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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】加熱体、加熱装置、定着装置および画像形成装置
(51)【国際特許分類】
G03G 15/20 20060101AFI20240404BHJP
H05B 3/10 20060101ALI20240404BHJP
H05B 3/03 20060101ALI20240404BHJP
【ＦＩ】
G03G15/20 510
H05B3/10 A
H05B3/03
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2020099342
(22)【出願日】2020-06-08
(65)【公開番号】P2021193417
(43)【公開日】2021-12-23
【審査請求日】2023-04-12
(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】100207181
【弁理士】
【氏名又は名称】岡村 朋
(72)【発明者】
【氏名】瀬下 卓弥
(72)【発明者】
【氏名】古市 祐介
【審査官】市川 勝
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－０６８０５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０６２０２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－０１２２９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－０８３８２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０３１４２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－０５０６９３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０３Ｇ １５／２０
Ｈ０５Ｂ ３／１０
Ｈ０５Ｂ ３／０３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材と、前記基材上に設けられた抵抗発熱体とを備えた加熱体であって、
長手方向に直交する方向に切断した断面積が、長手方向の端部領域で中央領域よりも大きく、
導電体と、
抵抗発熱体を有する第１の発熱部と、前記第１の発熱部の両側に位置する抵抗発熱体を含む第２の発熱部と、
前記導電体を介して前記第１の発熱部と接続される第１の電極部と、前記導電体を介して前記第１の発熱部および前記第２の発熱部に接続される第２の電極部と、前記導電体を介して前記第２の発熱部と接続される第３の電極部とをさらに備え、
前記第１の電極部および前記第２の電極部は、加熱体の長手方向中央位置に対して一方側に配置され、
前記長手方向の前記電極部および前記発熱部が配置された領域内において、その端部領域の前記断面積が中央領域よりも大きいことを特徴とする加熱体。
【請求項2】
基材と、
前記基材上に設けられた抵抗発熱体とを備えた加熱体であって、
長手方向に直交する方向に切断した断面積が、長手方向の端部領域で中央領域よりも大きく、
導電体と、
抵抗発熱体を有する第１の発熱部と、前記第１の発熱部の両側に位置する抵抗発熱体を含む第２の発熱部と、
前記導電体を介して前記第１の発熱部と接続される第１の電極部と、前記導電体を介して前記第１の発熱部および前記第２の発熱部に接続される第２の電極部と、前記導電体を介して前記第２の発熱部と接続される第３の電極部とをさらに備え、
前記第１の電極部および前記第２の電極部は、加熱体の長手方向中央位置に対して一方側に配置され、
前記加熱体の長手方向および被加熱物の搬送方向において前記導電体の流れる電流値の相対的に大きい箇所で、前記基材の厚みを大きくすることを特徴とする加熱体。
【請求項3】
基材と、
前記基材上に設けられた抵抗発熱体とを備えた加熱体であって、
長手方向に直交する方向に切断した断面積が、長手方向の端部領域で中央領域よりも大きく、
導電体と、
抵抗発熱体を有する第１の発熱部と、前記第１の発熱部の両側に位置する抵抗発熱体を含む第２の発熱部と、
前記導電体を介して前記第１の発熱部と接続される第１の電極部と、前記導電体を介して前記第１の発熱部および前記第２の発熱部に接続される第２の電極部と、前記導電体を介して前記第２の発熱部と接続される第３の電極部とをさらに備え、
前記第１の電極部および前記第２の電極部は、加熱体の長手方向中央位置に対して一方側に配置され、
前記加熱体の長手方向において前記導電体の流れる電流値の相対的に大きい箇所で、前記基材の被加熱物搬送方向の幅を、前記導電体の流れる電流値が相対的に大きい側へ大きくすることを特徴とする加熱体。
【請求項4】
前記加熱体の長手方向および被加熱物の搬送方向において前記導電体の流れる電流値の相対的に大きい箇所で、前記基材の厚みを大きくする請求項１記載の加熱体。
【請求項5】
前記加熱体の長手方向において前記導電体の流れる電流値の相対的に大きい箇所で、前記基材の被加熱物搬送方向の幅を、前記導電体の流れる電流値が相対的に大きい側へ大きくする請求項１、２、４いずれか１項に記載の加熱体。
【請求項6】
前記基材の長手方向端部領域における被加熱物搬送方向の幅が、長手方向中央領域における被加熱物搬送方向の幅よりも大きい請求項１から５いずれか１項に記載の加熱体。
【請求項7】
前記基材の長手方向端部領域における厚み方向の幅が、長手方向中央領域における厚み方向の幅よりも大きい請求項１から６いずれか１項に記載の加熱体。
【請求項8】
基材と、
前記基材上に設けられた抵抗発熱体とを備えた加熱体であって、
長手方向に直交する方向に切断した断面積が、長手方向の端部領域で中央領域よりも大きく、
前記基材の長手方向端部領域における厚み方向の幅が、長手方向中央領域における厚み方向の幅よりも大きいことを特徴とする加熱体。
【請求項9】
前記抵抗発熱体に対応する箇所以外の箇所で、前記基材の長手方向端部領域における厚み方向の幅が、長手方向中央領域における厚み方向の幅よりも大きい請求項７または８記載の加熱体。
【請求項10】
長手方向の端部領域の体積が、長手方向の中央領域の体積よりも大きい請求項１から９いずれか１項に記載の加熱体。
【請求項11】
請求項１から１０いずれか１項に記載の加熱体と、回転部材と、
前記回転部材に対向する対向部材とを備えた加熱装置。
【請求項12】
前記長手方向の対向部材と回転部材とのニップ領域内において、その端部領域の前記断面積が中央領域よりも大きい請求項１１記載の加熱装置。
【請求項13】
請求項１１または１２記載の加熱装置は、記録媒体上のトナーを熱により定着させる定着装置。
【請求項14】
請求項１３に記載の定着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、加熱体、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】
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の定着装置には、抵抗発熱体を備えた面状の加熱体が設けられる。
【0003】
例えば下記特許文献１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加熱体（ヒータ）を備える定着装置が開示されている。
【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体においては、抵抗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、厳密には、加熱体全体の発熱分布は、導体パターンの発熱の影響を受けることになる。
【0005】
従って、導体パターンの発熱分布によっては、それが原因で加熱体の温度分布にばらつきが生じる虞がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
加熱体の長手方向の温度偏差に起因する不具合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】
【0007】
上記課題を解決するため、本発明は、基材と、前記基材上に設けられた抵抗発熱体とを備えた加熱体であって、長手方向に直交する方向に切断した断面積が、長手方向の端部領域で中央領域よりも大きく、導電体と、抵抗発熱体を有する第１の発熱部と、前記第１の発熱部の両側に位置する抵抗発熱体を含む第２の発熱部と、前記導電体を介して前記第１の発熱部と接続される第１の電極部と、前記導電体を介して前記第１の発熱部および前記第２の発熱部に接続される第２の電極部と、前記導電体を介して前記第２の発熱部と接続される第３の電極部とをさらに備え、前記第１の電極部および前記第２の電極部は、加熱体の長手方向中央位置に対して一方側に配置され、前記長手方向の前記電極部および前記発熱部が配置された領域内において、その端部領域の前記断面積が中央領域よりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、加熱体の長手方向の温度偏差に起因する不具合を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の実施形態に係る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】定着装置の斜視図である。
【図4】定着装置の分解斜視図である。
【図5】加熱ユニットの斜視図である。
【図6】加熱ユニットの分解斜視図である。
【図7】ヒータの平面図である。
【図8】ヒータの分解斜視図である。
【図9】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】ヒータへの電力供給を示す図である。
【図11】通常の通電経路を示す図である。
【図12】意図しない分流が生じた場合の通電経路を示す図である。
【図13】意図しない分流が生じ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14】全発熱部に通電し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15】本実施形態のヒータを示す斜視図である。
【図16】基材と定着ニップの長手方向の位置関係を示す図である。
【図28】ヒータの短手方向寸法と抵抗発熱体の短手方向寸法を示す平面図である。
【図29】（ａ）、（ｂ）図はそれぞれ、ヒータの変形例を示す平面図である。
【図30】他の定着装置の構成を示す図である。
【図31】別の定着装置の構成を示す図である。
【図32】さらに別の定着装置の構成を示す図である。
【図33】異なる構成のヒータの電力供給を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
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、各実施形態の説明において、加熱装置として、トナーを熱により定着させる定着装置を説明する。ただし、加熱装置と定着装置が必ずしも同一である必要はなく、定着装置が備えた装置の一つとして加熱装置があってもよい。
【0011】
図１に示すモノクロの画像形成装置１には、感光体ドラム１０が設けられている。感光体ドラム１０は、表面上に現像剤としてのトナーを担持可能なドラム状の回転体であり、図の矢印方向に回転する。感光体ドラム１０の周囲には、感光体ドラム１０の表面を一様に帯電させる帯電ローラ１１と、感光体ドラム１０の表面にトナーを供給する現像ローラ７等を備えた現像装置１２と、感光体ドラム１０の表面をクリーニングするためのクリーニングブレード１３等で構成されている。
【0012】
感光体ドラム１０の上方には、露光部が配置されている。露光部が画像データに基づいて発したレーザ光Ｌｂが、ミラー１４を介して感光体ドラム１０の表面に照射される。
【0013】
また、感光体ドラム１０に対向する位置に配置され、転写チャージャを備えた転写手段１５が配置されている。転写手段１５は、感光体ドラム１０表面上の画像を用紙Ｐに転写する。
【0014】
画像形成装置１の下部には給紙部４が位置しており、記録媒体あるいは被加熱物としての用紙Ｐを収容した給紙カセット１６や、給紙カセット１６から用紙Ｐを搬送路５へ搬出する給紙ローラ１７等からなっている。給紙ローラ１７の搬送方向下流側にはレジストローラ１８が配置されている。
【0015】
定着装置９は、後述する加熱体によって加熱される定着ベルト２０、その定着ベルト２０を加圧可能な加圧ローラ２１等を有している。
【0016】
以下、図１を参照して上記画像形成装置１の基本的動作について説明する。
【0017】
印刷動作（画像形成動作）が開始されると、まず感光体ドラム１０が帯電ローラ１１によってその表面を帯電される。そして、画像データに基づいて露光部からレーザービームＬｂが照射され、照射された部分の電位が低下して静電潜像が形成される。静電潜像が形成された感光体ドラム１０には、現像装置１２から表面部分にトナーが供給され、トナー画像（現像剤像）として可視像化される。そして、転写後の感光体ドラム１０に残されたトナー等は、クリーニングブレード１３によって取り除かれる。
【0018】
一方、印刷動作が開始されると、画像形成装置１の下部では、給紙部４の給紙ローラ１７が回転駆動することによって、給紙カセット１６に収容された用紙Ｐが搬送路５に送り出される。
【0019】
搬送路５に送り出された用紙Ｐは、レジストローラ１８によってタイミングを計られ、感光体ドラム１０表面上のトナー画像と向かい合うタイミングで転写手段１５と感光体ドラム１０との対向部である転写部へ搬送され、転写手段１５による転写バイアス印加によりトナー画像が転写される。
【0020】
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、加熱されている定着ベルト２０と加圧ローラ２１とによって加熱および加圧されて、トナー画像が用紙Ｐに定着される。そして、トナー画像が定着された用紙Ｐは、定着ベルト２０から分離され、定着装置９の下流側に設けられた搬送ローラ対によって搬送され、装置外側に設けられた排紙トレイへと排出される。
【0021】
続いて、定着装置９のより詳細な構成について説明する。
【0022】
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、定着ベルト２０の外周面に接触してニップ部としての定着ニップＮを形成する、対向部材あるいは加圧部材としての加圧ローラ２１と、定着ベルト２０を加熱する加熱ユニット１９と、を備えている。また、加熱ユニット１９は、加熱体としての面状のヒータ２２と、ヒータ２２を保持する保持部材としてのヒータホルダ２３と、ヒータホルダ２３を支持する支持部材としてのステー２４とを有する。定着ベルト２０、加圧ローラ２１、ヒータ２２、そしてヒータホルダ２３は、図２の紙面に直行する方向（図３の両矢印Ｂ方向参照）に延在する。以下、この方向を各部材の長手方向（あるいは加圧ローラ２１の軸方向）、そして、定着装置９、加熱ユニット１９の長手方向と呼ぶ。また、この長手方向は定着装置９に通紙される用紙の幅方向でもある。ただし、ヒータ２２と各部材や装置、ユニットの長手方向が必ずしも一致する必要はない。
【0023】
定着ベルト２０は、無端状のベルト部材で構成され、例えば外径が２５ｍｍで厚みが４０～１２０μｍのポリイミド（ＰＩ）製の筒状基体を有している。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。
【0024】
加圧ローラ２１は、例えば外径が２５ｍｍであり、中実の鉄製芯金２１ａと、この芯金２１ａの表面に形成された弾性層２１ｂと、弾性層２１ｂの外側に形成された離型層２１ｃとで構成されている。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。弾性層２１ｂの表面は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る離型層２１ｃを形成するのが望ましい。
【0025】
加圧ローラ２１と定着ベルト２０は、付勢部材としてのバネによって互いに圧接されている。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、画像形成装置本体に設けられた駆動手段から駆動力が伝達されて回転駆動する駆動ローラとして機能する。一方、定着ベルト２０は、加圧ローラ２１の回転に伴って従動回転するように構成されている。定着ベルト２０が回転すると、定着ベルト２０はヒータ２２に対して摺動するため、定着ベルト２０の摺動性を高めるために、ヒータ２２と定着ベルト２０との間にオイルやグリースなどの潤滑剤を介在させてもよい。
【0026】
ヒータ２２は、加圧ローラ２１に対応する位置で定着ベルト２０の内周面に接触している。
【0027】
本実施形態とは異なり、発熱部６０を基材５０の定着ベルト２０側とは反対側（ヒータホルダ２３側）に設けてもよい。その場合、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。また、本実施形態に係るヒータ２２の構成において、さらに基材５０の定着ベルト２０とは反対側（ヒータホルダ２３側）の面に、絶縁層を設けてもよい。
【0028】
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場合であってもよいが、定着ベルト２０への熱伝達効率を高めるには、本実施形態のように、ヒータ２２を定着ベルト２０に対して直に接触させる方が好ましい。また、ヒータ２２を定着ベルト２０の外周面に接触させることもできるが、定着ベルト２０の外周面がヒータ２２との接触により傷付くと定着品質が低下する虞があるため、ヒータ２２が接触する面は定着ベルト２０の内周面とすることが望ましい。
【0029】
ヒータホルダ２３およびステー２４は、定着ベルト２０の内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の両側壁部に支持されている。ステー２４によってヒータホルダ２３のヒータ２２側とは反対側の面が支持されていることで、ヒータ２２およびヒータホルダ２３は加圧ローラ２１の加圧力に対して大きく撓むことなく保たれ、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。
【0030】
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効率的に定着ベルト２０を加熱することができる。
【0031】
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で、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（定着ニップＮ）に搬送される（図２の矢印Ａ方向参照）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。以下、図２の矢印Ａ１方向を用紙搬送方向の上流側あるいは単に上流側、矢印Ａ２方向を用紙搬送方向の下流側あるいは単に下流側とも呼ぶ。
【0032】
【0033】
図３および図４に示すように、定着装置９の装置フレーム４０は、一対の側壁部２８と前壁部２７とから成る第１装置フレーム２５と、後壁部２９から成る第２装置フレーム２６と、を備えている。一対の側壁部２８は、長手方向の一端部側と他端部側とに配置されており、両側壁部２８によって、定着ベルト２０、加圧ローラ２１および加熱ユニット１９の両端部側が支持される。各側壁部２８には、複数の係合突起２８ａが設けられ、各係合突起２８ａが後壁部２９に設けられた係合孔２９ａに係合することで、第１装置フレーム２５と第２装置フレーム２６とが組み付けられる。
【0034】
また、各側壁部２８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、後壁部２９側で開口し、これとは反対側では開口しない突き当て部となっている。この突き当て部側の端部には、加圧ローラ２１の回転軸を支持する軸受３０が設けられている。加圧ローラ２１は、その回転軸の両端部がそれぞれ軸受３０に装着されることで、両側壁部２８によって回転可能に支持される。
【0035】
また、加圧ローラ２１の回転軸の一端部側には、駆動伝達部材としての駆動伝達ギヤ３１が設けられている。駆動伝達ギヤ３１は、加圧ローラ２１が両側壁部２８に支持された状態で、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た際、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と連結し、駆動源からの駆動力を伝達可能な状態となる。なお、加圧ローラ２１に駆動力を伝達する駆動伝達部材としては、駆動伝達ギヤ３１のほか、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であってもよい。
【0036】
加熱ユニット１９の長手方向の両端部には、定着ベルト２０やヒータホルダ２３、ステー２４などを支持する一対の両端支持部材３２が設けられている。各両端支持部材３２には、ガイド溝３２ａが設けられている。このガイド溝３２ａを側壁部２８の挿通溝２８ｂの縁に沿って進入させることで、両端支持部材３２が側壁部２８に対して組み付けられる。
【0037】
また、各両端支持部材３２と後壁部２９との間には、付勢部材としての一対のバネ３３が設けられている。各バネ３３によってステー２４や両端支持部材３２が加圧ローラ２１側に付勢されることで、定着ベルト２０が加圧ローラ２１に押し当てられ、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間にニップ部が形成される。
【0038】
また、図４に示すように、第２装置フレーム２６を構成する後壁部２９の長手方向の一端部側には、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長手方向の位置決めがなされる。なお、後壁部２９の孔部２９ｂが設けられた端部側とは反対の端部側には、位置決め部は設けられていない。これにより、温度変化に伴う定着装置本体の長手方向の伸縮が拘束されないようにしている。
【0039】
【0040】
図５および図６に示すように、ヒータホルダ２３の定着ベルト側の面（図５および図６における手前側の面）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とほぼ同等の形状およびサイズに形成されているが、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。このように、収容凹部２３ａがヒータ２２よりも若干長く形成されていることで、熱膨張によりヒータ２２がその長手方向に伸びても、ヒータ２２と収容凹部２３ａとが干渉しないように構成されている。また、ヒータ２２は、この収容凹部２３ａ内に収容された状態で、給電部材としての後述のコネクタによってヒータホルダ２３と一緒に挟まれて保持される。
【0041】
一対の両端支持部材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およびステー２４の両端部側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、その両端部側にベルト支持部３２ｂが挿入されることで、ベルト非回転時においては基本的に周方向（ベルト回転方向）の張力は生じない、いわゆるフリーベルト方式で支持される。
【0042】
図５および図６に示すように、ヒータホルダ２３の長手方向一端部側には、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および図６の左側に示される両端支持部材３２の嵌合部３２ｅが嵌合することで、ヒータホルダ２３と両端支持部材３２との長手方向の位置決めがなされる。一方、図５および図６の右側に示される両端支持部材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、両端支持部材３２に対するヒータホルダ２３の位置決めを長手方向の片側のみとすることで、温度変化に伴ってヒータホルダ２３が長手方向へ伸縮したとしても、その伸縮が拘束されないようにしている。
【0043】
また、図６に示すように、ステー２４の長手方向の両端部側には、各両端支持部材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は両端支持部材３２に突き当たることで両端支持部材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、両端支持部材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が両端支持部材３２に対して隙間を介して配置されることで、温度変化に伴ってステー２４が長手方向に伸縮したとしても、その伸縮が拘束されないようにしている。
【0044】
図７は、ヒータ２２の平面図、図８は、その分解斜視図である。なお、図７～図１４では、本発明の実施形態に係るヒータとは異なり、基材５０の断面積が長手方向に一定の直方体状をなすヒータについてまず説明し、その後、本発明の実施形態に係る各ヒータについて、図１５以降で説明する。
【0045】
図８に示すように、ヒータ２２は、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上に設けられた発熱部６０などを有する導体層５２と、導体層５２を被覆する第２絶縁層５３と、を有している。本実施形態では、定着ベルト２０側（定着ニップＮ側）に向かって、基材５０、第１絶縁層５１、導体層５２（発熱部６０）、第２絶縁層５３の順で積層されており、発熱部６０から発された熱は、第２絶縁層５３を介して定着ベルト２０へと伝達される（図２参照）。
【0046】
基材５０は、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た長手状の板材である。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、温度むら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。
【0047】
各絶縁層５１，５３は、耐熱性ガラスなどの絶縁性を有する材料で構成されている。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（ＰＩ）等を用いてもよい。
【0048】
導体層５２は、複数の抵抗発熱体５９を有する発熱部６０と、複数の電極部６１と、これらを電気的に接続する複数の、導電体としての給電線６２と、で構成されている。各抵抗発熱体５９は、基材５０上に設けられた複数の給電線６２を介して３つの電極部６１のいずれか２つに対して電気的に並列接続されている。本実施形態では７つの抵抗発熱体５９を有するヒータ２２を例示しているが、その数は任意である。
【0049】
発熱部６０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される。発熱部６０の材料として、これら以外に、銀合金（ＡｇＰｔ）や酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）の抵抗材料を用いてもよい。
【0050】
給電線６２は、発熱部６０よりも小さい抵抗値の導体で構成されている。給電線６２や電極部６１の材料としては、銀（Ａｇ）もしくは銀パラジウム（ＡｇＰｄ）などを用いることができ、このような材料をスクリーン印刷するなどによって給電線６２や電極部６１が形成されている。
【0051】
図９は、ヒータ２２にコネクタ７０が接続された状態を示す斜視図である。
【0052】
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、給電用のハーネス７３が接続されている。
【0053】
図９に示すように、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７２の先端に設けられた接触部７２ａが、それぞれ対応する電極部６１に弾性的に接触（圧接）することで、コネクタ７０を介して発熱部６０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６０へ電力が供給可能な状態となる。なお、各電極部６１は、コネクタ７０との接続を確保するため、少なくとも一部が第２絶縁層５３に被覆されておらず、露出した状態になっている（図７参照）。
【0054】
図１０に示すように、本実施形態では、基材５０の長手方向に並ぶ複数の抵抗発熱体５９のうち、両端以外の各抵抗発熱体５９で構成される第１の発熱部（第１の抵抗発熱体群）６０Ａと、両端の各抵抗発熱体５９で構成される第２の発熱部（第２の抵抗発熱体群）６０Ｂとは、それぞれ独立して発熱制御可能に構成されている。具体的に、第１の発熱部６０Ａを構成する両端以外の各抵抗発熱体５９は、それぞれ基材５０の長手方向の一端部側に設けられた第１の電極部６１Ａに対して第１の給電線６２Ａを介して接続されている。また、第１の発熱部６０Ａを構成する各抵抗発熱体５９は、第１の電極部６１Ａ側とは反対の端部側に設けられた第２の電極部６１Ｂに対して第２の給電線６２Ｂを介して接続されている。一方、第２の発熱部６０Ｂを構成する両端の各抵抗発熱体５９は、基材５０の長手方向の一端部側に設けられた（第１の電極部６１Ａとは別の）第３の電極部６１Ｃに対して第３の給電線６２Ｃまたは第４の給電線６２Ｄを介して接続されている。また、これら両端の各抵抗発熱体５９は、第１の発熱部６０Ａの各抵抗発熱体５９と同様に第２の給電線６２を介して第２の電極部６１Ｂに接続されている。
【0055】
また、それぞれの電極部６１Ａ～６１Ｃは、前述のコネクタ７０を介して電源６４に接続され、電源６４から電力を供給される。電極部６１Ａは、電源６４との間に、切替え部としてのスイッチ６５Ａが設けられており、スイッチ６５ＡのＯＮＯＦＦにより、電圧の印加の有無を切り替えることができる。同様に、電極部６１Ｃは、電源６４との間に、切替え部としてのスイッチ６５Ｃが設けられており、スイッチ６５ＣのＯＮＯＦＦにより、電圧の印加の有無を切り替えることができる。
【0056】
第１の電極部６１Ａおよび第２の電極部６１Ｂに電圧を印加した場合は、両端以外の各抵抗発熱体５９が通電することで、第１の発熱部６０Ａのみが発熱する。一方、第２の電極部６１Ｂおよび第３の電極部６１Ｃに電圧を印加した場合は、両端の各抵抗発熱体５９が通電することで、第２の発熱部６０Ｂのみが発熱する。また、全ての電極部６１Ａ～６１Ｃに電圧を印加すれば、第１の発熱部６０Ａおよび第２の発熱部６０Ｂの両方の（全ての）抵抗発熱体５９を発熱させることができる。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、Ａ４サイズ（通紙幅：２１０ｍｍ）を超える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できる。
【0057】
ところで、画像形成装置や定着装置のさらなる小型化を図るにあたっては、定着ベルトの内側に配置される部材の一つであるヒータの小型化が重要である。すなわち、ヒータをその短手方向（図１０中の矢印Ｙ方向：ヒータ２２の発熱部６０Ａ，６０Ｂが設けられている面に沿って長手方向と交差する方向であり、用紙の搬送方向と同じ方向でもある）に小さくすることで、定着ベルトを小径化することができ、ひいては定着装置および画像形成装置の小型化を実現できるようになる。具体的に、ヒータを短手方向に小さくする方法として、例えば次の方法が挙げられる。
【0058】
その方法とは、給電線を短手方向に小さくする方法である。ただし、給電線を短手方向に小さくすると、給電線の抵抗値が大きくなるため、ヒータの導電経路上で意図しない分流が発生する虞がある。特に、画像形成装置の高速化に対応すべく発熱部の発熱量を増大させるために、発熱部の抵抗値を小さくすると、給電線の抵抗値と発熱部の抵抗値が相対的に近づくため、意図しない分流が発生しやすくなる。従って、ヒータの短手方向の小型化を実現するには、抵抗値が上昇するのを見越したうえで給電線を短手方向に小さくし、これに伴って発生し得る意図しない分流に対しては別途対策を講じる必要がある。
【0059】
以下、上述のヒータ２２と同じレイアウトのヒータを例に、意図しない分流と、これによる弊害について説明する。
【0060】
図１１に示すヒータ２２において、第１の発熱部６０Ａの各抵抗発熱体５９のみを発熱させるために第１の電極部６１Ａと第２の電極部６１Ｂとに電圧を印加すると、通常、電流は、第１の給電線６２Ａに流れ、両端以外の各抵抗発熱体５９を通過して、第２の給電線６２Ｂに流れる。
【0061】
しかしながら、上述の小型化に伴う給電線の抵抗値の増大や、発熱量向上に伴う発熱部の抵抗値の低下によって、給電線と発熱部のそれぞれの抵抗値の差が小さくなると、図１２に示すように、意図しない経路の分流が発生する。すなわち、図１２における左から２番目の抵抗発熱体５９を通過した電流の一部が、その先の第２の給電線６２Ｂの分岐部Ｘにて第２の電極部６１Ｂ側とは反対側に流れる。そして、分流した電流は、図１２における左端の抵抗発熱体５９を通過し、さらに、第３の給電線６２Ｃ、第３の電極部６１Ｃ、第４の給電線６２Ｄ、右端の抵抗発熱体５９を順に通過した後、第２の給電線６２Ｂに合流する。
【0062】
このように、図１２に示すヒータ２２において、第２の給電線６２Ｂのうち分岐部Ｘから図の左側に伸びる部分と、第２の発熱部６０Ｂを構成する両端の各抵抗発熱体５９と、第３の電極部６１Ｃと、第３の給電線６２Ｃおよび第４の給電線６２Ｄを含む部分は、意図しない経路で電流を流す分岐導電経路Ｅ３を構成する。
【0063】
また、このような意図しない分流は、ヒータ２２の導電経路が、第１の発熱部６０Ａと第１の電極部６１Ａとを接続する第１の導電部Ｅ１と、第１の発熱部６０Ａからヒータ２２の長手方向のうち他方側（図１２の右側）に伸びて第２の電極部６１Ｂに接続される第２の導電部Ｅ２と、第２の導電部Ｅ２から長手方向他方側とは反対の長手方向一方側（図１２の左側）に分岐して第１の導電部Ｅ１を介さずに第２の導電部Ｅ２又は第２の電極部６１Ｂに接続される分岐導電経路Ｅ３と、を少なくとも有する構成であれば、第１の発熱部６０Ａに通電した際に生じ得る。言い換えると、「１つ目の電極部（第１の電極部６１Ａ）が長手方向向中央側の抵抗発熱体５９に接続される」、「２つ目の電極部（第３の電極部６１Ｃ）が長手方向両端の抵抗発熱体５９に接続される」、「各抵抗発熱体５９から伸びる給電線が合流して３つ目の電極部（第２の電極部６１Ｂ）に接続される」という３つの条件により、第１の発熱部６０Ａに通電した際に上記の分流が生じ得る。本実施形態では、分岐導電経路Ｅ３上に、第２の発熱部６０Ｂと第３の電極部６１Ｃとが設けられているが、第２の発熱部６０Ｂおよび第３の電極部６１Ｃが設けられていない導電経路や、これら以外の導電部材が設けられた導電経路であっても、意図しない分流は生じる可能性がある。
【0064】
そして、意図しない分流が生じた場合、これまで想定されていなかった経路で電流が流れるため、給電線の発熱によりヒータ２２の温度分布にばらつきが発生する。例えば、図１３に示すヒータ２２において、第１の電極部６１Ａから第１の発熱部６０Ａの各抵抗発熱体５９へ電流が２０％ずつ均等に流れ、このうち図の左から２番目の抵抗発熱体５９を通過する電流が、その先の分岐部Ｘにおいて５％分流した場合、抵抗発熱体５９ごとに区画された各ブロック内で発生する給電線の発熱量は、同図中の表に示すようになる。
【0065】
ここでは、各給電線のヒータ２２の短手方向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その発熱量は無視し、各給電線のヒータ２２の長手方向に伸びる部分で発生する発熱量のみを算出している。具体的には、第１の給電線６２Ａと、第２の給電線６２Ｂと、第４の給電線６２Ｄの、それぞれのヒータ２２の長手方向に伸びる部分で発生する発熱量を算出している。また、発熱量（Ｗ）は下記式（１）で表されることから、図１３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、図１３の表に示す発熱量の数値は、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。
【0066】
【数1】
【0067】
図１３に基づき、発熱量の算出方法について具体的に説明すると、第１ブロックにおいては、第１の給電線６２Ａに流れる電流が１００％、第４の給電線６２Ｄに流れる電流が５％であるので、それぞれの二乗の合計値である１００２５（１００００＋２５）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の給電線６２Ａに流れる電流が８０％、第２の給電線６２Ｂに流れる電流が５％、第４の給電線６２Ｄに流れる電流が５％であるので、これらの二乗の合計値である６４５０（６４００＋２５＋２５）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。
【0068】
そして、図１３の表に示す各ブロックの合計発熱量を、その下のグラフに示している。各ブロックの合計発熱量は、上記の意図しない分流の影響により、発熱領域中央の第４ブロックを基準に左右非対称となる。また、長手方向中央側と端部側とでも給電線の発熱量に差があり、端部側の発熱量が中央側に比べて大きくなる。
【0069】
また本実施形態のヒータ２２では、全ての発熱部に通電した場合、つまり、上記のような分流が生じない場合にも、導電部に流れる電流の大きさに長手方向の左右で差が生じ、ヒータ２２の長手方向の発熱量が左右非対称になってしまう。このような左右非対称が生じる原因としては、例えば、上記のようにヒータ２２を小型化しようとした場合に、電極部や導電部の配置も制約を受けるため、ヒータ２２の長手方向の発熱量を左右対称にすることが難しくなることが挙げられる。特に、画像形成装置の高速化のために抵抗発熱体へ流れる電流を大きくした場合には、導電部で生じる発熱量も大きくなるため、その影響が無視できなくなり、発熱量の左右非対称の問題が顕著になる。以下、全ての発熱部に通電した場合の発熱量の左右非対称について説明する。
【0070】
図１４に示すように、全ての発熱部に通電した場合、左右両端の抵抗発熱体５９、および、これに接続された給電線６２Ｃ，６２Ｄにも２０％の電流が流れる点が前述の場合と異なる。給電線６２Ａに流れる電流の値は先ほどと同様である。以上の場合、第１ブロックにおいては、第１の給電線６２Ａに流れる電流が１００％、第４の給電線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の給電線６２Ａに流れる電流が８０％、第２の給電線６２Ｂに流れる電流が２０％、第４の給電線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。
【0071】
そして、各ブロックの合計発熱量は、発熱領域中央の第４ブロックを基準に左右非対称となる。特に、全ての抵抗発熱体５９に接続された第２の給電線６２Ｂが、その下流側、つまり第７ブロックで電流値が１２０％と大きくなり、左右の発熱量に差が生じている。また、長手方向中央側と端部側とでも給電線の発熱量に差があり、端部側の発熱量が中央側に比べて大きくなる。
【0072】
上記の部分通電した場合、あるいは、全通電した場合において、第２の給電線６２Ｂは、長手方向一方側から他方側へその電流量が増加している。また、第２の電極部６１Ｂから第１の電極部６１Ａあるいは第３の電極部６１Ｃの側へ電流を流した時に、長手方向他方側の抵抗発熱体５９が電流方向の上流側、一方側の抵抗発熱体５９が下流側に配置されることになる。
【0073】
このような給電線の発熱量の各ブロックのばらつきは、ヒータ２２の長手方向に渡る温度のばらつきの原因となる。ヒータ２２の温度が長手方向に渡ってばらつくと、用紙に定着される画像が温度の高い部分で光沢度が高く、温度の低い部分では反対に光沢度が低くなるので、全体的に光沢むらが発生し、画質の低下につながる虞がある。なお、本実施形態では、Ａ４サイズとＡ３サイズの用紙を均等に加熱できるように、各ブロックの長さは同じに設けている。
【0074】
次に、上記の温度ばらつきに対策を施した、本実施形態のヒータ２２の構成について説明する。以下の説明では、部分通電時（図１３参照）に発熱量の大きい側である長手方向一方側を、図１０に示すように矢印Ｓ１で示し、全通電時（図１４参照）に発熱量の大きい側である長手方向他方側を矢印Ｓ２で示す。
【0075】
図１５に示すように、本実施形態では、基材５０およびその表面に形成された絶縁層５１（図８参照）が、長手方向中央側から端部側へ向かって、用紙搬送方向の幅が大きくなる。具体的には、ヒータ２２の長手方向中央位置Ｓ０（全ての発熱部が配置された領域の長手方向中央位置Ｓ０でもある）から両端部側へ向けて、基材５０の短手方向の端縁５０Ａが用紙搬送方向上流側へ、端縁５０Ｂが下流側へ広がっていく。これにより、長手方向中央側から端部側へ向けて基材５０の断面積（長手方向に直交する方向に切断した断面積）が大きくなっていく。基材５０は、中央位置Ｓ０を境にして左右対称の形状をしている。また基材５０の厚みは長手方向に一定である。
【0076】
このように基材５０（ヒータ２２）の長手方向端部領域における断面積を中央領域の断面積よりも大きくすることで、特に本実施形態では、基材５０（ヒータ２２）の断面積を長手方向中央側から端部側へ向けて大きくしていくことで、長手方向端部領域においてヒータ２２内の熱を拡散させることができる。図１３および図１４に示したように、ヒータ２２の発熱量は、その給電線の発熱量の偏差により、長手方向端部側で中央側よりも大きくなる。従って、本実施形態の上記構成により、長手方向端部領域でヒータ２２の熱を拡散させてヒータ２２から被加熱部材である定着ベルト２０への伝熱量を抑制できる。これにより、ヒータ２２の長手方向の温度偏差に起因した不具合を抑制できる。特に定着装置では、用紙の画像むらや光沢むらを抑制できる。
【0077】
また図１６に示すように、長手方向において、基材５０の断面積を変化させる（端部側へ向けて大きくする）範囲Ｈ１は定着ニップＮの領域を包含するように設けることが好ましく、本実施形態では定着ニップＮの領域と同じ範囲で設ける。これにより、定着ニップＮの範囲内でヒータ２２の発熱量の偏差に起因する不具合を抑制する上記効果を得ることができる。また範囲Ｈ１は、長手方向において、ヒータ２２の導体部分である発熱部６０、電極部６１、および、給電線６２が設けられる範囲Ｈ２（図１０参照）を包含するように設けることが好ましい。これにより、範囲Ｈ２内でヒータ２２の発熱量の偏差に起因する不具合を抑制する上記効果を得ることができる。また範囲Ｈ１やＨ２の外側の断面積を一定とすることで、ヒータ２２の被保持部分の形状を変化させることなく上記効果を得ることができる。
【0078】
上記の実施形態では、長手方向中央側から端部側へ向けてヒータ２２の断面積が大きくなっていく場合を示したが、必ずしも端部側へ向けて連続的に大きくなる必要はなく、断続的に断面積が大きくなっていってもよい。また端部側で部分的に中央側よりも断面積が小さい部分があってもよい。少なくとも、基材５０（ヒータ２２）の長手方向端部領域における断面積を中央領域の断面積よりも大きくすることで、上記効果を得ることができる。ヒータ２２の端部領域および中央領域とは、ヒータ２２（あるいは基材５０）を長手方向に３等分した際に、真ん中の領域が中央領域、その両側の領域が端部領域である。ただし、端部領域および中央領域は、ヒータ２２全体を長手方向に３等分した際の真ん中の領域とその両側の領域である場合に限らず、長手方向の定着ニップＮを３等分した際の各領域、あるいは、上記範囲Ｈ２を３等分した際の各領域であってもよい。これらは後述する実施形態についても同様である。
【0079】
またヒータ２２の端部領域のいずれか１つの体積が中央領域の体積よりも大きくすることができる。これにより、上記のように長手方向端部領域において、ヒータ２２の熱を拡散できる。従って、ヒータ２２の長手方向の温度偏差に起因する不具合を防止できる。特に定着装置では、用紙の画像むらや光沢むらを抑制できる。
【0080】
また基材５０の形状は、図１５のような形状に限らない。図１５では、基材５０の短手方向（用紙搬送方向でもある）両側の端縁５０Ａ，５０Ｂが曲線状をなし、中央側から端部側へ向かうに従って、断面積の増加量が大きくなっていった。これに対して図１７に示すように、基材５０の短手方向両側の端縁５０Ａ，５０Ｂが直線状をなし、長手方向に対する断面積の増加量を一定とする構成であってもよい。本実施形態でも、ヒータ２２の長手方向の温度偏差に起因する不具合を抑制できる。特に定着装置では、用紙の画像むらや光沢むらを抑制できる。
【0081】
また基材５０は左右対称の形状に限らず、中央位置Ｓ０に対して長手方向一方側（Ｓ１側）と他方側（Ｓ２側）とでその形状が異なっていてもよい。
【0082】
例えば図１８に示すように、本実施形態では、基材５０の短手方向上流側の端縁５０Ａは、中央位置Ｓ０に対して長手方向他方側（Ｓ２側）に向かうに従って用紙搬送方向上流側（図１８において、ヒータ２２の短手方向中央位置Ａ０よりもＡ１側）へ膨らみ、基材５０の短手方向下流側（Ａ２側）の端縁５０Ｂは、中央位置Ｓ０に対して長手方向一方側（Ｓ１側）に向かうに従って用紙搬送方向下流側へ膨らんでおり、それぞれこれらの方向へ基材５０の断面積が大きくなっていく。
【0083】
また端縁５０Ａ，５０Ｂが曲線状の場合に限らず、図１９に示すように直線状をなし、長手方向中央位置Ｓ０から端部側へ向かうに従って、その断面積の増加量が一定となる形状であってもよい。
【0084】
これらの実施形態でも、基材５０（ヒータ２２）の長手方向端部領域の断面積が中央領域よりも大きくなる。従って、長手方向端部領域において、ヒータ２２の熱を拡散できる。これにより、ヒータ２２の温度偏差に起因する不具合を防止できる。特に定着装置では、用紙の画像むらや光沢むらを抑制できる。
【0085】
特にこれらの実施形態では、基材５０の形状により、ヒータ２２の長手方向一方側では用紙搬送方向下流側の熱をさらに下流側へ逃がすことができ、長手方向他方側では用紙搬送方向上流側の熱をさらに上流側へ逃がすことができる。図１３および図１４で示したように、給電線は、ヒータ２２の長手方向一方側の用紙搬送方向下流側（図１３あるいは図１４の左上）および長手方向他方側の用紙搬送方向上流側（図１３あるいは図１４の右下）でその電流量が大きくなってその発熱量も大きくなる。つまりこれらの実施形態では、抵抗発熱体５９が設けられた面上（基材５０の厚み方向に直交する面上で、ヒータ２２の長手方向および短手方向に平行な面上）において、給電線の発熱量の相対的に大きい側へ基材５０が短手方向に膨らみ、基材５０の断面積が大きくなっている。従って、給電線の発熱量が大きくなる箇所でヒータ２２の熱量を効果的に拡散できるため、ヒータ２２の温度偏差に起因する不具合を効果的に防止できる。特に定着装置では、用紙の画像むらや光沢むらを抑制できる。
【0086】
また基材５０の断面積を変化させる方向は短手方向に限らず、基材５０の厚み方向であってもよい。
【0087】
例えば図２０に示すように、本実施形態の基材５０は、長手方向中央位置Ｓ０から端部側へ向かうに従って、その厚みが大きくなっていく。具体的には、基材５０の厚み方向の定着ニップ側と反対側（図２の左側）の端縁５０Ｃは、長手方向中央位置Ｓ０から端部側へ向かうに従って、定着ニップ側と反対側へ広がっていく。これにより、長手方向中央側から端部側へ向けて基材５０の断面積（長手方向に直交する方向に切断した断面積）が大きくなっていく。
【0088】
また厚み方向の定着ニップ側と反対側の端縁が曲線状の場合に限らず、図２１に示すように直線状をなし、長手方向中央位置Ｓ０から端部側へ向かうに従って、その断面積の増加量が一定となる形状であってもよい。なお、図２０および図２１では、基材５０の厚み方向の定着ニップ側と反対側の端縁のうち、用紙搬送方向下流側の端縁５０Ｃのみを示したが、上流側の端縁も、端縁５０Ｃと同様に長手方向中央位置Ｓ０から端部側へ向かうに従って、定着ニップ側と反対側へ広がっていく。つまり基材５０は、長手方向中央側から端部側へ向けて、短手方向の全域でその厚みが大きくなっていく。
【0089】
これらの実施形態でも、基材５０（ヒータ２２）の長手方向端部領域の断面積が中央領域よりも大きくなる。従って、ヒータ２２の長手方向端部領域における熱を拡散させることができ、ヒータ２２の長手方向の温度偏差に起因する不具合を抑制できる。特に定着装置では、用紙の画像むらや光沢むらを抑制できる。
【0090】
さらに、基材５０の厚みを変化させて短手方向の幅を変化させないことにより、ヒータ２２と定着ベルト２０の内面との摺動箇所の形状を変化させずに基材５０の長手方向端部領域における断面積を大きくできる。従って、ヒータ２２と定着ベルト２０との摺動状態を変化させることなく上記の効果を得ることができる。また、基材５０はその短手方向両端を両端支持部材３２に支持される構成（図５参照）のため、両端支持部材３２によるヒータ２２の支持構造を変化させることなく、上記の本実施形態の効果を得ることができる。
【0091】
次の図２２に示す実施形態では、前述の図２０の実施形態と比較すると、抵抗発熱体５９が配置された部分の背面を肉抜きされた形状をしており、用紙搬送方向の抵抗発熱体５９が配置される範囲に薄肉部５０１が形成される。言い換えると、用紙搬送方向の抵抗発熱体５９が配置される範囲においては、基材５０の厚みが長手方向に変化せず一定である。
【0092】
本実施形態では、抵抗発熱体５９に対応する箇所に薄肉部５０１を設けることで、抵抗発熱体５９が配置された部分で、抵抗発熱体５９から基材５０へ流れる熱を極力小さくすることができる。従って本実施形態では、抵抗発熱体５９による定着ベルトの加熱効率を極力低下させることなく、前述の効果を得ることができる。具体的には、ヒータ２２の長手方向端部領域における熱を拡散させることができ、ヒータ２２の長手方向の温度偏差に起因する不具合を抑制できる。特に定着装置では、用紙の画像むらや光沢むらを抑制できる。なお図２３に示すように、基材５０の端縁５０Ｃ、５０Ｄを直線状に設けた構成において、上記の薄肉部５０１を設けることもできる。また薄肉部５０１は、本実施形態のように長手方向に連続的に設けることもできるし、薄肉部５０１を長手方向の抵抗発熱体５９が設けられる位置のみに断続的に設けて、薄肉部５０１を複数配置する構成であってもよい。
【0093】
さらに、基材の厚み方向の幅を変更する構成において、長手方向一方側と他方側とでその形状を変化させることもできる。
【0094】
例えば、図２４および図２５に示すように、本実施形態では、基材５０の長手方向一方側で用紙搬送方向下流側に第１の厚肉部５０２が設けられ、基材５０の長手方向他方側で用紙搬送方向上流側に第２の厚肉部５０３が設けられる。第１の厚肉部５０２および第２の厚肉部５０３は、基材５０のその他の部分に対して、定着ニップと反対側へ基材５０の厚みを大きくした部分である。第１の厚肉部５０２および第２の厚肉部５０３は、基材５０の中央位置Ｓ０に対して端部側へ向かうほど、その厚みが大きくなっていく。
【0095】
第１の厚肉部５０２および第２の厚肉部５０３の端縁は曲線状をなし、端部側へ向かうほど厚みの増加量も大きくなっていく。ただし図２６および図２７に示すように、第１の厚肉部５０２および第２の厚肉部５０３の端縁が直線状をなし、長手方向に対する厚みの増加量を一定にしてもよい。
【0096】
これらの実施形態においても、基材５０（ヒータ２２）の長手方向端部領域の断面積が中央領域よりも大きくなる。従って、ヒータ２２の長手方向端部領域における熱を拡散させることができ、ヒータ２２の長手方向の温度偏差に起因する不具合を抑制できる。特に定着装置では、用紙の画像むらや光沢むらを抑制できる。
【0097】
特にこれらの実施形態では、基材５０の形状により、ヒータ２２の長手方向一方側では用紙搬送方向下流側の熱をさらに下流側へ逃がすことができ、長手方向他方側では用紙搬送方向上流側の熱をさらに上流側へ逃がすことができる。従って、給電線の発熱量が大きくなる箇所でヒータ２２の熱量を効果的に拡散できるため、ヒータ２２の温度偏差に起因する不具合を効果的に防止できる。特に定着装置では、用紙の画像むらや光沢むらを抑制できる。
【0098】
また本発明は、上記のようにヒータの小型化に伴う定着ベルト２０や定着装置９の温度ばらつきの問題を改善することが可能である。このため、本発明は、特に短手方向に小型化したヒータに好適である。具体的には、図２８に示すヒータ２２（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に本発明を適用することが好ましい。さらに、本発明は、前記短手方向の寸法比（Ｒ／Ｑ）が４０％以上となるヒータ２２に適用されることがより好ましい。このような小型のヒータ２２に本発明を適用することでより大きな効果を期待できる。
【0099】
次に、上記の短手方向寸法の比（Ｒ／Ｑ）を変化させた場合の、ヒータ２２の長手方向中央側と端部側との間に生じる温度偏差の実験結果について説明する。実験では、前述した構成のヒータ２２について、上記の短手方向寸法比（Ｒ／Ｑ）が、２０％以上２５％未満、２５％以上４０％未満、４０％以上７０％未満、７０％以上８０％未満のものをそれぞれ用意し、ヒータ単体の条件下でヒータの全ての抵抗発熱体に所定の電圧で通電し、ヒータの長手方向中央および端部のそれぞれの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を用いて測定した。以上の実験結果を表１に示す。表１の結果は、中央側と端部側の温度差が２℃未満のものを○、２℃以上５℃未満のものを△、５℃以上のものを×とした。なお、短手方向寸法の比（Ｒ／Ｑ）を８０％以上とすると、ヒータの短手方向寸法を極端に大きくする等しない限り、給電線を配置するスペースがなくなるため、実験の対象にはしていない。
【0100】
【表1】
【0101】
表１に示すように、短手方向寸法の比（Ｒ／Ｑ）が大きくなるほど、ヒータの中央と端部の温度差も大きくなった。具体的には、２０％以上２５％未満では〇であるのに対して、２５％以上４０％未満では△に変化し、４０％以上７０％未満、および、７０％以上８０％未満では×に変化した。この結果からわかるように、ヒータの長手方向の温度むらは、短手方向寸法の比（Ｒ／Ｑ）が２５％以上で顕著になり、４０％以上で特に顕著になる。従って、このような寸法比のヒータに対して、本実施形態の上記構成を適用してその温度偏差を抑制することが好適である。
【0102】
また、前述のヒータ２２の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。
【0103】
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７に示す上述のヒータ２２において、第１の電極部６１Ａと第２の電極部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（２）から抵抗温度係数は２０００ｐｐｍ／℃となる。
【0104】
【数2】
【0105】
また、本発明を適用するヒータは、図７など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、例えば、図２９（ａ）あるいは図２９（ｂ）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や、その他の形状の抵抗発熱体を有するヒータにも適用可能である。なお、図中において、着色した箇所が抵抗発熱体５９を示している。図２９（ａ）では、ヒータ２２の長手方向に沿って形成されている給電線６２Ａ、６２Ｄから、長手方向と交差する方向に給電線が一部延びている例である。一方、図２９（ｂ）は、ヒータ２２の長手方向に沿って形成されている給電線６２Ａ、６２Ｄから長手方向と交差する方向に折れ曲がった領域も含めて抵抗発熱体５９として形成されている例である。
【0106】
【0107】
まず、図３０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９０が配置されており、この押圧ローラ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を挟んで定着ニップＮを形成している。
【0108】
次に、図３１に示す定着装置９では、前述の押圧ローラ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３０に示す定着装置９と同じ構成である。
【0109】
最後に、図３２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とを分けて構成している。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、ニップ形成部材９１とステー９３とを配置し、これらニップ形成部材９１とステー９３を内包するように加圧ベルト９２を回転可能に配置している。そして、加圧ベルト９２と加圧ローラ２１との間の定着ニップＮ２に用紙Ｐを通紙して加熱および加圧して画像を定着する。その他は、図２に示す定着装置９と同じ構成である。
【0110】
これらの定着装置９においても、前述した基材５０を採用することにより、基材５０（ヒータ２２）の長手方向端部領域の断面積を中央領域よりも大きくできる。従って、ヒータ２２の長手方向端部領域における熱を拡散させることができ、ヒータ２２の長手方向の温度偏差に起因する不具合を抑制できる。特に定着装置では、用紙の画像むらや光沢むらを抑制できる。
【0111】
また、ヒータ２２の基材５０上に配置される電極部等のレイアウトについても、上記の実施形態に限らず、長手方向に対して温度偏差が生じるヒータに対して本発明を適用することができる。
【0112】
例えば、本発明を適用するその他のヒータの例として、図３３に示すヒータ２２は、前述の実施形態と異なり、全ての電極部が長手方向の一方側に設けられる。つまり、図１０等のヒータ２２と比較すると、第２の電極部６１Ｂが長手方向一方側に設けられる点が異なる。また、図３３に示すように、第２の電極部６１Ｂが長手方向一方側に設けられるため、第２の電極部６１Ｂに直に接続される給電線が長手方向他方側まで延在して折り返し、各抵抗発熱体５９に接続されている。本実施形態では、これらの第２の電極部６１Ｂと各抵抗発熱体５９を接続する給電線のうち、各抵抗発熱体５９に接続される部分から長手方向他方側の折り返し部分までを第２の給電線６２Ｂと称し、折り返し部分に連続した長手方向一方側へ延在する部分から第２の電極部６１Ｂまでの部分を第５の給電線（導電体）６２Ｅと称する。
【0113】
このようなヒータ２２においても、第１の発熱部６０Ａのみに通電した場合、そして、第１の発熱部６０Ａおよび第２の発熱部６０Ｂに通電した場合のそれぞれについて、前述したような長手方向の温度偏差が生じる。
【0114】
まず、第１の発熱部６０Ａのみに通電した場合には、図３４に示すように、意図しない分流が第３の給電線６２Ｃの側へ生じる。従って、各ブロックの合計発熱量は、発熱領域中央の第４ブロックを基準に左右非対称となり、長手方向一方側の発熱量が他方側に比べて大きくなる。また、長手方向端部側の発熱量が中央側よりも大きくなる。
【0115】
さらに、第１の発熱部６０Ａおよび第２の発熱部６０Ｂに通電した場合にも、図３５に示すように、第４ブロックを基準に合計発熱量が左右非対称となり、第１の方向の側である長手方向他方側の発熱量が一方側に比べて大きくなる。また、長手方向端部側の発熱量が中央側よりも大きくなる。
【0116】
上記の部分通電した場合、あるいは、全通電した場合において、第２の給電線６２Ｂは、長手方向一方側から他方側へその電流量が増加している。また、第２の電極部６１Ｂから第１の電極部６１Ａあるいは第３の電極部６１Ｃの側へ電流を流した時に、長手方向他方側の抵抗発熱体５９が電流方向の上流側、一方側の抵抗発熱体５９が下流側に配置されることになる。
【0117】
このような構成のヒータ２２においても、前述した基材５０を採用することにより、基材５０（ヒータ２２）の長手方向端部領域の断面積を中央領域よりも大きくできる。従って、ヒータ２２の長手方向端部領域における熱を拡散させることができ、ヒータ２２の長手方向の温度偏差に起因する不具合を抑制できる。特に定着装置では、用紙の画像むらや光沢むらを抑制できる。
【0118】
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熱圧着装置のような加熱装置にも適用が可能である。このような加熱装置にも本発明の加熱体を適用することで、加熱体の長手方向温度偏差、および温度偏差に起因する不具合を抑制できる。
【0119】
記録媒体としては、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。
【符号の説明】
【0120】
１ 画像形成装置
９ 定着装置（加熱装置）
１９ 加熱ユニット
２０ 定着ベルト（回転部材、定着部材、被加熱部材）
２１ 加圧ローラ（対向部材、加圧部材）
２２ ヒータ（加熱体）
５０ 基材
５９ 抵抗発熱体
６０ 発熱部
６０Ａ 第１の発熱部
６０Ｂ 第２の発熱部
６１ 電極部
６２ 給電線（導電体）
Ａ 通紙方向
Ａ０ ヒータの用紙搬送方向中央位置
Ａ１ 用紙搬送方向上流側
Ａ２ 用紙搬送方向下流側
Ｂ 長手方向
Ｎ 定着ニップ（ニップ部）
Ｑ ヒータの短手方向寸法
Ｒ 抵抗発熱体の短手方向寸法
Ｓ０ ヒータの長手方向中央位置
Ｓ１ 長手方向一方側
Ｓ２ 長手方向他方側
Ｙ ヒータの短手方向
９ 定着装置（加熱装置）
１９ 加熱ユニット
２０ 定着ベルト（回転部材、定着部材、被加熱部材）
２１ 加圧ローラ（対向部材、加圧部材）
２２ ヒータ（加熱体）
５０ 基材
５９ 抵抗発熱体
６０ 発熱部
６０Ａ 第１の発熱部
６０Ｂ 第２の発熱部
６１ 電極部
６２ 給電線（導電体）
Ａ 通紙方向
Ａ０ ヒータの用紙搬送方向中央位置
Ａ１ 用紙搬送方向上流側
Ａ２ 用紙搬送方向下流側
Ｂ 長手方向
Ｎ 定着ニップ（ニップ部）
Ｑ ヒータの短手方向寸法
Ｒ 抵抗発熱体の短手方向寸法
Ｓ０ ヒータの長手方向中央位置
Ｓ１ 長手方向一方側
Ｓ２ 長手方向他方側
Ｙ ヒータの短手方向
【先行技術文献】
【特許文献】
【0121】
【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】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】