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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-04-03
(45)【発行日】2024-04-11
(54)【発明の名称】加熱装置、画像形成装置及び熱圧着装置
(51)【国際特許分類】
G03G 15/20 20060101AFI20240404BHJP
【ＦＩ】
G03G15/20 555
G03G15/20 515
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2020060717
(22)【出願日】2020-03-30
(65)【公開番号】P2021162608
(43)【公開日】2021-10-11
【審査請求日】2023-01-16
(73)【特許権者】
【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】100182453
【弁理士】
【氏名又は名称】野村 英明
(72)【発明者】
【氏名】池田 保
(72)【発明者】
【氏名】古市 祐介
(72)【発明者】
【氏名】足立 知哉
【審査官】飯野 修司
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－０４９３９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－０２４３７１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０３Ｇ １５／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転可能な第１回転部材と、前記第１回転部材の外周面に接触してニップ部を形成する回転可能な第２回転部材と、
前記第１回転部材を加熱する加熱部材と、
を備える加熱装置であって、
前記加熱部材は、基材と、発熱体と、電極部と、前記発熱体と前記電極部とを接続する導電部と、を有し、
前記第１回転部材は、径方向に重ねられた複数の層を有し、
前記加熱部材の発熱領域における長手方向中央よりも一端側に配置される前記第１回転部材の一部には、前記複数の層の積層数が少ない部分が設けられ、
前記一端側の任意の位置で前記加熱部材に流れる電流の二乗の合計値は、前記長手方向中央を基準に前記一端側の任意の位置とは対称の位置で前記加熱部材に流れる電流の二乗の合計値よりも小さい加熱装置。
【請求項2】
前記積層数の少ない部分が配置される長手方向全領域の各位置で前記加熱部材に流れる電流の二乗の合計値が、前記長手方向中央を基準に前記積層数の少ない部分が配置される長手方向全領域とは対称の領域の各位置で前記加熱部材に流れる電流の二乗の合計値よりも小さい請求項１に記載の加熱装置。
【請求項3】
回転可能な第１回転部材と、前記第１回転部材の外周面に接触してニップ部を形成する回転可能な第２回転部材と、
前記第１回転部材を加熱する加熱部材と、
を備える加熱装置であって、
前記加熱部材は、基材と、発熱体と、電極部と、前記発熱体と前記電極部とを接続する導電部と、を有し、
前記第１回転部材は、径方向に重ねられた複数の層を有し、
前記加熱部材の発熱領域における長手方向中央よりも一端側に配置される前記第１回転部材の一部には、前記複数の層の積層数が少ない部分が設けられ、
前記一端側の任意の位置に対応する前記第１回転部材の部分の温度は、前記長手方向中央を基準に前記一端側の任意の位置とは対称の位置に対応する前記第１回転部材の部分の温度よりも低い加熱装置。
【請求項4】
前記発熱領域に対応する前記第１回転部材の部分の温度のうち、前記一端に対応する前記第１回転部材の部分の温度が最も低い請求項３に記載の加熱装置。
【請求項5】
前記第１回転部材は、ベース層と、前記ベース層の外周面を被覆する少なくとも１つの層から成る被覆層と、を有し、
前記積層数の少ない部分は、前記ベース層の一部が前記被覆層によって被覆されずに露出する露出部である請求項１から４のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項6】
前記積層数の少ない部分が配置される長手方向全領域において、前記発熱体が配置されていない請求項１から５のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項7】
請求項１から６のいずれかに記載の加熱装置を備える画像形成装置。
【請求項8】
請求項１から６のいずれかに記載の加熱装置を備える熱圧着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、加熱装置、画像形成装置及び熱圧着装置に関する。
【背景技術】
【0002】
複写機、プリンタなどの画像形成装置に搭載される加熱装置として、用紙上のトナーを熱により定着させる定着装置や用紙上のインクを乾燥させる乾燥装置などが知られている。
【0003】
例えば、特許文献１（特開２０１６－６２０２４号公報）には、長手状の基板に、発熱体や電気接点、これらを電気的に接続する導体パターンなどが設けられた板状の加熱部材（ヒータ）を備える定着装置が開示されている。一般的に、定着装置は、加熱部材のほか、互いに対向するローラやベルトなどの一対の回転部材を備えており、加熱部材によって加熱された回転部材同士の間（ニップ部）に未定着着画像が担持された記録媒体が搬送されることにより、記録媒体が加熱され、未定着画像が定着される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、このような導体パターンが基板に設けられている加熱部材においては、発熱体を発熱させる際、導体パターンへの通電により導体パターンでもわずかながら発熱が生じる。このため、加熱部材全体の発熱分布は、導体パターンの発熱の影響を受けることになる。従って、導体パターンの発熱分布にばらつきがあると、それが原因で加熱部材の温度分布にもばらつきが生じる。
【0005】
このように、加熱部材の温度分布にばらつきがあると、加熱部材から受ける回転部材の熱の影響も一様ではなくなる。このため、除電などの目的で一部に被覆層が設けられていない定着ベルトなど、一部に積層数の少ない部分を有する回転部材が、その積層数の少ない部分を加熱部材の温度の高い部分に近づけて配置されると、積層数の少ない部分が熱により劣化しやすくなる懸念がある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するため、本発明は、回転可能な第１回転部材と、前記第１回転部材の外周面に接触してニップ部を形成する回転可能な第２回転部材と、前記第１回転部材を加熱する加熱部材と、を備える加熱装置であって、前記加熱部材は、基材と、発熱体と、電極部と、前記発熱体と前記電極部とを接続する導電部と、を有し、前記第１回転部材は、径方向に重ねられた複数の層を有し、前記加熱部材の発熱領域における長手方向中央よりも一端側に配置される前記第１回転部材の一部には、前記複数の層の積層数が少ない部分が設けられ、前記一端側の任意の位置で前記加熱部材に流れる電流の二乗の合計値は、前記長手方向中央を基準に前記一端側の任意の位置とは対称の位置で前記加熱部材に流れる電流の二乗の合計値よりも小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、第１回転部材における積層数の少ない部分の劣化を抑制できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図2】本実施形態に係る定着装置の概略構成図である。
【図3】前記定着装置の斜視図である。
【図4】前記定着装置の分解斜視図である。
【図5】前記定着装置が備える加熱ユニットの斜視図である。
【図6】前記加熱ユニットの分解斜視図である。
【図7】本実施形態に係るヒータの平面図である。
【図8】前記ヒータの分解斜視図である。
【図9】前記ヒータにコネクタが接続された状態を示す斜視図である。
【図10】前記ヒータの平面図である。
【図11】全ての抵抗発熱体を発熱させた場合のブロックごとの給電線の発熱量を示す図である。
【図12】一部の発熱部のみを発熱させた場合のブロックごとの給電線の発熱量を示す図である。
【図13】定着ベルトの温度分布を示す図である。
【図14】定着ベルトの温度分布と露出部との位置関係を示す図である。
【図15】ヒータと露出部との位置関係を示す図である。
【図16】露出部が配置される長手方向全領域に抵抗発熱体が配置されない例を示す図である。
【図17】小型化されたヒータの平面図である。
【図18】他のヒータの平面図である。
【図19】さらに別のヒータの平面図である。
【図20】発熱領域の一端で最も温度が低くなるヒータの別の例を示す図である。
【図21】発熱領域の一端で最も温度が低くなるヒータのさらに別の例を示す図である。
【図22】他の定着装置の構成を示す図である。
【図23】別の定着装置の構成を示す図である。
【図24】さらに別の定着装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。
【0010】
図１は、本発明の一実施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、画像形成部２００と、転写部３００と、定着部４００と、記録媒体供給部５００と、記録媒体排出部６００と、を備えている。
【0012】
画像形成部２００には、４つの作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋと、露光装置６と、が設けられている。各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されている。また、各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー、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、基本的に同様の構成である。具体的に、各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、表面に画像を担持する像担持体である感光体２と、感光体２の表面を帯電させる帯電手段である帯電ローラ３と、感光体２上にトナー画像を形成する現像手段である現像装置４と、感光体２の表面をクリーニングするクリーニング手段であるクリーニングブレード５と、を備えている。露光装置６は、画像情報に基づいて感光体２の帯電面を露光して静電潜像を形成する潜像形成手段である。
【0013】
転写部３００には、記録媒体である用紙に画像を転写する転写装置８が設けられている。なお、画像が形成（転写）される記録媒体は、紙（普通紙、厚紙、薄紙、コート紙、ラベル紙、封筒などを含む）のほか、ＯＨＰシートなどの樹脂製のシートであってもよい。転写装置８は、中間転写ベルト１１と、４つの一次転写ローラ１２と、二次転写ローラ１３と、を有している。中間転写ベルト１１は、表面に画像を担持してその画像を用紙に転写する転写部材であり、無端状のベルト部材で構成されている。各一次転写ローラ１２は、中間転写ベルト１１を介してそれぞれ別の感光体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との間に、中間転写ベルト１１と各感光体２とが接触する一次転写ニップが形成されている。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を張架する複数のローラの１つに接触し、中間転写ベルト１１との間に二次転写ニップを形成している。
【0014】
定着部４００には、用紙を加熱する加熱装置であって、用紙を加熱することにより用紙上の画像を定着させる定着装置９が設けられている。
【0015】
記録媒体供給部５００には、用紙Ｐを収容する給紙カセット１４と、給紙カセット１４から用紙Ｐを送り出す給紙ローラ１５と、が設けられている。
【0016】
記録媒体排出部６００には、用紙を画像形成装置外に排出する一対の排紙ローラ１７と、排紙ローラ１７によって排出された用紙を載置する排紙トレイ１８と、が設けられている。
【0017】
次に、図１を参照しつつ本実施形態に係る画像形成装置１００の印刷動作について説明する。
【0018】
印刷動作開始の指示があると、各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの感光体２、及び中間転写ベルト１１が回転を開始する。また、給紙ローラ１５が回転することにより、給紙カセット１４から用紙Ｐが送り出される。送り出された用紙Ｐは、一対のタイミングローラ１６に接触して一旦停止される。
【0019】
各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋでは、まず、帯電ローラ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画像情報に基づいて、露光装置６が各感光体２の表面（帯電面）に露光する。これにより、露光された部分の電位が低下して各感光体２の表面に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。各感光体２上に形成されたトナー画像は、各感光体２の回転に伴って一次転写ニップ（一次転写ローラ１２の位置）に達すると、回転する中間転写ベルト１１上に順次重なり合うように転写される。かくして、中間転写ベルト１１上にフルカラーのトナー画像が形成される。また、感光体２から中間転写ベルト１１へ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やその他の異物はクリーニングブレード５によって除去される。さらに、クリーニングされた各感光体２の表面に対して、保護剤供給装置７によって掻き取られた像担持体保護剤が供給され、感光体２は次の静電潜像の形成に備えられる。
【0020】
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、タイミングローラ１６によって搬送されてきた用紙Ｐ上に転写される。そして、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は排紙ローラ１７によって排紙トレイ１８へ排出され、一連の印刷動作が完了する。
【0021】
以上の印刷動作の説明は、フルカラー画像を形成するときの動作についてであるが、４つの作像ユニットのうち、いずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つの作像ユニットを使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。
【0022】
続いて、本実施形態に係る定着装置９の構成について説明する。
【0023】
図２に示すように、本実施形態に係る定着装置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、温度センサ１９と、を備えている。
【0024】
定着ベルト２０は、回転可能に設けられた第１回転部材であって、用紙Ｐの未定着トナー担持面側（画像形成面側）に配置されて未定着トナーを用紙Ｐに定着させる定着部材である。定着ベルト２０は、例えば、外径が２５ｍｍで厚みが４０～１２０μｍの筒状基材を有する無端状のベルト部材で構成される。基材の材料は、ポリイミドのほか、ＰＥＥＫなどの耐熱性樹脂やニッケル、ＳＵＳなどの金属材料であってもよい。また、耐久性を高めると共に離型性を確保するため、基材の外周面に、ＰＦＡやＰＴＦＥなどのフッ素樹脂から成る離型層が設けられてもよい。また、基材と離型層との間に、ゴムなどから成る弾性層が設けられてもよい。さらに、基材の内周面に、ポリイミドやＰＴＦＥなどから成る摺動層が設けられてもよい。
【0025】
加圧ローラ２１は、定着ベルト２０とは別の回転可能な第２回転部材であって、定着ベルト２０の外周面に対向するように配置された対向部材である。また、加圧ローラ２１は、定着ベルト２０の外周面に圧接されて、定着ベルト２０との間にニップ部Ｎを形成する加圧部材でもある。加圧ローラ２１は、例えば、外径が２５ｍｍであって、鉄製の芯金と、この芯金の外周面に設けられたシリコーンゴム製の弾性層と、弾性層の外周面に設けられたフッ素樹脂製の離型層とを有するローラなどにより構成される。
【0026】
ヒータ２２は、定着ベルト２０の内側に配置され、定着ベルト２０や、定着ベルト２０を介して用紙を加熱する加熱部材である。本実施形態では、ヒータ２２が、板状の基材５０と、基材５０上に設けられた第１絶縁層５１と、第１絶縁層５１上に設けられた導体層５２と、導体層５２を被覆する第２絶縁層５３と、により構成されている。導体層５２は、発熱部６０を有している。
【0027】
基材５０は、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）や鉄、アルミニウム等の金属材料で構成される。また、基材５０の材料として、金属材料のほか、セラミック、ガラス等を用いることも可能である。基材５０にセラミックなどの絶縁材料を用いた場合は、基材５０と導体層５２との間の第１絶縁層５１を省略することが可能である。一方、金属材料は、急速加熱に対する耐久性に優れ、加工もしやすいため、低コスト化を図るのに好適である。金属材料の中でも、特にアルミニウムや銅は熱伝導性が高く、温度ムラが発生しにくい点で好ましい。また、ステンレスはこれらに比べて安価に製造できる利点がある。
【0028】
各絶縁層５１，５３は、例えば、耐熱性ガラスなどの絶縁性を有する材料で構成される。また、これらの材料として、セラミックあるいはポリイミドなどを用いてもよい。また、基材５０の第１絶縁層５１や第２絶縁層５３が設けられる面とは反対側の面に、別途絶縁層が設けられてもよい。
【0029】
本実施形態では、発熱部６０が基材５０よりもニップ部Ｎ側に配置されているが、これとは反対に、基材５０が発熱部６０よりもニップ部Ｎ側に配置されてもよい。ただしその場合は、発熱部６０の熱が基材５０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５０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。
【0030】
また、本実施形態では、ヒータ２２から定着ベルト２０への熱伝達効率を高めるため、ヒータ２２が定着ベルト２０の内周面に対して直接接触するように配置されている。また、これに限らず、ヒータ２２は、定着ベルト２０に対して、非接触、あるいは低摩擦シートなどを介して間接的に接触するように配置されてもよい。また、定着ベルト２０に対するヒータ２２の接触箇所は、定着ベルト２０の外周面であってもよい。ただし、定着ベルト２０の外周面の傷付きによる定着品質の低下を回避するため、ヒータ２２が接触する面は、定着ベルト２０の内周面であることが望ましい。
【0031】
ヒータホルダ２３は、定着ベルト２０の内側でヒータ２２を保持する保持部材である。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、耐熱性の材料で構成されることが望ましい。特に、ヒータホルダ２３が、ＬＣＰやＰＥＥＫなどの低熱伝導性の耐熱性樹脂で構成される場合は、ヒータホルダ２３の耐熱性を確保しつつ、ヒータ２２からヒータホルダ２３への伝熱が抑制されるので、効率的に定着ベルト２０を加熱することが可能である。
【0032】
ステー２４は、定着ベルト２０の内側に配置される補強部材である。ステー２４によってヒータホルダ２３のニップ部Ｎ側の面とは反対の面が支持されることにより、ヒータホルダ２３が加圧ローラ２１の加圧力によって撓むのが抑制される。これにより、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間に均一な幅のニップ部Ｎが形成される。ステー２４は、その剛性を確保するため、ＳＵＳやＳＥＣＣなどの鉄系金属材料によって形成されることが好ましい。
【0033】
温度センサ１９は、ヒータ２２の温度を検知する温度検知手段である。温度センサ１９の検知結果に基づいてヒータ２２の出力が制御されることにより、定着ベルト２０の温度が所望の温度（定着温度）となるように維持される。温度センサ１９は、接触型、非接触型のいずれでもよい。例えば、温度センサ１９として、サーモパイル、サーモスタット、サーミスタ、ＮＣセンサなどの公知の温度センサを適用可能である。
【0034】
本実施形態に係る定着装置９においては、印刷動作が開始されると、ヒータ２２に電力が供給されることにより、発熱部６０が発熱し、定着ベルト２０が加熱される。また、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。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（ニップ部Ｎ）に搬送されることにより、未定着トナーが加熱及び加圧されてトナー画像が用紙Ｐに定着される。
【0035】
【0036】
図３及び図４に示すように、本実施形態に係る定着装置９は、矩形の枠状に形成された装置フレーム４０を備えている。装置フレーム４０は、一対の側壁部２８及び前壁部２７を一体に有する第１装置フレーム２５と、後壁部２９を有する第２装置フレーム２６と、によって構成されている。第１装置フレーム２５と第２装置フレーム２６は、一対の側壁部２８に設けられた複数の係合突起２８ａが後壁部２９に設けられた複数の係合孔２９ａに係合することにより組み付けられる。
【0037】
定着ベルト２０や加圧ローラ２１は、一対の側壁部２８によって支持される。このため、各側壁部２８には、加圧ローラ２１の回転軸などを挿通させるための挿通溝２８ｂが設けられている。挿通溝２８ｂは、その一端側（後壁部２９側）で開口し、これとは反対側の端では開口しない突き当て部が形成されている。この突き当て部には、加圧ローラ２１の回転軸を回転可能に支持する軸受３０が設けられている。加圧ローラ２１が各側壁部２８によって支持された状態では、加圧ローラ２１の軸方向の一端に設けられた駆動伝達部材としての駆動伝達ギヤ３１が、側壁部２８よりも外側に露出した状態で配置される。これにより、定着装置９が画像形成装置本体に搭載されると、駆動伝達ギヤ３１が画像形成装置本体に設けられているギヤに連結され、駆動源からの駆動力を伝達可能な状態となる。また、駆動伝達ギヤ３１に代えて、駆動伝達ベルトを張架するプーリやカップリング機構などの駆動伝達部材を用いてもよい。
【0038】
定着ベルト２０の長手方向の両端には、定着ベルト２０やステー２４などを支持する一対の支持部材３２が設けられている。各支持部材３２には、ガイド溝３２ａが形成されている。図４に示すように、一対の支持部材３２と、定着ベルト２０、ステー２４、ヒータホルダ２３、及びヒータ２２を組み付けた状態で、各支持部材３２のガイド溝３２ａを各側壁部２８の挿通溝２８ｂの縁に沿わせながら各支持部材３２を各側壁部２８に組み付けることにより、定着ベルト２０、ステー２４、ヒータホルダ２３及びヒータ２２が、各側壁部２８に支持される。また、各支持部材３２が、後壁部２９との間に設けられた付勢部材としての一対のバネ３３によって付勢されることにより、定着ベルト２０が加圧ローラ２１へ加圧され、ニップ部が形成される。
【0039】
また、後壁部２９には、画像形成装置本体に対する定着装置本体の位置決めを行う位置決め部としての孔部２９ｂが設けられている。一方、画像形成装置本体には、位置決め部としての突起１０１（図４参照）が設けられている。この突起１０１が、定着装置９の孔部２９ｂに対して挿入されることで、突起１０１と孔部２９ｂが嵌合し、画像形成装置本体に対する定着装置本体の位置決めがなされる。なお、孔部２９ｂが設けられる位置は、後壁部２９の長手方向の中央よりもいずれか一方の端寄りの位置であることが好ましい。このような位置に孔部２９ｂが設けられることにより、孔部２９ｂが設けられない端側では、温度変化に伴う長手方向の伸縮が許容され、装置フレーム４０の歪を抑制することが可能である。
【0040】
【0041】
図５に示すように、ヒータ２２及びヒータホルダ２３は、図の左右方向へ長く伸びる長手状の部材である。ヒータ２２及びヒータホルダ２３は、定着装置に組み込まれた状態で、定着ベルト２０の長手方向又は加圧ローラ２１の軸方向へ長手状に配置される。また、同様にステー２４も、定着ベルト２０の長手方向又は加圧ローラ２１の軸方向へ長手状に配置される。
【0042】
図５及び図６に示すように、ヒータホルダ２３には、ヒータ２２を収容するための矩形の収容凹部２３ａが設けられている。収容凹部２３ａは、ヒータ２２とほぼ同等の形状及びサイズに形成されている。ただし、収容凹部２３ａの長手方向寸法Ｌ２はヒータ２２の長手方向寸法Ｌ１よりも若干長く設定されている。このため、熱膨張によってヒータ２２がその長手方向に伸びても、ヒータ２２と収容凹部２３ａとの干渉を回避できる。
【0043】
一対の支持部材３２は、定着ベルト２０の内側に挿入されて定着ベルト２０を支持するＣ字状のベルト支持部３２ｂと、定着ベルト２０の端面に接触して定着ベルト２０の長手方向の移動（片寄り）を規制するフランジ状のベルト規制部３２ｃと、ヒータホルダ２３及びステー２４の長手方向の両端近傍部分が挿入されてこれらを支持する支持凹部３２ｄと、を有している。定着ベルト２０は、その長手方向の両端にベルト支持部３２ｂが挿入されることで、ベルト非回転時において基本的に周方向（ベルト回転方向）の張力が作用しない、いわゆるフリーベルト方式で支持される。
【0044】
また、図５及び図６に示すように、ヒータホルダ２３の長手方向の中央よりも一端側には、位置決め部としての位置決め凹部２３ｅが設けられている。この位置決め凹部２３ｅに対して、図５及び図６における左側の支持部材３２の嵌合部３２ｅが嵌合することにより、ヒータホルダ２３と支持部材３２との位置決めがなされる。一方、図５及び図６における右側の支持部材３２には、嵌合部３２ｅは設けられておらず、ヒータホルダ２３との長手方向の位置決めはされない。このように、支持部材３２に対するヒータホルダ２３の位置決めをヒータホルダ２３の長手方向の片側のみとすることで、温度変化に伴うヒータホルダ２３の長手方向の伸縮が許容される。
【0045】
また、図６に示すように、ステー２４の長手方向の両端近傍部分には、各支持部材３２に対するステー２４の移動を規制する段差部２４ａが設けられている。各段差部２４ａは支持部材３２に突き当たることで支持部材３２に対するステー２４の長手方向の移動を規制する。ただし、これら段差部２４ａのうち少なくとも一方は、支持部材３２に対して隙間（ガタ）を介して配置される。このように、少なくとも一方の段差部２４ａが支持部材３２に対して隙間を介して配置されることにより、温度変化に伴うステー２４の伸縮が許容される。
【0046】
【0047】
図８に示すように、ヒータ２２の基材５０上には、第１絶縁層５１を介して発熱部６０を構成する複数の抵抗発熱体５９が配置されている。各抵抗発熱体５９は、基材５０の長手方向Ｚに渡って一列に並んで配置されている。なお、本明細書中でいう「基材の長手方向」、「ヒータの長手方向」は、「定着ベルトの長手方向」、及び「加圧ローラの軸方向」と同じ方向を意味する。導体層５２は、複数の抵抗発熱体５９のほか、複数の電極部６１と、複数の給電線（導電部）６２と、が設けられている。各抵抗発熱体５９は、複数の給電線６２を介して複数の電極部６１のいずれか２つに電気的に接続されている。図７に示すように、各抵抗発熱体５９の全体及び各給電線６２の大部分は、第２絶縁層５３によって覆われ、絶縁性が確保されている。また、各抵抗発熱体５９は、互いに間隔をあけて配列されているため、隣り合う抵抗発熱体５９同士の間は絶縁領域（第２絶縁層５３）が介在している。一方、各電極部６１は、後述のコネクタが接続できるように、第２絶縁層５３によってほとんど覆われておらず露出した状態となっている。
【0048】
抵抗発熱体５９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などにより基材５０に塗工し、その後、当該基材５０を焼成することによって形成することができる。また、抵抗発熱体５９の材料として、銀合金（ＡｇＰｔ）や酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）などの抵抗材料を用いてもよい。
【0049】
電極部６１及び給電線６２は、抵抗発熱体５９よりも小さい抵抗値の導体で構成されている。例えば、電極部６１及び給電線６２は、銀（Ａｇ）あるいは銀パラジウム（ＡｇＰｄ）などの材料を基材５０上にスクリーン印刷することによって形成される。
【0050】
図９は、ヒータ２２に給電部材としてのコネクタ７０が接続された状態を示す斜視図である。
【0051】
図９に示すように、コネクタ７０は、樹脂製のハウジング７１と、ハウジング７１に設けられた複数のコンタクト端子７２と、を有している。各コンタクト端子７２は、板バネで構成されている。また、各コンタクト端子７２には、給電用のハーネス７３が接続されている。
【0052】
図９に示すように、コネクタ７０は、ヒータ２２及びヒータホルダ２３を一緒に挟むようにして取り付けられる。これにより、ヒータ２２及びヒータホルダ２３は、コネクタ７０によって一緒に保持される。また、この状態で、コネクタ７０の各コンタクト端子７２の先端（接触部７２ａ）が、それぞれ対応する電極部６１に弾性的に接触（圧接）することにより、各コンタクト端子７２と各電極部６１とが電気的に接続される。また同様に、図９に示すヒータ２２の長手方向の端とは反対側の端にある電極部６１に対しても、コネクタ７０が接続される。これにより、コネクタ７０を介して画像形成装置に設けられた電源から発熱部６０へ電力が供給可能な状態となる。
【0053】
以下、図１０に基づき、本実施形態に係るヒータ２２の構成についてさらに詳しく説明する。
【0054】
図１０に示すように、本実施形態に係るヒータ２２には、７つの抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇと、３つの電極部６１Ａ～６１Ｃと、これらを接続する４つの給電線６２Ａ～６２Ｄと、が設けられている。３つの電極部６１Ａ～６１Ｃのうち、２つの電極部６１Ａ，６１Ｃは、各抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇよりも基材５０の長手方向Ｚの一端側（図１０における左側）に配置され、残りの１つの電極部６１Ｂは、各抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇよりも基材５０の長手方向Ｚの他端側（図１０における右側）に配置されている。各抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇは、一端側に配置される２つの電極部６１Ａ，６１Ｃのうちのいずれかと、他端側に配置される１つの電極部６１Ｂに対して、電気的に接続されている。
【0055】
詳しくは、７つの抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇのうち、両端以外の各抵抗発熱体５９Ｂ～５９Ｆは、第１給電線６２Ａを介して第１電極部６１Ａに並列に接続されると共に、第２給電線６２Ｂを介して第２電極部６１Ｂに並列に接続されている。一方、両端の各抵抗発熱体５９Ａ，５９Ｇは、第３給電線６２Ｃ又は第４給電線６２Ｄを介して第３電極部６１Ｃに並列に接続されると共に、第２給電線６２Ｂを介して第２電極部６１Ｂに並列に接続されている。
【0056】
このような接続構造とすることで、本実施形態では、両端以外の各抵抗発熱体５９Ｂ～５９Ｆで構成される第１発熱部６０Ａと、両端の各抵抗発熱体５９Ａ，５９Ｇで構成される第２発熱部６０Ｂとを、互いに独立して発熱制御することが可能である。具体的に、第１電極部６１Ａ及び第２電極部６１Ｂに電圧を印加して両電極部６１Ａ，６１Ｂ間に電位差を生じさせた場合は、両端以外の各抵抗発熱体５９Ｂ～５９Ｆが通電し、第１発熱部６０Ａのみが発熱する。一方、第３電極部６１Ｃ及び第２電極部６１Ｂに電圧を印加して両電極部６１Ｃ，６１Ｂ間に電位差を生じさせた場合は、両端の各抵抗発熱体５９Ａ，５９Ｇが通電するため、第２の発熱部６０Ｂのみが発熱する。また、全ての電極部６１Ａ～６１Ｃに電圧を印加して第１電極部６１Ａと第２電極部６１の間及び第３電極部６１Ｃと第２電極部６１Ｂの間でそれぞれ電位差を生じさせた場合は、全ての抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇが通電するため、第１の発熱部６０Ａ及び第２の発熱部６０Ｂの両方が発熱する。例えば、Ａ４サイズ（通紙幅：２１０ｍｍ）以下の比較的小さい幅サイズの用紙を通紙する場合は、第１の発熱部６０Ａのみを発熱させ、Ａ３サイズ（通紙幅：２９７ｍｍ）以上の比較的大きい幅サイズの用紙を通紙する場合は、第１の発熱部６０Ａに加え第２の発熱部６０Ｂも発熱させることで、用紙幅に応じた発熱領域とすることが可能である。
【0057】
ここで、本実施形態に係るヒータ２２に生じる温度のばらつき（温度分布偏差）について説明する。
【0058】
一般的に、上記のような抵抗発熱体が給電線を介して電極部に接続されたヒータにおいては、抵抗発熱体を発熱させる際、給電線への通電により給電線でもわずかながら発熱が生じる。従って、給電線の発熱分布によっては、ヒータの温度分布にばらつきが生じる虞がある。特に、画像形成装置の高速化に伴い、発熱量を増大させるべく発熱体へ流れる電流を大きくすると、給電線で生じる発熱量も大きくなるため、その影響を無視できなくなる。
【0059】
図１１では、全ての抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇに対して電流が２０％ずつ流れた場合に、抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇごとに区画された各ブロック内で発生する各給電線６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｄの発熱量とその合計値を示す。ここで、基材５０の抵抗発熱体５９が設けられている面に沿って長手方向Ｚと交差する方向Ｙ（図１０参照）を、基材５０の「短手方向」と称すると、本実施形態では、各給電線６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｄの短手方向Ｙに伸びる部分は短く、その部分における発熱量はわずかであることから無視し、長手方向Ｚに伸びる部分で発生する発熱量のみを算出している。また、発熱量（Ｗ）は下記式（１）で表されることから、図１１の表に示す発熱量は、便宜的に各給電線に流れる電流（Ｉ）の二乗として算出している。よって、算出された発熱量の数値は、あくまで簡易的に算出された値であり、実際の発熱量とは異なるものである。
【0060】
【数1】
【0061】
発熱量の算出方法について、図１１における第１ブロック及び第２ブロックを例に説明すると、第１ブロックにおいては、第１給電線６２Ａに流れる電流が１００％、第４給電線６２Ｄに流れる電流が２０％であるので、それぞれの二乗の合計値である１０４００（１００００＋４００）が第１ブロックにおける給電線の合計発熱量となる。また、第２ブロックにおいては、第１給電線６２Ａに流れる電流が８０％、第２給電線６２Ｂに流れる電流が２０％、第４給電線６２Ｄに流れる電流が２０％であるので、これらの二乗の合計値である７２００（６４００＋４００＋４００）が第２ブロックにおける給電線の合計発熱量となる。また、他のブロックにおいても、同様にして発熱量を算出している。
【0062】
そして、各ブロックの合計発熱量を縦軸に表したものが、図１１中のグラフである。このグラフを見てわかるように、各給電線の合計発熱量は、両端側のブロックで大きく、反対に中央側のブロックでは低くなる。また、中央に対して対称のブロック同士（例えば、第１ブロックと第７ブロック）における各給電線の合計発熱量も異なっている。このように、給電線の発熱分布には基材の長手方向Ｚに渡ってばらつきがあるため、このばらつきによってヒータの発熱分布にもばらつきが発生する。
【0063】
また、このような給電線の発熱に起因する温度のばらつきは、全ての抵抗発熱体を発熱させる場合（図１１に示す例）だけに限らず、一部の抵抗発熱体を発熱させる場合でも発生し得る。特に、ヒータの小型化や画像形成装置の高速化に伴って、給電線に意図しない分流が生じた場合は、温度のばらつきが顕著となる虞がある。また、意図しない分流は、ヒータを短手方向に小型化すべく、給電線の幅をヒータの短手方向に小さくした結果、給電線の抵抗値が大きくなった場合や、画像形成装置を高速化するため、抵抗発熱体の発熱量を増加させるべく、抵抗発熱体の抵抗値を小さくした場合に、発生しやすくなる。すなわち、小型化や高速化に伴って給電線の抵抗値と抵抗発熱体の抵抗値とが相対的に接近した場合は、これまで通電しなかった経路にも通電し得る（意図しない分流が発生し得る）状態となる。
【0064】
例えば、図１２に示すように、両端以外の各抵抗発熱体５９Ｂ～５９Ｆ（第１発熱部６０Ａ）のみに通電した場合に、図の左から２番目の抵抗発熱体５９Ｂを通過した電流の一部が、その先の第２給電線６２Ｂの分岐部Ｘにて第２電極部６１Ｂ側とは反対側（図の左側）にも流れる意図しない分流が発生することがある。分流した電流は、図１２における左端の抵抗発熱体５９Ａを通過し、さらに、第３給電線６２Ｃ、第３電極部６１Ｃ、第４給電線６２Ｄを介して右端の抵抗発熱体５９Ｇを通過した後、第２給電線６２Ｂに合流する。
【0065】
このように、意図しない分流は、分岐部Ｘから図１２中の一点鎖線Ｋ３で示す分岐導電経路を通って第２給電線６２Ｂに至る。また、このような意図しない分流は、本実施形態に係るヒータ２２のような、ヒータ２２の導電経路が、両端以外の各抵抗発熱体５９Ｂ～５９Ｆ（第１発熱部６０Ａ）と第１電極部６１Ａとを接続する第１導電経路（第１導電部）Ｋ１と、両端以外の各抵抗発熱体５９Ｂ～５９Ｆからヒータ２２の長手方向のうちの第１方向Ｓ１（図１２における右方向）に伸びて第２電極部６１Ｂに接続される第２導電経路（第２導電部）Ｋ２と、第２導電経路Ｋ２から第１方向Ｓ１とは反対の第２方向Ｓ２（図１２における左方向）に分岐して第１導電経路Ｋ１を介さずに第２導電経路Ｋ２又は第２電極部６１Ｂに接続される第３導電経路（分岐導電経路）Ｋ３と、を少なくとも有する構成であれば生じ得る。なお、本実施形態では、第３導電経路（分岐導電経路）Ｋ３が、第２給電線６２Ｂの一部（分岐部Ｘから図１２における左側の部分）と、第３給電線６２Ｃと、第４給電線６２Ｄとから成る第３導電部のほか、両端の各抵抗発熱体５９Ａ，５９Ｇ（第２発熱部６０Ｂ）と、第３電極部６１Ｃと、を含む導電経路で構成されている。また、第３導電経路Ｋ３は、抵抗発熱体や電極部を含まない給電線のみの導電経路であってもよい。そのような場合も、意図しない分流は生じる可能性がある。
【0066】
図１２中の表及びグラフに、意図しない分流が発生した場合のブロックごとの各給電線６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｄで生じる発熱量及びその合計値を示す。この例では、両端以外の各抵抗発熱体５９Ｂ～５９Ｆへ電流が２０％ずつ均等に流れた場合に、そのうちの一部の電流が分岐部Ｘにおいて５％分流したとして、発熱させるブロック（第２ブロック～第６ブロック）ごとの各給電線６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｄの発熱量を算出している。なお、発熱量の算出方法は、図１１に示す例で説明した方法と同様である。
【0067】
図１２中の表及びグラフに示すように、この場合も、各給電線の合計発熱量は、両端側のブロックで大きく、反対に中央側のブロックでは低くなり、ばらつきが発生する。さらに、図１２の場合は、図１１とは反対に、グラフの右側のブロックよりも左側のブロックの温度が高くなる温度偏差が生じる。なお、図１１及び図１２では、電流が一方向に流れる様子を示しているが、ヒータ２２に流れる電流は直流でもよいし交流でもよい。
【0068】
以上のように、本実施形態に係る定着装置においては、ブロックごとの給電線の発熱量のばらつきに起因して、ヒータの温度も長手方向の一端側よりも他端側で高くなる温度偏差が発生する。従って、このような温度偏差があるヒータによって定着ベルトが加熱されると、図１３に示すように、加熱される定着ベルト２０の温度にもその長手方向Ｕに渡る温度偏差が発生する。なお、図１３では、図１１に示すヒータ２２の温度偏差を例にしているが、ここでは、ヒータ２２が図１１とは左右逆に配置されているので、定着ベルト２０に生じる温度偏差も図１１とは左右逆になっている。
【0069】
ところで、定着ベルトの表面（外周面）に設けられたフッ素樹脂などの離型層は、摩耗により経時的に負極性に帯電しやすくなることがある。その場合、トナーの帯電極性が正極性であると、トナーと離型層との間に静電吸着力が生じ、定着ベルトの外周面にトナーが付着し、画像不良が発生する虞がある。そのため、定着ベルトのベース層（基材）が金属などの導電材料で構成されている場合は、定着ベルトの長手方向の一端側でベース層の一部を露出させ、そのベース層の露出部に除電部材を接触させることにより、定着ベルトの除電を行うようにしている。
【0070】
しかしながら、このようなベース層の一部を露出させた部分（露出部）においては、離型層などの被覆層がある部分に比べて、耐久性が低下する。このため、定着ベルト内にヒータを配置するにあたって、上記のような温度の高い端部側を露出部側に配置すると、耐久性の低い露出部が熱により劣化しやすくなる懸念がある。
【0071】
そこで、本実施形態に係る画像形成装置においては、定着ベルトの露出部の劣化を抑制するため、定着ベルトに対するヒータの配置を次のようにしている。
【0072】
図１４は、本実施形態に係る定着装置の構成を示す正面図である。
【0073】
まず、図１４に基づき、本実施形態に係る定着ベルト２０の構成について説明する。本実施形態に係る定着ベルト２０は、その長手方向Ｕの一端に、除電の目的で設けられた露出部２０ａを有している。この場合、定着ベルト２０は、金属などの導電材料で構成されたベース層（基材）３４と、ベース層３４の外周面を被覆する被覆層３５と、を有し、定着ベルト２０の長手方向一端の一部の領域で、被覆層３５が無くベース層３４が露出する露出部２０ａが設けられている。被覆層３５は、離型層や弾性層などのいずれか１つの層によって構成されていてもよいし、複数の層が積層されて構成されていてもよい。また、露出部２０ａは、最大幅の用紙が通過する最大通紙領域（最大記録媒体通過領域）Ｗよりも長手方向Ｕの外側（一端側）に設けられている。
【0074】
また、この場合、加圧ローラ２１においても、その外周面の一部に、離型層３７が無い露出部２１ａが設けられている。露出部２１ａでは、導電ゴムなどの導電材料で構成された弾性層３６が露出している。この加圧ローラ２１の露出部２１ａを定着ベルト２０の露出部２０ａに接触させることにより、加圧ローラ２１を介して定着ベルト２０を除電することができる。また、定着ベルト２０の露出部２０ａに加圧ローラ２１とは別の除電部材（導電部材）を接触させて除電を行ってもよい。
【0075】
このように、本実施形態に係る定着装置９においては、定着ベルト２０の一部に露出部２０ａが設けられていることにより、定着ベルト２０の除電を行うことができ、定着ベルト２０が帯電することによる画像不良の発生を防止することが可能である。しかしながら、露出部２０ａにおいては、定着ベルト２０を構成する層の積層数が少なくなるため、耐久性が低下し、熱劣化しやすくなる懸念がある。
【0076】
そこで、本実施形態に係る定着装置９においては、露出部２０ａの熱劣化を抑制するため、図１４に示すように、露出部２０ａが設けられた定着ベルト２０の長手方向Ｕの一端の温度が、これとは反対の他端の温度よりも低くなるようにしている。すなわち、定着ベルト２０の前記一端（露出部２０ａ側の端）の温度が低くなるように、ヒータ２２を配置する。これにより、露出部２０ａが高い温度で加熱されるのを抑制でき、露出部２０ａの熱劣化を抑制できるようになる。
【0077】
露出部２０ａが設けられた一端の温度が、これとは反対の他端の温度よりも低くなっていることは、例えば、通紙可能な最大幅の用紙を少なくとも１００枚連続通紙した場合に、定着ベルト２０の長手方向Ｕの一端と他端の温度（図１４に示す温度ｔ１及び温度ｔ２）を測定することにより確認することができる。
【0078】
また、定着ベルト２０における温度測定箇所は、定着ベルト２０の長手方向の一端及び他端に限らず、それ以外の部分であってもよい。すなわち、図１５に示すように、定着ベルト２０の温度分布は、ヒータ２２の各抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇが配列された発熱領域Ｈの長手方向の中央ｃから両端ｅ１，ｅ２に向かって徐々に上昇するように変化するので、発熱領域Ｈの中央ｃを基準に互いに対称な位置で定着ベルト２０の温度を測定すれば、定着ベルト２０の温度分布を把握することが可能である。従って、ヒータ２２の発熱領域Ｈにおける長手方向中央ｃよりも一端側の任意の位置（例えば、図１５に示す位置α１）に対応する定着ベルト２０の部分の温度ｔ３と、長手方向中央ｃを基準に一端側の任意の位置とは対称の位置（例えば、図１５に示す位置α２）に対応する定着ベルト２０の部分の温度ｔ４を測定してもよい。そして、その場合、発熱領域Ｈの長手方向中央ｃよりも一端ｅ１側（露出部２０ａ側）の任意の位置で測定される定着ベルト２０の温度ｔ３が、長手方向中央ｃを基準に対称の位置で測定される定着ベルト２０の温度ｔ４よりも低ければよい。なお、上記「発熱領域の位置に対応する定着ベルトの部分」とは、発熱領域の長手方向における特定位置に対して接触又は対向する定着ベルトの部分を意味し、以下で述べる「対応する部分」についても同様である。
【0079】
また、上述のように、ヒータ２２の温度は、ヒータ２２に流れる電流の二乗の合計値（Ｉ２）と相関関係があるので、定着ベルト２０の温度を測定する方法に代えて、複数の抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇごとに区画された各ブロック内に流れる電流の二乗の合計値（Ｉ２）を測定することによっても、定着ベルト２０の温度分布を把握することが可能である。従って、発熱領域Ｈの長手方向中央ｃよりも一端ｅ１側の任意の位置（例えば、図１５に示す位置α１）と、長手方向中央ｃを基準に一端ｅ１側の任意の位置とは対称の位置（例えば、図１５に示す位置α２）とで、ヒータ２２に流れる電流の二乗の合計値を測定し、その結果、露出部２０ａが配置される側で測定された電流の二乗の合計値が、これとは対称の位置で測定された電流の二乗の合計値よりも小さくなればよい。
【0080】
さらに、露出部２０ａにおける温度上昇をより確実に抑制するには、図１５において、露出部２０ａが配置される長手方向全領域β１の各位置で測定される定着ベルト２０の温度が、長手方向中央ｃを基準に露出部２０ａが配置される長手方向全領域β１とは対称の領域β２の各位置で測定される定着ベルト２０の温度よりも低いことが好ましい。また、同様の理由から、露出部２０ａが配置される長手方向全領域β１の各位置でヒータ２２流れる電流の二乗の合計値も、長手方向中央ｃを基準に対称の領域β２の各位置でヒータ２２に流れる測定電流の二乗の合計値よりも小さいことが好ましい。なお、露出部２０ａが配置される長手方向全領域β１に対応するヒータ２２の部分のうち、一部の部分において、抵抗発熱体５９や給電線６２などが無く、電流が流れない領域があってもよい。
【0081】
また、図１６に示す例のように、露出部２０ａが配置される長手方向全領域β１において、全ての抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇが配置されないようにしてもよい。すなわち、露出部２０ａが、発熱領域Ｈとの間に長手方向Ｕの間隔Ｇをあけて配置されるようにしてもよい。これにより、露出部２０ａへの熱の影響をより効果的に低減でき、露出部２０ａの温度上昇をより一層抑制できるようになる。また、このような発熱領域Ｈと露出部２０ａとの間に長手方向の間隔Ｇをあける態様は、本実施形態とは反対に、露出部２０ａが温度の高い端部側（図１６における発熱領域Ｈの長手方向中央ｃよりも左側）に配置される場合であっても、露出部２０ａの温度上昇を抑制する一定の効果が期待できる。
【0082】
以上のように、上述の各実施形態に係る定着装置によれば、定着ベルトの温度が低くなる方の端部に露出部を設けることにより、露出部が高い温度で加熱されるのを抑制することができる。これにより、露出部の劣化が抑制され、定着ベルトの耐久性を向上させることができるようになる。
【0083】
ここで、上述の各実施形態に係るヒータにおいては、図１１に示すような全ての抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇを発熱させた場合と、図１２に示すような両端以外の抵抗発熱体５９Ｂ～５９Ｆを発熱させた場合とでは、より温度が高くなる長手方向の端が異なる（左右逆となる）。このように、温度が高くなる端が、ヒータの発熱態様に応じて左右逆転する構成においては、露出部がより熱の影響を受けやすい図１１に示す温度分布に基づいて露出部２０ａの位置を決定すればよい。すなわち、図１１に示すような全ての抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇを発熱させる場合の方が定着ベルトの加熱範囲が長手方向に広がり、露出部がより高温になりやすいので、このような場合における露出部の温度上昇の抑制を優先させる方が、露出部の耐久性向上に効果的である。
【0084】
また、上述の各実施形態に係る定着装置によれば、加熱部材の温度分布のばらつきに起因する定着ベルトの劣化の課題を改善できることにより、温度分布のばらつきが発生しやすい小型のヒータや、高速化のために発熱量を増大させたヒータを用いた構成にも対応できるようになる。
【0085】
このため、本発明は、特に次のような小型のヒータを備える画像形成装置に適用された場合に大きな効果が期待できる。具体的は、図１７に示すような基材５０の短手方向寸法Ｑに対する抵抗発熱体５９の短手方向寸法Ｒの比（Ｒ／Ｑ）が、２５％以上となるヒータ２２に対して本発明を適用した場合に、大きな効果を期待できる。さらに、このような短手方向の寸法比（Ｒ／Ｑ）が、４０％以上となるヒータ２２であれば、本発明を適用することによる効果はより一層大きくなる。
【0086】
このような短手方向寸法比（Ｒ／Ｑ）が２５％以上又は４０％以上となるヒータの場合は、小型化のために基材５０の短手方向寸法を小さくした結果、基材５０上に配置される各給電線６２Ａ～６２Ｄの短手方向寸法も小さくする必要があり、各給電線６２Ａ～６２Ｄから生じる発熱量が相対的に大きくなる。具体的に、上記短手方向寸法比（Ｒ／Ｑ）の異なる各ヒータに、所定の電圧を印加して発熱させ、表面温度をフリアシステムズ社製の赤外線サーモグラフィ（FLIR T620）を用いて、各ヒータの発熱領域の長手方向中央と端の温度差を測定したところ、下記表１に示すような結果となった。なお、短手方向寸法比（Ｒ／Ｑ）が８０％以上である場合は、基材５０の短手方向寸法に対する抵抗発熱体５９の短手方向寸法が占める割合が多くなり過ぎ、給電線の設置スペースを確保することが現実的に困難であるため、測定を保留している。
【0087】
【表1】
【0088】
上記表１を見てわかるように、短手方向寸法比（Ｒ／Ｑ）が大きくなるほど、発熱領域の長手方向中央と端の温度差が大きくなる。このことからすると、上記のような、短手方向寸法比（Ｒ／Ｑ）が２５％以上や４０％以上となるヒータの場合は、ヒータの長手方向に渡る温度偏差のばらつきに起因する問題がより顕著となる。従って、このような温度偏差のばらつきが大きいヒータを用いる構成において、上述の各実施形態に係る構成を適用した場合は、より大きな効果が得られるようになる。
【0089】
また、定着装置が備えるヒータは、図１７に示すようなブロック状（四角形状）の抵抗発熱体５９を有するヒータ２２に限らず、図１８に示すような、直線を折り返したような形状の抵抗発熱体５９を有するヒータ２２であってもよい。なお、図１８に示すヒータ２２の場合、上記抵抗発熱体５９の短手方向寸法Ｒは、折り返されるように形成された抵抗発熱体５９の１つの線状の部分の太さではなく、抵抗発熱体５９全体の短手方向寸法を意味する。また、図１７や図１８に示す例では、ヒータ２２の基材５０が長方形に形成されているため、基材５０の短手方向寸法Ｑは、長手方向Ｚにおけるどの位置でも同じ寸法であるが、基材５０は、長手方向Ｚの位置によって短手方向寸法Ｑが変化する形状であってもよい。ただし、その場合は、各抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇが配置されている長手方向範囲内（発熱領域内）の基材５０の最小の短手方向寸法を、上記基材５０の短手方向寸法Ｑとする。
【0090】
さらに、定着装置が備えるヒータは、図１９に示すような１つの抵抗発熱体５９が基材５０の長手方向Ｚに伸びるように配置されたものであってもよい。この例では、基材５０の長手方向Ｚに伸びる抵抗発熱体５９の一辺（図１９における上側の辺）が第１給電線６２Ａを介して第１電極部６１Ａに接続され、基材５０の長手方向Ｚに伸びる抵抗発熱体５９の他の辺（図１９における下側の辺）が第２給電線６２Ｂを介して第２電極部６１Ｂに接続されている。また、各電極部６１Ａ，６１Ｂは、いずれも基材５０の長手方向Ｚの中央よりも一端側（同じ端側）に配置され、各給電線６２Ａ，６２Ｂは基材５０の長手方向Ｚに渡って折り返されることなく（屈曲することなく）配置されている。
【0091】
このようなヒータ２２において、各電極部６１Ａ，６１Ｂ間に電位差を生じさせ抵抗発熱体５９を発熱させた場合、温度分布のばらつきが発生する。例えば、図１９に示す発熱領域Ｈの長手方向中央ｃとそれよりも両端ｅ１，ｅ２側の任意の対称位置α１，α２の各位置で、各給電線６２Ａ，６２Ｂで流れる電流を、９０％、５０％、１０％とすると、各給電線６２Ａ，６２Ｂにおいて生じる発熱量は、図１９中の表に示すような値となる。なお、この場合も、発熱量は、便宜的に各給電線に流れる電流の二乗（Ｉ２）として算出している。
【0092】
図１９中の表に示すように、各給電線６２Ａ，６２Ｂの合計発熱量は、長手方向の一端側ｅ１（図の右端側）よりも他端側ｅ２（図の左端側）で大きくなるので、上記のようなヒータの温度分布のばらつきに起因する定着ベルトの劣化の課題が発生し得る。そのため、このようなヒータを備える定着装置においても上述の各実施形態に係る構成を適用することにより、定着ベルトの劣化を抑制できるようになる。具体的に、図１９に示す例の場合は、発熱領域Ｈに対応する定着ベルトの部分の温度のうち、発熱領域Ｈの一端ｅ１が最も温度の低い部分となるので、発熱領域Ｈの長手方向中央ｃよりも一端ｅ１側に露出部２０ａが配置されるようにすればよい。
【0093】
【0094】
図２０、図２１に示す各例では、複数の抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇがヒータ２２の長手方向に渡って一列に配列されており、第１電極部６１Ａ、第２電極部６１Ｂ及び第３電極部６１Ｃが発熱領域Ｈの長手方向中央ｃを基準に同じ端側（図の左端ｅ２側）に配置されている。すなわち、これらは、図１０や図１１などに示すヒータ２２の第２電極部６１Ｂが、ヒータ２２の図の左端側に配置された構成である。また、図２０に示す例と、図２１に示す例とでは、第２給電線６２Ｂ以外の各給電線６２Ａ，６２Ｃ，６２Ｄと各抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇとの接続位置が、ヒータ２２の長手方向における抵抗発熱体５９の中央Ｍを基準に互いに反対側となっている点で異なっている。それ以外は、同様の構成である。
【0095】
図２０及び図２１の各表に、全ての抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇに対して電流が２０％ずつ流れた場合の、各ブロック内で発生する各給電線６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄの発熱量とその合計値を示す。なお、この場合も、発熱量は、便宜的に各給電線に流れる電流の二乗（Ｉ２）として算出している。
【0096】
図２０及び図２１の各表に示すように、いずれの例においても、各給電線６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄの合計発熱量は、長手方向の一端側ｅ１（図の右端側）よりも他端側ｅ２（図の左端側）で大きくなるので、これらのヒータを備える定着装置においても、最も温度の低い一端ｅ１側に露出部２０ａが配置されるようにすることにより、露出部２０ａの劣化を抑制することができる。
【0097】
また、ヒータにおける温度のばらつきを抑制するために、ＰＴＣ特性を有する抵抗発熱体を用いてもよい。ＰＴＣ特性とは、温度が高くなると抵抗値が高くなる（一定電圧をかけた場合に、ヒータ出力が下がる）特性である。ＰＴＣ特性を有する発熱部とすることで、低温では高出力によって高速で立ち上がり、高温では低出力により過昇温を抑制することができる。例えば、ＰＴＣ特性のＴＣＲ係数を３００～４０００ｐｐｍ／度程度にすれば、ヒータに必要な抵抗値を確保しながら、低コスト化を図れる。より好ましくは、ＴＣＲ係数を５００～２０００ｐｐｍ／度とするのがよい。
【0098】
抵抗温度係数（ＴＣＲ）は、下記式（２）を用いて算出することができる。式（２）中のＴ０は基準温度、Ｔ１は任意温度、Ｒ０は基準温度Ｔ０における抵抗値、Ｒ１は任意温度Ｔ１における抵抗値である。例えば、図１０に示す上述のヒータ２２において、第１電極部６１Ａと第２電極部６１Ｂとの間の抵抗値が、２５℃（基準温度Ｔ０）で１０Ω（抵抗値Ｒ０）であり、１２５℃（任意温度Ｔ１）で１２Ω（抵抗値Ｒ１）であった場合は、式（３）から抵抗温度係数は２０００ｐｐｍ／℃となる。
【0099】
【数2】
【0100】
【0101】
図２２に示す定着装置９は、定着ベルト２０の加圧ローラ２１側とは反対側に、押圧ローラ９０が配置されている点において、上述の定着装置とは異なっている。この場合、押圧ローラ９０とヒータ２２とによって定着ベルト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９１が配置されている。ニップ形成部材９１は、ステー２４によって支持されており、ニップ形成部材９１と加圧ローラ２１とによって定着ベルト２０を挟んでニップ部Ｎを形成している。
【0102】
次に、図２３に示す定着装置９では、上述の押圧ローラ９０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。
【0103】
続いて、図２４に示す定着装置９では、定着ベルト２０のほかに加圧ベルト９２が設けられ、加熱ニップ（第１ニップ部）Ｎ１と定着ニップ（第２ニップ部）Ｎ２とが分けて構成されている。すなわち、加圧ローラ２１に対して定着ベルト２０側とは反対側にも、ニップ形成部材９１とステー９３が配置され、ニップ形成部材９１とステー９３を内包するように加圧ベルト９２が配置されている。その他は、図２に示す定着装置９と同じ構成である。
【0104】
このような、図２２～図２４に示すような定着装置を備える画像形成装置においても、本発明を適用することにより、上記のような露出部を有する定着ベルトの耐久性を向上させることができるようになり、小型化や高速度化に対応できるようになる。
【0105】
上述の各実施形態では、本発明について、除電の目的で長手方向の一端に露出部を有する定着ベルトを例に説明したが、本発明は、このような露出部を有する定着ベルトに限らず、長手方向の一部において積層数の少ない部分を有する回転部材であれば、定着ベルト以外の回転部材にも適用可能である。すなわち、回転部材が、径方向に重ねられた複数の層を有し、加熱部材の発熱領域における長手方向中央よりも一端側に、積層数の少ない部分が配置される場合は、その一端側の任意の位置における回転部材の温度が、長手方向中央を基準に一端側の任意の位置とは対称の位置における回転部材の温度よりも低くなるようにすることにより、積層数の少ない部分の劣化を抑制することが可能である。
【0106】
また、上記一端側（積層数の少ない部分側）の任意の位置で加熱部材に流れる電流の二乗の合計値が、長手方向中央を基準に一端側の任意の位置とは対称の位置で加熱部材に流れる電流の二乗の合計値よりも小さくなるようにしてもよい。あるいは、積層数の少ない部分が配置される長手方向全領域において、発熱体が配置されないようにしてもよい。このようにすることにより、上述の各実施形態と同様に、積層数の少ない部分の温度上昇を抑制し、回転部材の耐久性を向上させることが可能となる。
【0107】
また、積層数の少ない部分は、回転部材の長手方向の端部を含む領域に設けられた部分である場合に限らず、端部から長手方向内側（中央側）へ離れた位置に設けられた部分であってもよい。
【0108】
また、積層数の少ない部分は、回転部材を構成する複数の層のうち、少なくとも最も外側の層を部分的に有しない場合に限らず、少なくとも最も内側の層を部分的に有しない場合であってもよい。
【0109】
また、上述の各実施形態では、本発明を加熱装置の一例である定着装置に適用した場合を例に説明したが、本発明は定着装置に適用される場合に限らない。例えば、インクジェット式の画像形成装置において、用紙を加熱して用紙上のインク（液体）を乾燥させる乾燥装置などの加熱装置にも本発明を適用可能である。
【0110】
さらに、本発明は、画像形成装置のほか、フィルムなどの被覆部材を用紙など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が備える加熱装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【0111】
９ 定着装置（加熱装置）
２０ 定着ベルト（第１回転部材）
２０ａ 露出部（積層数の少ない部分）
２１ 加圧ローラ（第２回転部材）
２２ ヒータ（加熱部材）
５９ 抵抗発熱体（発熱体）
６０ 発熱部
６１ 電極部
６２ 給電線（導電部）
１００ 画像形成装置
２００ 画像形成部
ｃ 発熱領域の長手方向中央
ｅ１ 発熱領域の長手方向一端
ｅ２ 発熱領域の長手方向他端
Ｈ 発熱領域
Ｋ１ 第１導電経路
Ｋ２ 第２導電経路
Ｋ３ 第３導電経路（分岐導電経路）
Ｐ 用紙（記録媒体）
Ｓ１ 第１方向
Ｓ２ 第２方向
Ｙ ヒータ（基材）の短手方向
Ｚ ヒータ（基材）の長手方向
２０ 定着ベルト（第１回転部材）
２０ａ 露出部（積層数の少ない部分）
２１ 加圧ローラ（第２回転部材）
２２ ヒータ（加熱部材）
５９ 抵抗発熱体（発熱体）
６０ 発熱部
６１ 電極部
６２ 給電線（導電部）
１００ 画像形成装置
２００ 画像形成部
ｃ 発熱領域の長手方向中央
ｅ１ 発熱領域の長手方向一端
ｅ２ 発熱領域の長手方向他端
Ｈ 発熱領域
Ｋ１ 第１導電経路
Ｋ２ 第２導電経路
Ｋ３ 第３導電経路（分岐導電経路）
Ｐ 用紙（記録媒体）
Ｓ１ 第１方向
Ｓ２ 第２方向
Ｙ ヒータ（基材）の短手方向
Ｚ ヒータ（基材）の長手方向
【先行技術文献】
【特許文献】
【0112】
【文献】特開２０１６－６２０２４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】