JP2016031785A - ヒータ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】適切な発熱量を得ることのできるヒータ及び画像形成装置を提供すること。
【解決手段】ヒータ１は、基板２と、導体３と、抵抗発熱体４と、を具備する。導体３は、基板２上に形成される。抵抗発熱体４は、導体３と電気的に接続され、基板２上に形成される。抵抗発熱体４は、複数に分割されて基板２の長手方向に離間して並べられると共に、基板２の長手方向に並べられた複数の抵抗発熱体４が基板２の短手方向に離間して複数の列となって基板２上に形成される。複数の抵抗発熱体４は、それぞれ基板２の長手方向に延びると共に基板２の長手方向における少なくとも一端側が、基板２の短手方向に曲げられており、且つ、基板２の長手方向における抵抗発熱体４同士の間の部分が、基板２の短手方向において異なる列に形成される抵抗発熱体４と基板２の短手方向視において重なっている。導体３は、複数の抵抗発熱体４を直列で接続する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、ヒータ及び画像形成装置に関する。

ＯＡ機器、家電用電気製品、精密製造設備などの電子機器類にヒータが装着されている。ヒータは、例えば、複写機やファクシミリなどの画像形成装置において用紙にトナーを定着する定着装置に用いられる。また、リライタブルカードリーダであれば印字消去などに用いられる。ヒータは、給電用電極、導体、抵抗発熱体が基板上に形成されていることで構成され、給電用電極から供給された電力により、抵抗発熱体が発熱する。

定着装置に用いられるヒータは、一般的に、銀及びパラジウム、または、酸化ルテニウム及びガラスを主成分として、抵抗温度係数［ｐｐｍ／℃］が０あるいはプラスとなるＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）特性の抵抗発熱体が使用されている。

ヒータは、定着装置で加熱できる媒体の最大のサイズ（媒体のヒータの長手方向と平行の長さ）に合わせた有効長、即ち最大のサイズと同じ、または長く設定される。従って、最大のサイズの媒体よりも小さい媒体を加熱する場合、ヒータのうち、非通紙の領域の温度が上昇する。このため、ヒータの中には、非通紙の領域の温度上昇を抑制する目的で、抵抗温度係数［ｐｐｍ／℃］がマイナスとなるＮＴＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）特性の抵抗発熱体を使用することがある。

特開２００７−２５４７４号公報 特開２００９−２４４８６７号公報

ここで、現在見つかっているＮＴＣ特性の材料は、総じて抵抗値が高いものになっている。このため、抵抗発熱体の材料として、ＮＴＣ特性の材料を用いる場合には、抵抗値が高くなり過ぎないようにするために、分割せざるを得ず、抵抗発熱体は、例えばヒータの長手方向において複数に分割して配置される。この場合、複数の抵抗発熱体に電力を供給する導体は、長手方向に分割される複数の抵抗発熱体に対して給電を行うため、ヒータの長手方向に延びて配設され、導体から抵抗発熱体に対する給電は、ヒータの短手方向における各抵抗発熱体の両端から行われることになる。従って、各抵抗発熱体への給電幅は、ヒータの長手方向におけるそれぞれの抵抗発熱体の長さに等しくなる。

一方で、抵抗発熱体への給電幅が短い場合、導体と抵抗発熱体との接触長さが小さくなるため、各抵抗発熱体は高抵抗化する。このため、抵抗発熱体の抵抗を、ヒータに配設される抵抗発熱体全体で見た場合、総抵抗が大きくなり過ぎる虞があり、必要な発熱量を得ることが困難になる虞があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、適切な発熱量を得ることのできるヒータ及び画像形成装置を提供することを目的とする。

実施形態のヒータは、基板と；導体と；抵抗発熱体と；を具備する。導体は、基板上に形成される。抵抗発熱体は、導体と電気的に接続され、基板上に形成される。抵抗発熱体は、複数に分割されて基板の長手方向に離間して並べられると共に、基板の長手方向に並べられた複数の抵抗発熱体が基板の短手方向に離間して複数の列となって基板上に形成される。複数の抵抗発熱体は、それぞれ基板の長手方向に延びると共に基板の長手方向における少なくとも一端側が、基板の短手方向に曲げられており、且つ、基板の長手方向における抵抗発熱体同士の間の部分が、基板の短手方向において異なる列に形成される抵抗発熱体と基板の短手方向視において重なっている。導体は、複数の抵抗発熱体を直列で接続する。

本発明によれば、適切な発熱量を得ることのできるヒータ及び画像形成装置を提供することができる。

図１は、実施形態に係るヒータの平面図である。 図２は、図１に示す抵抗発熱体の配置状態についての説明図である。 図３は、図１に示すヒータが備える抵抗発熱体の変形例であり、長辺部と短辺部とが直角以外で接続される場合の説明図である。 図４は、図１に示すヒータが備える抵抗発熱体の変形例であり、長辺部と短辺部とが滑らかな曲線で接続される場合の説明図である。 図５は、ヒータの使用例である定着装置を示す説明図である。 図６は、ヒータの使用例である画像形成装置を示す説明図である。

以下で説明する実施形態に係るヒータ１は、基板２と、導体３と、抵抗発熱体４と、を具備する。導体３は、基板２上に形成される。抵抗発熱体４は、導体３と電気的に接続され、基板２上に形成される。抵抗発熱体４は、複数に分割されて基板２の長手方向に離間して並べられると共に、基板２の長手方向に並べられた複数の抵抗発熱体４が基板２の短手方向に離間して複数の列となって基板２上に形成される。複数の抵抗発熱体４は、それぞれ基板２の長手方向に延びると共に基板２の長手方向における少なくとも一端側が、基板２の短手方向に曲げられており、且つ、基板２の長手方向における抵抗発熱体４同士の間の部分が、基板２の短手方向において異なる列に形成される抵抗発熱体４と基板２の短手方向視において重なっている。導体３は、複数の抵抗発熱体４を直列で接続する。

また、以下に説明する実施形態に係るヒータ１で、抵抗発熱体４は、温度が高くなるに従って抵抗値が低くなる材料からなる。

また、以下に説明する実施形態に係るヒータ１で、抵抗発熱体４は、酸化ルテニウム、またはグラファイトのいずれか、を含有する。

また、以下に説明する実施形態に係るヒータ１で、基板２の長手方向において隣り合う抵抗発熱体４同士の間隔は、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。

また、以下に説明する実施形態に係るヒータ１で、抵抗発熱体４において基板２の短手方向に曲げられている部分の基板２の短手方向における長さは、基板２の短手方向において異なる列に形成される抵抗発熱体４同士における基板２の長手方向に延びる部分同士の間隔の１０％以上６０％以下である。

また、以下に説明する実施形態に係るヒータ１で、複数の抵抗発熱体４は、全て同じ形状である。

また、以下に説明する実施形態に係る画像形成装置では、通過する媒体を加熱するヒータ１と、媒体を加熱時に加圧する加圧ローラ２０３と、を具備し、媒体を加圧ローラ２０３により加熱及び加圧することで、媒体に付着したトナー像を定着させる。

〔実施形態〕
実施形態に係るヒータを図面に基づいて説明する。図１は、実施形態に係るヒータの平面図である。本実施形態に係るヒータ１は、電子機器類に搭載され、主に通過する紙などの媒体を加熱するものである。ヒータ１は、図１に示すように、基板２と、導体３と、抵抗発熱体４と、一対の給電用電極５、６と、オーバーコート層７とを含んで構成されている。

基板２は、耐熱性及び絶縁性を有し、本実施形態では、矩形状に形成されている。基板２は、例えば、アルミナ等のセラミック、耐熱複合材料などからなる平板である。基板２は、ヒータ１を装着できるスペースに応じた厚さを有しており、例えば、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度である。なお、基板２の形状は、短手方向、及び短手方向と交差する長手方向とを有していればこれに限定されるものではなく、外周において凹部、凸部、欠けなどが形成されていてもよい。

導体３は、抵抗発熱体４に電力を供給するものであり、基板２上に形成されている。本実施形態で、導体３は、銀（Ａｇ）を主成分とし、パラジウム（Ｐｄ）、若しくは白金（Ｐｔ）を０．５〜５％添加している。ここで、「主成分」とは、導体３を構成する物質のうち、支配的な重量％を占める物質をいう。従って、導体３は、銀と添加物との合計がほぼ１００重量％となる。導体３は、添加物が含有されることで、抵抗発熱体４に対する銀の拡散を抑制することができる。導体３は、上記物質を含有する抵抗発熱体４に比べて抵抗値が十分低い導体ペーストであり、基板２上に塗布し、焼成することで形成されている。ここで、「塗布」とは、導体ペーストを基板２上に塗りつけることができれば、どのような手段でもよく、スクリーン印刷を含むものである。

抵抗発熱体４は、導体３と電気的に接続されており、電気を流すことで発熱するものであり、基板２上に形成されている。この抵抗発熱体４は、複数に分割されて基板２の長手方向に離間して並べられており、本実施形態に係るヒータ１では、抵抗発熱体４は、長手方向に５つに分割されている。

一対の給電用電極５、６は、ヒータ１の長手方向、即ち、基板２の長手方向（以下、単に「長手方向」と称する）における基板２上の両端にそれぞれ配置されている。導体３と抵抗発熱体４とは、長手方向における一対の給電用電極５、６間に配置されている。なお、給電用電極５、６は、基板２の長手方向における両端以外に形成されていてもよく、例えば、基板２の一方の端部に形成されていてもよい。また、給電用電極５、６は、導体３が形成される面とは異なる面に形成されていてもよい。この場合、一対の給電用電極５、６は、基板２に形成されたスルーホールを介して、導体３に電気的に接続される。

オーバーコート層７は、保護層であり、基板２上に形成された導体３および抵抗発熱体４を覆っているものであり、本実施形態では帯状に形成されている。オーバーコート層７は、導体３及び抵抗発熱体４を覆っていることで、導体３および抵抗発熱体４が直接大気に露出することを防止し、外部からの干渉（例えば、機械的、化学的、電気的な干渉）によって導体３および抵抗発熱体４が損傷・破損することを抑制するものである。オーバーコート層７は、例えば、２［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以上となるアルミナ等の熱伝導性の優れた無機酸化物フィラーを２５〜３５重量％加えたガラス層である。

ここで、抵抗発熱体４および導体３の構成について、更に詳しく説明する。抵抗発熱体４は、基板２の長手方向に並べられた複数の抵抗発熱体４が、ヒータ１の短手方向、即ち、基板２の短手方向（以下、単に「短手方向」と称する）に離間して、複数の列になっており、本実施形態に係るヒータ１では、抵抗発熱体４は、基板２の短手方向に２列になっている。つまり、抵抗発熱体４は、５つが離間して長手方向に並べられた抵抗発熱体４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａ、４５ａと、５つが離間して長手方向に並べられた抵抗発熱体４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂ、４５ｂとが、短手方向に離間して、２列の抵抗発熱体４になっている。

これらのように形成される複数の抵抗発熱体４は、それぞれ基板２の長手方向に延びると共に基板２の長手方向における少なくとも一端側が、基板２の短手方向に曲げられている。具体的には、抵抗発熱体４は、基板２の長手方向に延びる長辺部４６と、長手方向における長辺部４６の一端から、長辺部４６よりも短い長さで短手方向に延びる短辺部４７と、を有しており、短手方向の長辺部４６の幅と、長手方向の短辺部４７の幅とは、ほぼ同じ幅になっている。また、複数の抵抗発熱体４は、長辺部４６同士、及び短辺部４７同士が、全て同じ長さになっている。即ち、抵抗発熱体４は、¬状の形状で形成されており、１０か所の抵抗発熱体４は、全て同じ形状になっている。

これらのように形成される抵抗発熱体４は、同一の列の抵抗発熱体４同士では、短手方向における長辺部４６の位置が同じ位置になっており、短辺部４７が、長辺部４６から他方の列の方向に向かって形成されている。また、長辺部４６に対して短辺部４７が設けられる側の端部は、同一の列の抵抗発熱体４同士では、全て同じ方向側の端部になっており、異なる列の抵抗発熱体４同士では、長辺部４６に対して短辺部４７が設けられる側の端部が、互いに反対側になる向きとなって形成されている。

つまり、同じ列の抵抗発熱体４である抵抗発熱体４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａ、４５ａは、長辺部４６に対して短辺部４７が設けられる側の端部が、全て同じ方向側の端部になっている。同様に、同じ列の抵抗発熱体４である抵抗発熱体４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂ、４５ｂは、長辺部４６に対して短辺部４７が設けられる側の端部が、全て同じ方向側の端部になっており、異なる列の抵抗発熱体４である抵抗発熱体４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａ、４５ａとは、短辺部４７が設けられる側の端部が反対側になっている。

さらに、これらの抵抗発熱体４は、基板２の長手方向における抵抗発熱体４同士の間の部分である空隙部１０が、基板２の短手方向において異なる列に形成される抵抗発熱体４と基板２の短手方向視において重なっている。例えば、抵抗発熱体４２ａと抵抗発熱体４３ａとの間に位置する空隙部１０は、長手方向における位置が、他方の列の抵抗発熱体４のうち、抵抗発熱体４２ｂの長手方向における位置に含まれている。これにより、抵抗発熱体４２ａと抵抗発熱体４３ａとの間に位置する空隙部１０は、基板２の短手方向において異なる列に形成される抵抗発熱体４２ｂと、短手方向視において重なっている。

このように、同じ列の抵抗発熱体４同士の間に位置する空隙部１０は、長手方向における位置が、他方の列に位置する抵抗発熱体４の長手方向における位置に含まれており、これにより空隙部１０は、異なる列に形成される抵抗発熱体４に対して、短手方向視において重なっている。

このように形成される抵抗発熱体４は、温度が高くなるに従って抵抗値が低くなる材料からなり、ＮＴＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）特性を有して形成されている。抵抗発熱体４は、酸化ルテニウム（ＲｕＯ_４）を１〜９０％、ホウケイ酸系などのガラスを１０〜８５％、チタン（Ｔｉ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）の酸化物を５％未満含有する混合物に、銀（Ａｇ）を０．１〜８％程度添加して形成されることにより、ＮＴＣ特性を有している。なお、酸化ルテニウムに変えて、グラファイトを５０〜８５％含有してもよい。この場合、ガラスを１５〜５０％含有する。抵抗発熱体４は、これらの物質を含有する抵抗発熱体ペーストであり、基板２上に塗布することで形成されている。抵抗発熱体４は、酸化ルテニウム、またはグラファイトのいずれかと、ガラスと、混合物と、銀とで、ほぼ１００重量％を占める。これにより、抵抗発熱体４は、抵抗温度係数が−４００ｐｐｍ／℃〜−１０００ｐｐｍ／℃の範囲内になっている。

導体３は、基板２上において長手方向の両端に配置される一対の給電用電極５、６間に位置する複数の抵抗発熱体４を、直列で接続している。また、導体３は、複数に分割された状態で、複数の抵抗発熱体４を、直列で接続している。このうち、給電用電極５には、複数の導体３のうち接続導体３１が接続されており、給電用電極６には、複数の導体３のうち接続導体３２が接続されている。これらの接続導体３１、３２は、給電用電極５、６から、長手方向における内側方向にそれぞれ延びており、短手方向において、他方の接続導体３１、３２が配設されている側の端部とは異なる端部付近の位置にそれぞれ配設されている。

詳しくは、接続導体３１は、短手方向における両端部のうち、抵抗発熱体４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａ、４５ａ側の列が位置する側の端部付近に配設されている。この接続導体３１は、抵抗発熱体４１ａにおける短手方向外側に位置する面から、抵抗発熱体４２ａに対向する面にかけて、これらの面に沿って形成され、これらの面に接続されることにより、抵抗発熱体４１ａに接続されている。即ち、接続導体３１は、抵抗発熱体４１ａの長辺部４６と短辺部４７とで構成される共役角のうち、優角側の２つの辺に沿って形成され、この２つの辺に接続されている。同様に、接続導体３２は、短手方向における両端部のうち、抵抗発熱体４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂ、４５ｂ側の列が位置する側の端部付近に配設されている。この接続導体３２は、抵抗発熱体４５ｂの長辺部４６と短辺部４７とで構成される共役角のうち、優角側の２つの辺に沿って形成され、この２つの辺に接続されることにより、抵抗発熱体４５ｂに接続されている。

また、長手方向に配設される複数の抵抗発熱体４のうち、接続導体３１、３２に接続される抵抗発熱体４以外の抵抗発熱体４は、２つが１組になって、複数の導体３のうち、外側導体３３ａ、３４ａ、３３ｂ、３４ｂに接続されている。

詳しくは、抵抗発熱体４１ａと同じ列の抵抗発熱体４である抵抗発熱体４２ａ、４３ａは、外側導体３３ａに接続されている。この外側導体３３ａは、抵抗発熱体４２ａの長辺部４６と短辺部４７とで形成される優角を構成する２つの辺に沿って形成されて、この２つの辺に接続され、また、抵抗発熱体４３ａの長辺部４６と短辺部４７とで形成される優角を構成する２つの辺に沿って形成されて、この２つの辺に接続されている。

さらに、外側導体３３ａは、抵抗発熱体４２ａの長辺部４６に接続される部分と、抵抗発熱体４３ａの長辺部４６に接続される部分とが、長手方向に延びて接続されている。これにより、外側導体３３ａは、抵抗発熱体４２ａと抵抗発熱体４３ａとに接続されており、即ち、抵抗発熱体４２ａと抵抗発熱体４３ａとは、これら２つの抵抗発熱体４が１組になって、外側導体３３ａに接続されている。

同様に、外側導体３４ａは、抵抗発熱体４４ａ、４５ａに対して外側導体３３ａと同様な形態で接続され、抵抗発熱体４４ａと抵抗発熱体４５ａとは、２つが１組になって、外側導体３４ａに接続されている。外側導体３３ｂは、抵抗発熱体４１ｂ、４２ｂに対して外側導体３３ａと同様な形態で接続され、外側導体３４ｂは、抵抗発熱体４３ｂ、４４ｂに対して外側導体３３ａと同様な形態で接続されている。このため、抵抗発熱体４１ｂと抵抗発熱体４２ｂとは、２つが１組になって、外側導体３３ｂに接続され、抵抗発熱体４３ｂと抵抗発熱体４４ｂとは、２つが１組になって、外側導体３４ｂに接続されている。

また、短手方向に異なる列の抵抗発熱体４同士は、複数の導体３のうち、内側導体３５、３６、３７、３８、３９によって接続されている。内側導体３５、３６、３７、３８、３９は、複数の抵抗発熱体４のうち、短手方向における列が異なり、長手方向における位置が近い抵抗発熱体４同士を、それぞれ接続している。

詳しくは、短手方向における２つの列の抵抗発熱体４において、給電用電極５寄りの部分に位置する抵抗発熱体４１ａと抵抗発熱体４１ｂとは、内側導体３５によって接続されている。内側導体３５は、抵抗発熱体４１ａに接続される部分は、抵抗発熱体４１ａの長辺部４６と短辺部４７とで形成される劣角を構成する２つの辺に沿って形成されて、この２つの辺に接続されている。また、内側導体３５における抵抗発熱体４１ｂに接続される部分は、抵抗発熱体４１ｂの長辺部４６と短辺部４７とで形成される劣角を構成する２つの辺に沿って形成されて、この２つの辺に接続されている。

さらに、内側導体３５は、抵抗発熱体４１ａの短辺部４７に接続される部分における抵抗発熱体４１ｂ側の端部と、抵抗発熱体４１ｂの短辺部４７に接続される部分における抵抗発熱体４１ａ側の端部との間に、長手方向に延びる部分を有しており、両方の端部を接続している。これにより、内側導体３５は、抵抗発熱体４１ａと抵抗発熱体４１ｂとに接続されており、即ち、抵抗発熱体４１ａと抵抗発熱体４１ｂとは、これら２つの抵抗発熱体４が１組になって、内側導体３５に接続されている。

同様に、内側導体３６は、抵抗発熱体４２ａ、４２ｂに対して内側導体３５と同様な形態で接続され、抵抗発熱体４２ａと抵抗発熱体４２ｂとは、２つが１組になって、内側導体３６に接続されている。また、内側導体３７は、抵抗発熱体４３ａ、４３ｂに対して内側導体３５と同様な形態で接続され、抵抗発熱体４３ａと抵抗発熱体４３ｂとは、２つが１組になって、内側導体３７に接続されている。また、内側導体３８は、抵抗発熱体４４ａ、４４ｂに対して内側導体３５と同様な形態で接続され、抵抗発熱体４４ａと抵抗発熱体４４ｂとは、２つが１組になって、内側導体３８に接続されている。また、内側導体３９は、抵抗発熱体４５ａ、４５ｂに対して内側導体３５と同様な形態で接続され、抵抗発熱体４５ａと抵抗発熱体４５ｂとは、２つが１組になって、内側導体３９に接続されている。

導体３は、これらのように形成されることにより、¬状に形成される抵抗発熱体４の長辺部４６と短辺部４７とに対して、それぞれの幅方向における両端に接続される状態で、複数の抵抗発熱体４を直列で接続している。つまり、導体３は、２つの抵抗発熱体４を１組として外側導体３３ａ、３４ａ、３３ｂ、３４ｂで接続している状態で、２つの抵抗発熱体４を、それぞれ異なる内側導体３５、３６、３７、３８、３９に接続し、他方の列において異なる組の抵抗発熱体４に接続している。これにより、短手方向において２つの列となって形成される複数の抵抗発熱体４を、給電用電極５、６間で、電気的に直列で接続している。

ここで、導体３の銀成分は、酸化ルテニウムを含有する抵抗発熱体４中に拡散しやすい。銀を含有しない抵抗発熱体４においては、銀が混入すると、銀が拡散された領域と拡散されなかった領域とで、ヒータ抵抗値や抵抗温度係数のばらつきが発生する。従って、拡散により抵抗発熱体４に混入する銀の量（０．５重量％未満）よりも多い重量比率で、銀を予め抵抗発熱体４に含有させておくことで、ヒータ抵抗値や抵抗温度係数のばらつきを抑制することができる。これにより、所望するヒータ抵抗値や抵抗温度係数の抵抗発熱体４を基板２上に形成することができる。

次に、抵抗発熱体４の配置状態について説明する。図２は、図１に示す抵抗発熱体の配置状態についての説明図である。複数の抵抗発熱体４は、基板２の長手方向において隣り合う抵抗発熱体４同士の間隔ａが、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲内で形成されており、好ましくは、この間隔ａは、０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲内になっている。

また、複数の抵抗発熱体４は、短手方向において異なる列に位置して内側導体３５、３６、３７、３８、３９によって接続される抵抗発熱体４同士における、それぞれの短辺部４７同士の長手方向の間隔ｂは、距離ｃの２０％以上８０％以下の範囲内で形成されている。なお、この場合における距離ｃは、抵抗発熱体４の短辺部４７における、長辺部４６と短辺部４７とによる劣角を構成する部分から、長辺部４６における、短辺部４７が位置する側の端部の反対側の端部までの、長手方向における距離になっている。また、短辺部４７同士の間隔ｂは、距離ｃの４０％以上６０％以下であるのが好ましい。

また、短手方向において異なる列に位置して内側導体３５、３６、３７、３８、３９によって接続される抵抗発熱体４同士における、それぞれの短辺部４７の長手方向における位置は、互いに他方の抵抗発熱体４の距離ｃの５０％程度の位置に配設されるのが好ましい。

また、複数の抵抗発熱体４において、短辺部４７の基板２の短手方向における長さｄは、基板２の短手方向において異なる列に形成される抵抗発熱体４同士における、長辺部４６同士の間隔ｅの１０％以上６０％以下の範囲内になっており、間隔ｅの５０％以下であることが好ましい。なお、この場合における長さｄは、抵抗発熱体４の長辺部４６における、長辺部４６と短辺部４７とによる劣角を構成する部分から、短辺部４７における、長辺部４６が位置する側の端部の反対側の端部までの、短手方向における距離になっている。また、短辺部４７の長さｄは、長手方向における抵抗発熱体４同士の間隔ａと同等以上の長さが好ましく、長辺部４６同士の間隔ｅの２０％程度の長さであるのが好ましい。

この実施形態に係るヒータ１は、以上のような構成からなり、以下、その作用について説明する。ヒータ１には、一対の給電用電極５、６を介して外部から電力が供給される。ヒータ１は、電力が供給されることで、導体３が通電され、複数の導体３に直列に接続される全ての抵抗発熱体４が通電される。

詳しくは、導体３が通電されることにより、接続導体３１と内側導体３５との間の抵抗発熱体４１ａが通電される。また、内側導体３５と外側導体３３ｂとの間の抵抗発熱体４１ｂが通電される。また、外側導体３３ｂと内側導体３６との間の抵抗発熱体４２ｂが通電される。また、内側導体３６と外側導体３３ａとの間の抵抗発熱体４２ａが通電される。また、外側導体３３ａと内側導体３７との間の抵抗発熱体４３ａが通電される。また、内側導体３７と外側導体３４ｂとの間の抵抗発熱体４３ｂが通電される。また、外側導体３４ｂと内側導体３８との間の抵抗発熱体４４ｂが通電される。また、内側導体３８と外側導体３４ａとの間の抵抗発熱体４４ａが通電される。また、外側導体３４ａと内側導体３９との間の抵抗発熱体４５ａが通電される。また、内側導体３９と接続導体３２との間の抵抗発熱体４５ｂが通電される。これにより、全ての抵抗発熱体４がそれぞれ発熱し、ヒータ１が、長手方向におけるほぼ全域で発熱することになる。

また、実施形態に係るヒータ１は、ＮＴＣ特性を有する複数の抵抗発熱体４を、直列で接続しており、抵抗発熱体４は、長辺部４６が基板２の長手方向に延びる¬状の形状で形成されている。さらに、抵抗発熱体４には、¬状に形成される抵抗発熱体４の長辺部４６と短辺部４７とに対して、それぞれの幅方向における両端に、導体３が接続されている。このため、各抵抗発熱体４は、導体３との接触面積が大きくなり、導体３から抵抗発熱体４に対する給電幅が大きくなる。これにより、各抵抗発熱体４は抵抗が小さくなり、電流が流れ易くなることにより、より多くの電流が流れるため、発熱量が多くなる。このため、ヒータ１全体の発熱量が多くなる。

さらに、抵抗発熱体４は、長手方向において隣り合う抵抗発熱体４同士の間に形成される空隙部１０が、短手方向において異なる列に形成される抵抗発熱体４と、短手方向視において重なっている。このため、抵抗発熱体４は、基板２の長手方向におけるいずれの部分にも、短手方向におけるいずれかの部分に配設されている。このため、ヒータ１は、抵抗発熱体４が形成される範囲では、基板２の長手方向におけるいずれの部分でも発熱することが可能になっている。

以上の実施形態に係るヒータ１は、抵抗発熱体４が曲げられた形状になって長辺部４６と短辺部４７とを有することにより、導体３との接触面積を大きくすることができるため、抵抗を小さくすることができる。これにより、抵抗発熱体４に流れる電流を多くすることができ、発熱量を多くすることができる。また、抵抗発熱体４は、空隙部１０が、異なる列の抵抗発熱体４と短手方向視において重なっているため、抵抗発熱体４が形成される範囲の長手方向におけるいずれの部分でも発熱することが可能になっている。さらに、複数の抵抗発熱体４は、直列で接続されているため、抵抗発熱体４同士の間で電流量に差が生じ、発熱量が不均一になることを抑制できる。この結果、適切な発熱量を得ることができる。

また、抵抗発熱体４は、温度が高くなるに従って抵抗値が低くなる材料からなるため、温度が低くなった場合は、抵抗値が高い状態になる。一方、複数の抵抗発熱体４は、直列で接続されているため、基板２の長手方向におけるいずれかの部分で、抵抗発熱体４の温度が低くなった場合、この部分の抵抗値が高くなることにより、複数の抵抗発熱体４全体に対して、電流が流れ難くなる。このため、複数の抵抗発熱体４のうち、一部の抵抗発熱体４の温度が低くなった場合に、温度が低くなった抵抗発熱体４とは異なる抵抗発熱体４の温度が高くなることに起因して、基板２上での温度差が大きくなり過ぎることを抑制できる。この結果、より確実に、適切な発熱量を得ることができる。

また、抵抗発熱体４は、酸化ルテニウム、またはグラファイトのいずれか、を含有することにより、抵抗温度係数が−４００ｐｐｍ／℃〜−１０００ｐｐｍ／℃の範囲内になるため、ＮＴＣ特性を、より得易くなる。これにより、一部の抵抗発熱体４の温度が低くなった場合に、基板２上での温度差が大きくなり過ぎることを抑制でき、より確実に、適切な発熱量を得ることができる。

また、抵抗発熱体４は、酸化ルテニウム系とガラスを主成分とする抵抗体に、チタン酸化物を添加するため、抵抗温度係数を−９５０ｐｐｍ／℃程度まで低くすることができる。また、導体３には、抵抗値の低い銀を主成分とする導体３を使用することで、よりＮＴＣ特性を得ることができる。さらに、抵抗発熱体４中に、銀を０．１〜８％程度添加するため、製造工程内において、導体３の銀が抵抗発熱体４中に拡散することを緩和することができる。この銀を添加量は、好ましくは１〜２％程度であることが望ましい。また、導体３中には、パラジウム、若しくは白金を０．５〜５％程度添加するため、これによっても、抵抗発熱体４中への銀の拡散を抑制できる。このパラジウム、若しくは白金の添加量は、好ましくは、０．５〜４％程度であるのが望ましい。導体３の主成分である銀は、酸化ルテニウム系抵抗体中に拡散し易く、銀が抵抗発熱体４中に拡散することで、ヒータ抵抗値や抵抗温度係数のバラツキが発生し易いが、抵抗発熱体４や導体３に、これらの添加物を添加することにより、導体３の銀が抵抗発熱体４中に拡散することを緩和することができる。

また、基板２の長手方向において隣り合う抵抗発熱体４同士の間隔ａ（図２参照）は、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であるため、導体３や抵抗発熱体４を流れる電流の経路を、より確実に適切なものにすると共に、ヒータ１を適切に発熱させることができる。つまり、間隔ａが、０．５ｍｍよりも狭いと、スクリーン印刷等によって基板２上に導体３や抵抗発熱体４を形成する際に、印刷ずれや印刷滲み等が発生する可能性があり、隣接する抵抗発熱体４や導体３の絶縁が保てなくなる虞がある。一方、間隔ａが、２．０ｍｍよりも広いと、ヒータ１の長手方向の温度ムラが大きくなり過ぎる虞がある。これに対し、隣り合う抵抗発熱体４同士の間隔ａを０．５ｍｍ以上にすることにより、隣接する抵抗発熱体４や導体３の絶縁を確保することができ、隣り合う抵抗発熱体４同士の間隔ａを２．０ｍｍ以下にすることにより、ヒータ１の長手方向の温度ムラを低減できる。この結果、より確実に発熱を行うことができると共に、適切な発熱量を得ることができる。

また、短手方向において異なる列に位置する抵抗発熱体４同士の、それぞれの短辺部４７同士の長手方向の間隔ｂ（図２参照）は、距離ｃ（図２参照）の２０％以上８０％以下の範囲内で形成されているため、短辺部４７付近を適切な温度にすることができる。つまり、短手方向において異なる列に位置する抵抗発熱体４同士の、それぞれの短辺部４７同士（図２に示すＢとＢ’）の長手方向の間隔ｂが、距離ｃの２０％より小さいと、その部分付近の面積に対する抵抗発熱体４の割合が大きくなるため、部分的に温度が高くなり過ぎる虞がある。一方、間隔ｂが、距離ｃの８０％より大きいと、その部分付近の面積に対する抵抗発熱体４の割合が小さくなるため、その部分の温度が適切に上昇しない虞がある。これに対し、異なる列に位置する抵抗発熱体４同士の、短辺部４７同士の長手方向の間隔ｂを、距離ｃの２０％以上８０％以下の範囲内で形成した場合には、これらの短辺部４７付近の温度を、適切な温度に昇温させることができる。この結果、より確実に、適切な発熱量を得ることができる。

さらに、長手方向における短辺部４７の位置は、異なる列の抵抗発熱体４の距離ｃ（図２参照）の５０％程度の位置にして配設することにより、基板２の長手方向における温度分布の均斉化を図ることができる。これにより、より確実に、適切な発熱量を得ることができる。

また、抵抗発熱体４は、基板２の短手方向における短辺部４７の長さｄ（図２参照）が、異なる列に形成される抵抗発熱体４同士における長辺部４６同士の間隔ｅ（図２参照）の１０％以上６０％以下であるため、短辺部４７付近を適切な温度にすることができる。つまり、短辺部４７の長さｄが、異なる列に形成される抵抗発熱体４同士における長辺部４６同士の間隔ｅの１０％より短いと、その部分付近の面積に対する抵抗発熱体４の割合が小さくなるため、その部分の温度が適切に上昇しない虞がある。一方、短辺部４７の長さｄが、異なる列に形成される抵抗発熱体４同士における長辺部４６同士の間隔ｅの６０％より長いと、その部分付近の面積に対する抵抗発熱体４の割合が大きくなるため、部分的に温度が高くなり過ぎる虞がある。これに対し、短辺部４７の長さｄを、異なる列に形成される抵抗発熱体４同士における長辺部４６同士の間隔ｅの１０％以上６０％以下の範囲内で形成した場合には、これらの短辺部４７付近の温度を、適切な温度に昇温させることができる。この結果、より確実に、適切な発熱量を得ることができる。

さらに、短辺部４７の長さｄを、長手方向における抵抗発熱体４同士の間隔ａ（図２参照）と同等以上の長さにすることにより、間隔ａの部分での温度低下を、短辺部４７によって補うことができ、より確実に、温度分布の均斉化を図ることができる。

また、複数の抵抗発熱体４は、全て同じ形状であるため、抵抗値を全て同じ大きさにすることができる。これにより、各抵抗発熱体４の発熱量を同じ大きさにすることができ、この結果、より確実に、温度分布の均斉化を図ることができる。

なお、抵抗発熱体４は、¬状の形状で形成され、長辺部４６と短辺部４７とが略直角をなして接続されているが、抵抗発熱体４は、これ以外の形状であってもよい。図３は、図１に示すヒータが備える抵抗発熱体の変形例であり、長辺部と短辺部とが直角以外で接続される場合の説明図である。図４は、図１に示すヒータが備える抵抗発熱体の変形例であり、長辺部と短辺部とが滑らかな曲線で接続される場合の説明図である。抵抗発熱体４は、例えば、図３に示すように、長辺部４６と短辺部４７とからなる共役角のうち、劣角が鈍角をなして形成されていてもよい。また、長辺部４６と短辺部４７とは、角以外によって接続されていてもよく、例えば、図４に示すように、滑らか曲線によって接続されていてもよい。抵抗発熱体４は、長辺部４６と短辺部４７との接続部分の形態に関わらず、長辺部４６と短辺部４７との端部同士が接続され、双方の幅方向における両側に導体３が接続されていれば、その形態は問わない。

次に、上記ヒータ１を備えた定着装置の一実施形態について説明する。図５は、ヒータの使用例である定着装置を示す説明図である。同図に示すように、定着装置２００は、実施形態に係るヒータ１が備えられる。定着装置２００では、支持体２０２の回りに円筒状に巻き回された定着フィルムベルト２０１の底部にヒータ１が設置される。定着フィルムベルト２０１は、例えばポリイミド等の耐熱性の樹脂材料から形成されている。ヒータ１及び定着フィルムベルト２０１に対向する位置には、加圧ローラ２０３が配設されている。加圧ローラ２０３は、表面に耐熱性の弾性材料、例えばシリコーン樹脂層２０４を有し、定着フィルムベルト２０１を圧接した状態で、回転軸２０５を中心に矢印Ａ方向に回転することができる。

トナー定着工程においては、定着フィルムベルト２０１とシリコーン樹脂層２０４との接触面において、媒体である複写用紙Ｐ上に付着したトナー像Ｔ１が定着フィルムベルト２０１を介してヒータ１により加熱溶融される。その結果、少なくともトナー像Ｔ１の表面部は融点を超え、軟化して溶融する。その後、加圧ローラ２０３の用紙排出側では複写用紙Ｐがヒータ１から離間するとともに、定着フィルムベルト２０１からも離間し、トナー像Ｔ２は自然に放熱して再び固化することで、トナー像Ｔ２が複写用紙Ｐに定着する。

次に、ヒータを備えた画像形成装置の一実施形態について説明する。図６は、ヒータの使用例である画像形成装置を示す説明図である。定着装置２００を含む各構成要素は、複写機１００の筐体１０１内に収められている。筐体１０１の上部には、ガラス等の透明部材からなる原稿載置台が備え付けられており、画像情報を読み取る対象となる原稿Ｐ１を矢印Ｙ方向に往復動作させてスキャンする構成となっている。また、複写機１００を構成する各機器の制御は、制御装置１２０により行われる。

筐体１０１内の上部には光照射用ランプと反射鏡とからなる照明装置１０２が設けられており、この照明装置１０２から照射された光が原稿Ｐ１の表面で反射し、短焦点小径結像素子アレイ１０３によって感光ドラム１０４上にスリット露光される。なお、この感光ドラム１０４は矢印Ｚ方向に回転可能に設置されている。感光ドラム１０４は、例えば酸化亜鉛感光層または有機半導体感光層で被覆されている。

また、筐体１０１内に配設された感光ドラム１０４の近傍には、帯電器１０５が設けられており、感光ドラム１０４が帯電器１０５により略一様に帯電される。帯電した感光ドラム１０４には、短焦点小径結像素子アレイ１０３によって画像露光が行われた静電画像が形成されている。この静電画像は、現像器１０６による加熱で軟化溶融する樹脂等からなるトナーを用いて顕像化され、トナー像となる。

カセット１０７内に収納されている複写用紙Ｐは、給送ローラ１０８と感光ドラム１０４上のトナー像と同期をとって上下方向に圧接して回転される一対の搬送ローラ１０９によって、感光ドラム１０４上に送り込まれる。そして、転写放電器１１０によって感光ドラム１０４上に形成されているトナー像が複写用紙Ｐ上に転写される。

その後、感光ドラム１０４上から下流側に送られた複写用紙Ｐは、搬送ガイド１１１によって定着装置２００に導かれて加熱定着処理（上記トナー定着工程）された後、トレイ１１２に排出される。なお、トナー像が転写された後、感光ドラム１０４上の残留トナーはクリーナ１１３を用いて除去される。

定着装置２００は、複写用紙Ｐの移動方向と直交する方向に、抵抗発熱体４を備えたヒータ１が、加圧ローラ２０３の外周に取り付けられたシリコーン樹脂層２０４に加圧された状態で設けられている。ここで、ヒータ１の長手方向の長さは、複写機１００が複写できる最大のサイズ（媒体のヒータ１の長手方向と平行の長さ）に合わせた有効長、即ち最大のサイズと同じ、或いは、最大のサイズよりも長く設定される。

そして、ヒータ１と加圧ローラ２０３との間を送られる複写用紙Ｐ上の未定着トナー像は、抵抗発熱体４の発熱を利用して溶融され、複写用紙Ｐ面上に文字、英数字、記号、図面等の複写像を現出させることができる。

また、ヒータ１を用いる複写機１００等の画像形成装置としては、使用頻度の高い媒体のサイズが最大のサイズでない場合が多い。この場合、使用頻度の高い媒体を連続で通紙すると、ヒータ１のうち、非通紙の領域の温度が上昇することとなる。つまり、ヒータ１の長手方向における抵抗発熱体４の長さに対して、同方向における幅が狭い複写用紙Ｐを通紙させた場合、抵抗発熱体４の形成領域において複写用紙Ｐが通らない部分である非通紙部の温度が高くなる。このような状況になった場合には、通紙を一時ストップさせ、非通紙部の温度が下がるまで空回転を行う必要がある。これに対し、本実施形態では、抵抗温度係数が−４００ｐｐｍ／℃以下のＮＴＣ特性の抵抗発熱体４を使用しているため、非通紙部の温度が高くなると抵抗値が下がり、非通紙部に位置する抵抗発熱体４の発熱量を抑制することができる。これにより、非通紙部のヒータ１の温度が停止温度以上となることを抑制することができ、画像形成装置の動作停止頻度を低減することができる。

〔変形例〕
なお、実施形態に係るヒータ１は、抵抗発熱体４は、基板２の長手方向に５つの抵抗発熱体４が、基板２の短手方向に２列で形成されているが、抵抗発熱体４は、これ以外の数で形成されていてもよい。また、各抵抗発熱体４が¬状の形状で形成されているが、¬状以外の形状であってもよい。抵抗発熱体４は、例えば、長辺部４６と短辺部４７とが９０°以外の角度で形成されていてもよい。または、長辺部４６の両端側に短辺部４７が形成されているなど、複数の箇所で屈曲していてもよい。抵抗発熱体４は、屈曲した状態で、導体３に接続されることにより、同一面積の矩形の抵抗発熱体４に導体３が接続される場合よりも、給電幅を大きくすることができる。これにより、抵抗発熱体４の抵抗を低減することができるため、抵抗発熱体４に多くの電流を流すことができ、適切な発熱量を得ることができる。

また、上述したヒータ１の適用例では、ヒータ１を複写機１００等の画像形成装置の定着用に使用した例を使って説明したが、これに限らず、家庭用の電気製品、業務用や実験用の精密機器や化学反応用の機器等に装着して加熱や保温の熱源としても使用することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ ヒータ
２ 基板
３ 導体
４ 抵抗発熱体
５、６ 給電用電極
７ オーバーコート層
１０ 空隙部
３１、３２ 接続導体
３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂ 外側導体
３５、３６、３７、３８、３９ 内側導体
４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａ、４５ａ 抵抗発熱体
４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂ、４５ｂ 抵抗発熱体
４６ 長辺部
４７ 短辺部
１００ 複写機（画像形成装置）
２００ 定着装置
２０１ 定着フィルムベルト
２０３ 加圧ローラ

Claims (7)

1. 基板と；
   前記基板上に形成された導体と；
   前記導体と電気的に接続され、前記基板上に形成された抵抗発熱体と；
   を具備し、
   前記抵抗発熱体は、複数に分割されて前記基板の長手方向に離間して並べられると共に、前記基板の長手方向に並べられた複数の前記抵抗発熱体が前記基板の短手方向に離間して複数の列となって前記基板上に形成されており、
   複数の前記抵抗発熱体は、それぞれ前記基板の長手方向に延びると共に前記基板の長手方向における少なくとも一端側が、前記基板の短手方向に曲げられており、且つ、前記基板の長手方向における前記抵抗発熱体同士の間の部分が、前記基板の短手方向において異なる列に形成される前記抵抗発熱体と前記基板の短手方向視において重なっており、
   前記導体は、複数の前記抵抗発熱体を直列で接続するヒータ。
2. 前記抵抗発熱体は、温度が高くなるに従って抵抗値が低くなる材料からなる請求項１に記載のヒータ。
3. 前記抵抗発熱体は、酸化ルテニウム、またはグラファイトのいずれか、を含有する請求項１または２に記載のヒータ。
4. 前記基板の長手方向において隣り合う前記抵抗発熱体同士の間隔は、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒータ。
5. 前記抵抗発熱体において前記基板の短手方向に曲げられている部分の前記基板の短手方向における長さは、前記基板の短手方向において異なる列に形成される前記抵抗発熱体同士における前記基板の長手方向に延びる部分同士の間隔の１０％以上６０％以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載のヒータ。
6. 複数の前記抵抗発熱体は、全て同じ形状である請求項１〜５のいずれか１項に記載のヒータ。
7. 通過する媒体を加熱する請求項１〜６のいずれか１項に記載のヒータと；
   前記媒体を加熱時に加圧する加圧ローラと；
   を具備し、
   前記媒体を前記加圧ローラにより前記加熱及び前記加圧することで、前記媒体に付着したトナー像を定着させる画像形成装置。

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