(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】2024-10-25
(45)【発行日】2024-11-05
(54)【発明の名称】ヒータ及び像加熱装置
(51)【国際特許分類】
G03G 15/20 20060101AFI20241028BHJP
【ＦＩ】
G03G15/20 510
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2021042865
(22)【出願日】2021-03-16
(65)【公開番号】P2022142622
(43)【公開日】2022-09-30
【審査請求日】2024-03-06
(73)【特許権者】
【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100126240
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 琢磨
(74)【代理人】
【識別番号】100223941
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 佳子
(74)【代理人】
【識別番号】100159695
【弁理士】
【氏名又は名称】中辻 七朗
(74)【代理人】
【識別番号】100172476
【弁理士】
【氏名又は名称】冨田 一史
(74)【代理人】
【識別番号】100126974
【弁理士】
【氏名又は名称】大朋 靖尚
(72)【発明者】
【氏名】上薗 孝臣
(72)【発明者】
【氏名】河津 孝夫
(72)【発明者】
【氏名】並木 輝彦
(72)【発明者】
【氏名】岩崎 敦志
【審査官】鳥居 祐樹
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－１０５９８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－２０９４９３（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】
基板と、前記基板上の長手方向に沿って設けられた第１導電体及び少なくとも一つの第２導電体と、
前記第１導電体と前記第２導電体の間に電気的に並列接続された複数の発熱体と、を有するヒータにおいて、
前記ヒータに設けられた一つの発熱体列の中の、一つの前記第２導電体に接続された発熱体の本数をｎ、一つの前記第２導電体に接続された全ての発熱体の最短電流経路の前記長手方向における合計の幅（ｎ×Ｗｈ）と隣り合う前記最短電流経路の間のギャップの前記長手方向における合計の幅とを足しわせた幅を幅Ｌ、前記幅Ｌに占める前記合計の幅（ｎ×Ｗｈ）の割合を割合Ｒとすると、０．５４≦割合Ｒ＜１を満たすように前記複数の発熱体が構成されていることを特徴とするヒータ。
【請求項2】
前記第２導電体は前記長手方向に複数設けられており、夫々の前記第２導電体に対して複数の発熱体が並列接続されていることを特徴とする請求項１に記載のヒータ。
【請求項3】
前記発熱体列が、前記基板上の短手方向に複数列構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のヒータ。
【請求項4】
筒状のフィルムと、前記フィルムの内部空間に設けられたヒータと、前記フィルムを介して前記ヒータと共にニップ部を形成するニップ部形成部材と、を有し、前記ニップ部で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ加熱する像加熱装置において、前記ヒータが請求項１～３のいずれか１項に記載のヒータであることを特徴とする像加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複写機やプリンタなどの電子写真方式の画像形成装置に搭載される定着ユニットや、記録材に定着されたトナー画像を再度加熱してトナー画像の光沢度や表面性を変える表面処理装置、等の像加熱装置、特に、筒状のフィルムを介してトナー画像を加熱する像加熱装置に関する。またこの像加熱装置で用いられるヒータに関する。
【背景技術】
【0002】
筒状のフィルムを用いた定着ユニットを搭載する画像形成装置で小サイズ紙を連続プリントすると、記録材が通過しない領域の温度が徐々に上昇するという現象（非通紙部昇温）が発生する。この非通紙部昇温を抑制する手法の一つとして、フィルムの内面に接触するヒータの基板上に、ヒータの長手方向に並ぶ複数の発熱体を設け、発熱体のＰＴＣ（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）特性を利用するものがある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００５－２０９４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、発熱体を間引くとヒータの温度分布が不均一になる可能性があるので、これを考慮した発熱体の形状にする必要がある。隣り合う発熱体間のピッチを短くすれば、即ち、ヒータ長手方向における発熱体の本数を増やせば温度分布の不均一性を抑えることができる。
【0005】
しかしながら、ヒータの総抵抗値は決まっているので、発熱体の本数を増やすと発熱体のシート抵抗値を高くする必要がある。発熱体のシート抵抗が高い場合、雷サージなどの耐サージ性の低下が懸念される。発熱体のシート抵抗が高い場合、発熱体の材料にガラス成分がより多く混入されるため、サージ耐量が低下する傾向にある。従って、ヒータ長手方向に対する温度むらの抑制と耐サージ性を両立する発熱体の形状・配置が求められる。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するための本発明は、基板と、前記基板上の長手方向に沿って設けられた第１導電体及び少なくとも一つの第２導電体と、前記第１導電体と前記第２導電体の間に電気的に並列接続された複数の発熱体と、を有するヒータにおいて、前記ヒータに設けられた一つの発熱体列の中の、一つの前記第２導電体に接続された発熱体の本数をｎ、一つの前記第２導電体に接続された全ての発熱体の最短電流経路の前記長手方向における合計の幅（ｎ×Ｗｈ）と隣り合う前記最短電流経路の間のギャップの前記長手方向における合計の幅とを足しわせた幅を幅Ｌ、前記幅Ｌに占める前記合計の幅（ｎ×Ｗｈ）の割合を割合Ｒとすると、０．５４≦割合Ｒ＜１を満たすように前記複数の発熱体が構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
以上説明したように、本発明によれば、ヒータ長手方向に対する温度むらの抑制と耐サージ性を両立するヒータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】画像形成装置の断面図
【図2】定着ユニットの断面図
【図3】実施例１におけるヒータ構成図
【図4】実施例１における回路図
【図5】実施例１におけるヒータの拡大図
【図6】実施例１における温度むらと割合Ｒの関係を示した図
【図8】実施例２におけるヒータ構成図
【図9】発熱体の形状の説明図
【図10】傾きθと長さｄの変化率の関係図
【図11】実施例３のヒータを示す図
【発明を実施するための形態】
【0009】
〔実施例１〕
（画像形成装置の構成説明）
図１は本実施例における画像形成装置１００の構成の概要の一例を示す。画像形成装置１００は電子写真記録技術を用いたレーザプリンタである。給紙部１０２に積載された記録材Ｐは、所定のタイミングで画像形成手段１０３へ搬送される。画像形成手段１０３は、図示しない帯電手段、露光手段、現像手段、クリーニング手段、感光体ドラム、転写手段で構成される。画像形成手段１０３は、露光手段から出射されるレーザ光により、公知である電子写真プロセスの一連の処理を行い、感光体ドラム上に形成された未定着トナー像を記録材Ｐに転写する。未定着トナー像が転写された記録材Ｐは、定着ユニット（像加熱装置）２００に搬送され、定着ユニット２００が加熱および加圧を行うことで、トナー画像が記録材Ｐに定着される。その後、記録材Ｐは、画像形成装置１００の機外に排出される。これらの一連の制御は、制御手段であるＣＰＵを搭載した制御基板４００によって行われる。
（画像形成装置の構成説明）
図１は本実施例における画像形成装置１００の構成の概要の一例を示す。画像形成装置１００は電子写真記録技術を用いたレーザプリンタである。給紙部１０２に積載された記録材Ｐは、所定のタイミングで画像形成手段１０３へ搬送される。画像形成手段１０３は、図示しない帯電手段、露光手段、現像手段、クリーニング手段、感光体ドラム、転写手段で構成される。画像形成手段１０３は、露光手段から出射されるレーザ光により、公知である電子写真プロセスの一連の処理を行い、感光体ドラム上に形成された未定着トナー像を記録材Ｐに転写する。未定着トナー像が転写された記録材Ｐは、定着ユニット（像加熱装置）２００に搬送され、定着ユニット２００が加熱および加圧を行うことで、トナー画像が記録材Ｐに定着される。その後、記録材Ｐは、画像形成装置１００の機外に排出される。これらの一連の制御は、制御手段であるＣＰＵを搭載した制御基板４００によって行われる。
【0010】
（定着ユニット２００の構成説明）
図２は本実施例における定着ユニット２００の断面図である。定着ユニット２００は、筒状のフィルム２０２と、フィルム２０２の内部空間に設けられたヒータ３００と、フィルム２０２を介してヒータ３００と共に定着ニップ部Ｎを形成する加圧ローラ（ニップ部形成部材）２０８と、を有する。フィルム２０２のベース層の材質は、ポリイミド等の耐熱樹脂、またはステンレス等の金属である。また、フィルム２０２の表層には耐熱ゴム等の弾性層及びフッ素樹脂層を設けても良い。加圧ローラ２０８は、鉄やアルミニウム等の材質の芯金２０９と、シリコーンゴム等の材質の弾性層２１０を有する。ヒータ３００は耐熱樹脂製の保持部材２０１に保持されている。保持部材２０１はフィルム２０２の回転を案内するガイド機能も有している。また、ステー２０４は保持部材２０１に不図示のバネの圧力を加えるための金属製のステーである。加圧ローラ２０８は図示しないモータから動力を受けて矢印方向に回転する。加圧ローラ２０８が回転することによって、フィルム２０２が従動して回転する。未定着トナー画像を担持する記録紙Ｐは、定着ニップ部Ｎで挟持搬送されつつ加熱されて定着処理される。ヒータ３００は、後述する発熱抵抗体を有する熱源であり、給電のための複数の電極（Ｅ３－１～Ｅ３－９）を有している。図２は、そのうちの一つ（電極Ｅ３－４）を示している。保持部材２０１は、電極Ｅ３－１～Ｅ３－９に対応する箇所に夫々穴が設けられており、穴を介して、各電気接点に図示しない電力供給用の端子を接続する構成となっている。
図２は本実施例における定着ユニット２００の断面図である。定着ユニット２００は、筒状のフィルム２０２と、フィルム２０２の内部空間に設けられたヒータ３００と、フィルム２０２を介してヒータ３００と共に定着ニップ部Ｎを形成する加圧ローラ（ニップ部形成部材）２０８と、を有する。フィルム２０２のベース層の材質は、ポリイミド等の耐熱樹脂、またはステンレス等の金属である。また、フィルム２０２の表層には耐熱ゴム等の弾性層及びフッ素樹脂層を設けても良い。加圧ローラ２０８は、鉄やアルミニウム等の材質の芯金２０９と、シリコーンゴム等の材質の弾性層２１０を有する。ヒータ３００は耐熱樹脂製の保持部材２０１に保持されている。保持部材２０１はフィルム２０２の回転を案内するガイド機能も有している。また、ステー２０４は保持部材２０１に不図示のバネの圧力を加えるための金属製のステーである。加圧ローラ２０８は図示しないモータから動力を受けて矢印方向に回転する。加圧ローラ２０８が回転することによって、フィルム２０２が従動して回転する。未定着トナー画像を担持する記録紙Ｐは、定着ニップ部Ｎで挟持搬送されつつ加熱されて定着処理される。ヒータ３００は、後述する発熱抵抗体を有する熱源であり、給電のための複数の電極（Ｅ３－１～Ｅ３－９）を有している。図２は、そのうちの一つ（電極Ｅ３－４）を示している。保持部材２０１は、電極Ｅ３－１～Ｅ３－９に対応する箇所に夫々穴が設けられており、穴を介して、各電気接点に図示しない電力供給用の端子を接続する構成となっている。
【0011】
（ヒータ３００の構成説明）
図３は、本実施例におけるヒータ３００の構成図である。
図３は、本実施例におけるヒータ３００の構成図である。
【0012】
図３（Ａ）は、ヒータ３００の断面図、図３（Ｂ）は平面図である。図３（Ｂ）におけるＸ０は、本実施例の画像形成装置１００における記録材Ｐの搬送基準位置であり、図３（Ａ）の断面図は、搬送基準位置Ｘ０におけるヒータ３００の断面図を示している。
【0013】
図３（Ａ）に示すように、ヒータ３００は、アルミナ基板３０５上に導電体３０１ａ、３０１ｂと導電体３０３－４を有する。導電体３０１ａ、３０１ｂと導電体３０３－４は、それぞれ第１導電体、第２導電体とも称する。導電体３０１ａは、記録材Ｐの搬送方向の上流側に配置され、導電体３０１ｂは下流側に配置されている。さらに、ヒータ３００は、供給される電力により発熱する発熱体３０２が、ヒータ３００の短手方向に２列構成されており、基板上において導電体３０１ａ、３０１ｂと導電体３０３－４の間に設けられている。なお。本実施例において、発熱体３０２は２列構成されているとしたが、発熱体３０２が、ヒータ３００の短手方向に複数列構成されていても良い。この発熱体３０２は、記録材Ｐの搬送方向の上流側に配置された発熱体３０２ａ－４と、下流側に配置された発熱体３０２ｂ－４に分離されている。また、ヒータ長手方向において搬送基準位置Ｘ０の位置には電極Ｅ３－４が設けられている。そして、裏面層２として絶縁性の保護ガラス３０８が設けられており、保護ガラス３０８は、図３（Ｂ）に示すように、基板の電極Ｅ３－１～Ｅ３－９以外の領域を覆っている。
【0014】
また、摺動面層１には、印刷されたサーミスタＴ３－１～Ｔ３－７が存在する。このサーミスタは負の抵抗温度特性を持ち、温度に依存して抵抗値が変化する。サーミスタＴ３－１～Ｔ３－７は摺動面層２としてのガラス３０９で覆われている。
【0015】
図３（Ｂ）に示すように、ヒータ３００の裏面層１には、導電体３０１と導電体３０３と発熱体３０２、電極Ｅ３の組からなる発熱ブロック（加熱領域）が、ヒータ３００の長手方向に複数設けられている。本実施例においては、発熱ブロックが７つ設けられている（ＨＢ１～ＨＢ７）。発熱ブロックは、発熱体群とも称する。また、以降の説明では、各発熱ブロックに対応する部材には、例えば、発熱体３０２ａ－１～３０２ａ－７のように、各符号の末尾に対応する発熱ブロックの番号を付して説明する。各発熱ブロック内の発熱体３０２は、所定の温度（例えば、常温）における単位長さ当たりの抵抗率は同じであり、単位長さ当たりの発熱量が同じである。また、発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７は、図示のとおり、ＨＢ４が最もヒータ長手方向において長い領域を持っており、発熱ブロックＨＢ１と発熱ブロックＨＢ７が最も短い領域となっている。電極Ｅ３－８、Ｅ３－９は、ヒータ電極Ｅ３－１～Ｅ３－７に対して電気的に異なる極性の端子が接続される電極である。電極Ｅ３－８と電極Ｅ３－９は、互いにヒータ３００の長手方向の両端に分けて設けている。
【0016】
ヒータ３００の裏面層２の表面保護層３０８は、ヒータ電極Ｅ３－１～Ｅ３－９を露出させるように形成されている。
【0017】
一方、反対の面である摺動面層１には、ヒータ３００の発熱ブロック毎の温度を検知するための温度検知素子としてサーミスタＴ３－１～Ｔ３－７が設置されている。これらの温度検知素子は、各発熱ブロックの温度制御のために使われる。サーミスタＴ３－１～Ｔ３－７の一端は、サーミスタの抵抗値検出用の導電体ＥＴ３－１～ＥＴ３－７にそれぞれ接続されると共に、他端は共通導電体ＥＧ９に接続される。
【0018】
ヒータ３００の摺動面層２には、摺動性のあるガラスのコーティングによる表面保護層３０９が設けられている。表面保護層３０９は、導電体ＥＴ３－１～ＥＴ３－７、及び共通導電体ＥＧ９を露出させるため、ヒータ３００の両端部を除いて設けられている。
【0019】
（ヒータ３００の制御回路４００）
図４は、本実施例における制御回路４００を示す図である。符号４０１は画像形成装置１００に接続される商用の交流電源である。交流電源４０１に接続された図示しないＡＣ／ＤＣコンバータによって、直流電圧Ｖｃｃが生成され、サーミスタＴ３－１～Ｔ３－７の検知等に用いられる。ゼロクロス検知部４０５は、交流電圧の中間電位のタイミングでＺＥＲＯＸ信号を生成してＣＰＵ４０３に入力する。また、電圧ＶｃｃがサーミスタＴ３－１～Ｔ３－７と抵抗４２１～４２７とによってそれぞれ分圧されて作られたサーミスタ信号Ｔｈ３－１～Ｔｈ３－７も、ＣＰＵ４０３に入力される。そのサーミスタ信号Ｔｈ３－１～Ｔｈ３－７とＺＥＲＯＸ信号に基づいて、ＣＰＵ４０３は駆動信号Ｄｒｉｖｅ１～７を生成し、駆動部４１１～４１７の制御を行う。この駆動部４１１～４１７は、例えばトライアックなどのスイッチ素子を用いて、電流経路のオンオフを行う。ＣＰＵ４０３の制御によりヒータ３００の発熱体３０２ａ、３０２ｂへの電力が制御され、各発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７が夫々の発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７に設定された目標温度を維持するように制御される。本例の装置は、記録材Ｐが通過しない領域に位置する発熱ブロックの目標温度を、記録材Ｐが通過する領域に位置する発熱ブロックの目標温度よりも低く設定している。保護装置４２１～４２７は、サーミスタ信号Ｔｈ３－１～Ｔｈ３－７を基に、各発熱ブロックが異常な温度になっていないかを監視する。もし異常である場合には、ＳＡＦＥ信号が動作し、継電器４０４を強制的に非導通状態にし、ヒータ３００への給電を絶つ仕組みになっている。
図４は、本実施例における制御回路４００を示す図である。符号４０１は画像形成装置１００に接続される商用の交流電源である。交流電源４０１に接続された図示しないＡＣ／ＤＣコンバータによって、直流電圧Ｖｃｃが生成され、サーミスタＴ３－１～Ｔ３－７の検知等に用いられる。ゼロクロス検知部４０５は、交流電圧の中間電位のタイミングでＺＥＲＯＸ信号を生成してＣＰＵ４０３に入力する。また、電圧ＶｃｃがサーミスタＴ３－１～Ｔ３－７と抵抗４２１～４２７とによってそれぞれ分圧されて作られたサーミスタ信号Ｔｈ３－１～Ｔｈ３－７も、ＣＰＵ４０３に入力される。そのサーミスタ信号Ｔｈ３－１～Ｔｈ３－７とＺＥＲＯＸ信号に基づいて、ＣＰＵ４０３は駆動信号Ｄｒｉｖｅ１～７を生成し、駆動部４１１～４１７の制御を行う。この駆動部４１１～４１７は、例えばトライアックなどのスイッチ素子を用いて、電流経路のオンオフを行う。ＣＰＵ４０３の制御によりヒータ３００の発熱体３０２ａ、３０２ｂへの電力が制御され、各発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７が夫々の発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７に設定された目標温度を維持するように制御される。本例の装置は、記録材Ｐが通過しない領域に位置する発熱ブロックの目標温度を、記録材Ｐが通過する領域に位置する発熱ブロックの目標温度よりも低く設定している。保護装置４２１～４２７は、サーミスタ信号Ｔｈ３－１～Ｔｈ３－７を基に、各発熱ブロックが異常な温度になっていないかを監視する。もし異常である場合には、ＳＡＦＥ信号が動作し、継電器４０４を強制的に非導通状態にし、ヒータ３００への給電を絶つ仕組みになっている。
【0020】
（ヒータ３００の発熱体形状の説明）
図５は、図３（Ｂ）に示すヒータ３００の一部を拡大した図である。ヒータ３００の長手方向をＸ方向、ヒータ３００の短手方向であって記録材Ｐの搬送方向をＹ方向とする。本実施例では、Ｙ方向における上流側の発熱体３０２ａと下流側の発熱体３０２ｂの形状がＹ方向におけるヒータ３００の中央線ＹＬを基準に線対称であり、同じ寸法である。このため、下流側の発熱体３０２ｂを用いて発熱体の形状を説明し、上流側の発熱体３０２ａの説明を省略する。なお、各発熱ブロックには複数本の発熱体が設けられている。例えば、図５に示すように、発熱ブロックＨＢ１には、上流側の発熱体３０２ａとして、発熱体３０２ａ－１－１、３０２ａ－１－２、３０２ａ－１－３の合計３本の発熱体がある。また、下流側の発熱体３０２ｂとして、発熱体３０２ｂ－１－１、３０２ｂ－１－２、３０２ｂ－１－３の合計３本の発熱体がある。従って発熱ブロックＨＢ１には、合計３×２＝６本の発熱体がある。発熱ブロックＨＢ７にも同様に、合計６本の発熱体３０２ａ－７－１、３０２ａ－７－２、３０２ａ－７－３、３０２ｂ－７－１、３０２ｂ－７－２、３０２ｂ－７－３がある。図５では省略されているが、発熱ブロックＨＢ２及びＨＢ６には、夫々、合計６×２＝１２本の発熱体がある。発熱ブロックＨＢ３及びＨＢ５には、夫々、合計８×２＝１６本の発熱体がある。発熱ブロックＨＢ４には、合計６６×２＝１３２本の発熱体がある。従って、ヒータ３００全体には、合計２００本の発熱体が設けられている。１００本の発熱体３０２ａの形状は全て同一であり、１００本の発熱体３０２ｂの形状も全て同一である。発熱体３０２ａ、３０２ｂの形状は全て平行四辺形である。
図５は、図３（Ｂ）に示すヒータ３００の一部を拡大した図である。ヒータ３００の長手方向をＸ方向、ヒータ３００の短手方向であって記録材Ｐの搬送方向をＹ方向とする。本実施例では、Ｙ方向における上流側の発熱体３０２ａと下流側の発熱体３０２ｂの形状がＹ方向におけるヒータ３００の中央線ＹＬを基準に線対称であり、同じ寸法である。このため、下流側の発熱体３０２ｂを用いて発熱体の形状を説明し、上流側の発熱体３０２ａの説明を省略する。なお、各発熱ブロックには複数本の発熱体が設けられている。例えば、図５に示すように、発熱ブロックＨＢ１には、上流側の発熱体３０２ａとして、発熱体３０２ａ－１－１、３０２ａ－１－２、３０２ａ－１－３の合計３本の発熱体がある。また、下流側の発熱体３０２ｂとして、発熱体３０２ｂ－１－１、３０２ｂ－１－２、３０２ｂ－１－３の合計３本の発熱体がある。従って発熱ブロックＨＢ１には、合計３×２＝６本の発熱体がある。発熱ブロックＨＢ７にも同様に、合計６本の発熱体３０２ａ－７－１、３０２ａ－７－２、３０２ａ－７－３、３０２ｂ－７－１、３０２ｂ－７－２、３０２ｂ－７－３がある。図５では省略されているが、発熱ブロックＨＢ２及びＨＢ６には、夫々、合計６×２＝１２本の発熱体がある。発熱ブロックＨＢ３及びＨＢ５には、夫々、合計８×２＝１６本の発熱体がある。発熱ブロックＨＢ４には、合計６６×２＝１３２本の発熱体がある。従って、ヒータ３００全体には、合計２００本の発熱体が設けられている。１００本の発熱体３０２ａの形状は全て同一であり、１００本の発熱体３０２ｂの形状も全て同一である。発熱体３０２ａ、３０２ｂの形状は全て平行四辺形である。
【0021】
図５に示すように、発熱ブロックＨＢ１の発熱体３０２ｂである発熱体３０２ｂ－１－１～３０２ｂ－１－３の３本は導電体３０３－１に対して並列接続されている。発熱体３０２ｂ－１－１に示された一点鎖線ＭＳは、発熱体３０２ｂ－１－１の最短電流経路（一つの発熱体の二つの対角線のうち短いほう）を示している。その他の発熱体にも同様に最短電流経路ＭＳが存在する。図中の符号Ａは、導電体３０１から導電体３０３までの長さを示している。また、符号Ｂは、各発熱体の短辺を示している。また、符号Ｃは隣り合う２つの発熱体３０２の距離を示している。
【0022】
上述した最短電流経路ＭＳは最も電流が流れやすい経路となり、発熱体３０２のうちの主に発熱する部分となる。この最短電流経路ＭＳのＸ方向の幅を幅Ｗｈ（Ｗｈ１－１、Ｗｈ１－２、Ｗｈ１－３）とする。幅Ｗｈは、Ｘ方向に対して発熱体３０２がなす角θと、長さＡ、長さＢによって求めることができる。符号ＳＰ（ＳＰ１－１、ＳＰ１－２）は隣り合う二つの最短電流経路ＭＳのギャップの幅を示している。幅ＳＰ１－１とＳＰ１－２の大きさは同じである。他の発熱ブロックも、その中の幅Ｗｈは全て同じであり、ギャップの幅ＳＰも全て同じである。また、符号ＳＰＢ１２は、発熱ブロックＨＢ１の中の発熱体３０２ｂ－１－３の最短電流経路ＭＳと、発熱ブロックＨＢ２の中の発熱体３０２ｂ－２－１の最短電流経路ＭＳと、の間のギャップの幅を示している。幅ＳＰＢ１２の大きさは、幅ＳＰ１－１やＳＰ１－２と同じである。
【0023】
符号Ｌ１は、発熱ブロックＨＢ１の中の一つの発熱体列（例えば発熱体３０２ｂの列）における全ての最短電流経路ＭＳと全てのギャップＳＰの合計の幅を示している。発熱ブロックＨＢ１の中の幅Ｌ１に対するトータル幅ＷｈＡＬＬ（＝（Ｗｈ１－１）＋（Ｗｈ１－２）＋（Ｗｈ１－３））の割合である割合Ｒ１は、式１で表すことができる。なお、発熱ブロックＨＢ１の場合、トータル幅ＷｈＡＬＬ＝Ｗｈ×３となる。
Ｒ１ ＝ ＷｈＡＬＬ／ Ｌ１ ・・・・式１
発熱ブロックＨＢ１以外の発熱ブロックも同様な関係になっている（図５に示す発熱ブロックＨＢ７等も）。
Ｒ１ ＝ ＷｈＡＬＬ／ Ｌ１ ・・・・式１
発熱ブロックＨＢ１以外の発熱ブロックも同様な関係になっている（図５に示す発熱ブロックＨＢ７等も）。
【0024】
一つの発熱ブロックに設けられた一つの発熱体列の中の発熱体の本数をｎ、一つの発熱ブロックの中の一つの発熱体列の中の全ての最短電流経路ＭＳと全てのギャップＳＰの合計の幅をＬｘとする。すると、一つの発熱ブロックの割合Ｒｂは、
Ｒｂ ＝ （ｎ × Ｗｈ）／ Ｌｘ ・・・・式２
となる。
Ｒｂ ＝ （ｎ × Ｗｈ）／ Ｌｘ ・・・・式２
となる。
【0025】
また、ヒータ３００は、ヒータ３００全体において、下記式３を満たしている。なお、ｍは、ヒータ３００に設けられた一つの発熱体列の中の全ての発熱体の本数である。Ｌは、ヒータ３００に設けられた一つの発熱体列の中の全ての最短電流経路ＭＳと全てのギャップＳＰ（ギャップＳＰＢ１２のような、発熱ブロック間のギャップも含む）の合計の幅である。ヒータ３００の全体の割合Ｒは、
Ｒ ＝ （ｍ × Ｗｈ）／ Ｌ ・・・・式３
次に発熱体の形状について説明する。ヒータ３００の発熱体３０２の抵抗値の狙い値は、定着に必要な電力とプリンタに入力されるＡＣ電圧によって決まる。また、ヒータ３００のＹ方向の長さは、加圧ローラ２０８の径や定着ニップＮの幅によって決定するため、ヒータ３００上に形成できる発熱体３０２の領域が決まっている。その領域において発熱体３０２が所定の抵抗値となるような配置として、例えば、各発熱ブロックの導電体３０１と導電体３０３間に、一様に発熱体３０２を形成する構成（即ち各発熱ブロックに発熱体が一つしかない構成）も考えられる。しかし、発熱体３０２の抵抗値、および発熱体３０２を形成できる領域を考慮すると、発熱体３０２のシート抵抗値が高くなってしまう虞がある。発熱体３０２のシート抵抗値は、発熱体３０２へのガラスなどの混入物の量によって調整されており、シート抵抗値が高いほど混入物の量が多くなる。一方、シート抵抗値が高く、発熱体３０２への混入物の量が多いほど、サージに対する耐量が弱く、発熱体３０２にクラックが入るなどの現象を引き起こしやすくなる。従って、シート抵抗値はできる限り小さくすることが求められる。
Ｒ ＝ （ｍ × Ｗｈ）／ Ｌ ・・・・式３
次に発熱体の形状について説明する。ヒータ３００の発熱体３０２の抵抗値の狙い値は、定着に必要な電力とプリンタに入力されるＡＣ電圧によって決まる。また、ヒータ３００のＹ方向の長さは、加圧ローラ２０８の径や定着ニップＮの幅によって決定するため、ヒータ３００上に形成できる発熱体３０２の領域が決まっている。その領域において発熱体３０２が所定の抵抗値となるような配置として、例えば、各発熱ブロックの導電体３０１と導電体３０３間に、一様に発熱体３０２を形成する構成（即ち各発熱ブロックに発熱体が一つしかない構成）も考えられる。しかし、発熱体３０２の抵抗値、および発熱体３０２を形成できる領域を考慮すると、発熱体３０２のシート抵抗値が高くなってしまう虞がある。発熱体３０２のシート抵抗値は、発熱体３０２へのガラスなどの混入物の量によって調整されており、シート抵抗値が高いほど混入物の量が多くなる。一方、シート抵抗値が高く、発熱体３０２への混入物の量が多いほど、サージに対する耐量が弱く、発熱体３０２にクラックが入るなどの現象を引き起こしやすくなる。従って、シート抵抗値はできる限り小さくすることが求められる。
【0026】
（発熱体の傾きとシート抵抗の関係）
図９は、発熱体の部分を示した図である。図９を用いて発熱体３０２のシート抵抗値を説明する。発熱体３０２の傾きθは、図９（ａ）は４５度、図９（ｂ）は９０度となっている。導電体３０１から導電体３０３までの長さは、図５と同様に長さＡとなっている。また、発熱体３０２の平行四辺形のうちの２つの長辺の間を結ぶ最短距離としての幅を幅Ｈとする。このとき、発熱体３０２の平行四辺形のうち、幅Ｈの大きさがある領域の長さをｄとすると、図９（ａ）の形状の場合の長さｄはｄ１、図９（ｂ）の形状の場合の長さｄはｄ２となる。図９（ｂ）に示すようにθ＝９０度の場合、長さｄ２は長さＡと等しくなる。なお、幅Ｈは、以下で抵抗パターン幅Ｈとも称し、長さＲは、以下で抵抗パターン長さｄとも称する。
図９は、発熱体の部分を示した図である。図９を用いて発熱体３０２のシート抵抗値を説明する。発熱体３０２の傾きθは、図９（ａ）は４５度、図９（ｂ）は９０度となっている。導電体３０１から導電体３０３までの長さは、図５と同様に長さＡとなっている。また、発熱体３０２の平行四辺形のうちの２つの長辺の間を結ぶ最短距離としての幅を幅Ｈとする。このとき、発熱体３０２の平行四辺形のうち、幅Ｈの大きさがある領域の長さをｄとすると、図９（ａ）の形状の場合の長さｄはｄ１、図９（ｂ）の形状の場合の長さｄはｄ２となる。図９（ｂ）に示すようにθ＝９０度の場合、長さｄ２は長さＡと等しくなる。なお、幅Ｈは、以下で抵抗パターン幅Ｈとも称し、長さＲは、以下で抵抗パターン長さｄとも称する。
【0027】
以上に示したような発熱体３０２の抵抗値（Ω）は、式４で求めることができる。
発熱体抵抗値（Ω）＝シート抵抗（Ω／ｓｑ）×抵抗パターン長さｄ（ｍｍ）／抵抗パターン幅Ｈ（ｍｍ） ・・・・式４
前述したとおり、発熱体３０２の一本当たりの抵抗値は、定着器に投入する電力や電圧等により決まる。そして、式４に示すように、発熱体３０２の抵抗値、および抵抗パターン幅Ｈを固定値とした場合、抵抗パターン長さｄを長くすることにより、シート抵抗値をより低く設定することができる。
発熱体抵抗値（Ω）＝シート抵抗（Ω／ｓｑ）×抵抗パターン長さｄ（ｍｍ）／抵抗パターン幅Ｈ（ｍｍ） ・・・・式４
前述したとおり、発熱体３０２の一本当たりの抵抗値は、定着器に投入する電力や電圧等により決まる。そして、式４に示すように、発熱体３０２の抵抗値、および抵抗パターン幅Ｈを固定値とした場合、抵抗パターン長さｄを長くすることにより、シート抵抗値をより低く設定することができる。
【0028】
図１０は、θ＝９０度の時の長さＲ２を基準（１００％）とした場合の傾きθと長さｄの関係（長さｄの比率＝ｄ／Ａ）を示す。３つの曲線は、長さＡと幅Ｈの比率であるＡ／Ｈの値が、Ａ／Ｈ＝２．０の場合、Ａ／Ｈ＝２．８の場合、Ａ／Ｈ＝３．２の場合を示す。図１０に示すようにＡ／Ｈ＝２．０の場合はθ＝３７度よりも傾けることで長さｄを長くすることができる。同様にＡ／Ｈ＝２．８の場合はθ＝５１度、Ａ／Ｈ＝３．２の場合はθ＝５５度よりも傾ければ、傾けるほど長さｄを長くすることでき、それだけシート抵抗値を低く設定することができる。
【0029】
【0030】
前述のとおり、発熱体のシート抵抗値を小さくするため、発熱体を間引き、且つ傾ける構成が好ましい。一方、間引く量が大きいと、間引いた部分が非発熱領域となり、ヒータ３００の長手方向Ｘにおいて温度むらが発生する。温度むらが大きくなると、定着不良などの画像不良を引き起こす。従って、温度むらを抑制しつつシート抵抗値を低くするため、発熱体の傾きθと、幅Ｌに占める幅Ｗｈの割合Ｒを最適な値に設定する必要がある。なお、本実施例では、温度むら（温度の最高値と最低値の差）の許容値を１．５℃とした。また、発熱体と発熱体との間隔長さＣは、製造上の限界の最小値寸法とした。
【0031】
図６に示すように割合Ｒが大きいほど温度むらは小さくなる傾向があり、各プロットの近似線に基づくと、温度むら許容値１．５℃以下を達成するためには割合Ｒを０．５４以上にする必要がある。一方、発熱体の傾きθが小さくなりすぎると、たとえば、幅Ｗｈ１の領域と幅Ｗｈ２の領域がＸ方向で重なるため、かえって温度むらが悪化してしまう。よって、割合Ｒは１未満が最適となる。
【0032】
従って、０．５４≦割合Ｒ＜１に設定することにより温度むらを小さくすることができる。また、シート抵抗値に関しても、図７に示すように０．５４≦割合Ｒ＜１のプロットでは、比率ｄ／Ａが１２０％以上を達成することができ、その分だけシート抵抗値を小さく設定することができる。
【0033】
以上説明したように、割合Ｒを０．５４≦割合Ｒ＜１に設定することにより、低いシート抵抗値を実現でき、ヒータ温度むらによる定着性のむらの抑制と耐サージ性を両立できる。
【0034】
〔実施例２〕
実施例２のヒータ１３００は、主要な紙サイズに合わせて、各発熱ブロックが設けられている。しかしながら、Ｘ方向における発熱領域の端部は、発熱体が存在しない領域に熱が奪われてしまうため、紙端部では温度が下がる傾向にある。そのため、本実施例では、発熱ブロックＨＢ１および発熱ブロックＨＢ７の発熱体３０２の抵抗値が、他の発熱ブロックに比べて低くなるように設定しており、発熱ブロックＨＢ１及びＨＢ７の発熱量が高くなるように設定されている。
実施例２のヒータ１３００は、主要な紙サイズに合わせて、各発熱ブロックが設けられている。しかしながら、Ｘ方向における発熱領域の端部は、発熱体が存在しない領域に熱が奪われてしまうため、紙端部では温度が下がる傾向にある。そのため、本実施例では、発熱ブロックＨＢ１および発熱ブロックＨＢ７の発熱体３０２の抵抗値が、他の発熱ブロックに比べて低くなるように設定しており、発熱ブロックＨＢ１及びＨＢ７の発熱量が高くなるように設定されている。
【0035】
図１２は本実施例における制御回路１４００を示す図である。発熱体３０２ａ－１、発熱体３０２ｂ－１、発熱体３０２ａ－２、発熱体３０２ｂ－２（発熱体３０２ａ－６、発熱体３０２ｂ－６、発熱体３０２ａ－７、発熱体３０２ｂ－７）は電極Ｅ３－２（電極Ｅ３－６）に電気的に接続されている。駆動部４１２（駆動部４１６）は、電極Ｅ３－２（電極Ｅ３－６）に電力供給を行う。
【0036】
図８は本実施例におけるヒータ１３００の発熱ブロックＨＢ１および発熱ブロックＨＢ２の発熱体形状を示した図である。発熱ブロックＨＢ１（ＨＢ７）とＨＢ２（ＨＢ６）は導電体３０３－２（導電体３０３－６）を介して電気的に接続されている。導電体３０３－２（導電体３０３－６）には、電極Ｅ３－２（電極Ｅ３－６）が構成されている。実施例１で説明したように、発熱ブロックＨＢ１の中の一つの発熱体列における全ての最短電流経路ＭＳと全てのギャップＳＰの合計の幅をＬ１、導電体３０１ｂと導電体３０３－１の距離をＤ、最短電流経路の幅Ｗｈ１１（＝Ｗｈ１２、Ｗｈ１３）、隣り合う二つの最短電流経路ＭＳのギャップの幅ＳＰ１１１（＝ＳＰ１２、ＳＰ１３）、発熱ブロックＨＢ１の一つの発熱体列の発熱体本数をｎ１とする。また、発熱ブロックＨＢ２の中の一つの発熱体列における全ての最短電流経路ＭＳと全てのギャップＳＰの合計の幅Ｌ２、導電体３０１ｂと導電体３０３－２の距離をＡ、最短電流経路の幅Ｗｈ２１（＝Ｗｈｎ）、隣り合う二つの最短電流経路ＭＳのギャップの幅非発熱領域をＳＰ２１（＝ＳＰｎ）、発熱ブロックＨＢ２の一つの発熱体列の発熱体本数をｎ２とする。
【0037】
発熱体３０２の平行四辺形の幅Ｅは、発熱ブロックＨＢ１と発熱ブロックＨＢ２で同じ寸法とし、発熱ブロックＨＢ１の発熱体と発熱体との間隔を長さＣは、製造上の限界の最小値寸法とする。Ｗｈ１１とＷｈ２１、およびＳＰ１１とＳＰ２１が同じ寸法となるように長さＡよりも長さＤを短く設定し、発熱体３０２の傾きも発熱ブロックＨＢ２の発熱体に比べて、発熱ブロックＨＢ１のほうが小さくなるように設定されている。これにより、同じ発熱体材料を使用して、発熱ブロックＨＢ２の発熱体よりも発熱ブロックＨＢ１の発熱体の抵抗値を低くすることができる。
【0038】
温度のむらを小さくするため、発熱ブロックＨＢ１における割合Ｒ１は（式５）で算出することができる。また、発熱ブロックＨＢ２における割合Ｒ２は（式６）で算出することができる。
Ｒ１ ＝ （ｎ１ × Ｗｈ１１）／ Ｌ１ ・・・・式５
Ｒ２ ＝ （ｎ２ × Ｗｈ２１）／ Ｌ２ ・・・・式６
本実施例のように発熱ブロックＨＢ１と発熱ブロックＨＢ２の発熱体を異なる抵抗値に設定し、各ブロックの発熱体形状を０．５４≦割合Ｒ＜１に設定することにより、温度むらを小さく抑制することができる。
Ｒ１ ＝ （ｎ１ × Ｗｈ１１）／ Ｌ１ ・・・・式５
Ｒ２ ＝ （ｎ２ × Ｗｈ２１）／ Ｌ２ ・・・・式６
本実施例のように発熱ブロックＨＢ１と発熱ブロックＨＢ２の発熱体を異なる抵抗値に設定し、各ブロックの発熱体形状を０．５４≦割合Ｒ＜１に設定することにより、温度むらを小さく抑制することができる。
【0039】
以上説明したように、各ブロックの発熱体抵抗値が異なる場合においても、各ブロックで割合Ｒを０．５４≦割合Ｒ＜１に設定することにより、低いシート抵抗を実現でき、ヒータ温度むらによる定着性のむらの抑制と耐サージ性を両立きる。
【0040】
〔実施例３〕
図１１は、実施例３のヒータ２３００を示している。実施例１と２では、複数の発熱ブロックが独立して発熱する形態であったが、本実施例のヒータ２３００は、発熱ブロックが一つしかない。
図１１は、実施例３のヒータ２３００を示している。実施例１と２では、複数の発熱ブロックが独立して発熱する形態であったが、本実施例のヒータ２３００は、発熱ブロックが一つしかない。
【0041】
このようなヒータ２３００においても、割合Ｒを０．５４≦割合Ｒ＜１に設定することにより、ヒータ温度むらによる定着性のむらの抑制と耐サージ性を両立きる。
【符号の説明】
【0042】
２００ 定着ユニット
３０２ 発熱体
ＨＢ１～ＨＢ７ 発熱ブロック
３０２ 発熱体
ＨＢ１～ＨＢ７ 発熱ブロック
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】