特開 2023-8185 加熱装置、定着装置、画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023008185

(43)【公開日】2023-01-19

(54)【発明の名称】加熱装置、定着装置、画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20230112BHJP

   H05B 3/00 20060101ALI20230112BHJP

【ＦＩ】

G03G15/20 515

H05B3/00 335

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021111546

(22)【出願日】2021-07-05

(71)【出願人】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120949

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100207181

【弁理士】

【氏名又は名称】岡村 朋

(72)【発明者】

【氏名】藤原 仁

【テーマコード（参考）】

2H033

3K058

【Ｆターム（参考）】

2H033AA15

2H033BA11

2H033BA25

2H033BA27

2H033BB03

2H033BB05

2H033BB13

2H033BB14

2H033BB18

2H033BB21

2H033BB22

2H033BE00

2H033BE03

2H033CA43

3K058AA88

3K058BA18

3K058DA25

(57)【要約】

【課題】被加熱体のしわの発生を抑制することを課題とする。
【解決手段】基材３０と複数に分割されて配列された抵抗発熱体３１とを有するヒータ２２と、定着ベルト２０と、定着ベルト２０を加圧する加圧ローラ２１と、を備えた加熱装置であって、配列方向Ｘにおいて、ヒータ２２の加熱領域の中央位置Ｃ０の側から端部側へ向けて加圧ローラ２１の外径が増加する量を加圧ローラ２１の外径増加量とすると、加圧ローラ２１は、配列方向Ｘにおいて、抵抗発熱体３１同士の分割領域の中央位置Ｂ０よりもヒータ２２の加熱領域の中央側であって、抵抗発熱体３１同士の分割領域に対応する位置を含む領域である外径増加量大領域Ｊ２と、外径増加量大領域Ｊ２よりもヒータ２２の加熱領域の中央側の領域である外径増加量小領域Ｊ１とを有し、外径増加量大領域Ｊ２は、外径増加量小領域Ｊ１よりも外径増加量が大きいことを特徴とする。
【選択図】図１５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材、および、複数に分割されて配列された抵抗発熱体を有する加熱体と、
回転部材と、
前記回転部材を加圧する加圧部材と、を備えた加熱装置であって、
前記複数の抵抗発熱体の配列方向において、前記加熱体の加熱領域の中央位置の側から端部側へ向けて前記加圧部材の外径が増加する量を前記加圧部材の外径増加量とすると、
前記加圧部材は、前記複数の抵抗発熱体の配列方向において、前記抵抗発熱体同士の分割領域の中央位置よりも前記加熱体の加熱領域の中央側へ１０ｍｍ～３０ｍｍの範囲の少なくとも一部を含む外径増加量大領域と、前記加熱領域の中央位置から前記加熱領域の端部側へ２０ｍｍの範囲に設けられた外径増加量小領域とを有し、
前記外径増加量大領域は、前記外径増加量小領域よりも前記外径増加量が大きいことを特徴とする加熱装置。

【請求項2】

前記加圧部材は、前記複数の抵抗発熱体の配列方向において、前記抵抗発熱体同士の分割領域の中央位置から前記加熱体の加熱領域の中央位置の側へ１０ｍｍ以上の位置に変曲点を有し、
前記複数の抵抗発熱体の配列方向において、前記変曲点を境にして、前記変曲点よりも前記加熱体の加熱領域の端部側の領域が外径増加量大領域、前記加熱体の加熱領域の中央位置側の領域が外径増加量小領域である請求項１記載の加熱装置。

【請求項3】

前記変曲点は、前記抵抗発熱体同士の分割領域の中央位置から前記加熱体の加熱領域の中央側へ１０ｍｍ～３０ｍｍの範囲に設けられる請求項２記載の加熱装置。

【請求項4】

基材、および、複数に分割されて配列された抵抗発熱体を有する加熱体と、
回転部材と、
前記回転部材を加圧する加圧部材と、を備えた加熱装置であって、
前記複数の抵抗発熱体の配列方向において、前記加熱体の加熱領域の中央位置の側から端部側へ向けて前記加圧部材の外径が増加する量を前記加圧部材の外径増加量とすると、
前記加圧部材は、前記複数の抵抗発熱体の配列方向において、前記抵抗発熱体同士の分割領域の中央位置よりも前記加熱体の加熱領域の中央側であって、前記抵抗発熱体同士の分割領域に対応する位置を含む領域である外径増加量大領域と、前記外径増加量大領域よりも前記加熱体の加熱領域の中央側の領域である外径増加量小領域とを有し、
前記外径増加量大領域は、前記外径増加量小領域よりも前記外径増加量が大きいことを特徴とする加熱装置。

【請求項5】

前記複数の抵抗発熱体の配列方向において、前記抵抗発熱体同士の分割領域の中央位置よりも前記加熱体の加熱領域の端部側に他の変曲点を有し、
前記複数の抵抗発熱体の配列方向において、前記他の変曲点を境にして、前記加熱体の加熱領域の端部側の領域は、前記加熱体の加熱領域の中央側の領域よりもその外径増加量が小さくなる請求項１から４いずれか１項に記載の加熱装置。

【請求項6】

前記加熱体を保持する保持部材を有し、
前記保持部材の前記加圧部材側の面は、前記複数の抵抗発熱体の配列方向の中央側が端部側よりも前記加圧部材側へ突出する請求項１から５いずれか１項に記載の加熱装置。

【請求項7】

金属材からなり、前記加熱体に接触する高熱伝導部材が設けられていない請求項１から６いずれか１項に記載の加熱装置。

【請求項8】

前記回転部材は、その基材が樹脂材により形成される請求項１から７いずれか１項に記載の加熱装置。

【請求項9】

前記複数の抵抗発熱体の配列方向は前記加熱体の長手方向であり、
前記基材の前記抵抗発熱体が設けられた面に沿う方向であって、前記長手方向に交差する方向を長手交差方向とすると、
前記加熱部材は、前記長手方向に複数の前記抵抗発熱体が配列された列を前記長手交差方向に複数有し、
前記長手方向の前記抵抗発熱体同士の分割領域と、当該抵抗発熱体と前記長手交差方向の列が異なる前記抵抗発熱体同士の分割領域とが、前記長手方向においてその位置が重なる請求項１から８いずれか１項に記載の加熱装置。

【請求項10】

前記抵抗発熱体は、線状部の折り返しにより構成され、当該線状部の折り返し角度が鋭角である請求項１から９いずれか１項に記載の加熱装置。

【請求項11】

前記加熱体は、前記回転部材に直に接触する請求項１から１０いずれか１項に記載の加熱装置。

【請求項12】

前記加熱部材の厚みが１．１ｍｍ以下である請求項１から１１いずれか１項に記載の加熱装置。

【請求項13】

前記基材の熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以下である請求項１から１２いずれか１項に記載の加熱装置。

【請求項14】

記録媒体上のトナー画像を熱により定着させる定着装置である請求項１から１３いずれか１項に記載の加熱装置。

【請求項15】

請求項１から１４いずれか１項に記載の加熱装置を備えた画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、加熱装置、定着装置および画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

用紙（被加熱体）上のトナー画像を熱により定着させる定着装置（加熱装置）には、基材上に抵抗発熱体を備えた面状の加熱体と、回転部材としての定着ベルトと、定着ベルトを加圧する加圧部材としての加圧ローラが設けられる。

【0003】

例えば特許文献１（特開２０２０－８６２７７号公報）では、ヒータ（加熱体）が、その長手方向に複数分割されて配列された複数の抵抗発熱体を有する。このような定着装置では、抵抗発熱体同士の分割領域に対応する位置でヒータによる発熱量が小さくなり、定着ベルトや加圧ローラの温度も小さくなる。

【0004】

定着装置では、定着ベルトと加圧ローラとの間に形成された定着ニップを用紙（被加熱体）が通過する際に、紙しわが発生する。そして、加圧ローラの外径を、その軸方向の中央側から端部側へ向かって増加させることで、定着ニップを通過する用紙に対して、その幅方向の端部側へ向かう方向の力を加え、紙しわの発生を抑制できる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

被加熱体のしわの発生を抑制することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するため、本発明は、基材、および、複数に分割されて配列された抵抗発熱体を有する加熱体と、回転部材と、前記回転部材を加圧する加圧部材と、を備えた加熱装置であって、前記複数の抵抗発熱体の配列方向において、前記加熱体の加熱領域の中央位置の側から端部側へ向けて前記加圧部材の外径が増加する量を前記加圧部材の外径増加量とすると、前記加圧部材は、前記複数の抵抗発熱体の配列方向において、前記抵抗発熱体同士の分割領域の中央位置よりも前記加熱体の加熱領域の中央側へ１０ｍｍ～３０ｍｍの範囲の少なくとも一部を含む外径増加量大領域と、前記複数の抵抗発熱体の配列方向において、前記加熱領域の中央位置から前記加熱領域の端部側へ２０ｍｍの範囲に設けられた外径増加量小領域とを有し、前記外径増加量大領域は、前記外径増加量小領域よりも前記外径増加量が大きいことを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

被加熱体のしわの発生を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】画像形成装置の概略構成図である。

【図2】定着装置の概略構成図である。

【図3】ヒータの平面図である。

【図4】ヒータへの電力供給を示す図である。

【図5】図３と抵抗発熱体の形状が異なるヒータの平面図である。

【図6】図３、図５と抵抗発熱体の形状が異なるヒータの平面図である。

【図7】抵抗発熱体同士の分割領域を示す平面図である。

【図8】定着ベルトおよび加圧ローラの配列方向の温度分布を示す図である。

【図9】図５のヒータの分割領域を示す図である。

【図10】図８と異なる形状の抵抗発熱体同士の分割領域を示す図である。

【図11】図６のヒータの分割領域を示す図である。

【図12】実施形態と異なる加圧ローラの平面図である。

【図13】加圧ローラの熱膨張前と熱膨張後の外径の配列方向の外径プロファイルを示す図である。

【図14】第１実施形態の加圧ローラの平面図である。

【図15】図１４の加圧ローラの熱膨張前と熱膨張後の配列方向の外径プロファイルを示す図である。

【図16】第２実施形態の加圧ローラの熱膨張前と熱膨張後の配列方向の外径プロファイルを示す図である。

【図17】第３実施形態の加圧ローラの熱膨張前と熱膨張後の配列方向の外径プロファイルを示す図である。

【図18】短手方向に複数の抵抗発熱体が配置されたヒータの分割領域を示す図である。

【図19】図６のヒータの折り返し角度を示す図である。

【図20】凸部を有するヒータホルダを示す図である。

【図21】さらに異なる構成のヒータを示す平面図である。

【図22】上記と異なる定着装置の概略構成を示す側面断面図である。

【図23】上記と異なる定着装置の概略構成を示す側面断面図である。

【図24】図１と異なる画像形成装置の概略構成図である。

【図25】本発明の一実施形態に係る定着装置の概略構成を示す側面断面図である。

【図26】図２１の定着装置におけるヒータの平面図である。

【図27】ヒータおよびヒータホルダの斜視図である。

【図28】ヒータに対するコネクタの取付状態を示す斜視図である。

【図29】サーミスタとサーモスタットの配置を示す図である。

【図30】フランジの溝部を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。以下、本発明の一実施形態に係る加熱装置として、画像形成装置に設けられた定着装置を説明する。

【0010】

図１は、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略構成図である。

【0011】

図１に示す画像形成装置１００は、画像形成装置本体に対して着脱可能な４つの作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋを備える。各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。これらの色の現像剤は、カラー画像の色分解成分に対応する。各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、像担持体としてのドラム状の感光体２と、帯電装置３と、現像装置４と、クリーニング装置５とを備える 。帯電装置３は感光体２の表面を帯電する。現像装置４は、感光体２の表面に現像剤としてのトナーを供給してトナー画像を形成する。クリーニング装置５は感光体２の表面をクリーニングする。

【0012】

また、画像形成装置１００は、露光装置６と、給紙装置７と、転写装置８と、定着装置９と、排紙装置１０とを備える。露光装置６は、各感光体２の表面を露光し、その表面に静電潜像を形成する。給紙装置７は、記録媒体としての用紙Ｐを用紙搬送路１４に供給する。転写装置８は各感光体２に形成されたトナー画像を用紙Ｐに転写する。定着装置９は用紙Ｐに転写されたトナー画像を用紙Ｐ表面に定着させる。排紙装置１０は用紙Ｐを装置外に排出する。各作像ユニット１、感光体２、帯電装置３、露光装置６、転写装置８などは、用紙に画像を形成するための画像形成手段を構成している。

【0013】

転写装置８は、中間転写体としての無端状の中間転写ベルト１１と、一次転写部材としての４つの一次転写ローラ１２と、二次転写部材としての二次転写ローラ１３とを有する。中間転写ベルト１１は複数のローラによって張架される。一次転写ローラ１２は各感光体２上のトナー画像を中間転写ベルト１１へ転写する。二次転写ローラ１３は中間転写ベルト１１上に転写されたトナー画像を用紙Ｐへ転写する。複数の一次転写ローラ１２は、それぞれ、中間転写ベルト１１を介して感光体２に接触している。これにより、中間転写ベルト１１と各感光体２とが互いに接触し、これらの間に一次転写ニップが形成される。一方、二次転写ローラ１３は、中間転写ベルト１１を介して中間転写ベルト１１を張架するローラの１つに接触している。これにより、二次転写ローラ１３と中間転写ベルト１１との間には二次転写ニップが形成されている。

【0014】

また、用紙搬送路１４における給紙装置７から二次転写ニップ（二次転写ローラ１３）に至るまでの途中には、一対のタイミングローラ１５が設けられている。

【0015】

次に、図１を参照して上記画像形成装置の印刷動作について説明する。

【0016】

印刷動作開始の指示があると、各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋにおいては、感光体２が図１の時計回りに回転駆動され、帯電装置３によって感光体２の表面が均一な高電位に帯電される。次いで、原稿読取装置によって読み取られた原稿の画像情報、あるいは端末からプリント指示されたプリント情報に基づいて、露光装置６が各感光体２の表面を露光する。これにより、露光された部分の電位が低下して静電潜像が形成される。そして、この静電潜像に対して現像装置４からトナーが供給され、各感光体２上にトナー画像が形成される。

【0017】

各感光体２上に形成されたトナー画像は、各感光体２の回転に伴って回転し、一次転写ニップ（一次転写ローラ１２の位置）に達する。そしてトナー画像は、図１の反時計回りに回転駆動する中間転写ベルト１１に順次重なり合うように転写される。そして、中間転写ベルト１１上に転写されたトナー画像は、中間転写ベルト１１の回転に伴って二次転写ニップ（二次転写ローラ１３の位置）へ搬送される。トナー画像は、二次転写ニップにおいて搬送されてきた用紙Ｐに転写される。この用紙Ｐは、給紙装置７から供給されたものである。給紙装置７から供給された用紙Ｐは、タイミングローラ１５によって一旦停止された後、中間転写ベルト１１上のトナー画像が二次転写ニップに至るタイミングに合わせて二次転写ニップへ搬送される。かくして、用紙Ｐ上にフルカラーのトナー画像が担持される。また、トナー画像が転写された後、各感光体２上に残留するトナーは各クリーニング装置５によって除去される。

【0018】

トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置９へと搬送され、定着装置９によって用紙Ｐにトナー画像が定着される。その後、用紙Ｐは排紙装置１０によって装置外に排出されて、一連の印刷動作が完了する。

【0019】

続いて、定着装置の構成について説明する。

【0020】

図２に示すように、本実施形態に係る定着装置９は、回転部材あるいは定着部材としての定着ベルト２０と、対向回転部材あるいは加圧部材としての加圧ローラ２１と、加熱体としてのヒータ２２と、保持部材としてのヒータホルダ２３と、支持部材としてのステー２４と、温度検知部材としてのサーミスタ２５と、サーモスタット等を備えている。定着ベルト２０は無端状のベルトからなる。加圧ローラ２１は定着ベルト２０の外周面に接触して、定着ベルト２０との間に定着ニップＮを形成する。ヒータ２２は定着ベルト２０を加熱する。ヒータホルダ２３はヒータ２２を保持する。ステー２４はヒータホルダ２３を支持する。サーミスタ２５は基材３０の裏面の温度を検知する。図２の紙面に直交する方向は定着ベルト２０、加圧ローラ２１、ヒータ２２、ヒータホルダ２３、ステー２４等の長手方向であり、以下、この方向を単に長手方向と呼ぶ。なお、この長手方向は搬送される用紙の幅方向、定着ベルト２０のベルト幅方向、そして、加圧ローラ２１の軸方向でもある。

【0021】

定着ベルト２０は、例えば外径が２５ｍｍで厚みが４０～１２０μｍのポリイミド製の筒状基体（基材）を有している。定着ベルト２０の最表層には、耐久性を高めて離型性を確保するために、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂による厚みが５～５０μｍの離型層が形成される。基体と離型層の間に厚さ５０～５００μｍのゴム等からなる弾性層を設けてもよい。また、定着ベルト２０の基体はポリイミドに限らず、ＰＥＥＫなどの耐熱性樹脂やニッケル（Ｎｉ）、ＳＵＳなどの金属基体であってもよい。定着ベルト２０の内周面に摺動層としてポリイミドやＰＴＦＥなどをコートしてもよい。

【0022】

加圧ローラ２１は、中実の鉄製芯金２１ａと、弾性層２１ｂと、離型層２１ｃとで構成されている。鉄製芯金２１ａは例えば外径が２５ｍｍで形成される。弾性層２１ｂは芯金２１ａの表面に形成される。弾性層２１ｂはシリコーンゴムで形成されており、厚みは例えば３．５ｍｍである。離型層２１ｃは弾性層２１ｂの外側に形成される。離型層２１ｃは、加圧ローラ２１の離型性を高めるために、厚みが例えば４０μｍ程度のフッ素樹脂層により形成するのが望ましい。

【0023】

加圧ローラ２１が付勢手段によって定着ベルト２０側へ付勢されることで、加圧ローラ２１は定着ベルト２０を介してヒータ２２に圧接される。これにより、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間に定着ニップＮが形成される。また、加圧ローラ２１は駆動手段によって回転駆動されるように構成されており、加圧ローラ２１が図２の矢印方向に回転すると、これに伴って定着ベルト２０が従動回転する。

【0024】

ヒータ２２は、定着ベルト２０の幅方向に渡って設けられた面状の加熱体である。ヒータ２２は、板状の基材３０と、基材３０上に設けられた抵抗発熱体３１と、抵抗発熱体３１を被覆する絶縁層３２等で構成されている。また、ヒータ２２は、絶縁層３２側で定着ベルト２０の内周面に対して接触しており、抵抗発熱体３１から発された熱は、絶縁層３２を介して定着ベルト２０へと伝達される。本実施形態では、抵抗発熱体３１や絶縁層３２が基材３０の定着ベルト２０側（定着ニップＮ側）に設けられているが、反対に、抵抗発熱体３１や絶縁層３２を基材３０のヒータホルダ２３側に設けてもよい。その場合、抵抗発熱体３１の熱が基材３０を介して定着ベルト２０に伝達されることになるため、基材３０は窒化アルミニウムなどの熱伝導率の高い材料で構成されることが望ましい。また、基材３０を熱伝導率の高い材料で構成することで、抵抗発熱体３１を基材３０の定着ベルト２０側とは反対側に配置しても、定着ベルト２０を十分に加熱することが可能である。

【0025】

ヒータホルダ２３およびステー２４は、定着ベルト２０の内周側に配置されている。ステー２４は、金属製のチャンネル材で構成され、その両端部分が定着装置９の両側板に支持されている。ステー２４によってヒータホルダ２３およびヒータ２２が支持されることで、加圧ローラ２１が定着ベルト２０に加圧された状態で、ヒータ２２が加圧ローラ２１の押圧力を確実に受けとめることができる。これにより、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間に定着ニップＮが安定的に形成される。本実施形態では、ヒータホルダ２３の熱伝導率は基材３０よりも小さく設けられる。

【0026】

ヒータホルダ２３は、ヒータ２２の熱によって高温になりやすいため、耐熱性の材料で形成されることが望ましい。例えば、ヒータホルダ２３をＬＣＰなどの低熱伝導性の耐熱性樹脂で形成した場合は、ヒータ２２からヒータホルダ２３への伝熱が抑制される。これにより、ヒータ２２が効率的に定着ベルト２０を加熱できる。

【0027】

また、ヒータホルダ２３には、定着ベルト２０をガイドするガイド部２６が設けられている。ガイド部２６は、ヒータ２２のベルト回転方向の上流側（図２におけるヒータ２２の下側）と下流側（図２におけるヒータ２２の上側）とにそれぞれ設けられている。また、上流側と下流側のガイド部２６は、ヒータ２２の長手方向に渡って間隔をあけて複数配置されている。各ガイド部２６は、略扇型に形成されており、定着ベルト２０の内周面に対向するようにベルト周方向に延在する円弧状又は凸曲面状のベルト対向面２６０を有する。

【0028】

ヒータホルダ２３は長手方向に複数の開口部２３ａを有する。開口部２３ａはヒータホルダ２３の厚み方向に貫通した開口部である。この開口部２３ａに、サーミスタ２５や後述するサーモスタットが設けられる。これらのサーミスタ２５やサーモスタットは、バネ２９により加圧されて基材３０の裏面に押し当てられている。

【0029】

本実施形態に係る定着装置９において、印刷動作が開始されると、加圧ローラ２１が回転駆動され、定着ベルト２０が従動回転を開始する。このとき、定着ベルト２０の内周面がガイド部２６のベルト対向面２６０に接触してガイドされることで、定着ベルト２０は安定かつ円滑に回転する。また、ヒータ２２の抵抗発熱体３１に電力が供給されることで、定着ベルト２０が加熱される。そして、定着ベルト２０の温度が所定の目標温度（定着温度）に到達した状態で、図２に示すように、未定着トナー画像が担持された用紙Ｐが、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間（定着ニップＮ）に搬送されることで、未定着トナー画像が加熱および加圧されて用紙Ｐに定着される。定着ベルト２０はヒータ２２に加熱される被加熱部材である。また、用紙Ｐは定着ニップＮにおいて加熱される被加熱体である。

【0030】

図３は、本実施形態に係るヒータの平面図である。

【0031】

図３に示すように、板状の基材３０の表面には、複数（４つ）の抵抗発熱体３１と、導電体としての給電線３３Ａ、３３Ｂと、第１電極部３４Ａおよび第２電極部３４Ｂとが設けられる。ただし、抵抗発熱体３１の数は本実施形態に限らない。

【0032】

本実施形態では、ヒータ２２に設けられた抵抗発熱体３１が、長手方向に複数に分割されて配列されている。各抵抗発熱体３１は並列に接続されている。このように 本実施形態では、ヒータ２２等の長手方向（図２の紙面に直交する方向）は、複数の抵抗発熱体３１の配列方向Ｘでもある。以下、この複数の抵抗発熱体３１の配列方向を単に配列方向とも呼ぶ。また、配列方向に交差する方向（本実施形態では垂直な方向）で、基材３０の厚み方向と異なる方向である図３の上下方向Ｙを複数の抵抗発熱体３１の配列方向に交差する方向、あるいは、単に配列交差方向とも呼ぶ。本実施形態では、配列方向は長手方向と同じ方向であり、配列交差方向は長手交差方向とも呼ぶ。配列交差方向Ｙは、基材３０の抵抗発熱体３１を設けた面に沿う方向であり、ヒータ２２の短手方向、あるいは、定着装置９に通紙される用紙の搬送方向でもある。

【0033】

複数の抵抗発熱体３１によって、配列方向に複数に分割された発熱部３５が構成されている。各抵抗発熱体３１は、基材３０の配列方向一方側端部（図３の左端）に設けられた一対の電極部３４Ａ、３４Ｂに対して、給電線３３Ａ，３３Ｂを介して電気的に並列に接続されている。給電線３３Ａ，３３Ｂは、抵抗発熱体３１よりも抵抗値の小さい導体で構成されている。互いに隣り合う抵抗発熱体３１同士の隙間は、抵抗発熱体３１間の絶縁性を確保する観点から、０．２ｍｍ以上が好ましく、０．４ｍｍ以上がさらに好ましい。また、互いに隣り合う抵抗発熱体３１同士の隙間は、大きすぎると、その隙間の部分で温度低下が生じやすくなる。このため、配列方向に渡る温度ムラを抑制する観点から、上記隙間は５ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以下がさらに好ましい。

【0034】

ヒータ２２において配列方向の抵抗発熱体３１が配置された領域が、ヒータ２２の主として加熱を行う領域であり、以下、この領域をヒータ２２の加熱領域Ｃとする。加熱領域Ｃは、抵抗発熱体３１同士の隙間も含んだ領域である（図５参照）。また、図３の直線Ｃ０は加熱領域Ｃの中央位置を示している。

【0035】

抵抗発熱体３１は、ＰＴＣ（正の温度抵抗係数）特性を有する材料で構成されており、温度が上昇すると抵抗値が上昇（ヒータ出力が低下）する特徴がある。

【0036】

抵抗発熱体３１がＰＴＣ特性を有すること、および、配列方向に分割された発熱部３５の構成により、小サイズ用紙を通紙時の定着ベルト２０の過昇温を防止できる。つまり、発熱部３５の全体幅よりも幅の小さい用紙を通紙した場合、紙幅より外側の領域では用紙によって定着ベルト２０の熱が奪われないため、その部分に相当する抵抗発熱体３１の温度が上昇する。抵抗発熱体３１にかかる電圧は一定なので、紙幅より外側の抵抗発熱体３１の温度が上昇し、その抵抗値が上昇すると、反対に出力（発熱量）が相対的に低下し、端部温度上昇が抑制される。また、複数の抵抗発熱体３１が電気的に並列接続されていることで、印刷スピードを維持したまま非通紙部温度上昇を抑制することができる。なお、発熱部３５を構成する発熱体は、ＰＴＣ特性を有する抵抗発熱体以外のものであってもよい。また、抵抗発熱体は、ヒータ２２の配列交差方向に複数列に配置されていてもよい。

【0037】

抵抗発熱体３１は、例えば、銀パラジウム（ＡｇＰｄ）やガラス粉末などを調合したペーストをスクリーン印刷等により基材３０に塗工し、その後、当該基材３０を焼成することによって形成できる。本実施形態では、抵抗発熱体３１の抵抗値を常温で８０Ωとしている。抵抗発熱体３１の材料は、前述したもの以外に、銀合金（ＡｇＰｔ）や酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２）の抵抗材料を用いてもよい。給電線３３や電極部３４の材料は、銀（Ａｇ）もしくは銀パラジウム（ＡｇＰｄ）をスクリーン印刷等で形成することができる。給電線３３は、抵抗発熱体３１よりも小さい抵抗値の導体で構成されている。

【0038】

基材３０の材料としては、耐熱性および絶縁性に優れるアルミナや窒化アルミニウムなどのセラミックや、ガラス、マイカなどの非金属材料が好ましい。本実施形態では、配列交差方向の幅８ｍｍ、配列方向の幅２７０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのアルミナ基材を使用している。他に、金属などの導電材料に絶縁性材料を積層したもので、基材３０を構成してもよい。基材３０の金属材料としては、アルミニウムやステンレスなどが低コストで好ましい。基材３０をステンレス板により構成することで、熱応力による割れを抑制できる。また、ヒータ２２の均熱性を向上し画像品位を高めるために、基材３０を銅、グラファイト、グラフェンなどの高熱伝導率の材料で構成してもよい。

【0039】

絶縁層３２は、例えば厚さ７５μｍの耐熱性ガラスで構成される。絶縁層３２によって抵抗発熱体３１と給電線３３とを被覆し、これらを絶縁、保護すると共に、定着ベルト２０との摺動性を維持する。

【0040】

図４は、本実施形態に係るヒータへの電力供給回路を示す図である。

【0041】

図４に示すように、本実施形態では、各抵抗発熱体３１に電力を供給するための電力供給回路が、交流電源２００とヒータ２２の電極部３４Ａ，３４Ｂとを電気的に接続することで構成されている。また、電力供給回路には、供給電力量を制御するトライアック２１０が設けられている。各抵抗発熱体３１への供給電力量は、サーミスタ２５の検知温度に基づいて制御部２２０がトライアック２１０を介して制御する。制御部２２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェース等を包含するマイクロコンピュータで構成される。

【0042】

本実施形態では、サーミスタ２５が、最小通紙幅内であるヒータ２２の配列方向中央領域と、ヒータ２２の配列方向一端部側とに、それぞれ配置されている。さらに、ヒータ２２の配列方向一端部側には、抵抗発熱体３１の温度が所定温度以上となった場合に、抵抗発熱体３１への電力供給を遮断する電力遮断手段としてのサーモスタット２７が配置されている。サーミスタ２５およびサーモスタット２７は、基材３０の裏面に接触してその温度を検知する。

【0043】

本実施形態では、第１電極部３４Ａおよび第２電極部３４Ｂが配列方向の同じ側に設けられるが、それぞれ異なる側に設けられていてもよい。また抵抗発熱体３１は、本実施形態の形状に限らない。例えば図５に示すように、抵抗発熱体３１は長方形状であってもよいし、図６に示すように、抵抗発熱体３１が線状部の折り返しにより構成されていてもよい。図６では一例として、線状部によって略平行四辺形状の抵抗発熱体３１が形成されている。また図５に示すように、ブロック状の抵抗発熱体３１の部分から給電線３３の側に伸びる部分（配列交差方向に伸びる部分）は、抵抗発熱体３１の一部であってもよいし、給電線３３と同じ材料により構成されていてもよい。

【0044】

ところで、図７に示すように、抵抗発熱体３１を長手方向に複数分割して配列することにより、前述したようにヒータ２２や定着ベルト２０の非通紙領域における過昇温を抑制できる。しかし一方で、図７の拡大図に示す抵抗発熱体３１同士の分割領域Ｂでは、抵抗発熱体３１が占める範囲その他の加熱領域よりも小さくなり、ヒータ２２の発熱量が小さくなる。なお、抵抗発熱体３１の分割領域Ｂとは、ヒータ２２の主たる発熱部分である抵抗発熱体３１が配列方向に分割された部分全体を含む配列方向領域を意味する。また図７の直線Ｂ０は、分割領域Ｂの中央位置を示している。

【0045】

図８は、ヒータ２２によって加熱された定着ベルト２０と加圧ローラ２１の配列方向の温度分布を示した図である。横軸に配列方向Ｘ、縦軸に温度Ｔを示し、図の実線が定着ベルト２０の温度、一点鎖線が加圧ローラ２１の温度を示している。

【0046】

図８に示すように、配列方向の分割領域Ｂに対応する位置、および、その周辺では、定着ベルト２０や加圧ローラ２１の温度が小さくなっており、配列方向の温度ムラが生じている。

【0047】

また、図９に示すように、図５に示した長方形状の抵抗発熱体３１を有するヒータ２２においても、分割領域Ｂの温度がその他の部分よりも小さくなる。図１０に示す形状の抵抗発熱体３１を有するヒータ２２においても、分割領域Ｂの温度がその他の部分よりも小さくなる。さらに、図１１に示すように、図６に示す形状の抵抗発熱体３１を有するヒータ２２においても、分割領域Ｂの温度がその他の部分よりも小さくなる。ただし、図７や図１０、図１１のように、隣り合う抵抗発熱体３１同士を配列方向にオーバーラップさせることで、分割領域Ｂのその他の部分に対する温度落ち込みを抑制できる。

【0048】

次に、図１２に示す本実施形態と異なる形状の加圧ローラ２１を用いて、上記加圧ローラ２１の温度ムラによって生じる課題について説明する。

【0049】

図１２に示す加圧ローラ２１は、加熱領域の中央位置Ｃ０を境にして、その外径が端部側（中央位置Ｃ０に対して加熱領域の両端部側）へ向けて徐々に増加する逆クラウン形状をなしている。以下、加圧ローラ２１の配列方向端部の外径と加圧ローラ２１の加熱領域の中央位置Ｃ０の位置での外径との差Ｌを、クラウン量Ｌと呼ぶ。また、加圧ローラ２１の中央位置Ｃ０の側を加圧ローラ２１の「内側」、中央位置Ｃ０に対して加圧ローラ２１の端部側を加圧ローラ２１の「外側」と呼ぶ。

【0050】

加圧ローラ２１がこのような形状をなすことで、幅方向の外側へ向かうほど、加圧ローラ２１の外径が大きくなって用紙Ｐに与える力を大きくすることができる。これにより、定着ニップを通過する用紙Ｐに対して幅方向（配列方向）の外側の力を加えることができ、定着ニップを搬送される用紙にしわが発生することを抑制できる。

【0051】

しかし、上記のように加圧ローラ２１に配列方向の温度ムラが生じる場合には、加圧ローラ２１の熱膨張量が配列方向に異なることにより、上記の紙しわ抑制の効果が適切に得られなくなる。以下、この加圧ローラ２１の熱膨張量と紙しわ抑制の効果との関係について説明する。

【0052】

図１３は、熱膨張による加圧ローラ２１の配列方向の外径プロファイルを示した図である。図の横軸が配列方向、図の縦軸が加圧ローラ２１の外径を示している。図の下側に示す直線Ｄ１が熱膨張前（冷間状態）の加圧ローラ２１の配列方向の外径プロファイル、別の言い方をすると、配列方向に連続して外径の大きさをプロットした図である。また、図の上側に示す曲線Ｄ２が熱膨張後の加圧ローラ２１の外径プロファイル、一点鎖線Ｄ３が仮に配列方向の各位置で均等な量だけ熱膨張した場合の加圧ローラ２１の外径プロファイルを示している。これは、後述する図１５の加圧ローラ２１などでも同様である。なお、図１３および後述する図１５などでは、便宜上、加圧ローラ２１の外径増加量を誇張して表示している。

【0053】

また、加圧ローラ２１の外径増加量とは、加熱領域Ｃ（図３参照）の中央位置Ｃ０から加熱領域Ｃのいずれかの端部側へ向けて、加圧ローラ２１の外径が増加する量とする。外径増加量は、配列方向の一定区間の外径の差分として求めることができる。また、各線Ｄ１～Ｄ３の配列方向の各位置における傾きを、その位置における外径増加量の絶対値とすることもできる。

【0054】

図１３に示すように、配列方向において、分割領域の中央位置Ｂ０およびその周辺で加圧ローラ２１の温度が小さい（図８参照）ことにより、この範囲において 加圧ローラ２１の熱膨張量も小さくなる。つまり、図１３の実線Ｄ２と一点鎖線Ｄ３との値の差が大きくなる。これにより、実線Ｄ２に示すように、加圧ローラ２１の外径が外側へ向かって徐々に大きくなる形状とならず、加圧ローラ２１が分割領域の中央位置Ｂ０付近で凹状となってしまう。

【0055】

そして、上記加圧ローラ２１の熱膨張量の偏差により、加圧ローラ２１が配列方向の各位置において用紙Ｐに加える力にも偏りが生じる。この偏りにより、定着ニップＮを搬送される用紙Ｐに紙しわが発生してしまう。特に、図１３に示す極大点Ｅにおいて用紙Ｐに与える力の偏りが大きくなり、紙しわが発生しやすくなる。

【0056】

極大点Ｅは、図１３において、実線Ｄ２の傾きが反転する位置（外側へ向かって外径が増加する傾きから外径が減少する傾きに変わる位置）である。つまり、図１３の実線Ｄ１の加圧ローラ２１のように、外側へ向かうに従って用紙Ｐに加える力が大きくなっていく構成では、用紙Ｐに対して引き伸ばし方向（配列方向の外側へ向かう方向）の力を均一に加えることができる。これに対して、図１３の実線Ｄ２の加圧ローラ２１では、外側の分割領域の中央位置Ｂ０よりも内側の範囲では、その他の範囲とは逆に、外側へ向かうほど加圧ローラ２１の外径が小さくなっている。つまり、外側へ向かうに従って用紙Ｐに加える力が減少する。従って、極大点Ｅよりも内側では用紙Ｐに対して外側の方向（用紙Ｐを引き伸ばす方向）の力が加わり、極大点Ｅよりも外側では用紙Ｐに対して内側の方向（用紙Ｐを縮める方向）の力が加わる。従って、極大点Ｅ、で相反する二つの方向（引き伸ばし方向と縮める方向）の力が用紙Ｐに加わり、紙しわが発生する。

【0057】

次に、本実施形態の加圧ローラ２１について説明する。図１４に示すように、本実施形態の加圧ローラ２１は、配列方向の内側に外径増加量小領域Ｊ１と、配列方向の外側に外径増加量大領域Ｊ２とを有する。外径増加量小領域Ｊ１は外径増加量大領域Ｊ２よりもその外径増加量が相対的に大きい。また、外径増加量小領域Ｊ１と外径増加量大領域Ｊ２との外径増加量は配列方向に一定である。つまり加圧ローラ２１は、配列方向の途中に設けられた変曲点２１ｄを境にして、配列方向外側の外径増加量が配列方向内側の外径増加量よりも大きくなっている。

【0058】

本実施形態では、極大点Ｅに相当する位置よりも内側に変曲点２１ｄが設けられる。つまり、図１２のように外径増加量が一定となる加圧ローラ２１の場合に、外径増加量が反転する位置に相当する位置よりも内側に変曲点２１ｄが設けられる。

【0059】

前述のように、分割領域の中央位置Ｂ０よりも配列方向の内側の領域では、熱膨張により加圧ローラ２１の外径増加量がマイナスに反転する。これに対して本実施形態では、上記のように、分割領域の中央位置Ｂ０よりも内側の領域（具体的には、分割領域の中央位置Ｂ０よりも内側で領域Ｊ１の外側の領域）の外径増加量を、それよりも内側の領域（具体的には、領域Ｊ１）の外径増加量に対して相対的に大きくする。このように、あらかじめ加圧ローラ２１の熱膨張量の偏差を考慮して分割領域の中央位置Ｂ０よりも内側の領域における外径増加量を大きく設定しておくことで、分割領域の中央位置Ｂ０の内側における外径増加量の落ち込みを抑制でき、紙しわの発生を抑制できる。具体的には、図１５に示すように、変曲点２１ｄ～分割領域の中央位置Ｂ０の範囲において、曲線Ｄ２と直線Ｄ３との差を小さくできる。これにより、用紙Ｐに対して作用する内側の方向の力が減少し、紙しわの発生を抑制できる。

【0060】

少なくとも、加圧ローラ２１において、抵抗発熱体同士の分割領域の中央位置Ｂ０よりも内側の領域であって、分割領域内の一部の領域の外径増加量を、この領域よりも内側の領域の外径増加量に対して相対的に大きくすることで、紙しわの発生を抑制できる。なお、ここで言う抵抗発熱体同士の分割領域の中央位置Ｂ０は、ヒータ２２に設けられた分割領域の中央位置Ｂ０のうち、加熱領域の中央位置Ｃ０とは異なる位置に設けられた分割領域の中央位置Ｂ０であり、外側の二つの分割領域の中央位置Ｂ０である。

【0061】

あるいは、抵抗発熱体同士の分割領域の中央位置Ｂ０よりも内側に１０～３０ｍｍの範囲の少なくとも一部の領域の外径増加量を、加熱領域の中央位置Ｃ０から外側へ２０ｍｍの領域の外径増加量に対して相対的に大きくすることで、紙しわの発生を抑制できる。

【0062】

また、変曲点２１ｄは、抵抗発熱体同士の分割領域の中央位置Ｂ０から内側３０ｍｍの位置よりも外側の位置に設けられることが好ましい。変曲点２１ｄを内側に配置しすぎると、外径増加量大領域Ｊ２の範囲が広くなってクラウン量Ｌが大きくなりすぎてしまう。従って、用紙Ｐに加える力が過大になって定着ニップＮ通過時の用紙Ｐの挙動が不安定になってしまう。これにより、用紙Ｐ表面のトナー画像が他の部材に接触して異常画像の原因となってしまう。しかし、変曲点２１ｄを上記配置とすることで、用紙Ｐに加える力を抑制できる。

【0063】

変曲点２１ｄの位置は図１５の配置に限らない。ただし、変曲点２１ｄは極大点Ｅに相当する位置、あるいは、それよりも内側に設けられることが好ましい。例えば図１６に示す実施形態では、変曲点２１ｄが、図１５よりも外側であって、極大点Ｅ（図１２参照）に相当する位置に設けられる。これにより、上記のように紙しわ抑制の効果を得るとともに、外径増加量大領域の範囲を小さくしてクラウン量を小さくできる。

【0064】

また図１７に示す加圧ローラ２１は、外径増加量大領域Ｊ２の外側に、第２の外径増加量小領域Ｊ３を有する。つまり、加圧ローラ２１は、内側の変曲点２１ｄ１とは別に他の変曲点２１ｄ２を有し、他の変曲点２１ｄ２よりも外側に第２の外径増加量小領域Ｊ３を有する。本実施形態の加圧ローラ２１は、最も内側の外径増加量小領域Ｊ１よりも外側の外径増加量大領域Ｊ２で外径増加量が一度大きくなった後、それよりも外側の第２の外径増加量小領域Ｊ３で再び外径増加量が小さくなる。

【0065】

図１５や図１６のように、変曲点２１ｄよりも外側の領域を全て外径増加量大領域Ｊ２とすると、紙しわの発生を抑制できる一方で、クラウン量Ｌが大きくなってしまう。そこで本実施形態では、特に外径増加量を大きくする必要がある領域、つまり、分割領域の中央位置Ｂ０より内側の領域のみを外径増加量大領域Ｊ２とし、それよりも外側の領域を第２の外径増加量小領域Ｊ３とする。これにより、紙しわの発生を抑制するとともに、クラウン量Ｌを極力小さくできる。ただし、分割領域の中央位置Ｂ０より外側の少なくとも一部の領域を外径増加量小領域Ｊ３とすることで、クラウン量Ｌを小さくできる。

【0066】

またこれらの加圧ローラ２１の構成は、本実施形態のように定着ベルト２０の基体がポリイミドなどの樹脂材により形成される構成の定着装置に適用するのが好適である。つまり、定着ベルト２０の熱伝導率が小さいと配列方向に熱伝導がしにくくなる。従って、抵抗発熱体３１同士の分割領域Ｂにおける温度落ち込みによって定着ベルト２０や加圧ローラ２１に配列方向の温度ムラが生じやすい。従って、加圧ローラ２１の熱膨張量の偏差も生じやすいため、本実施形態の加圧ローラ２１の構成を適用することが好適である。

【0067】

またこれらの加圧ローラ２１の構成は、ヒータ２２の基材３０の熱伝導率が小さい定着装置に適用するのが好適である。つまり、基材３０の熱伝導率が小さいと配列方向に熱伝導がしにくくなる。従って、抵抗発熱体３１同士の分割領域Ｂにおける温度落ち込みによって加圧ローラ２１に配列方向の温度ムラが生じやすい。従って、加圧ローラ２１の熱膨張量の偏差も生じやすいため、本実施形態の加圧ローラ２１の構成を適用することが好適である。具体的には、基材３０の熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以下の構成の定着装置に対して、本実施形態の加圧ローラ２１の構成を適用することが好適である。

【0068】

次に、上記の熱伝導率の算出方法について説明する。熱伝導率を算出する際には、まず、対象の物体の熱拡散率を測定し、この熱拡散率を用いて熱伝導率を算出する。

【0069】

熱拡散率の計測は、熱拡散率・熱伝導率測定装置（商品名：ａｉ－Ｐｈａｓｅ Ｍｏｂｉｌｅ １ｕ、株式会社アイフェイズ性）を用いた。

【0070】

上記熱拡散率を熱伝導率に換算するためには、密度と比熱容量の値が必要である。 密度の計測には、乾式自動密度計（商品名：Ａｃｃｕｐｙｃ １３３０、株式会社島津製作所製）を用いた。 また、比熱容量の計は、示差走査型熱量測定装置（商品名：商品名：ＤＳＣ－６０ 株式会社島津製作所製）を用い、比熱容量が既知の基準物質としてサファイアを用いて測定した。本実施例では比熱容量測定を５回行い、５０℃における平均値を用いた。密度および比熱容量をそれぞれρ、Ｃとすると、上記熱拡散率測定で得られた熱拡散率αとから、熱伝導率λは、以下の数１式により得ることができる。

【0071】

【数1】

【0072】

また本実施形態のように、金属材などの熱伝導率の高い部材によって形成される均熱板（高熱伝導部材）が設けられていない構成においても、加圧ローラ２１に配列方向の温度ムラが生じやすい。従って、このような構成の定着装置に対して本実施形態の加圧ローラ２１の構成を適用することが好適である。また、ヒータ２２が、この均熱板や摺動シート等、他の部材を介して定着ベルト２０の内面に接触する構成と比較すると、ヒータ２２が直に定着ベルト２０に接触する構成では、定着ベルト２０や加圧ローラ２１の配列方向の温度むらが生じやすい。従って、このような構成の定着装置に対して本実施形態の加圧ローラ２１の構成を適用することが好適である。

【0073】

また本実施形態のヒータ２２はその厚みが１．０ｍｍで設けられる。厚みの小さいヒータ２２、具体的には、その厚みが１．１ｍｍ以下のヒータ２２では、ヒータ２２の熱容量が小さく、ヒータ２２に配列方向の温度ムラが生じやすい。つまり、定着ベルト２０や加圧ローラ２１に配列方向の温度ムラが生じやすい。従って、加圧ローラ２１の熱膨張量の偏差も生じやすいため、本実施形態の加圧ローラ２１の構成を適用することが好適である。

【0074】

また図１８に示すヒータ２２は、短手方向に複数の抵抗発熱体３１が設けられている。具体的には、ヒータ２２は、複数の抵抗発熱体３１Ａによって構成される第１の列と、複数の抵抗発熱体３１Ｂによって構成される第２の列とを短手方向に有する。第１の列および第２の列は、抵抗発熱体３１が長手方向に複数設けられる列のことである。本実施形態のヒータ２２の場合、ヒータ２２の配列方向とは、ヒータ２２の長手方向を指し、配列交差方向はヒータ２２の短手方向を指す。

【0075】

そして、第１の列を構成する抵抗発熱体３１Ａ同士の分割領域Ｂ１と、第２の列を構成する抵抗発熱体３１Ｂ同士の分割領域Ｂ２とが、長手方向にその位置が重なっている。このような構成のヒータ２２では、抵抗発熱体同士の分割領域に対応する位置で加圧ローラ２１の温度が特に落ち込みやすい。従って、紙しわ抑制のために上記の加圧ローラ２１の構成を適用することが好適である。

【0076】

また図６に示すヒータ２２のように、抵抗発熱体３１を線状部の折り返しによって構成する場合、折り返し部の折り返し角度が鋭角である場合には分割領域における温度落ち込みが大きくなる。つまり、図１９に示すように、折り返し部の一部の折り返し角度αが鋭角である場合、鋭角部分で温度落ち込みが生じやすい。従って、紙しわ抑制のために上記の加圧ローラ２１の構成を適用することが好適である。

【0077】

上記のように、加圧ローラ２１の外径を外側へ向かって大きくしていく構成では、クラウン量Ｌ（図１２参照）が大きくなることで、加圧ローラ２１がその内側で定着ベルト２０に接触しにくくなるおそれがある。

【0078】

そこで本実施形態では、図２０に示すように、ヒータホルダ２３のヒータ２２側の面２３ｂ（ヒータ２２を保持する凹部の底面）が、配列方向の中央側で端部側よりも加圧ローラ２１側へ突出している。これにより、定着ベルト２０を配列方向中央側で凸状にし、加圧ローラ２１の中央部分に当接させることができる。なお、面２３ｂは加圧ローラ２１と定着ベルト２０とが圧接していない状態で組み立て時の状態において、中央側が凸状をなしている。

【0079】

また、図２１に示すように、本実施形態のヒータ２２では、抵抗発熱体３１が、基材３０の配列方向に渡って３つ設けられる。３つの抵抗発熱体３１のうちの１つは、基材３０の配列方向中央に配置された第１発熱部としての中央発熱部３５Ａを構成し、残りの２つは、中央発熱部３５Ａの配列方向両側に配置された第２発熱部としての端部発熱部３５Ｂを構成する。中央発熱部３５Ａと端部発熱部３５Ｂとは、互いに独立して発熱制御可能に構成されている。

【0080】

図２１において、複数の電極部３４を、左から順に、第１電極部３４Ａ、第２電極部３４Ｂ、第３電極部３４Ｃ、第４電極部３４Ｄとすると、第２電極部３４Ｂおよび第４電極部３４Ｄに電圧を印加した場合、中央発熱部３５Ａのみが発熱する。また、第１電極部３４Ａおよび第２電極部３４Ｂに電圧を印加した場合は、図２１の左側の端部発熱部３５Ｂのみが発熱し、第２電極部３４Ｂと第３電極部３４Ｃに電圧を印加した場合は、図２１の右側の端部発熱部３５Ｂのみが発熱する。

【0081】

また、第１電極部３４Ａと第３電極部３４Ｃとを外部で並列に接続し同時に電圧を印加できるようにしておけば、これらの電極部３４Ａ，３４Ｃと第２電極部３４Ｂとに電圧を印加することで、両方の端部発熱部３５Ｂを同時に発熱させることが可能である。なお、図２１中の矢印は、各発熱部３５Ａ，３５Ｂの配列方向に流れる電流の方向を示す。

【0082】

通紙する用紙の幅が、中央発熱部３５Ａの幅Ｌ１以下である場合は、中央発熱部３５Ａのみ発熱させ、また、通紙する用紙の幅が、中央発熱部３５Ａの幅Ｌ１よりも大きい幅である場合は、中央発熱部３５Ａに加えて各端部発熱部３５Ｂをそれぞれ発熱させることで、通紙領域の大きさに応じて発熱領域の大きさを変更することができる。さらに、中央発熱部３５Ａの幅Ｌ１を、小サイズの用紙幅（例えば、Ａ４紙幅：２１５ｍｍ）に合わせ、一方の端部発熱部３５Ｂから他方の端部発熱部３５Ｂまでを含む発熱領域の幅Ｌ２を、大サイズの用紙幅（例えば、Ａ３紙幅：３０１ｍｍ）に合わせることで、これらの用紙を通紙する際は、非通紙領域における過度な温度上昇が生じにくくなるので（発熱部３５Ａ，３５Ｂ上の非通紙領域がほとんど生じないので）、印刷生産性を高めることができる。

【0083】

以上のヒータ２２においても、抵抗発熱体３１同士の分割領域Ｂにおいて、定着ベルト２０や加圧ローラ２１の温度落ち込みが生じる。従って、前述した加圧ローラ２１の構成を適用することにより、紙しわの発生を抑制できる。

【0084】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

【0085】

また、本発明は、前述の定着装置のほか、図２２、図２３に示すような定着装置にも適用可能である。以下、図２２、図２３に示す各定着装置の構成について簡単に説明する。

【0086】

まず、図２２に示す定着装置９は、定着ベルト ２０に対して加圧ローラ２１側とは反対側に、押圧ローラ４４が配置されている。押圧ローラ４４は、回転部材としての定着ベルト２０に対向して回転する対向回転部材である。この押圧ローラ４４とヒータ２２とが定着ベルト２０を挟んで加熱するように構成されている。一方、加圧ローラ２１側では、定着ベルト２０の内周にニップ形成部材４５が配置されている。ニップ形成部材４５は、ステー２４によって支持されている。ニップ形成部材４５と加圧ローラ２１とによって、定着ベルト２０を挟んで定着ニップＮを形成している。

【0087】

次に、図２３に示す定着装置９では、前述の押圧ローラ４４が省略されており、定着ベルト２０とヒータ２２との周方向接触長さを確保するために、ヒータ２２が定着ベルト２０の曲率に合わせて円弧状に形成されている。その他は、図２２に示す定着装置９と同じ構成である。

【0088】

以上の図２２、図２３の定着装置においても、ヒータ２２の抵抗発熱体３１同士の分割領域Ｂにおいてヒータ２２の発熱量が小さくなり、加圧ローラ２１の熱膨張量が小さくなる点は同様である。従って、前述した実施形態と同様の加圧ローラ２１を設けることにより、紙しわの発生を抑制できる。

【0089】

本発明に係る画像形成装置は、図１に示すカラー画像形成装置に限らず、モノクロ画像形成装置や、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等であってもよい。

【0090】

例えば図２４に示すように、本実施形態の画像形成装置１００は、感光体ドラムなどからなる画像形成手段５０と、一対のタイミングローラ１５等からなる用紙搬送部と、給紙装置７と、定着装置９と、排紙装置１０と、読取部５１と、を備える。給紙装置７は複数の給紙トレイを備え、それぞれの給紙トレイが異なるサイズの用紙を収容する。

【0091】

読取部５１は原稿Ｑの画像を読み取る。読取部５１は、読み取った画像から画像データを生成する。給紙装置７は、複数の用紙Ｐを収容し、搬送路へ用紙Ｐを送り出す。タイミングローラ１５は搬送路上の用紙Ｐを画像形成手段５０へ搬送する。

【0092】

画像形成手段５０は、用紙Ｐにトナー像を形成する。具体的には、画像形成手段５０は、感光体ドラムと、帯電ローラと、露光装置と、現像装置と、補給装置と、転写ローラと、クリーニング装置と、除電装置とを含む。トナー像は、例えば、原稿Ｑの画像を示す。定着装置９は、トナー像を加熱および加圧して、用紙Ｐにトナー像を定着させる。トナー像の定着された用紙Ｐは、搬送ローラなどにより排紙装置１０へ搬送される。排紙装置１０は、画像形成装置１００の外部に用紙Ｐを排出する。

【0093】

次に、本実施形態の定着装置９について説明する。前述の実施形態の定着装置と共通する構成については、適宜その記載を省略する。

【0094】

図２５に示すように、定着装置９は、定着ベルト２０と、加圧ローラ２１と、ヒータ２２と、ヒータホルダ２３と、ステー２４と、サーミスタ２５等を備える。

【0095】

定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間に定着ニップＮが形成される。定着ニップＮのニップ幅は１０ｍｍ、定着装置９の線速は２４０ｍｍ／ｓである。

【0096】

定着ベルト２０はポリイミドの基体と離型層とを備え、弾性層を有していない。離型層は、例えばフッ素樹脂からなる耐熱性のフィルム材からなる。定着ベルト２０の外径は約２４ｍｍである。

【0097】

加圧ローラ２１は、芯金２１ａと弾性層２１ｂと離型層２１ｃとを含む。加圧ローラ２１の外径は２４～３０ｍｍで形成され、弾性層２１ｂの厚みは３～４ｍｍで形成される。

【0098】

ヒータ２２は、基材と、断熱層と、抵抗発熱体などを含む導体層と、絶縁層とを含み、全体の厚みが１ｍｍで形成される。また、ヒータ２２の配列交差方向の幅Ｙ１は１３ｍｍである。

【0099】

図２６に示すように、ヒータ２２の導体層は、複数の抵抗発熱体３１と、給電線３３と、電極部３４Ａ～３４Ｃとを備える。本実施形態においても、図２６の拡大図に示すように、複数の抵抗発熱体３１が配列方向に分割された分割領域Ｂが形成される（ただし、図２６では拡大図の範囲のみで分割領域Ｂを図示しているが、実際は全ての抵抗発熱体３１同士の間に分割領域が設けられる）。抵抗発熱体３１により、三つの発熱部３５Ａ、３５Ｂ１、３５Ｂ２が構成される。電極部３４Ａ，３４Ｂに通電することにより、発熱部３５Ｂ１，３５Ｂ２が発熱する。電極部３４Ａ，３４Ｃに通電することにより、発熱部３５Ａが発熱する。例えば、小サイズ用紙に定着動作を行う場合には発熱部３５Ａを発熱させ、大サイズ用紙に定着動作を行う場合には全ての発熱部に発熱させることができる。

【0100】

図２７に示すように、ヒータホルダ２３は、その凹部２３ｃにヒータ２２を保持する。凹部２３ｃは、ヒータホルダ２３のヒータ２２側に設けられる。凹部２３ｃは、ヒータ２２のその他の面よりもステー２４側に凹となった基材３０に略平行な面２３ｃ１と、ヒータホルダ２３の配列方向両側（一方側でもよい）でヒータホルダ２３の内側に設けられた壁部２３ｃ２と、配列交差方向両側でヒータホルダ２３の内側に設けられた壁部２３ｃ３とにより構成される。ヒータホルダ２３はガイド部２６を有する。ヒータホルダ２３はＬＣＰ（液晶ポリマー）により形成される。

【0101】

図２８に示すように、コネクタ７０は、樹脂製（例えばＬＣＰ）のハウジングと、ハウジング内に設けられた複数のコンタクト端子等を備える。

【0102】

コネクタ７０は、ヒータ２２とヒータホルダ２３とを表側と裏側から一緒に挟むようにして取り付けられる。この状態で、各コンタクト端子が、ヒータ２２の各電極部に接触（圧接）することで、コネクタ７０を介して発熱部３５と画像形成装置に設けられた電源とが電気的に接続される。これにより、電源から発熱部３５へ電力が供給可能な状態となる。なお、各電極部３４は、コネクタ７０との接続を確保するため、少なくとも一部が絶縁層に被覆されておらず露出した状態となっている。

【0103】

フランジ５３は、定着ベルト２０の配列方向の両側に設けられ、定着ベルト２０の両端をベルトの内側から保持する。フランジ５３は定着装置９の筐体に固定される。フランジ５３はステー２４の両端に挿入される（図２８のフランジ５３からの矢印方向参照）。

【0104】

コネクタ７０のヒータ２２およびヒータホルダ２３に対する取り付け方向はヒータの配列交差方向である（図２８のコネクタ７０からの矢印方向参照）。コネクタ７０のヒータホルダ２３に対する取り付け時に、コネクタ７０とヒータホルダ２３との一方に設けた凸部が、他方に設けた凹部に係合し、凸部が凹部内を相対移動する構成としてもよい。またコネクタ７０は、配列方向のいずれか一方側であって、加圧ローラ２１の駆動モータが設けられる側とは反対側で、ヒータ２２およびヒータホルダ２３に取り付けられる。

【0105】

図２９に示すように、定着ベルト２０の内周面に対向して、定着ベルト２０の配列方向中央側と端部側にそれぞれサーミスタ２５が設けられる。サーミスタ２５により検知された定着ベルト２０の配列方向中央側と端部側のそれぞれの温度に基づいて、ヒータ２２を制御する。なお、これらのサーミスタ２５のうちいずれか一方は、前述の実施形態と同様、ヒータ２２の抵抗発熱体同士の分割領域に対応する位置に設けられる。

【0106】

定着ベルト２０の内周面に対向して、定着ベルト２０の配列方向中央側と端部側にそれぞれサーモスタット２７が設けられる。サーモスタット２７により検知された定着ベルト２０の温度が定められた閾値を超えた場合には、ヒータ２２への通電を停止する。

【0107】

定着ベルト２０の配列方向両端には、定着ベルト２０の各端部を保持するフランジ５３が設けられる。フランジ５３はＬＣＰ（液晶ポリマー）により形成される。

【0108】

図３０に示すように、フランジ５３にはスライド溝５３ａが設けられる。スライド溝５３ａは、定着ベルト２０の加圧ローラ２１に対する接離方向に延在する。スライド溝５３ａには定着装置９の筐体の係合部が係合する。この係合部がスライド溝５３ａ内を相対移動することにより、定着ベルト２０は加圧ローラ２１に対する接離方向へ移動できる。

【0109】

以上の定着装置９においても、抵抗発熱体３１同士の分割領域Ｂにおいて、定着ベルト２０や加圧ローラ２１の温度落ち込みが生じる。従って、前述した加圧ローラ２１の構成を適用することにより、紙しわの発生を抑制できる。

【0110】

記録媒体あるいは被加熱体としては、用紙Ｐ（普通紙）の他、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシート、プラスチックフィルム、プリプレグ、銅箔等が含まれる。

【0111】

また、本発明は、上記の実施形態で説明したような定着装置に限らず、用紙に塗布されたインクを乾燥させる乾燥装置、さらには、被覆部材としてのフィルムを用紙等のシートの表面に熱圧着するラミネータや、包材のシール部を熱圧着するヒートシーラーなどの熱圧着装置のような加熱装置にも適用可能である。このような装置にも本発明を適用することで、被加熱体のしわの発生を抑制できる。

【符号の説明】

【0112】

１ 画像形成装置
９ 定着装置（加熱装置）
２０ 定着ベルト（回転部材）
２１ 加圧ローラ（加圧部材）
２１ｄ 変曲点
２２ ヒータ（加熱体）
２３ ヒータホルダ（保持部材）
３０ 基材
３１ 抵抗発熱体
Ｂ 分割領域
Ｂ０ 分割領域の中央位置
Ｃ 加熱領域
Ｃ０ 加熱領域の中央位置
Ｅ 極大点
Ｊ１ 外径増加量小領域
Ｊ２ 外径増加量大領域
Ｐ 用紙（記録媒体あるいは被加熱体）
Ｘ 複数の抵抗発熱体の配列方向
Ｙ 配列交差方向（長手交差方向）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0113】

【特許文献1】特開２０２０－８６２７７号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】