵抗体に接続されている。そして、第１加熱用電源および第２加熱用電源は、各発熱抵抗体における投入電力値が一定となるように、各発熱抵抗体に対する印加電圧値が可変制御される。
【０１５７】
加熱ベルト５３は、湾曲して形成される保持部材５２２の外周面に沿うように設けられる無端状のベルト部材であり、基材の表面に離型層が形成された２層構造となっている。そして、加熱ベルト５３は、定着ローラ５４のＧ方向への回転に従動して回転するようになっている。また、加熱ベルト５３の周面近傍には加熱ヒータ用サーミスタ５６が接触配置されており、加熱ベルト５３の表面温度を検出するようになっている。
【０１５８】
以上のような構成の定着装置５０では、記録紙７０上のトナー像７１は、加熱ベルト５３および定着ローラ５４を介して加熱手段５１によって加熱されるとともに、定着ローラ５４と加圧ローラ５５との間に発生する圧接力によって加圧されるので、用紙剥離性に優れ、安定した定着性能を確保することができる。
【０１５９】
（画像形成装置）
図１０は、本発明の実施の一形態である画像形成装置１００の構成を示す図である。画像形成装置１００は、読み取った原稿の画像データやネットワーク等を介して送信された画像データに基づいて記録紙７０に対して多色および単色の画像を形成する装置である。本実施形態では、画像形成装置１００は、多色画像を形成するカラー複合機である。そして、画像形成装置１００は、前述した本実施形態の定着装置１５，４０，５０のいずれかの定着装置を備える。画像形成装置１００が定着装置１５を備えた場合について、以下に説明する。
【０１６０】
画像形成装置１００は、光学系ユニット１０、第１〜第４可視像形成ユニットＰａ〜Ｐｄ、中間転写ベルト１１、転写前帯電装置２０、二次転写ユニット１４、定着装置１５、内部給紙ユニット１６、手差し給紙ユニット１７および排紙ユニット１８を備える。第１〜第４可視像形成ユニットＰａ〜Ｐｄ、中間転写ベルト１１、転写前帯電装置２０および二次転写ユニット１４は、トナー像形成手段を構成する。そして、画像形成装置１００は、ブラック（Ｋ）およびカラー画像を色分解して得られる減法混色の３原色であるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色の各色相に対応した画像データを用いて、第１〜第４可視像形成ユニットＰａ〜Ｐｄにおいて、各色相に対応したトナー像を形成し、該トナー像を中間転写ベルト１１に転写する。
【０１６１】
第１〜第４可視像形成ユニットＰａ〜Ｐｄは、それぞれ同様の構成であり、たとえば、ブラック（Ｋ）の第１可視像形成ユニットＰａは、感光体１０１ａ、帯電ユニット１０３ａ、現像ユニット１０２ａ、一次転写ユニット１３ａおよびクリーニングユニット１０４ａ等から構成される。この第１〜第４可視像形成ユニットＰａ〜Ｐｄは、中間転写ベルト１１の移動方向（副走査方向）に一列に配列されている。
【０１６２】
帯電ユニット１０３ａ〜１０３ｄは、感光体１０１ａ〜１０１ｄの表面を所定の電位に均一に帯電させるユニットであり、たとえば接触方式のローラ状の帯電器である。このようなローラ状の帯電器は、感光体１０１ａ〜１０１ｄの表面を一様に帯電することができるとともに、オゾンの発生を抑制することができる。なお、ローラ状の帯電器に代えて、帯電ブラシを用いた接触方式の帯電器、または、帯電ワイヤを用いた非接触方式の帯電器を用いることもできる。
【０１６３】
光学系ユニット１０は、光源４や反射ミラー８等を備えており、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）の各色相の画像データによって変調されたレーザビーム等の光ビームのそれぞれを感光体１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれに照射する。各感光体１０１ａ〜１０１ｄは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）の各色相の画像データによる静電潜像を形成する。
【０１６４】
現像ユニット１０２ａ〜１０２ｄは、静電潜像が形成された感光体１０１ａ〜１０１ｄの表面に現像剤であるトナーを供給し、静電潜像をトナー像に現像する。現像ユニット１０２ａ〜１０２ｄのそれぞれは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）の各色相のトナーを収納しており、感光体１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれに形成された各色相の静電潜像を、各色相のトナー像に顕像化する。クリーニングユニット１０４ａ〜１０４ｄは、現像・画像転写後における感光体１０１ａ〜１０１ｄ上の表面に残留したトナーを除去・回収する。
【０１６５】
中間転写ベルト１１は、各感光体１０１ａ〜１０１ｄの上方に配置されており、２つのテンションローラ１１ａ，１１ｂの間にたわむことなく張架されてループ状の移動経路を形成している。中間転写ベルト１１の外周面は、感光体１０１ｄ、感光体１０１ｃ、感光体１０１ｂおよび感光体１０１ａにこの順に対向する。この中間転写ベルト１１を挟んで各感光体１０１ａ〜１０１ｄに対向する位置に、一次転写ユニット１３ａ〜１３ｄが配置されている。中間転写ベルト１１が感光体１０１ａ〜１０１ｄに対向する位置のそれぞれが一次転写位置である。
【０１６６】
一次転写ユニット１３ａ〜１３ｄには、感光体１０１ａ〜１０１ｄの表面に担持されたトナー像を中間転写ベルト１１上に転写するために、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写バイアスが定電圧制御によって印加される。これによって、感光体１０１ａ〜１０１ｄに形成された各色相のトナー像は、中間転写ベルト１１の外周面に順次重ねて転写され、中間転写ベルト１１の外周面にフルカラーのトナー像が形成される。
【０１６７】
ただし、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の色相の一部のみの画像データが入力された場合には、４つの感光体１０１ａ〜１０１ｄのうち、入力された画像データの色相に対応する一部の感光体のみにおいて静電潜像およびトナー像の形成が行われる。たとえば、モノクロ画像形成時には、ブラックの色相に対応した感光体１０１ａのみにおいて静電潜像の形成およびトナー像の形成が行われ、中間転写ベルト１１の外周面にはブラックのトナー像のみが転写される。
【０１６８】
各一次転写位置において中間転写ベルト１１の外周面に転写されたトナー像は、中間転写ベルト１１の回転によって、転写前帯電装置２０によって帯電された後、二次転写ユニット１４との対向位置である二次転写位置に搬送される。二次転写ユニット１４は、画像形成時において、内周面がテンションローラ１１ａの周面に接触する中間転写ベルト１１の外周面に所定のニップ圧で圧接されている。内部給紙ユニット１６または手差し給紙ユニット１７から給紙された記録紙７０が、二次転写ユニット１４と中間転写ベルト１１との間を通過する際に、二次転写ユニット１４にトナーの帯電極性とは逆極性の高電圧が印加される。これによって、中間転写ベルト１１の外周面から記録紙７０の表面にトナー像が転写される。
【０１６９】
なお、感光体１０１ａ〜１０１ｄから中間転写ベルト１１に付着したトナーのうち、記録紙７０上に転写されずに中間転写ベルト１１上に残存したトナーは、次工程での混色を防止するために、転写クリーニングユニット１２によって回収される。
【０１７０】
トナー像が転写された記録紙７０は、前述した本発明の定着装置１５に導かれ、定着ニップ部を通過して加熱および加圧を受ける。これによって、トナー像が、記録紙７０の表面に堅牢に定着する。トナー像が定着した記録紙７０は、排紙ローラ１８ａによって排紙ユニット１８上に排出される。
【０１７１】
また、画像形成装置１００には、内部給紙ユニット１６に収納されている記録紙７０を、二次転写ユニット１４と中間転写ベルト１１との間および定着装置１５を経由して、排紙ユニット１８に送るための略垂直方向に延びる用紙搬送路Ｐ１が設けられている。用紙搬送路Ｐ１には、内部給紙ユニット１６内の記録紙７０を一枚ずつ用紙搬送路Ｐ１内に繰り出すピックアップローラ１６ａ、繰り出された記録紙７０を上方に向けて搬送する搬送ローラ１６ｂ、搬送されてきた記録紙７０を所定のタイミングで二次転写ユニット１４と中間転写ベルト１１との間に導くレジストローラ１９、記録紙７０を排紙ユニット１８に排出する排紙ローラ１８ａが配置されている。
【０１７２】
また、画像形成装置１００の内部には、手差し給紙ユニット１７からレジストローラ１９に至る間に、ピックアップローラ１６ａおよび搬送ローラ１６ｂを配置した用紙搬送路Ｐ２が形成されている。さらに、排紙ローラ１８ａから用紙搬送路Ｐ１におけるレジストローラ１９の上流側に至る間には、用紙搬送路Ｐ３が形成されている。
【０１７３】
排紙ローラ１８ａは、正逆両方向に回転自在にされており、記録紙７０の片面に画像を形成する片面画像形成時、および、記録紙７０の両面に画像を形成する両面画像形成における第２面画像形成時に正転方向に駆動されて記録紙７０を排紙ユニット１８に排出する。一方、両面画像形成における第１面画像形成時には、排紙ローラ１８ａは、用紙の後端が定着装置１５を通過するまで正転方向に駆動された後、記録紙７０の後端部を挟持した状態で逆転方向に駆動されて記録紙７０を用紙搬送路Ｐ３内に導く。これによって、両面画像形成時に片面のみに画像が形成された記録紙７０は、表裏面および前後端を反転した状態で用紙搬送路Ｐ１に導かれる。
【０１７４】
レジストローラ１９は、内部給紙ユニット１６または手差し給紙ユニット１７から給紙され、または、用紙搬送路Ｐ３を経由して搬送された記録紙７０を、中間転写ベルト１１の回転に同期したタイミングで二次転写ユニット１４と中間転写ベルト１１との間に導く。このため、レジストローラ１９は、感光体１０１ａ〜１０１ｄや中間転写ベルト１１の動作開始時には回転を停止しており、中間転写ベルト１１の回転に先立って給紙または搬送された記録紙７０は、前端をレジストローラ１９に当接させた状態で用紙搬送路Ｐ１内における移動を停止する。この後、レジストローラ１９は、二次転写ユニット１４と中間転写ベルト１１とが圧接する位置で、記録紙７０の前端部と中間転写ベルト１１上に形成されたトナー像の前端部とが対向するタイミングで回転を開始する。
【０１７５】
なお、第１〜第４可視像形成ユニットＰａ〜Ｐｄの全てにおいて画像形成が行われるフルカラー画像形成時には、一次転写ローラ１３ａ〜１３ｄが中間転写ベルト１１を感光体１０１ａ〜１０１ｄの全てに圧接させる。一方、第１可視像形成ユニットＰａのみにおいて画像形成が行われるモノクロ画像形成時には、一次転写ユニット１３ａのみが中間転写ベルト１１を感光体１０１ａに圧接させる。
【０１７６】
以上のように構成される画像形成装置１００は、高い安全性が確保されるとともに、ウォームアップ時間が長くなるのが防止され、安定した定着性能を確保可能な定着装置１５を備えているので、高速下で高品位な画像を記録紙７０上に形成することができる。
【０１７７】
なお、本実施形態の画像形成装置１００は、１つの定着装置１５を備える構成としたが、定着装置１５，４０，５０から選ばれる少なくとも１つの定着装置を備えるように構成すればよく、複数の定着装置を備える構成としてもよい。
【符号の説明】
【０１７８】
１５，４０，５０ 定着装置
１５ａ，５４ 定着ローラ
１５ｂ，５５ 加圧ローラ
２１，４１，５１ 加熱手段
２５，４３ 定着ベルト
５３ 加熱ベルト
１００ 画像形成装置
２００，３００ 加熱ヒータ
２０１，３０１ セラミック基板
２０２，３０２ 第１絶縁層
２０３，３０３ 第２絶縁層
２０４，３０４ 第３絶縁層
２０５，３０５ 第４絶縁層
２０６，３０６ 第１凹部
２０７，３０７ 第２凹部
２０３２，３０３２ 第１発熱抵抗体
２０３３，３０３３ 第１給電端子
２０４２，３０４２ 第２発熱抵抗体
２０４３，４０４３ 第２給電端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性を有する複数の絶縁層からなる矩形板状のセラミック基板と、
通電によって発熱する発熱領域がそれぞれ異なる複数の発熱抵抗体とを含み、
前記複数の発熱抵抗体は、前記絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられることを特徴とする加熱ヒータ。
【請求項２】
前記複数の発熱抵抗体は、
セラミック基板の長手方向に関して、それぞれ異なる領域が発熱領域となるように、前記絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられて、
それぞれ個別に通電可能となるように構成されることを特徴とする請求項１記載の加熱ヒータ。
【請求項３】
前記複数の発熱抵抗体は、
セラミック基板の長手方向中央部が発熱領域となるように設けられる第１発熱抵抗体と、
セラミック基板の長手方向両端部が発熱領域となるように設けられる第２発熱抵抗体とを含み、
前記第１発熱抵抗体と前記第２発熱抵抗体とは、前記絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられて、それぞれ個別に通電可能となるように構成されることを特徴とする請求項２記載の加熱ヒータ。
【請求項４】
前記複数の発熱抵抗体は、
セラミック基板の長手方向に関して、セラミック基板の厚み方向から見た場合に、一部の発熱領域が重なるように、前記絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられて、
それぞれ個別に通電可能となるように構成されることを特徴とする請求項１記載の加熱ヒータ。
【請求項５】
前記複数の発熱抵抗体は、
セラミック基板の長手方向中央部が発熱領域となるように設けられる第１発熱抵抗体と、
セラミック基板の長手方向両端部間にわたる全領域が発熱領域となるように設けられる第２発熱抵抗体とを含み、
前記第１発熱抵抗体と前記第２発熱抵抗体とは、前記絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられて、それぞれ個別に通電可能となるように構成されることを特徴とする請求項４記載の加熱ヒータ。
【請求項６】
前記複数の絶縁層は、厚みが５０μｍ以上の層であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の加熱ヒータ。
【請求項７】
前記セラミック基板の長手方向両端部には、セラミック基板の厚み方向に凹んだ凹部が形成され、
前記凹部の表面には、前記複数の発熱抵抗体のそれぞれに対して電気的に接続される給電端子が形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の加熱ヒータ。
【請求項８】
記録媒体上に担持されるトナー像を加熱手段によって加熱して、記録媒体上に定着させる定着装置であって、
前記加熱手段は、
請求項１〜７のいずれか１つに記載の加熱ヒータと、
前記加熱ヒータを保持し、加熱ヒータで発生する熱を前記トナー像に伝達する保持部材と、
前記加熱ヒータの前記発熱抵抗体に電圧を印加する加熱用電源と、を含んで構成されることを特徴とする定着装置。
【請求項９】
記録媒体におけるトナー像が担持されるトナー像担持面に、外周面において接触して、回転可能に設けられる無端状のベルト部材である定着ベルトを備え、
前記加熱手段は、前記保持部材が前記定着ベルトの内周面に接触するように設けられて、前記定着ベルトを介してトナー像を加熱するように構成されることを特徴とする請求項８記載の定着装置。
【請求項１０】
前記定着ベルトの内周面に接触して設けられる定着部材と、前記定着ベルトを介して前記定着部材に圧接する加圧部材とを備え、
前記加熱手段は、前記定着ベルトと前記加圧部材との間を通過する記録媒体上に担持されるトナー像を、前記定着ベルトを介して加熱するように構成されることを特徴とする請求項９記載の定着装置。
【請求項１１】
前記定着ベルトの内周面に接触するように設けられる前記保持部材に対して前記定着ベルトを介して圧接する加圧部材を備え、
前記加熱手段は、前記定着ベルトと前記加圧部材との間を通過する記録媒体上に担持されるトナー像を、前記定着ベルトを介して加熱するように構成されることを特徴とする請求項９記載の定着装置。
【請求項１２】
記録媒体におけるトナー像が担持されるトナー像担持面に接触する定着部材と、前記定着部材に圧接する加圧部材と、内周面が前記保持部材と接触し、かつ外周面が前記定着部材と接触して回転可能に設けられる無端状のベルト部材である加熱ベルトとを備え、
前記加熱手段は、前記定着部材と前記加圧部材との間を通過する記録媒体上に担持されるトナー像を、前記加熱ベルトおよび前記定着部材を介して加熱するように構成されることを特徴とする請求項８記載の定着装置。
【請求項１３】
前記加熱用電源は、前記加熱ヒータの前記発熱抵抗体に印加する電圧値を可変制御可能な電源であり、前記発熱抵抗体における投入電力値が一定となるように可変制御されることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１４】
記録媒体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、トナー像形成手段によって記録媒体上に形成されるトナー像を、所定の定着温度に加熱して定着させる定着手段とを含む画像形成装置であって、
前記定着手段が、請求項８〜１３のいずれか１つに記載の定着装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
電気絶縁性を有する矩形板状の複数のセラミック基体のそれぞれの表面上に、通電によって発熱する発熱領域が異なる発熱抵抗体を形成する抵抗体形成工程と、
前記抵抗体形成工程で得られる発熱抵抗体が形成された複数のセラミック基体を、発熱抵抗体が形成されていない複数のセラミック基体に挟み込むように重ね合わせた後、加圧下で圧着させて、各セラミック基体が積層された積層体を得る積層体作製工程と、
前記積層体作製工程で得られる積層体を焼成する焼成工程と、を含むことを特徴とする加熱ヒータの製造方法。
【請求項１】
電気絶縁性を有する複数の絶縁層からなる矩形板状のセラミック基板と、
通電によって発熱する発熱領域がそれぞれ異なる複数の発熱抵抗体とを含み、
前記複数の発熱抵抗体は、前記絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられることを特徴とする加熱ヒータ。
【請求項２】
前記複数の発熱抵抗体は、
セラミック基板の長手方向に関して、それぞれ異なる領域が発熱領域となるように、前記絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられて、
それぞれ個別に通電可能となるように構成されることを特徴とする請求項１記載の加熱ヒータ。
【請求項３】
前記複数の発熱抵抗体は、
セラミック基板の長手方向中央部が発熱領域となるように設けられる第１発熱抵抗体と、
セラミック基板の長手方向両端部が発熱領域となるように設けられる第２発熱抵抗体とを含み、
前記第１発熱抵抗体と前記第２発熱抵抗体とは、前記絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられて、それぞれ個別に通電可能となるように構成されることを特徴とする請求項２記載の加熱ヒータ。
【請求項４】
前記複数の発熱抵抗体は、
セラミック基板の長手方向に関して、セラミック基板の厚み方向から見た場合に、一部の発熱領域が重なるように、前記絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられて、
それぞれ個別に通電可能となるように構成されることを特徴とする請求項１記載の加熱ヒータ。
【請求項５】
前記複数の発熱抵抗体は、
セラミック基板の長手方向中央部が発熱領域となるように設けられる第１発熱抵抗体と、
セラミック基板の長手方向両端部間にわたる全領域が発熱領域となるように設けられる第２発熱抵抗体とを含み、
前記第１発熱抵抗体と前記第２発熱抵抗体とは、前記絶縁層のそれぞれ異なる層間に設けられて、それぞれ個別に通電可能となるように構成されることを特徴とする請求項４記載の加熱ヒータ。
【請求項６】
前記複数の絶縁層は、厚みが５０μｍ以上の層であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の加熱ヒータ。
【請求項７】
前記セラミック基板の長手方向両端部には、セラミック基板の厚み方向に凹んだ凹部が形成され、
前記凹部の表面には、前記複数の発熱抵抗体のそれぞれに対して電気的に接続される給電端子が形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の加熱ヒータ。
【請求項８】
記録媒体上に担持されるトナー像を加熱手段によって加熱して、記録媒体上に定着させる定着装置であって、
前記加熱手段は、
請求項１〜７のいずれか１つに記載の加熱ヒータと、
前記加熱ヒータを保持し、加熱ヒータで発生する熱を前記トナー像に伝達する保持部材と、
前記加熱ヒータの前記発熱抵抗体に電圧を印加する加熱用電源と、を含んで構成されることを特徴とする定着装置。
【請求項９】
記録媒体におけるトナー像が担持されるトナー像担持面に、外周面において接触して、回転可能に設けられる無端状のベルト部材である定着ベルトを備え、
前記加熱手段は、前記保持部材が前記定着ベルトの内周面に接触するように設けられて、前記定着ベルトを介してトナー像を加熱するように構成されることを特徴とする請求項８記載の定着装置。
【請求項１０】
前記定着ベルトの内周面に接触して設けられる定着部材と、前記定着ベルトを介して前記定着部材に圧接する加圧部材とを備え、
前記加熱手段は、前記定着ベルトと前記加圧部材との間を通過する記録媒体上に担持されるトナー像を、前記定着ベルトを介して加熱するように構成されることを特徴とする請求項９記載の定着装置。
【請求項１１】
前記定着ベルトの内周面に接触するように設けられる前記保持部材に対して前記定着ベルトを介して圧接する加圧部材を備え、
前記加熱手段は、前記定着ベルトと前記加圧部材との間を通過する記録媒体上に担持されるトナー像を、前記定着ベルトを介して加熱するように構成されることを特徴とする請求項９記載の定着装置。
【請求項１２】
記録媒体におけるトナー像が担持されるトナー像担持面に接触する定着部材と、前記定着部材に圧接する加圧部材と、内周面が前記保持部材と接触し、かつ外周面が前記定着部材と接触して回転可能に設けられる無端状のベルト部材である加熱ベルトとを備え、
前記加熱手段は、前記定着部材と前記加圧部材との間を通過する記録媒体上に担持されるトナー像を、前記加熱ベルトおよび前記定着部材を介して加熱するように構成されることを特徴とする請求項８記載の定着装置。
【請求項１３】
前記加熱用電源は、前記加熱ヒータの前記発熱抵抗体に印加する電圧値を可変制御可能な電源であり、前記発熱抵抗体における投入電力値が一定となるように可変制御されることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１４】
記録媒体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、トナー像形成手段によって記録媒体上に形成されるトナー像を、所定の定着温度に加熱して定着させる定着手段とを含む画像形成装置であって、
前記定着手段が、請求項８〜１３のいずれか１つに記載の定着装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
電気絶縁性を有する矩形板状の複数のセラミック基体のそれぞれの表面上に、通電によって発熱する発熱領域が異なる発熱抵抗体を形成する抵抗体形成工程と、
前記抵抗体形成工程で得られる発熱抵抗体が形成された複数のセラミック基体を、発熱抵抗体が形成されていない複数のセラミック基体に挟み込むように重ね合わせた後、加圧下で圧着させて、各セラミック基体が積層された積層体を得る積層体作製工程と、
前記積層体作製工程で得られる積層体を焼成する焼成工程と、を含むことを特徴とする加熱ヒータの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−２３１７８（Ｐ２０１１−２３１７８Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６６１７４（Ｐ２００９−１６６１７４）
【出願日】平成２１年７月１４日（２００９．７．１４）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１４日（２００９．７．１４）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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