定着装置、及びそれを備えた画像形成装置
【課題】電極を分割した構成で小サイズ紙に対応するためチャンネル電極を選択通電した場合に発生する迷電流を抑制でき、迷電流発生に伴う不具合を防止できるようにする。
【解決手段】一様な厚みと材質の平面基板２０上に抵抗発熱層８が形成され、通紙方向に通電のための電極２２，２３が対向配置されている。一方はチャンネル電極２２ａとチャンネル電極２２ｂが並設され、他方は共通のコモン電極２３である。チャンネル電極２２は、定着対象の用紙サイズに合わせて分割されている。チャンネル電極２２ａとチャンネル電極２２ｂとのクリアランスの長さをＣとし、電極２２ａまたは電極２２ｂと対向するコモン電極２３との距離を発熱領域の幅Ｌと定義すると、上記よりＬ≦Ｃ≦２Ｌの関係が成立し、迷電流が流れることを防止することができる。
【解決手段】一様な厚みと材質の平面基板２０上に抵抗発熱層８が形成され、通紙方向に通電のための電極２２，２３が対向配置されている。一方はチャンネル電極２２ａとチャンネル電極２２ｂが並設され、他方は共通のコモン電極２３である。チャンネル電極２２は、定着対象の用紙サイズに合わせて分割されている。チャンネル電極２２ａとチャンネル電極２２ｂとのクリアランスの長さをＣとし、電極２２ａまたは電極２２ｂと対向するコモン電極２３との距離を発熱領域の幅Ｌと定義すると、上記よりＬ≦Ｃ≦２Ｌの関係が成立し、迷電流が流れることを防止することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やプリンタ、ファクシミリ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及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ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は、一般的に、互いに圧接されたローラ対（定着ローラ及び加圧ローラ）からなり、このローラ対の両方或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りローラ対を所定の温度（定着温度）に加熱した後、未定着トナー画像が形成された記録紙を圧接部（定着ニップ部）に通過させて、熱と圧力によりトナー画像の定着を行う構成のもの（熱ローラ定着方式）が多用されている。
【０００３】
特に、カラー用の定着装置において、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。
【０００４】
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、未定着トナー画像の凹凸に対応して弾性変形し、トナー画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画像に対して良好に加熱定着を行うことが可能となると同時に、定着ニップ部での弾性層の歪み解放効果により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離型性を向上することができる。更に定着ニップ部のニップ形状が上に凸（所謂、逆ニップ形状）となることから、用紙の剥離性能が向上し、剥離爪等の剥離手段を用いずとも用紙の剥離が可能となり（セルフストリップ）、剥離手段に起因する画像欠陥を解消することができる。
【０００５】
また定着ローラに代わり、熱容量の小さい定着ベルトを使いウォームアップ時間を短縮する方法が様々な形で提案されている。その中で、特許文献１、２のように、固定された抵抗発熱体をベルトに当接することで、ベルトを素早く昇温させる方法が開示されている。これによれば、小サイズ紙を通紙したときに生じる非通紙部の温度上昇を防ぐために、複数の発熱幅をもつ発熱層を備え、用紙サイズに応じて発熱すべき発熱層を選択する方法が取られていた。そして、発熱領域の狭い発熱層の抵抗を発熱領域の広い発熱層の抵抗よりも高くすることで発熱領域に応じた電力を得ていた。発熱層の抵抗を高くする方法としては、発熱層の長さや、発熱層の幅、厚み、抵抗率の調整があった。
【０００６】
また、特許文献３では、用紙サイズに応じた発熱を行うために、ＰＴＣ特性を持った発熱層を用い、電流を用紙搬送方向に流すことで、温度上昇が生じる非通紙部の抵抗を下げ、電流を制限し、非通紙部の温度上昇を防ぐ技術も開示されていた。
【０００７】
しかしながら従来の発熱層の抵抗調整方法では、発熱層の抵抗を高くするために発熱層を長くすると、発熱層を複数回折り返さなければならず、基板の幅が広がり、そのため発熱体の熱容量が大きくなり、昇温時間が長くなる課題があった。
【０００８】
そこで、特許文献４では、記録媒体搬送方向と直交する方向に延設された第１に電極（コモン電極）、及び、用紙サイズに応じて複数に分割された第２に電極（チャンネル電極）間に抵抗発熱を配置し、記録媒体搬送方向に通電することにより、選択的に記録剤を加熱する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−７７１７０号公報
【特許文献２】特開２００２−３１１７３５号公報
【特許文献３】特開平４−３０５６７９号公報
【特許文献４】特開２００８−２９９２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、小サイズ紙に対応するチャンネル電極のみを選択して通電を行うと、コモン電極⇒抵抗発熱⇒非選択チャンネル電極（フォローテイング状態）⇒抵抗発熱⇒選択チャンネル電極という経路で迷電流が流れ、選択電極の端部に迷電流が集中し、端部周辺がオーバーヒートして、定着不良、抵抗体の焼損などの不具合を生じてしまう。特許文献４では、発熱抵抗層の幅にと比較して分割された電極間の間隔が非常に狭いため、特にその傾向が顕著である。
【００１１】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、電極を分割した構成で小サイズ紙に対応するためチャンネル電極を選択通電した場合に発生する迷電流を抑制でき、迷電流発生に伴う不具合を防止できる、発熱体を備えた定着装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することにある。
【００１２】
従来は、電極を分割した場合にＬ≦Ｃという発想はなかったが、迷電流の対策は、将来は発熱体の小型化により特に重要になると発明者は考えるに至り、本発明を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、ベルトを抵抗発熱体で加熱し、ベルトと加圧部材の圧接部を通過する記録媒体上のトナーを加熱定着させる定着装置であって、
前記抵抗発熱体は、基板上に記録媒体の搬送方向に直交する方向に配置される抵抗発熱層と、当該抵抗発熱層の記録媒体搬送方向の両側に対向配置された第１の電極と第２の電極と、を備え、
前記第１及び第２の電極の少なくとも一方の電極は、搬送される記録媒体の所定の各幅に対応するように分割され、分割された電極間の隙間をＣ、第１の電極と第２の電極の間の距離をＬとすると、Ｌ≦Ｃとすることを特徴とする。
【００１４】
前記定着装置は、Ｌ≦Ｃ≦２Ｌとすることを特徴とする。
【００１５】
前記定着装置は、前記基板の少なくとも一部に高熱伝導性の部材が用いられることを特徴とする。さらに、前記高熱伝導性部材の表面に絶縁層を設け、該絶縁層の上に前記抵抗発熱層および前記電極を設けることを特徴とする。
【００１６】
前記定着装置は、各電極の中央に給電ポイントを設けることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、搬送された記録媒体にトナー像を形成する画像形成手段と、形成されたトナー像を記録媒体に加熱定着させる前記定着装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、分割された電極間の隙間をＣ、第１の電極と第２の電極の間の距離をＬとすると、Ｌ≦Ｃとするので、分割された電極のうち、小サイズ紙に対応する電極のみを選択して通電を行っても、分割された電極間の隙間を十分とっており、非選択の電極を介して選択電極の端部に迷電流が集中することを抑えることができ、端部周辺がオーバーヒートして定着不良、抵抗体の損傷などの不具合を生じることを防止できる。
【００１９】
また、本発明によれば、Ｌ≦Ｃ≦２Ｌとして、分割された電極間の隙間に上限を定めるので、発熱抵抗層の幅に比べて、分割された電極間の隙間が大きすぎることがなく、全面加熱する場合に、発熱体による発熱が分割された電極間において温度が低下しないようにできる。
【００２０】
また、本発明によれば、電気絶縁性と高熱伝導性を有するセラミック基板の部材が用いることにより、発熱基板の軸方向の熱の伝達を良好にして、クリアランスを広げることにより発生する温度リップルを低減できる。
【００２１】
また、本発明によれば、高熱伝導性部材を電気導電性の金属とした場合でも、絶縁層を介すことにより、絶縁性を確保し、発熱基板の軸方向の熱の伝達を良好にして、クリアランスを広げることにより発生する温度リップルを低減できる。
【００２２】
また、本発明によれば、電圧降下の影響が無視できない場合、各電極の中央に給電ポイントを設けることにより、電極の給電ポイントから端部まで電圧降下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係るカラー画像形成装置の内部構造を示す概略図である。
【図２】画像処理装置における定着装置の一実施形態を示す図である。
【図３】本実施形態の定着装置に係る発熱体を示す図である。
【図４】小サイズ紙（発熱領域Ａの長さＬａに相当する幅の用紙）に印字した場合の発熱体軸方向の温度分布を示す図である。
【図５】高熱伝導性セラミック層を有する基板を備えた発熱体を示す図であり、（ａ）は高熱伝導性セラミック層のみを示し、（ｂ）は高熱伝導性セラミック層の表面に絶縁体層を設けたことを示す。
【図６】Ｃ≦Ｌの関係になるように設計された発熱体を示す図である。
【図７】チャンネル電極に通電すると迷電流が流れることを示す図である。
【図８】小サイズの用紙に印字した場合の発熱体の軸方向の温度分布を示す図であり、（ａ）は電極の両端部に迷電流による温度リップルが発生していることを示し、（ｂ）はクリアランスが大きいための温度低下を示す。
【図９】従来の２Ｌ≦Ｃの関係になるように設計された発熱体を示す図である。
【図１０】給電ポイントを電極の端部に配置した発熱体を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２５】
本実施の形態に係る定着装置は、未定着のトナー画像が表面に形成された記録紙（記録材）に対し、熱および圧力によりトナー画像を記録紙上に定着させるものである。未定着のトナー画像は、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）等の現像剤（以下、トナーとも称する）によって形成される。
【００２６】
本発明に係るカラー画像形成装置の内部構造を示す概略図を図１に示す。この画像処理装置１はカラー複合機であり、第１〜第４可視像形成ユニット５１，５２，５３，５４、中間転写ベルト５５、２次転写ユニット５６、定着ユニット２、内部給紙ユニット５７および手差し給紙ユニット５８を備える。第１〜第４可視像形成ユニット５１，５２，５３，５４、中間転写ベルト５５および２次転写ユニット５６により、トナー像が形成される。
【００２７】
第１可視画像形成ユニット５１は、感光体５９と、帯電ユニット６０と、図示しない光学系ユニットと、現像ユニット６１と、１次転写ユニット６２とを有する。像担持体となる感光体５９の周囲に、帯電ユニット６０、現像ユニット６１およびクリーニングユニット６３が配置される。これらのユニットにより、感光体５９にトナー像が形成され、トナー像が中間転写ベルト５５に転写される。光学系ユニットでは、光源６４からのデータが４組の感光体５９，６５，６６，６７に届くように配置される。１次転写ユニット６２は、中間転写ベルト５５を介して第１可視画像形成ユニット５１に圧接して配置される。
【００２８】
他の第２〜第４可視画像形成ユニット５２，５３，５４は、第１可視画像形成ユニット５１と同様の構成である。各ユニット５１，５２，５３，５４の現像ユニット６１には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各色のトナーが収容される。
【００２９】
中間転写ベルト５５では、各色のトナー像が転写され、カラートナー像が形成される。中間転写ベルト５５は、テンションローラ６８，６９によって回動される。テンションローラ６９側に廃トナーボックス７０が、中間転写ベルト５５に当接して配置される。２次転写ユニット５６は、中間転写ベルト５５上に形成されたカラートナー像を記録紙に転写する。テンションローラ６８側に２次転写ユニット５６が、中間転写ベルト５５に当接して配置される。
【００３０】
定着ユニット２は、本発明の定着装置である。定着ユニット２は、２次転写ユニット５６の下流側に配置される。定着ユニット２は、定着部７１、加圧部７２から構成され、加圧部７２は、図示しない加圧機構により定着部７１に所定の圧力で圧接される。
【００３１】
上記の画像処理装置１における画像形成の工程を説明する。感光体５９表面を帯電ユニット６０で一様に帯電した後、光学系ユニットにより感光体５９表面を画像情報に応じてレーザー露光し、感光体５９表面に静電潜像を形成する。帯電ユニット６０としては、感光体５９表面を一様に、またオゾンを極力発生させることなく帯電するために、帯電ローラ方式を採用する。現像ユニット６１により、感光体５９上の静電潜像を現像し、トナー像を形成する。トナーとは逆極性のバイアス電圧が印加された１次転写ユニット６２により、顕像化されたトナー像を中間転写ベルト５５上に転写する。他の３組の第２〜第４可視画像形成ユニット５２，５３，５４も同様に動作し、順次中間転写ベルト５５上にトナー像を転写する。
【００３２】
中間転写ベルト５５上のトナー像は２次転写ユニット５６まで搬送される。内部給紙ユニット５７の給紙ローラ７３または手差し給紙ユニット５８の給紙ローラ７４から供給された記録紙に、トナーとは逆極性のバイアス電圧が印加され、トナー像が記録紙に転写される。トナー像を担持した記録紙は、定着ユニット２に搬送され、定着部７１および加圧部７２によって充分に加熱されて、トナー像が記録紙に融着し、外部へ排出される。記録紙のサイズは最大Ａ３サイズまで対応し、定着ユニットによる加熱幅はＡ４横サイズに対応している。
【００３３】
次に、上記画像処理装置１における定着装置の一実施形態を図２に示す。
定着装置２は、定着ローラ３と、加圧ローラ４と、無端状の定着ベルト５と、定着ベルト５を加熱するための発熱体６とを備えている。定着ベルト５は、定着ローラ３と発熱体６とに掛け巻きされる。発熱体６は固定され、定着ベルト５の内面と摺動する。
【００３４】
発熱体６は、抵抗発熱層８を備え、加圧ローラ４はヒータランプ７ａを内装している。定着ベルト５および加圧ローラ４の温度を検出する温度センサとして、それぞれ第１サーミスタ１０、第２サーミスタ１１が設けられる。
【００３５】
定着ローラ３は、略円筒形の形状とされ、略円筒形の中心から外周に向かって芯金１３および弾性層１４が形成される２層構造である。芯金１３には、鉄、ステンレス鋼、アルミニウムまたは銅などの金属、あるいはそれらの合金などが用いられる。弾性層１４には、シリコンゴムまたは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。本実施形態において、定着ローラ３の直径は３０ｍｍである。芯金には、直径２０ｍｍのステンレス鋼が用いられ、弾性層には、厚さ５ｍｍのシリコンスポンジゴムが用いられる。
【００３６】
加圧ローラ４は、略円筒形の形状とされ、略円筒形の中心から外周に向かって芯金１５、弾性層１６および離型層１７が形成される３層構造である。芯金１５には、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。弾性層１６には、シリコンゴムまたは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。離型層１７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）または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。本実施形態において、加圧ローラ４の直径は３０ｍｍである。芯金１５には、直径２６ｍｍ、肉厚１ｍｍの鉄（ＳＴＫＭ）が用いられる。弾性層１６には、厚さ１ｍｍのシリコンソリッドゴムが用いられる。離型層１７には、厚さ５０μｍのＰＦＡチューブが用いられる。
【００３７】
加圧ローラ４は、定着ベルト５を挟んで定着ローラ３に対向配置される。定着ベルト５と加圧ローラ４との間において、定着ローラ３と加圧ローラ４とが定着ベルト５を介して互いに当接する部分が、定着ニップ部１２とされる。
【００３８】
発熱体６は抵抗発熱層８が形成された基板２０と金属から出来た熱伝導部材２１が備わり、抵抗発熱層８が形成された基板２０の反対側の面が熱伝導部材２１に密着し、基板２０が密着した熱伝導部材２１の反対側の面が定着ベルト５に当接する。基板２０は、セラミック、ガラス、そしてポリイミド、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ等の耐熱樹脂等の絶縁基板、あるいはＳＵＳ、アルミニウムなどの金属基板にガラスやセラミック、ポリイミドなどの絶縁層を形成したものが用いられ、基板２０上の抵抗発熱層８は、カーボンや半導体酸化物、銀やアルミニウムを含有した金属ペーストが使用できる。熱伝導部材２１は、アルミニウムなどの金属の他に窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の高熱伝導セラミックが使用できる。また熱伝導部材２１なしに基板２０を直接定着ベルト５に当接しても良い。定着ベルト５と当接する部分には、非晶質ガラスや、フッ素樹脂をコーティングし、ベルトとの摺動性を向上させても良い。本実施例では、カーボンからなる抵抗発熱層８を形成したガラス基板２０を、アルミニウム製の熱伝導部材２１に密着させたものを発熱体として使用している。
【００３９】
加圧ローラ４の内部に、ヒータランプ７ａが配置され、ヒータランプ７ａは加圧ローラ４を加熱する。図示しない制御装置が電源回路を制御して、電源回路からヒータランプに電力を供給（通電）する。ヒータランプ７ａが発光し、ヒータランプ７ａの輻射によって加圧ローラ４全体が加熱される。本実施形態では、定格電力３００Ｗのヒータランプ７ａが使用される。
【００４０】
発熱体６には、制御装置が電源回路を制御して、発熱体６に備わる基板２０上の抵抗発熱層８に電力を供給（通電）する。抵抗発熱層８がジュール熱によって発熱し、発熱体６に熱を伝え、さらに定着ベルト５に熱を伝える。本実施形態では、定格電力１２００Ｗの抵抗発熱体８が使用される。
【００４１】
定着ベルト５は、装着しない状態で直径が５０ｍｍである。定着ベルト５は、基材、弾性層および離型層の３層構成である。基材は、ポリイミドなどの耐熱樹脂、または、ステンレスおよびニッケルなどの金属材料により、中空円筒状に形成される。基材の表面には、耐熱性および弾性に優れた、たとえばシリコンゴムなどのエラストマー材料からなる弾性層が形成される。弾性層の表面には、耐熱性および離型性に優れた、たとえばＰＦＡまたはＰＴＦＥなどのフッ素樹脂である合成樹脂材料からなる離型層が形成される。本実施形態においては、基材として、厚さ５０μｍのポリイミドが用いられ、弾性層として、厚さ１５０μｍのシリコンゴムが用いられ、離型層として、厚さ３０μｍのＰＦＡチューブが用いられる。
【００４２】
図３は本実施形態の定着装置に係る発熱体を示す図である。
一様な厚みと材質の平面基板２０上に発熱層８が形成され、発熱層８の通紙方向の両側に通電のための電極２２，２３が対向配置されている。一方はチャンネル電極２２ａとチャンネル電極２２ｂが並設され、他方は共通のコモン電極２３である。チャンネル電極２２は、定着対象の用紙サイズに合わせて分割されている。つまり、用紙の搬送方向に直行する所定の各用紙幅に合せて、チャンネル電極が分割されている。図３では、チャンネル電極２２ａの通電による発熱領域Ａは最小用紙幅に相当し、チャンネル電極２２ａ及び２２ｂの通電による発熱領域Ａ及びＢは、最大用紙幅に相当する。
【００４３】
また、基板２０の幅方向である発熱領域Ａと発熱領域Ｂの幅は等しい。発熱層８は基板２０全域にわたり厚み、抵抗率は同じである。このような発熱領域の設定において、発熱領域ＡとＢの対向電極間に同じ電圧を印加すると電力密度は等しくなる。最大用紙サイズに対応してベルト５を加熱する場合、発熱領域ＡとＢを同時に加熱したとき、発熱領域ＡとＢの温度上昇が等しくなるので、全域にわたり温度を均一に制御することが可能となる。上記と同様にして発熱領域をさらに分割しても各発熱領域の電力密度は等しくできる。小サイズ紙を加熱する場合、発熱領域Ａだけを加熱して、非通紙部の温度上昇を抑えることが出来る。このように、発熱層８の厚みや抵抗率を変えずに基板長手方向の温度を均一化することが出来る。
【００４４】
ここで、最大用紙サイズの加熱を行う場合は電極ＡとＢを同電位にし、小サイズの加熱を行う場合など、発熱領域ＡとＢの温度を個別に制御する場合は、電極２２ａと電極２２ｂが電気的に独立するようにする。また、発熱層８が遷移元素を含まない材料で構成される場合、発熱層８上に酸化保護膜を形成しなくても良い。遷移元素は酸化物を形成しやすく、表面保護が必要である。遷移元素を含まなければ、発熱層８が外部露出していても、酸化しにくく安定である。また発熱層８を覆うためのオーバーコート層が不要になる。
【００４５】
＜実施例１＞
本実施例では基板２０は耐熱ガラス、発熱層８はカーボンペーストの焼成膜、電極２２，２３はＡｇペーストの焼成膜を用い、基板２０は３６０ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ２ｍｍ。発熱層８は３２０ｍｍ×１６ｍｍ、厚さ５０ｕｍ。チャンネル電極２２ａは長さ２００ｍｍ、幅３ｍｍ、チャンネル電極２２ｂは長さ各４５ｍｍ、幅３ｍｍ、コモン電極２３は長さ３２０ｍｍ、幅３ｍｍ、電極の厚みはすべて５０ｕｍ。電２２ａ，２２ｂと共通電極２３との距離は１２ｍｍ。電極２２ａと電極２２ｂの隙間は１５ｍｍ。発熱層８と電極２２ａの重なり部分の長手方向の長さは２００ｍｍ、発熱層８と電極２２ｂの重なり部分の長手方向の長さは４５ｍｍ。発熱領域のＡの長さは２００ｍｍ、幅１２ｍｍ。発熱領域Ｂの長さは各４５ｍｍ。幅１２ｍｍ。電圧１００Ｖを印加したときの発熱領域Ａの電力は７５０Ｗ、発熱領域Ｂは各２２５Ｗ、合わせて４５０Ｗ。発熱領域ＡとＢの電力総和は１２００Ｗとした。最大用紙サイズは約３００ｍｍ、小サイズ紙対応サイズは２００ｍｍとした。
【００４６】
チャンネル電極２２ａとチャンネル電極２２ｂとのクリアランスの長さをＣとし、電極２２ａまたは電極２２ｂと対向する共通電極２３との距離を発熱領域の幅Ｌと定義すると、上記よりＬ≦Ｃ≦２Ｌの関係が成立し、迷電流が流れることを防止することができる。
【００４７】
図４に、小サイズ紙（発熱領域Ａの長さＬａに相当する幅の用紙）に印字した場合の発熱体軸方向の温度分布を示すが、安定した温度分布を示していることがわかる。
【００４８】
給電用の配線が電極に接続される箇所を以下給電ポイントと記し、給電のポイントはチャンネル電極２２ａ，２２ｂとコモン電極２３の中央に設ける。電極での軸方向の電圧降下を、チャンネル電極２２ａ，２２ｂの端部に給電ポイントを設ける場合に比べて、電圧降下を１／４に低減できるからである。その計算としては、電流が中央から両端部の２方向に分岐するため電流量が１／２となり、給電ポイントから端部までの距離も１／２となるため、Ｖ＝ＲＩから、計１／４となる。
【００４９】
＜実施例２＞
図５（ａ）に示すように、基板２０ａは窒化アルミニウム等の高熱伝導性セラミック層２４とすること以外は、実施例１と同じである。窒化アルミニウムは電気絶縁性を有しつつ、高い熱伝導性を有する。このような構成にすることで、Ｌ≦Ｃとした場合でも、発熱体の軸方向に熱の均一化を図ることができ、クリアランスを従来よりも大きくすることによる温度リップルの発生を低減できる。
【００５０】
また、図５（ｂ）に示すように、アルミニウム等の金属（厚さ１ｍｍ）などからなる高熱伝導性セラミック層２４の表面にガラス層等の絶縁層（厚さ１ｍｍ）２５を設けても良い。
【００５１】
＜比較例１＞
図６に従来のＣ≦Ｌの関係になるように設計された発熱体を示す。
【００５２】
本実施例では基板２０は耐熱ガラス、発熱層８はカーボンペーストの焼成膜、電極２２，２３はＡｇペーストの焼成膜を用い、基板２０は３６０ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ２ｍｍ。発熱層は３２０ｍｍ×１６ｍｍ、厚さ５０ｕｍ。チャンネル電極２２ａは長さ２００ｍｍ、幅３ｍｍ、チャンネル電極２２ｂは長さ各５８ｍｍ、幅３ｍｍ、コモン電極２３は長さ３２０ｍｍ、幅３ｍｍ、電極の厚みはすべて５０ｕｍ。電極２２ａ，２２ｂと共通電極２３との距離は１２ｍｍ。電極２２ａと電極２２ｂの隙間は２ｍｍ。発熱層８と電極２２ａの重なり部分の長手方向の長さは２００ｍｍ、発熱層８と電極２２ｂの重なり部分の長手方向の長さは５８ｍｍ。発熱領域のＡの長さは２００ｍｍ、幅１２ｍｍ。発熱領域Ｂの長さは各５８ｍｍ。幅１２ｍｍ。電圧１００Ｖを印加したときの発熱領域Ａの電力は７５０Ｗ、発熱領域Ｂは各２２５Ｗ、合わせて４５０Ｗ。発熱領域ＡとＢの電力総和は１２００Ｗとした。最大用紙サイズは約３００ｍｍ、小サイズ紙対応サイズは２００ｍｍとした。
【００５３】
このよう場合、小サイズ紙を印字する際に、チャンネル電極２２ａのみ通電すると、図７に示すように、コモン電極２３⇒抵抗発熱８⇒非選択チャンネル電極２２ｂ（フォローテイング状態）⇒抵抗発熱８⇒選択チャンネル電極２２ａという経路で迷電流が流れ、選択電極２２ａの端部に迷電流が集中し、端部周辺がオーバーヒートして、定着不良、抵抗体の焼損などの不具合を生じてしまう。
【００５４】
図８（ａ）に、小サイズの用紙に印字した場合の発熱体の軸方向の温度分布を示す。電極２２ａの両端部に温度リップルが発生している。
【００５５】
＜比較例２＞
図９に従来の２Ｌ≦Ｃの関係になるように設計された発熱体を示す。
【００５６】
本実施例では基板２０は耐熱ガラス、発熱層８はカーボンペーストの焼成膜、電極２２，２３はＡｇペーストの焼成膜を用い、基板２０は３６０ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ２ｍｍ。発熱層は３２０ｍｍ×１６ｍｍ、厚さ１００ｕｍ。チャンネル電極２２ａは長さ２００ｍｍ、幅３ｍｍ、チャンネル電極２２ｂは長さ各３０ｍｍ、幅３ｍｍ、コモン電極２３は長さ３２０ｍｍ、幅３ｍｍ、電極の厚みはすべて２００ｕｍ。電極２２ａ，２２ｂと共通電極２３との距離は１２ｍｍ。電極２２ａと電極２２ｂの隙間は３０ｍｍ。発熱層８と電極２２ａの重なり部分の長手方向の長さは２００ｍｍ、発熱層８と電極２２ｂの重なり部分の長手方向の長さは３０ｍｍ。発熱領域のＡの長さは２００ｍｍ、幅１２ｍｍ。発熱領域Ｂの長さは各３０ｍｍ。幅１２ｍｍ。電圧１００Ｖを印加したときの発熱領域Ａの電力は７５０Ｗ、発熱領域Ｂは各２２５Ｗ、合わせて４５０Ｗ。発熱領域ＡとＢの電力総和は１２００Ｗとした。最大用紙サイズは約３００ｍｍ、小サイズ紙対応サイズは２００ｍｍとした。
【００５７】
このよう場合、小サイズ紙を印字する際にチャンネル電極２２ａのみ通電すると、チャンネル電極２２ａとチャンネル電極２２ｂとの間のクリアランスが十分大きいため、比較例１のような迷電流は発生しない。しかし、フルサイズ紙を印字するためチャンネル電極２２ａ及びチャンネル電極２２ｂに通電した場合、チャンネル電極２２ａとチャンネル電極２２ｂとの間のクリアランスが大きいため、そのクリアランスの位置する抵抗発熱層８に電流があまり流れないため、図８（ｂ）に示すように、その部分の温度が低下してしまう。
【００５８】
＜比較例３＞
実施例１に対して、給電ポイントを電極の端部に配置した場合を図１０に示す。電圧降下が生じるために、チャンネル電極の軸方向に発熱量の若干の低下が発生する。
【符号の説明】
【００５９】
２ 定着装置
３ 定着ローラ
４ 加圧ローラ
５ 定着ベルト
６ 発熱体
７ａ ヒータランプ
８ 抵抗発熱層（抵抗発熱体）
１０ 第１サーミスタ
１１ 第２サーミスタ
１２ 定着ニップ部
１３ 芯金
１４ 弾性層
１５ 芯金
１６ 弾性層
１７ 離型層
２０ 基板
２１ 熱伝導部材
２２，２２ａ，２２ｂ チャンネル電極
２３ コモン電極
２４ 高熱伝導性セラミック層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やプリンタ、ファクシミリ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及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ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は、一般的に、互いに圧接されたローラ対（定着ローラ及び加圧ローラ）からなり、このローラ対の両方或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りローラ対を所定の温度（定着温度）に加熱した後、未定着トナー画像が形成された記録紙を圧接部（定着ニップ部）に通過させて、熱と圧力によりトナー画像の定着を行う構成のもの（熱ローラ定着方式）が多用されている。
【０００３】
特に、カラー用の定着装置において、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。
【０００４】
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、未定着トナー画像の凹凸に対応して弾性変形し、トナー画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画像に対して良好に加熱定着を行うことが可能となると同時に、定着ニップ部での弾性層の歪み解放効果により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離型性を向上することができる。更に定着ニップ部のニップ形状が上に凸（所謂、逆ニップ形状）となることから、用紙の剥離性能が向上し、剥離爪等の剥離手段を用いずとも用紙の剥離が可能となり（セルフストリップ）、剥離手段に起因する画像欠陥を解消することができる。
【０００５】
また定着ローラに代わり、熱容量の小さい定着ベルトを使いウォームアップ時間を短縮する方法が様々な形で提案されている。その中で、特許文献１、２のように、固定された抵抗発熱体をベルトに当接することで、ベルトを素早く昇温させる方法が開示されている。これによれば、小サイズ紙を通紙したときに生じる非通紙部の温度上昇を防ぐために、複数の発熱幅をもつ発熱層を備え、用紙サイズに応じて発熱すべき発熱層を選択する方法が取られていた。そして、発熱領域の狭い発熱層の抵抗を発熱領域の広い発熱層の抵抗よりも高くすることで発熱領域に応じた電力を得ていた。発熱層の抵抗を高くする方法としては、発熱層の長さや、発熱層の幅、厚み、抵抗率の調整があった。
【０００６】
また、特許文献３では、用紙サイズに応じた発熱を行うために、ＰＴＣ特性を持った発熱層を用い、電流を用紙搬送方向に流すことで、温度上昇が生じる非通紙部の抵抗を下げ、電流を制限し、非通紙部の温度上昇を防ぐ技術も開示されていた。
【０００７】
しかしながら従来の発熱層の抵抗調整方法では、発熱層の抵抗を高くするために発熱層を長くすると、発熱層を複数回折り返さなければならず、基板の幅が広がり、そのため発熱体の熱容量が大きくなり、昇温時間が長くなる課題があった。
【０００８】
そこで、特許文献４では、記録媒体搬送方向と直交する方向に延設された第１に電極（コモン電極）、及び、用紙サイズに応じて複数に分割された第２に電極（チャンネル電極）間に抵抗発熱を配置し、記録媒体搬送方向に通電することにより、選択的に記録剤を加熱する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−７７１７０号公報
【特許文献２】特開２００２−３１１７３５号公報
【特許文献３】特開平４−３０５６７９号公報
【特許文献４】特開２００８−２９９２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、小サイズ紙に対応するチャンネル電極のみを選択して通電を行うと、コモン電極⇒抵抗発熱⇒非選択チャンネル電極（フォローテイング状態）⇒抵抗発熱⇒選択チャンネル電極という経路で迷電流が流れ、選択電極の端部に迷電流が集中し、端部周辺がオーバーヒートして、定着不良、抵抗体の焼損などの不具合を生じてしまう。特許文献４では、発熱抵抗層の幅にと比較して分割された電極間の間隔が非常に狭いため、特にその傾向が顕著である。
【００１１】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、電極を分割した構成で小サイズ紙に対応するためチャンネル電極を選択通電した場合に発生する迷電流を抑制でき、迷電流発生に伴う不具合を防止できる、発熱体を備えた定着装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することにある。
【００１２】
従来は、電極を分割した場合にＬ≦Ｃという発想はなかったが、迷電流の対策は、将来は発熱体の小型化により特に重要になると発明者は考えるに至り、本発明を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、ベルトを抵抗発熱体で加熱し、ベルトと加圧部材の圧接部を通過する記録媒体上のトナーを加熱定着させる定着装置であって、
前記抵抗発熱体は、基板上に記録媒体の搬送方向に直交する方向に配置される抵抗発熱層と、当該抵抗発熱層の記録媒体搬送方向の両側に対向配置された第１の電極と第２の電極と、を備え、
前記第１及び第２の電極の少なくとも一方の電極は、搬送される記録媒体の所定の各幅に対応するように分割され、分割された電極間の隙間をＣ、第１の電極と第２の電極の間の距離をＬとすると、Ｌ≦Ｃとすることを特徴とする。
【００１４】
前記定着装置は、Ｌ≦Ｃ≦２Ｌとすることを特徴とする。
【００１５】
前記定着装置は、前記基板の少なくとも一部に高熱伝導性の部材が用いられることを特徴とする。さらに、前記高熱伝導性部材の表面に絶縁層を設け、該絶縁層の上に前記抵抗発熱層および前記電極を設けることを特徴とする。
【００１６】
前記定着装置は、各電極の中央に給電ポイントを設けることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、搬送された記録媒体にトナー像を形成する画像形成手段と、形成されたトナー像を記録媒体に加熱定着させる前記定着装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、分割された電極間の隙間をＣ、第１の電極と第２の電極の間の距離をＬとすると、Ｌ≦Ｃとするので、分割された電極のうち、小サイズ紙に対応する電極のみを選択して通電を行っても、分割された電極間の隙間を十分とっており、非選択の電極を介して選択電極の端部に迷電流が集中することを抑えることができ、端部周辺がオーバーヒートして定着不良、抵抗体の損傷などの不具合を生じることを防止できる。
【００１９】
また、本発明によれば、Ｌ≦Ｃ≦２Ｌとして、分割された電極間の隙間に上限を定めるので、発熱抵抗層の幅に比べて、分割された電極間の隙間が大きすぎることがなく、全面加熱する場合に、発熱体による発熱が分割された電極間において温度が低下しないようにできる。
【００２０】
また、本発明によれば、電気絶縁性と高熱伝導性を有するセラミック基板の部材が用いることにより、発熱基板の軸方向の熱の伝達を良好にして、クリアランスを広げることにより発生する温度リップルを低減できる。
【００２１】
また、本発明によれば、高熱伝導性部材を電気導電性の金属とした場合でも、絶縁層を介すことにより、絶縁性を確保し、発熱基板の軸方向の熱の伝達を良好にして、クリアランスを広げることにより発生する温度リップルを低減できる。
【００２２】
また、本発明によれば、電圧降下の影響が無視できない場合、各電極の中央に給電ポイントを設けることにより、電極の給電ポイントから端部まで電圧降下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係るカラー画像形成装置の内部構造を示す概略図である。
【図２】画像処理装置における定着装置の一実施形態を示す図である。
【図３】本実施形態の定着装置に係る発熱体を示す図である。
【図４】小サイズ紙（発熱領域Ａの長さＬａに相当する幅の用紙）に印字した場合の発熱体軸方向の温度分布を示す図である。
【図５】高熱伝導性セラミック層を有する基板を備えた発熱体を示す図であり、（ａ）は高熱伝導性セラミック層のみを示し、（ｂ）は高熱伝導性セラミック層の表面に絶縁体層を設けたことを示す。
【図６】Ｃ≦Ｌの関係になるように設計された発熱体を示す図である。
【図７】チャンネル電極に通電すると迷電流が流れることを示す図である。
【図８】小サイズの用紙に印字した場合の発熱体の軸方向の温度分布を示す図であり、（ａ）は電極の両端部に迷電流による温度リップルが発生していることを示し、（ｂ）はクリアランスが大きいための温度低下を示す。
【図９】従来の２Ｌ≦Ｃの関係になるように設計された発熱体を示す図である。
【図１０】給電ポイントを電極の端部に配置した発熱体を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２５】
本実施の形態に係る定着装置は、未定着のトナー画像が表面に形成された記録紙（記録材）に対し、熱および圧力によりトナー画像を記録紙上に定着させるものである。未定着のトナー画像は、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）等の現像剤（以下、トナーとも称する）によって形成される。
【００２６】
本発明に係るカラー画像形成装置の内部構造を示す概略図を図１に示す。この画像処理装置１はカラー複合機であり、第１〜第４可視像形成ユニット５１，５２，５３，５４、中間転写ベルト５５、２次転写ユニット５６、定着ユニット２、内部給紙ユニット５７および手差し給紙ユニット５８を備える。第１〜第４可視像形成ユニット５１，５２，５３，５４、中間転写ベルト５５および２次転写ユニット５６により、トナー像が形成される。
【００２７】
第１可視画像形成ユニット５１は、感光体５９と、帯電ユニット６０と、図示しない光学系ユニットと、現像ユニット６１と、１次転写ユニット６２とを有する。像担持体となる感光体５９の周囲に、帯電ユニット６０、現像ユニット６１およびクリーニングユニット６３が配置される。これらのユニットにより、感光体５９にトナー像が形成され、トナー像が中間転写ベルト５５に転写される。光学系ユニットでは、光源６４からのデータが４組の感光体５９，６５，６６，６７に届くように配置される。１次転写ユニット６２は、中間転写ベルト５５を介して第１可視画像形成ユニット５１に圧接して配置される。
【００２８】
他の第２〜第４可視画像形成ユニット５２，５３，５４は、第１可視画像形成ユニット５１と同様の構成である。各ユニット５１，５２，５３，５４の現像ユニット６１には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各色のトナーが収容される。
【００２９】
中間転写ベルト５５では、各色のトナー像が転写され、カラートナー像が形成される。中間転写ベルト５５は、テンションローラ６８，６９によって回動される。テンションローラ６９側に廃トナーボックス７０が、中間転写ベルト５５に当接して配置される。２次転写ユニット５６は、中間転写ベルト５５上に形成されたカラートナー像を記録紙に転写する。テンションローラ６８側に２次転写ユニット５６が、中間転写ベルト５５に当接して配置される。
【００３０】
定着ユニット２は、本発明の定着装置である。定着ユニット２は、２次転写ユニット５６の下流側に配置される。定着ユニット２は、定着部７１、加圧部７２から構成され、加圧部７２は、図示しない加圧機構により定着部７１に所定の圧力で圧接される。
【００３１】
上記の画像処理装置１における画像形成の工程を説明する。感光体５９表面を帯電ユニット６０で一様に帯電した後、光学系ユニットにより感光体５９表面を画像情報に応じてレーザー露光し、感光体５９表面に静電潜像を形成する。帯電ユニット６０としては、感光体５９表面を一様に、またオゾンを極力発生させることなく帯電するために、帯電ローラ方式を採用する。現像ユニット６１により、感光体５９上の静電潜像を現像し、トナー像を形成する。トナーとは逆極性のバイアス電圧が印加された１次転写ユニット６２により、顕像化されたトナー像を中間転写ベルト５５上に転写する。他の３組の第２〜第４可視画像形成ユニット５２，５３，５４も同様に動作し、順次中間転写ベルト５５上にトナー像を転写する。
【００３２】
中間転写ベルト５５上のトナー像は２次転写ユニット５６まで搬送される。内部給紙ユニット５７の給紙ローラ７３または手差し給紙ユニット５８の給紙ローラ７４から供給された記録紙に、トナーとは逆極性のバイアス電圧が印加され、トナー像が記録紙に転写される。トナー像を担持した記録紙は、定着ユニット２に搬送され、定着部７１および加圧部７２によって充分に加熱されて、トナー像が記録紙に融着し、外部へ排出される。記録紙のサイズは最大Ａ３サイズまで対応し、定着ユニットによる加熱幅はＡ４横サイズに対応している。
【００３３】
次に、上記画像処理装置１における定着装置の一実施形態を図２に示す。
定着装置２は、定着ローラ３と、加圧ローラ４と、無端状の定着ベルト５と、定着ベルト５を加熱するための発熱体６とを備えている。定着ベルト５は、定着ローラ３と発熱体６とに掛け巻きされる。発熱体６は固定され、定着ベルト５の内面と摺動する。
【００３４】
発熱体６は、抵抗発熱層８を備え、加圧ローラ４はヒータランプ７ａを内装している。定着ベルト５および加圧ローラ４の温度を検出する温度センサとして、それぞれ第１サーミスタ１０、第２サーミスタ１１が設けられる。
【００３５】
定着ローラ３は、略円筒形の形状とされ、略円筒形の中心から外周に向かって芯金１３および弾性層１４が形成される２層構造である。芯金１３には、鉄、ステンレス鋼、アルミニウムまたは銅などの金属、あるいはそれらの合金などが用いられる。弾性層１４には、シリコンゴムまたは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。本実施形態において、定着ローラ３の直径は３０ｍｍである。芯金には、直径２０ｍｍのステンレス鋼が用いられ、弾性層には、厚さ５ｍｍのシリコンスポンジゴムが用いられる。
【００３６】
加圧ローラ４は、略円筒形の形状とされ、略円筒形の中心から外周に向かって芯金１５、弾性層１６および離型層１７が形成される３層構造である。芯金１５には、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。弾性層１６には、シリコンゴムまたは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。離型層１７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）または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。本実施形態において、加圧ローラ４の直径は３０ｍｍである。芯金１５には、直径２６ｍｍ、肉厚１ｍｍの鉄（ＳＴＫＭ）が用いられる。弾性層１６には、厚さ１ｍｍのシリコンソリッドゴムが用いられる。離型層１７には、厚さ５０μｍのＰＦＡチューブが用いられる。
【００３７】
加圧ローラ４は、定着ベルト５を挟んで定着ローラ３に対向配置される。定着ベルト５と加圧ローラ４との間において、定着ローラ３と加圧ローラ４とが定着ベルト５を介して互いに当接する部分が、定着ニップ部１２とされる。
【００３８】
発熱体６は抵抗発熱層８が形成された基板２０と金属から出来た熱伝導部材２１が備わり、抵抗発熱層８が形成された基板２０の反対側の面が熱伝導部材２１に密着し、基板２０が密着した熱伝導部材２１の反対側の面が定着ベルト５に当接する。基板２０は、セラミック、ガラス、そしてポリイミド、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ等の耐熱樹脂等の絶縁基板、あるいはＳＵＳ、アルミニウムなどの金属基板にガラスやセラミック、ポリイミドなどの絶縁層を形成したものが用いられ、基板２０上の抵抗発熱層８は、カーボンや半導体酸化物、銀やアルミニウムを含有した金属ペーストが使用できる。熱伝導部材２１は、アルミニウムなどの金属の他に窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の高熱伝導セラミックが使用できる。また熱伝導部材２１なしに基板２０を直接定着ベルト５に当接しても良い。定着ベルト５と当接する部分には、非晶質ガラスや、フッ素樹脂をコーティングし、ベルトとの摺動性を向上させても良い。本実施例では、カーボンからなる抵抗発熱層８を形成したガラス基板２０を、アルミニウム製の熱伝導部材２１に密着させたものを発熱体として使用している。
【００３９】
加圧ローラ４の内部に、ヒータランプ７ａが配置され、ヒータランプ７ａは加圧ローラ４を加熱する。図示しない制御装置が電源回路を制御して、電源回路からヒータランプに電力を供給（通電）する。ヒータランプ７ａが発光し、ヒータランプ７ａの輻射によって加圧ローラ４全体が加熱される。本実施形態では、定格電力３００Ｗのヒータランプ７ａが使用される。
【００４０】
発熱体６には、制御装置が電源回路を制御して、発熱体６に備わる基板２０上の抵抗発熱層８に電力を供給（通電）する。抵抗発熱層８がジュール熱によって発熱し、発熱体６に熱を伝え、さらに定着ベルト５に熱を伝える。本実施形態では、定格電力１２００Ｗの抵抗発熱体８が使用される。
【００４１】
定着ベルト５は、装着しない状態で直径が５０ｍｍである。定着ベルト５は、基材、弾性層および離型層の３層構成である。基材は、ポリイミドなどの耐熱樹脂、または、ステンレスおよびニッケルなどの金属材料により、中空円筒状に形成される。基材の表面には、耐熱性および弾性に優れた、たとえばシリコンゴムなどのエラストマー材料からなる弾性層が形成される。弾性層の表面には、耐熱性および離型性に優れた、たとえばＰＦＡまたはＰＴＦＥなどのフッ素樹脂である合成樹脂材料からなる離型層が形成される。本実施形態においては、基材として、厚さ５０μｍのポリイミドが用いられ、弾性層として、厚さ１５０μｍのシリコンゴムが用いられ、離型層として、厚さ３０μｍのＰＦＡチューブが用いられる。
【００４２】
図３は本実施形態の定着装置に係る発熱体を示す図である。
一様な厚みと材質の平面基板２０上に発熱層８が形成され、発熱層８の通紙方向の両側に通電のための電極２２，２３が対向配置されている。一方はチャンネル電極２２ａとチャンネル電極２２ｂが並設され、他方は共通のコモン電極２３である。チャンネル電極２２は、定着対象の用紙サイズに合わせて分割されている。つまり、用紙の搬送方向に直行する所定の各用紙幅に合せて、チャンネル電極が分割されている。図３では、チャンネル電極２２ａの通電による発熱領域Ａは最小用紙幅に相当し、チャンネル電極２２ａ及び２２ｂの通電による発熱領域Ａ及びＢは、最大用紙幅に相当する。
【００４３】
また、基板２０の幅方向である発熱領域Ａと発熱領域Ｂの幅は等しい。発熱層８は基板２０全域にわたり厚み、抵抗率は同じである。このような発熱領域の設定において、発熱領域ＡとＢの対向電極間に同じ電圧を印加すると電力密度は等しくなる。最大用紙サイズに対応してベルト５を加熱する場合、発熱領域ＡとＢを同時に加熱したとき、発熱領域ＡとＢの温度上昇が等しくなるので、全域にわたり温度を均一に制御することが可能となる。上記と同様にして発熱領域をさらに分割しても各発熱領域の電力密度は等しくできる。小サイズ紙を加熱する場合、発熱領域Ａだけを加熱して、非通紙部の温度上昇を抑えることが出来る。このように、発熱層８の厚みや抵抗率を変えずに基板長手方向の温度を均一化することが出来る。
【００４４】
ここで、最大用紙サイズの加熱を行う場合は電極ＡとＢを同電位にし、小サイズの加熱を行う場合など、発熱領域ＡとＢの温度を個別に制御する場合は、電極２２ａと電極２２ｂが電気的に独立するようにする。また、発熱層８が遷移元素を含まない材料で構成される場合、発熱層８上に酸化保護膜を形成しなくても良い。遷移元素は酸化物を形成しやすく、表面保護が必要である。遷移元素を含まなければ、発熱層８が外部露出していても、酸化しにくく安定である。また発熱層８を覆うためのオーバーコート層が不要になる。
【００４５】
＜実施例１＞
本実施例では基板２０は耐熱ガラス、発熱層８はカーボンペーストの焼成膜、電極２２，２３はＡｇペーストの焼成膜を用い、基板２０は３６０ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ２ｍｍ。発熱層８は３２０ｍｍ×１６ｍｍ、厚さ５０ｕｍ。チャンネル電極２２ａは長さ２００ｍｍ、幅３ｍｍ、チャンネル電極２２ｂは長さ各４５ｍｍ、幅３ｍｍ、コモン電極２３は長さ３２０ｍｍ、幅３ｍｍ、電極の厚みはすべて５０ｕｍ。電２２ａ，２２ｂと共通電極２３との距離は１２ｍｍ。電極２２ａと電極２２ｂの隙間は１５ｍｍ。発熱層８と電極２２ａの重なり部分の長手方向の長さは２００ｍｍ、発熱層８と電極２２ｂの重なり部分の長手方向の長さは４５ｍｍ。発熱領域のＡの長さは２００ｍｍ、幅１２ｍｍ。発熱領域Ｂの長さは各４５ｍｍ。幅１２ｍｍ。電圧１００Ｖを印加したときの発熱領域Ａの電力は７５０Ｗ、発熱領域Ｂは各２２５Ｗ、合わせて４５０Ｗ。発熱領域ＡとＢの電力総和は１２００Ｗとした。最大用紙サイズは約３００ｍｍ、小サイズ紙対応サイズは２００ｍｍとした。
【００４６】
チャンネル電極２２ａとチャンネル電極２２ｂとのクリアランスの長さをＣとし、電極２２ａまたは電極２２ｂと対向する共通電極２３との距離を発熱領域の幅Ｌと定義すると、上記よりＬ≦Ｃ≦２Ｌの関係が成立し、迷電流が流れることを防止することができる。
【００４７】
図４に、小サイズ紙（発熱領域Ａの長さＬａに相当する幅の用紙）に印字した場合の発熱体軸方向の温度分布を示すが、安定した温度分布を示していることがわかる。
【００４８】
給電用の配線が電極に接続される箇所を以下給電ポイントと記し、給電のポイントはチャンネル電極２２ａ，２２ｂとコモン電極２３の中央に設ける。電極での軸方向の電圧降下を、チャンネル電極２２ａ，２２ｂの端部に給電ポイントを設ける場合に比べて、電圧降下を１／４に低減できるからである。その計算としては、電流が中央から両端部の２方向に分岐するため電流量が１／２となり、給電ポイントから端部までの距離も１／２となるため、Ｖ＝ＲＩから、計１／４となる。
【００４９】
＜実施例２＞
図５（ａ）に示すように、基板２０ａは窒化アルミニウム等の高熱伝導性セラミック層２４とすること以外は、実施例１と同じである。窒化アルミニウムは電気絶縁性を有しつつ、高い熱伝導性を有する。このような構成にすることで、Ｌ≦Ｃとした場合でも、発熱体の軸方向に熱の均一化を図ることができ、クリアランスを従来よりも大きくすることによる温度リップルの発生を低減できる。
【００５０】
また、図５（ｂ）に示すように、アルミニウム等の金属（厚さ１ｍｍ）などからなる高熱伝導性セラミック層２４の表面にガラス層等の絶縁層（厚さ１ｍｍ）２５を設けても良い。
【００５１】
＜比較例１＞
図６に従来のＣ≦Ｌの関係になるように設計された発熱体を示す。
【００５２】
本実施例では基板２０は耐熱ガラス、発熱層８はカーボンペーストの焼成膜、電極２２，２３はＡｇペーストの焼成膜を用い、基板２０は３６０ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ２ｍｍ。発熱層は３２０ｍｍ×１６ｍｍ、厚さ５０ｕｍ。チャンネル電極２２ａは長さ２００ｍｍ、幅３ｍｍ、チャンネル電極２２ｂは長さ各５８ｍｍ、幅３ｍｍ、コモン電極２３は長さ３２０ｍｍ、幅３ｍｍ、電極の厚みはすべて５０ｕｍ。電極２２ａ，２２ｂと共通電極２３との距離は１２ｍｍ。電極２２ａと電極２２ｂの隙間は２ｍｍ。発熱層８と電極２２ａの重なり部分の長手方向の長さは２００ｍｍ、発熱層８と電極２２ｂの重なり部分の長手方向の長さは５８ｍｍ。発熱領域のＡの長さは２００ｍｍ、幅１２ｍｍ。発熱領域Ｂの長さは各５８ｍｍ。幅１２ｍｍ。電圧１００Ｖを印加したときの発熱領域Ａの電力は７５０Ｗ、発熱領域Ｂは各２２５Ｗ、合わせて４５０Ｗ。発熱領域ＡとＢの電力総和は１２００Ｗとした。最大用紙サイズは約３００ｍｍ、小サイズ紙対応サイズは２００ｍｍとした。
【００５３】
このよう場合、小サイズ紙を印字する際に、チャンネル電極２２ａのみ通電すると、図７に示すように、コモン電極２３⇒抵抗発熱８⇒非選択チャンネル電極２２ｂ（フォローテイング状態）⇒抵抗発熱８⇒選択チャンネル電極２２ａという経路で迷電流が流れ、選択電極２２ａの端部に迷電流が集中し、端部周辺がオーバーヒートして、定着不良、抵抗体の焼損などの不具合を生じてしまう。
【００５４】
図８（ａ）に、小サイズの用紙に印字した場合の発熱体の軸方向の温度分布を示す。電極２２ａの両端部に温度リップルが発生している。
【００５５】
＜比較例２＞
図９に従来の２Ｌ≦Ｃの関係になるように設計された発熱体を示す。
【００５６】
本実施例では基板２０は耐熱ガラス、発熱層８はカーボンペーストの焼成膜、電極２２，２３はＡｇペーストの焼成膜を用い、基板２０は３６０ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ２ｍｍ。発熱層は３２０ｍｍ×１６ｍｍ、厚さ１００ｕｍ。チャンネル電極２２ａは長さ２００ｍｍ、幅３ｍｍ、チャンネル電極２２ｂは長さ各３０ｍｍ、幅３ｍｍ、コモン電極２３は長さ３２０ｍｍ、幅３ｍｍ、電極の厚みはすべて２００ｕｍ。電極２２ａ，２２ｂと共通電極２３との距離は１２ｍｍ。電極２２ａと電極２２ｂの隙間は３０ｍｍ。発熱層８と電極２２ａの重なり部分の長手方向の長さは２００ｍｍ、発熱層８と電極２２ｂの重なり部分の長手方向の長さは３０ｍｍ。発熱領域のＡの長さは２００ｍｍ、幅１２ｍｍ。発熱領域Ｂの長さは各３０ｍｍ。幅１２ｍｍ。電圧１００Ｖを印加したときの発熱領域Ａの電力は７５０Ｗ、発熱領域Ｂは各２２５Ｗ、合わせて４５０Ｗ。発熱領域ＡとＢの電力総和は１２００Ｗとした。最大用紙サイズは約３００ｍｍ、小サイズ紙対応サイズは２００ｍｍとした。
【００５７】
このよう場合、小サイズ紙を印字する際にチャンネル電極２２ａのみ通電すると、チャンネル電極２２ａとチャンネル電極２２ｂとの間のクリアランスが十分大きいため、比較例１のような迷電流は発生しない。しかし、フルサイズ紙を印字するためチャンネル電極２２ａ及びチャンネル電極２２ｂに通電した場合、チャンネル電極２２ａとチャンネル電極２２ｂとの間のクリアランスが大きいため、そのクリアランスの位置する抵抗発熱層８に電流があまり流れないため、図８（ｂ）に示すように、その部分の温度が低下してしまう。
【００５８】
＜比較例３＞
実施例１に対して、給電ポイントを電極の端部に配置した場合を図１０に示す。電圧降下が生じるために、チャンネル電極の軸方向に発熱量の若干の低下が発生する。
【符号の説明】
【００５９】
２ 定着装置
３ 定着ローラ
４ 加圧ローラ
５ 定着ベルト
６ 発熱体
７ａ ヒータランプ
８ 抵抗発熱層（抵抗発熱体）
１０ 第１サーミスタ
１１ 第２サーミスタ
１２ 定着ニップ部
１３ 芯金
１４ 弾性層
１５ 芯金
１６ 弾性層
１７ 離型層
２０ 基板
２１ 熱伝導部材
２２，２２ａ，２２ｂ チャンネル電極
２３ コモン電極
２４ 高熱伝導性セラミック層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルトを抵抗発熱体で加熱し、ベルトと加圧部材の圧接部を通過する記録媒体上のトナーを加熱定着させる定着装置であって、
前記抵抗発熱体は、
基板上に記録媒体の搬送方向に直交する方向に配置される抵抗発熱層と、
当該抵抗発熱層の記録媒体搬送方向の両側に対向配置された第１の電極と第２の電極と、
を備え、
前記第１及び第２の電極の少なくとも一方の電極は、搬送される記録媒体の所定の各幅に対応するように分割され、分割された電極間の隙間をＣ、第１の電極と第２の電極の間の距離をＬとすると、Ｌ≦Ｃとすることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
Ｌ≦Ｃ≦２Ｌとすることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記基板の少なくとも一部に高熱伝導性の部材が用いられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記高熱伝導性部材の表面に絶縁層を設け、該絶縁層の上に前記抵抗発熱層および前記電極を設けることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
各電極の中央に給電ポイントを設けることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項６】
搬送された記録媒体にトナー像を形成する画像形成手段と、
形成されたトナー像を記録媒体に加熱定着させる請求項１から５のいずれかに記載の定着装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
ベルトを抵抗発熱体で加熱し、ベルトと加圧部材の圧接部を通過する記録媒体上のトナーを加熱定着させる定着装置であって、
前記抵抗発熱体は、
基板上に記録媒体の搬送方向に直交する方向に配置される抵抗発熱層と、
当該抵抗発熱層の記録媒体搬送方向の両側に対向配置された第１の電極と第２の電極と、
を備え、
前記第１及び第２の電極の少なくとも一方の電極は、搬送される記録媒体の所定の各幅に対応するように分割され、分割された電極間の隙間をＣ、第１の電極と第２の電極の間の距離をＬとすると、Ｌ≦Ｃとすることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
Ｌ≦Ｃ≦２Ｌとすることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記基板の少なくとも一部に高熱伝導性の部材が用いられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記高熱伝導性部材の表面に絶縁層を設け、該絶縁層の上に前記抵抗発熱層および前記電極を設けることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
各電極の中央に給電ポイントを設けることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項６】
搬送された記録媒体にトナー像を形成する画像形成手段と、
形成されたトナー像を記録媒体に加熱定着させる請求項１から５のいずれかに記載の定着装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１２３０７３（Ｐ２０１２−１２３０７３Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７２１６３（Ｐ２０１０−２７２１６３）
【出願日】平成２２年１２月７日（２０１０．１２．７）
【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２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月７日（２０１０．１２．７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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