(57)【要約】【課題】  ベルト定着方式の定着装置において、定着温度がばらつくのを防止した上で、定着不良の発生を防止すること。【解決手段】  定着ローラ１５ａと、加熱部材２１と、この加熱部材２１、３１および定着ローラ１５ａの間に回動可能に張架され、加熱部材２１、３１により加熱される無端状定着ベルト２５と、この無端状定着ベルトを介し定着ローラ１５ａに対向して配設された加圧ローラ１５ｂとを備え、この加圧ローラと無端状定着ベルト２５との間に記録紙３２を搬送させ、記録紙３２上に担持されるトナー像３３を加熱加圧して記録紙３２上に定着させる定着装置１５であって、加熱部材２１、３１が、２つ以上に分割され並設された分割抵抗発熱パターンと、これらの分割抵抗発熱パターンを接続する電極部材と、無端状定着ベルトを加熱するために、前記電極部材および分割抵抗発熱パターンを保持する、湾曲した基材とを備えた抵抗発熱体からなる定着装置１５。【選択図】図１
2010054846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により発熱し、被加熱体に間接に接触して熱供給する抵抗発熱体であって、
２つ以上に分割され並設された分割抵抗発熱パターンと、これらの分割抵抗発熱パターンを接続する電極部材とを備えたことを特徴とする抵抗発熱体。
【請求項２】
前記分割抵抗発熱パターンおよび電極部材を保持する基材をさらに備えた請求項１に記載の抵抗発熱体。
【請求項３】
定着ローラと、加熱部材と、この加熱部材および定着ローラの間に回動可能に張架され、加熱部材により加熱される無端状定着ベルトと、この無端状定着ベルトを介し定着ローラに対向して配設された加圧部材とを備え、この加圧部材と無端状定着ベルトとの間に記録媒体を搬送させ、記録媒体上に担持されるトナー像を加熱加圧して記録媒体上に定着させる定着装置であって、
加熱部材が、２つ以上に分割され並設された分割抵抗発熱パターンと、これらの分割抵抗発熱パターンを接続する電極部材と、無端状定着ベルトを加熱するために、前記電極部材および分割抵抗発熱パターンを保持する、湾曲した基材とを備えた抵抗発熱体からなることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
前記湾曲した基材が、その内側表面に前記分割抵抗発熱パターンおよび電極部材を保持してなる請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記分割抵抗発熱パターンが、パターン仕様を異にする、少なくとも１つの異仕様抵抗発熱体パターンを含む請求項３または４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記抵抗発熱体の電極部材が、その位置を該抵抗発熱体の軸方向において異にし、かつ無端状定着ベルトの回転方向で重ならない請求項３〜５のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項７】
前記抵抗発熱体の分割抵抗発熱パターンが、無端状定着ベルトの回転方向に対して傾斜してなる請求項３〜５のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項８】
前記抵抗発熱体の電極部材が、複数の分割抵抗発熱パターンを跨って配設された請求項７に記載の定着装置。
【請求項９】
前記抵抗発熱体の電極部材が、無端状定着ベルトの回転方向に対して傾斜して配設された請求項３〜８のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１０】
前記抵抗発熱体の各分割抵抗発熱パターンが、選択的に通電されてなる請求項３〜９のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１１】
加熱部材が、２つ以上の抵抗発熱体からなり、これらの抵抗発熱体の各分割抵抗発熱パターンが、選択的に通電されてなる請求項３〜９のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１２】
前記抵抗発熱体が、無端状定着ベルトに接触する部分を、該抵抗発熱体の円周長さの５０％以上としてなる請求項３〜１１のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１３】
定着ローラが、無端状定着ベルトに接触する部分を、該定着ローラの円周長さの５０％以上としてなる請求項３〜１２のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１４】
前記基材が、さらに、無端状定着ベルトと接触する面に、摩擦低減用コート層を備えた請求項３〜１３のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１５】
前記基材が、さらに、前記抵抗発熱体と接触する面に、絶縁層を備えた請求項３〜１４のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１６】
請求項３〜１５のいずれか１つ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、抵抗発熱体、定着装置およびこれを備えた画像形成装置に関し、さらに詳しくは、抵抗発熱体、この抵抗発熱体を用いトナー像を加熱および加圧することによって記録媒体に定着させる定着装置およびこの定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンター等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置として、熱ローラ定着方式の定着装置が多用されている。この熱ローラ定着方式の定着装置は、互いに圧接されたローラ対（定着ローラおよび加圧ローラ）を備え、このローラ対の両方あるいはいずれか一方の内部に配置されたハロゲンヒーター等からなる加熱手段によってローラ対を所定の温度（定着温度）に加熱した後、定着トナー像が形成された記録紙などの記録媒体をローラ対の圧接部（定着ニップ部）に給紙し、圧接部を通過させることで、熱と圧力によって記録紙にトナー像の定着を行うようになっている。
【０００３】
ところで、カラー画像形成装置に備えられる定着装置においては、定着ローラ表層にシリコンゴム等からなる弾性層を設けた弾性ローラを用いることが一般的である。定着ローラを弾性ローラとすることで、定着ローラ表面が、未定着トナー像の凸凹に対応して弾性変形し、トナー像面を覆い包むように接触するため、モノクロに比べてトナー量の多いカラーの未定着トナー像に対して良好に加熱定着を行うことが可能となる。また、定着ニップ部での弾性層の歪開放効果によって、モノクロに比べてオフセットしやすいカラートナーに対して離型性を高めることができる。さらに、定着ニップ部のニップ形状が上（定着ローラ側）に凸（所謂、逆ニップ形状）となることから、記録紙の剥離性能を向上させることができ、剥離爪等の剥離手段を用いずとも記録紙の剥離が可能となり（セルフストリッピング）、剥離手段に起因する画像欠陥を解消することができる。
【０００４】
ところで、このようなカラー画像形成装置に備えられる定着装置において、高速化に対応するには、定着ニップ部のニップ幅を広くする必要がある。ニップ幅を広くする方法としては、定着ローラの弾性層の層厚を厚くすることや、定着ローラ径を大きくするなどの方法がある。しかしながら、弾性層を具備した定着ローラでは、弾性層の熱伝導性が非常に低いので、定着ローラ内部に加熱手段がある場合、プロセス速度を高速化すると、定着ローラ温度が追従しなくなるという問題がある。一方、定着ローラ径を大きくした場合には、ウオームアップ時間が長くなったり、消費電力が増大するといった問題がある。
【０００５】
このような問題を解決するカラー画像形成装置に備えられる定着装置として、特許文献１には、定着ローラと加熱ローラとの間に定着ベルトを掛け渡し、定着ベルトを介して定着ローラと加圧ローラとを圧接させた構成のベルト定着方式の定着装置が開示されている。このベルト定着方式の定着装置では、熱容量が小さい定着ベルトを加熱するため、ウオームアップ時間が短く、また定着ローラにハロゲンランプ等の熱源を内蔵する必要がないので、スポンジゴム等からなる低硬度の弾性層を厚く設けることができ、広いニップ幅を確保することができる。
【０００６】
さらに、特許文献２には、ベルト定着方式の定着装置において、加熱手段を面状発熱体とした面状発熱ベルト定着方式の定着装置が開示されている。この定着装置では、面状発熱体の熱容量が小さくなると同時に、面状発熱体が直接発熱することから、ハロゲンランプ等を用いて間接的に加熱ローラを加熱する方式に比べて熱応答速度も向上し、ウオームアップ時間の更なる短縮や更なる省エネ化が達成できる。
【特許文献１】特開平１０−３０７４９６号公報
【特許文献２】特開２００２−３３３７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献２に開示される定着装置のように、定着ベルトを介して所定の定着温度を得る定着装置では、定着不良を防止するために、定着ベルトを加熱する発熱体が大きな発熱容量を有する必要がある。大きな発熱容量を有する面状発熱体は、周方向に延びる長さを長くして面状発熱体自体の面積を大きくすることで達成可能である。
そこで、発熱体（層）を形成するための、半円弧状の基材の周方向に延びる長さを長くすると、開口（基材を内側から見たときの開口、または窓口）が狭くなる。このように開口が狭くなった基材の内側表面に、塗装、スクリーン印刷方法などによって面状発熱体を形成するとき、面状発熱体は、狭くなった開口側から内方側（内側表面側）に臨んで形成することになるので、均一な膜厚の発熱体を形成するのが困難となる。そのため、発熱体表面の温度分布が不均一になって定着温度がばらつき、高い印字品位を維持できなくなる。
【０００８】
そこで、本発明の主要な目的の一つは、発熱体の長さを短くでき、それによって均一な膜厚の発熱体（層）を形成でき、発熱温度のばらつきを防止できる抵抗発熱体を提供することである。
本発明のもう一つの主要な目的は、ベルト定着方式の定着装置において、定着温度がばらつくのを防止した上で、定着不良の発生を防止することができる定着装置を提供することであり、さらにこのような定着装置を備えた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、通電により発熱し、被加熱体に間接に接触して熱供給する抵抗発熱体であって、２つ以上に分割され並設された分割抵抗発熱パターンと、これらの分割抵抗発熱パターンを接続する電極部材とを備えたことを特徴とする抵抗発熱体を提供する。
【００１０】
本発明は、別の観点によれば、定着ローラと、加熱部材と、この加熱部材および定着ローラの間に回動可能に張架され、加熱部材により加熱される無端状定着ベルトと、この無端状定着ベルトを介し定着ローラに対向して配設された加圧部材とを備え、この加圧部材と無端状定着ベルトとの間に記録媒体を搬送させ、記録媒体上に担持されるトナー像を加熱加圧して記録媒体上に定着させる定着装置であって、加熱部材が、２つ以上に分割され並設された分割抵抗発熱パターンと、これらの分割抵抗発熱パターンを接続する電極部材と、無端状定着ベルトを加熱するために、前記電極部材および分割抵抗発熱パターンを保持する、湾曲した基材とを備えた抵抗発熱体からなることを特徴とする定着装置を提供できる。
【００１１】
本発明は、さらに別の観点によれば、上記定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置を提供できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る抵抗発熱体によれば、抵抗発熱パターンを２つ以上に分割することで、抵抗発熱パターンの長さを短くし、それによって均一な膜厚の発熱体（層）を形成でき、発熱温度のばらつきを防止できる。
【００１３】
本発明に係る定着装置によれば、電極部材によって抵抗発熱体を２つ以上に分割することで、抵抗発熱体の長さを短くし、それによって均一な膜厚の発熱体（層）を形成でき、発熱温度のばらつきを防止でき、熱供給を安定にして、定着性能を高く維持することが可能で、ロングライフを得ることができる。
【００１４】
さらに、本発明に係る画像形成装置によれば、熱容量の小さな定着ベルトを用いることができ、またハロゲンランプ等を用いた間接加熱と比較して、抵抗発熱パターンが基材を介して定着ベルトを加熱する構成により、ウォーミングアップタイムの大幅な短縮が可能で、定着装置としてはもちろんのこと、画像形成装置として必要な電力の大幅な削減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（１）本発明は、通電により発熱し、被加熱体に間接に接触して熱供給する抵抗発熱体を対象とする。
そして、本発明に係る抵抗発熱体は、２つ以上に分割され並設された分割抵抗発熱パターンと、これらの分割抵抗発熱パターンを接続する電極部材とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
ここで、分割抵抗発熱パターンは、通常、後述する基材上に形成される抵抗発熱体膜または層からなり、好ましい例としては、厚み：０．０１〜１ｍｍで、材料：鉄、ステンレス鋼、金、銀、亜鉛、ニッケルなど、またはこれらの合金や、ニッケル−クロム、鉄−クロム−アルミなどの合金、白金、モリブデンやモリブデンシリサイト、タンタル、タングステン、カーボンなどを、溶射や、スクリーン印刷、塗装、メッキ、エッチング、焼成などの手法を用いて、形成される。
【００１７】
一方、電極部材は、各分割抵抗発熱パターンを電気的に接続するために、通常、後述する基材上に形成される接続膜または層からなり、好ましい例としては、厚み：０．２〜１ｍｍで、材料：銅、アルミニウム、錫、ニッケル、金、銀やそれらの合金などを、溶射や、スクリーン印刷、塗装、メッキ、エッチングなどの手法を用いて、形成される。
【００１８】
本発明に係る抵抗発熱体は、通常、分割抵抗発熱パターンおよび電極部材を基材上に形成することによって、抵抗発熱体全体の形状を保持すると共に補強し、かつ抵抗発熱体を被加熱体に熱伝達可能に押圧可能にする。
ここで、基材は、好ましい例としては、例えば、厚み：０．１〜２ｍｍの材料：鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、チタンやそれらの合金などの板状体を挙げることができる。
【００１９】
（２）次いで、本発明は、定着ローラと、加熱部材と、この加熱部材および定着ローラの間に回動可能に張架され、加熱部材により加熱される無端状定着ベルトと、この無端状定着ベルトを介し定着ローラに対向して配設された加圧部材とを備え、この加圧部材と無端状定着ベルトとの間に記録媒体を搬送させ、記録媒体上に担持されるトナー像を加熱加圧して記録媒体上に定着させる定着装置を対象とする。
【００２０】
そして、本発明に係る定着装置は、加熱部材が、２つ以上に分割され並設された分割抵抗発熱パターンと、これらの分割抵抗発熱パターンを接続する電極部材と、無端状定着ベルトを加熱するために、前記電極部材および分割抵抗発熱パターンを保持する、湾曲した基材とを備えた抵抗発熱体からなることを特徴とする。
【００２１】
ここで、基材が「湾曲した」とは、基材が、無端状（エンドレス）定着ベルトの折り返し屈曲部分に内側から摺動可能に接触できるように湾曲したことを意味する。
そして、基材は、その内側表面に抵抗発熱体を保持することによって、抵抗発熱体を、移動する無端状定着ベルトから保護し、かつ抵抗発熱体の熱を、基材を介して無端状定着ベルトに伝えることができるので、好ましい。
【００２２】
ここで、分割抵抗発熱パターンが、パターン仕様を異にする、少なくとも１つの異仕様抵抗発熱体パターンを含むと、各抵抗発熱パターンを接続して、各部材の線膨張係数の違いによる応力の作用を緩和しつつ、安定な発熱分布を得ることができるので好ましい。例えば、異仕様抵抗発熱体パターン部分が、非発熱の電極部材の部分を加熱補完し、定着ベルト上では、全体として略均一な温度分布となるようにし、定着性能を低下させることなく高品質な画像を維持することが可能で、ロングライフを得ることができる。
【００２３】
さらに、抵抗発熱体の電極部材が、その位置を該抵抗発熱体の軸方向において異にし、かつ無端状定着ベルトの回転方向で重ならないようにすると、発熱しない部分が分散され、全体として略均一な温度分布にできるので、上記と同様、定着性能を低下させることなく高品質な画像を維持することが可能で、ロングライフを得ることができるので好ましい。
【００２４】
本発明において、抵抗発熱体の分割抵抗発熱パターンは、無端状定着ベルトの回転方向に対して傾斜すると、抵抗発熱パターンの抵抗値、幅、膜厚、抵抗発熱パターンを形成する面積などに限定がある場合でも、その面積を有効に活用できるので、好ましい。すなわち、加熱部材の定着ベルトの回転方向での長さ（加熱ニップ）は決められた長さであるが、この長さを横切る抵抗発熱パターンの数を増やすことができる。小さな面積により多くのパターンを配置することで、加熱に寄与するパターンが増え、加熱している時間（抵抗発熱パターンを定着ベルトが通過している時間）が増加し、定着性能の安定化が得られる。
そして、抵抗発熱体の電極部材は、複数の分割抵抗発熱パターンを跨って配設されるのが望ましい。
【００２５】
本発明において、抵抗発熱体の電極部材は、無端状定着ベルトの回転方向に対して傾斜して配設されると、非発熱の電極部材の影響を、他の抵抗発熱パターンの発熱によって補完することができるので、好ましい。すなわち、傾斜した電極部材と定着ベルトの回転方向の経路上に存在する他の抵抗発熱パターンの一部が発熱することで、前記電極部材の発熱しないことによる温度低下を補完して、回転軸方向の温度分布を略均一にする。また、傾斜させることで、より多くの発熱パターンで分担して補完できるので、１本の発熱パターンの補完による負荷を少なくできる。
【００２６】
ここで、さらにパターン仕様を異にする異仕様抵抗発熱体パターンを含むと、電極部材が、定着ベルトの回転方向に対してより大きく傾斜する方向に可能で、より広い部分の抵抗発熱パターンで補完することができ、１本の抵抗発熱パターンに対する補完による負荷を低減することが可能である。
【００２７】
本発明において、抵抗発熱体の各分割抵抗発熱パターンが選択的に通電されるか、加熱部材が２つ以上の抵抗発熱体からなり、これらの抵抗発熱体の各分割抵抗発熱パターンが選択的に通電されると、所望の領域のみを加熱することができ、記録紙の幅に応じた温度分布にすることが可能である。そして、非通紙部の過昇温を抑制することができ、高温による画像劣化を防ぐことができる。通電する領域を適宜選択することで、細かい温度制御が可能になり、環境や印字条件の変動にも柔軟に対応させることができる。
【００２８】
また、抵抗発熱体は、無端状定着ベルトに接触する部分を、該抵抗発熱体の円周長さの５０％以上とするのが好ましく、さらに、定着ローラは、無端状定着ベルトに接触する部分を、該定着ローラの円周長さの５０％以上とするのが好ましい。これは、加熱部材と定着ベルトとの接触領域が加熱部材の円周長の５０%以上であることにより、定着ベルトと接する加熱部材との面を広くとれるので、定着ベルトへの熱効率に優れ、消費電力を少なくすることができる。また、定着ローラと定着ベルトの接触領域が定着ローラの円周長の５０%以上であることにより、定着ベルトと接する定着ローラとの面を広くとれるので、熱追従性に優れ高速機の定着装置への採用が可能となる。
【００２９】
本発明において、基材は、さらに、前記抵抗発熱体と接触する面に、絶縁層を備えてもよく、それによって、絶縁層が基材と抵抗発熱体との間に介在するので、基材と抵抗発熱体との間の絶縁を確保することができ、より安全な加熱手段とすることができる。また、基材として使用可能な材料の選択幅を広げることができ、たとえば、アルミニウムやステンレス鋼などの低熱容量の金属材料を基材として使用しても、薄肉の基材でも機械的強度を保持したまま、基材と抵抗発熱体との間の絶縁を確保することができる。
【００３０】
本発明において、基材は、さらに、前記無端状定着ベルトと接触する面に、摩擦低減用コート層を備えてもよく、基材と接触して摺動する定着ベルトの摩耗を防止して、定着ベルトの高い耐久性を確保することができる。また、定着ベルトとの間の摩擦力が低減可能となるので、定着ベルトを駆動する定着ローラなどへの負荷も低減することができ、定着ローラの耐久性も確保し、低電力で駆動することが可能となる。
【００３１】
（３）さらに、本発明は、記録媒体にトナーを転写し所定の画像を形成する画像形成部と、定着装置と、加圧部材と、媒体案内経路と、この媒体案内経路に記録媒体を供給する媒体供給部と、媒体案内経路の終端に連結する媒体排出部とを備えた画像形成装置を対象とする。
そして、本発明に係る画像形成装置は、定着装置が、上項（２）で述べた定着装置であることを特徴とする。
【００３２】
したがって、熱容量の小さなベルトを用いることができ、また抵抗発熱層が基材を介して直接定着ベルトを加熱する構成により、ウォーミングアップタイムの大幅な短縮が可能で、定着装置としてはもちろんのこと、画像形成装置として必要な電力の大幅な削減が可能となる。
【００３３】
（４）以下、図に示す定着装置および画像形成装置の各実施の形態によって、本発明を具体的に説明する。なお、これらの定着装置および画像形成装置のいずれにも、本発明に係る抵抗発熱体が用いられている。
【００３４】
＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係る定着装置の説明図、図２は図１に示される定着装置の加熱部材の断面図、図３は図２に示される加熱部材の面状抵抗発熱体の平面説明図である。
【００３５】
図１、図２および図３において、定着装置１５は、定着ローラ１５ａと、加熱手段２０としての加熱部材２１、３１と、この加熱部材および定着ローラ１５ａの間に回動可能に張架され、加熱部材２１、３１により加熱される無端状の定着ベルト２５と、この無端状定着ベルトを介し定着ローラ１５ａに対向して配設された加圧部材としての加圧ローラ１５ｂとを主として備えている。
【００３６】
そして、この定着装置１５は、加圧ローラ１５ｂと無端状の定着ベルト２５との間に記録媒体としての記録紙３２を搬送させ、記録紙３２上に担持されるトナー像３３を加熱加圧して記録紙３２上に定着させる。
この定着装置１５は、特に図３において、加熱部材が、３つに（２つ以上に）分割され並設された抵抗発熱パターン（分割抵抗発熱パターン）２１３ａ，２１３ｂおよび２１３ｃとこれらの抵抗発熱パターンを接続する電極部材としての給電端子部２１４ａおよび２１４ｂとからなる面状抵抗発熱体（以下、面状発熱体と称することもある）２１２と、無端状の定着ベルト（無端状定着ベルト）２５を加熱するために、面状抵抗発熱体２１２を保持する、湾曲した基材２１１とからなる。
【００３７】
以下、定着装置１５の具体的な構成について、さらに詳しく説明する。
図１において、定着装置１５は、定着ローラ１５ａと、加圧ローラ１５ｂと、無端状定着ベルト２５と、加熱手段２０とを含んで構成され、定着ベルト２５が定着ローラ１５ａと加熱手段２０との間に張架され、加圧ローラ１５ｂが定着ベルト２５を介して定着ローラ１５ａに対向するように配置されている。
そして、定着ローラ１５ａと加熱手段２０とは、定着ローラ１５ａの軸線方向において、略平行となるように配置されている。そのため、定着ローラ１５ａと加熱手段２０との間に張架される定着ベルト２５が面接触状態で摺動するとき、蛇行するのを防止して、定着ベルト２５の耐久性を高く維持することができる。
【００３８】
定着装置１５は、加熱手段２０が定着ベルト２５と接触して定着ベルト２５を加熱し、定着ベルト２５と加圧ローラ１５ｂとで形成する定着ニップ部１５ｃを、所定の定着速度および複写速度で記録媒体である記録紙３２が通過したとき、記録紙３２上に担持されている未定着のトナー像３３を記録紙３２上に加熱加圧して定着する装置である。
【００３９】
なお、未定着のトナー像３３は、たとえば、非磁性一成分現像剤（非磁性トナー）、非磁性二成分現像剤（非磁性トナーおよびキャリア）、磁性現像剤（磁性トナー）などの現像剤（トナー）によって形成される。また、定着速度とは所謂プロセス速度であり、複写速度とは１分あたりのコピー枚数のことである。また、記録紙３２が定着ニップ部１５ｃを通過するときには、定着ベルト２５は、記録紙３２のトナー像担持面とは反対側の面に当接するようになっている。
【００４０】
定着ローラ１５ａは、定着ベルト２５を介して加圧ローラ１５ｂに圧接することで定着ニップ部１５ｃを形成すると同時に、図示しない駆動モーター（駆動手段）により回転軸線まわりに回転方向Ａ方向に回転駆動することによって、定着ベルト２５を搬送する。定着ローラ１５ａは、直径が３０ｍｍで、その内側から順に芯金、弾性層が形成された２層構造からなり、芯金には、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属あるいはそれらの合金等が用いられる。また、弾性層にはシリコンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性を有するゴム材料が適している。なお、本実施の形態では、定着ローラ１５ａが定着ベルト２５を介して加圧ローラ１５ｂに圧接するときの力は、２１６Ｎ程度である。
【００４１】
加圧ローラ１５ｂは、定着ベルト２５を介して定着ローラ１５ａに対向しかつ圧接し、回転軸線まわりに回転自在に設けられている。加圧ローラ１５ｂは、定着ローラ１５ａの回転に従動して回転方向Ｂ方向に回転する。加圧ローラ１５ｂは、その内側から順に芯金、弾性層、離型層が形成された３層構造からなっている。芯金には、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属あるいはそれらの合金等が用いられる。また、弾性層にはシリコンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性を有するゴム材料が適しており、離型層にはＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂が適している。加圧ローラ１５ｂは、たとえば、ローラ直径が３０ｍｍで、芯金に直径２４ｍｍ（肉厚２ｍｍ）の鉄（ＳＴＫＭ）パイプ、弾性層に厚みが３ｍｍのシリコンソリッドゴム、離型層に厚みが３０μｍのＰＦＡチューブからなるローラを用いることができる。
【００４２】
また、加圧ローラ１５ｂの内部には、加圧ローラ１５ｂを加熱するヒータランプ２７（たとえば、定格電力４００Ｗ）が配置されている。制御回路（不図示）が電源回路（不図示）からヒータランプ２７に電力を供給（通電）させることによって、ヒータランプ２７が発光し、ヒータランプ２７から赤外線が放射される。これによって、加圧ローラ１５ｂの内周面が赤外線を吸収して加熱され、加圧ローラ１５ｂ全体が加熱される。なお、上述したヒータランプ２７は、加圧ローラ１５ｂの内面より加熱するものであるが、これとは別に外周面加熱用のローラにて、加圧ローラ１５ｂの表面より加熱する方法も構成可能である。
【００４３】
定着ベルト２５は、加熱手段２０によって所定の温度に加熱され、定着ニップ部１５ｃを通過する未定着トナー像３３が形成された記録紙３２を加熱する。定着ベルト２５は、無端状のベルトで、加熱手段２０と定着ローラ１５ａによって懸架され、定着ローラ１５ａに所定の角度で巻きかかっている。定着ベルト２５は、定着ローラ１５ａの回転時には、定着ローラ１５ａに従動して回転方向Ａ方向に回転するようになっている。定着ベルト２５は、ポリイミド等の耐熱性樹脂あるいはステンレス鋼やニッケル等の金属材料からなる中空円筒状の基材の表面に、弾性層として耐熱性および弾性に優れたエラストマー材料（たとえばシリコンゴムやフッ素ゴム）が形成され、さらにその表面に離型層として耐熱性および離型性に優れた合成樹脂材料（たとえばＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂）が形成された３層構造となっている。また、基材のポリイミドにフッ素樹脂を内添してもよい。これによって、加熱手段２０との摺動負荷を低減することができる。
【００４４】
加熱手段２０は、定着ベルト２５に接触して、定着ベルト２５を所定の温度に加熱するためのものである。加熱手段２０は、複数の加熱部材２１，３１を含んで構成されている。加熱手段２０においては、複数の加熱部材２１，３１が接合されており、接合された状態で半円弧形状に形成されている。複数の加熱部材２１，３１は、それぞれ、基材と面状発熱体を含んで同様に構成されている。複数の加熱部材２１，３１のうち、１つの加熱部材２１を例にして、加熱部材２１の構成を以下に説明する。
【００４５】
図２において、加熱部材２１は、基材２１１と面状発熱体２１２とを含んで構成される。基材２１１は、定着ベルト２５の幅方向（定着ローラ１５ａの軸線方向）に延びて、定着ベルト２５に接触して配置され、面状発熱体２１２が発生させる熱を定着ベルト２５に伝導させる。基材２１１を構成する材料は、特に限定されないが、高い熱伝導性を有する材料であることが好ましく、例えば金属材料としては、鉄やアルミニウムなどを挙げることができる。そして、基材２１１において、定着ベルト２５と接触する外側の面には、コート層２１１ｅが形成されている。
【００４６】
コート層２１１ｅは、面状発熱体２１２が発生させた熱を定着ベルト２５に伝導するための熱伝導性を有するとともに、定着ベルト２５との間の摩擦力が低減可能な材料から形成する必要がある。このようなコート層２１１ｅが形成されることによって、定着ベルト２５に熱を伝導させるとともに、基材２１１と接触して摺動する定着ベルト２５の摩耗を防止して高い耐久性を確保することができる。また、定着ベルト２５との間の摩擦力が低減可能となるので、定着ベルト２５を駆動する定着ローラ１５ａおよび加圧ローラ１５ｂへの負荷も低減することができ各ローラ１５ａ，１５ｂの耐久性も確保し、より低トルクで駆動することが可能となる。コート層２１１ｅを構成する材料としては、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂を挙げることができる。本実施の形態では、コート層２１１ｅは、ＰＴＦＥからなる厚み２０μｍの層である。コート層２１１ｅの厚みは、２０μｍに限定されず、これよりも厚くてもよく、添加物を入れることも可能である。例えば、マイカを入れることで、コート層２１１ｅを強靭にし、摺動性を保持したままで、耐磨耗性を向上させることもできる。また、カーボンや金属粉末を入れることで、熱伝導性を向上させることもでき、添加物によって、熱抵抗を下げて、より迅速に熱を定着ベルトに伝えることが可能である。
【００４７】
面状発熱体２１２は、抵抗発熱体２１２ａと絶縁層２１２ｂとを含んで構成され、絶縁層２１２ｂが基材２１１と接触する側の層となるように、基材２１１の長手方向（定着ベルト２５の幅方向）に延びて、基材２１１の内側の面に形成される。そして、面状発熱体２１２の周方向両端部には給電端子部（不図示）が形成されている。
【００４８】
絶縁層２１２ｂは、耐熱性と電気絶縁性とを兼ね備えた材料によって形成される層であり、前述したように、抵抗発熱体２１２ａと基材２１１との間に介在する。このような絶縁層２１２ｂが形成されることによって、抵抗発熱体２１２ａと基材２１１との間の絶縁を確保することができ、より安全な加熱手段２０とすることができる。絶縁層２１２ｂを構成する材料としては、ポリイミド樹脂などの耐熱性ポリマー材料、アルミナなどのセラミックス材料などを挙げることができる。本実施の形態では、絶縁層２１２ｂは、ポリイミドからなる厚み３０μｍの層である。絶縁層の厚みは、３０μｍに限定されず、厚くすることも可能であるが、あまり厚くすると、熱抵抗が増加し熱伝導性が低下するので、薄いほうが望ましいが、電気絶縁性とは相反するため、所望の熱伝導性が得られ、かつ電気絶縁性も確保できるように、厚みや材料及び層数を適宜選択する。
【００４９】
抵抗発熱体２１２ａは、給電端子部に電圧が印加されることによって発熱する層であり、絶縁層２１２ｂ表面に形成される。本実施の形態では、抵抗発熱層２１２ａは、ニッケル−クロムを主成分とした金属材料からなる厚み１５μｍの層である。
【００５０】
次に、本実施の形態１の面状抵抗発熱体２１２の抵抗発熱パターンについて記載する。
【００５１】
図２に示されるように、面状抵抗発熱体（面状発熱体と称することもある）２１２は、上述のように、抵抗発熱体２１２ａと絶縁層２１２ｂとを含んで構成され、基材２１１上に絶縁層２１２ｂが形成され、更にその上に抵抗発熱体２１２ａが形成される。この抵抗発熱層２１２ａは通電によって発熱し、絶縁層２１２ｂと基材２１１を介して、定着ベルト２５（図１参照）を加熱する。
なお、図２において、面状抵抗発熱体の符号として３１２，４１２，５１２，６１２、抵抗発熱体の符号として３１２ａ，４１２ａ，５１２ａ，６１２ａ、絶縁層の符号として３１２ｂ，４１２ｂ，５１２ｂ，６１２ｂをそれぞれ示しているが、これは、後述する実施の形態２で面状抵抗発熱体の変形例を説明するためである。
【００５２】
抵抗発熱体２１２ａは、絶縁層２１２ｂの全面に形成されているのではなく、図３に示されるように、それぞれが所望の間隔を保って用紙幅方向（以下、回転軸方向と呼ぶ）に複数の抵抗発熱パターン２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃが形成されており、両端に給電端子部２１４ａ，２１４ｂを有している。抵抗発熱体の間隔は、常に一定間隔にする必要はなく、絶縁性や発熱量を考慮して、広くあるいは狭くなるように変化させてもよい。給電端子部２１４ａ，２１４ｂ間に通電すると、抵抗発熱パターン２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃがそれぞれ発熱し、絶縁層２１２ｂと基材２１１を介して定着ベルト２５を加熱する。
【００５３】
ここで定着ベルト２５が停止している場合、面状抵抗発熱体２１２は、抵抗発熱パターン２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃの配置に対応して部分的に発熱するが、この発熱は熱伝導によって基材２１１上のコート層２１１ｅへ伝わり、コート層２１１ｅは略一定の温度に加熱される。また、定着ベルト２５が回転した場合には、コート層２１１ｅ上を定着ベルト２５が回転摺動し、定着ベルト２５はコート層２１１ｅとの接触領域で加熱されるので、定着ベルト２５は均一な温度に加熱される。なお、加熱制御の為の温度検知手段は、接触／非接触を問わず用いることが可能であるが、本実施の形態では、中央部分の温度検知には非接触方式の温度検知センサ２４を用い、過昇温検知及び温調に用いている。
【００５４】
なお、図３に示される抵抗発熱パターン２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃからなる抵抗発熱体２１２ａ（図２参照）は、回転軸方向に細長く延びる発熱パターンであり、抵抗発熱パターン２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃ間の抵抗バラツキ、線膨張係数のバラツキ、絶縁層２１２ｂとの密着度合のバラツキや抵抗発熱層２１２ａとの線膨張係数の差、基材２１１（図２参照）との線膨張係数の差などによって、抵抗発熱パターン２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃの各々によって熱による伸縮状況が異なり、大きな応力が作用して、発熱パターンに部分的亀裂が生じたり、破断したりして、抵抗発熱パターン２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃが破損して通電できなくなる場合が考えられる。
そこで、次の実施の形態２で、面状抵抗発熱体の変形例について説明する。
【００５５】
＜実施の形態２＞
図４は本発明に係る面状抵抗発熱体の実施の形態２の一例を示す平面説明図、図５は他の例を示す平面説明図、図６はさらに他の例を示す平面説明図、図７はさらに他の例を示す平面説明図、図８はさらに他の例を示す平面説明図、図９はさらに他の例を示す平面説明図である。
【００５６】
図４に示される、本実施の形態に係る面状抵抗発熱体３１２は、上述の実施の形態１の加熱部材２１の抵抗発熱層２１２ａ（図２参照）に変更を加えたものである。
図４に示されるように、面状抵抗発熱体３１２は、給電端子部２１４ａ，２１４ｂの間に形成される抵抗発熱パターンの各々が２つ以上に分割されており、分割された抵抗発熱パターン３１３ａ１，３１３ａ２，３１３ａ３（以下、３１３ａ１〜３），３１３ｂ１，３１３ｂ２，３１３ｂ３（以下、３１３ｂ１〜３），３１３ｃ１，３１３ｃ２，３１３ｃ３（以下、３１３ｃ１〜３）が、電極部材３１５ａ，３１５ｂ、３１５ｃによってそれぞれ接続されている。
【００５７】
これら電極部材３１５ａ，３１５ｂ、３１５ｃは、両端の給電端子部２１４ａ，２１４ｂと同じ材料で構成することもできるが、異なる電気伝導体で構成することも可能である。電気伝導体としては、銅、アルミニウム、鉄、ステンレス鋼、金、銀、亜鉛、錫、ニッケルなどと、それらの合金があり、溶射やスクリーン印刷、塗装、メッキ、エッチングなどの手法を用いて形成できる。
これら電極部材３１５ａ，３１５ｂ，３１５ｃは、抵抗発熱パターン３１３ａ１〜３、３１３ｂ１〜３，３１３ｃ１〜３を所望の長さに分割して、それらを電気的に接続するように形成される。こうすることで、抵抗発熱パターン３１３ａ１〜３，３１３ｂ１〜３，３１３ｃ１〜３の各々の長さは短くなり、熱膨張による応力が作用しても、大きな応力とはならずに、亀裂の発生や破断に至ることはない。
【００５８】
このように抵抗発熱パターンを分割して小さなパターンとし、それらを電極部材でつなぐことで、機械的な破損を防ぐことができるが、これら電極部材３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃは電気良導体であり、通電されても所望の発熱量を生じないので、電極部材３１５ａ，３１５ｂ，３１５ｃ付近の温度が低めになってしまう。したがって、単に抵抗発熱パターンを規則的に同一ピッチで分割しただけでは、最終的に加熱させたい定着ベルト２５の表面温度にムラが生じてしまい、これによって加熱定着されたトナーは、部分的に溶融不足や、溶融不良によって定着不良となる。
【００５９】
したがって、本実施の形態では、定着ベルト２５（図２参照）の表面を均一に加熱する為に、抵抗発熱パターン３１３ａ１〜３，３１３ｂ１〜３，３１３ｃ１〜３をそれぞれ電気的に接続する電極部材３１５ａ，３１５ｂ，３１５ｃは、それらの配置が抵抗発熱パターン３１３ａ１〜３，３１３ｂ１〜３，３１３ｃ１〜３によって互いに異なるように設けられている。こうすることで、所望の発熱量が得られない部分である電極部材３１５ａ，３１５ｂ、３１５ｃによる温度低下を、隣接する他の抵抗発熱パターンの発熱で補完でき、抵抗発熱層２１２ａ全体としての発熱が略均一となる。これにより、定着ベルト２５をムラなく均一に加熱できるようになる。
【００６０】
また、上述の隣接する他の抵抗発熱パターンの発熱による補完以外に、基材２１１（図２参照）は、絶縁層２１２ｂやコート層２１１ｅに比べて熱伝導率が高く、この基材２１１の裏面から表面に熱流速が通過する過程で、二次元的に広がって熱が伝わり、電極部材３１５ａ，３１５ｂ，３１５ｃ部分の温度低下は抑制される傾向があり、これに定着ベルト２５が摺動しながら加熱されるため、最終的に定着ベルト２５の表面では、極端に温度低下していない温度分布となる。
【００６１】
なお、抵抗発熱パターンの分割数を多くし過ぎると、分割された抵抗発熱パターンを繋ぐ電極部材の数も増加するため、電極部材による温度低下を補完する能力が不十分となって温度ムラが生じることがある。このような温度ムラは、付近の電極部材との間隔や電極の幅、補完する側の抵抗発熱パターンの能力、基材の厚みや幅による熱容量や熱伝導率などによっても左右されるが、温度低下と補完のバランスがとれ、線膨張率等による機械的な破損が生じないように、最適な範囲で可能な限り少ない分割数とすることが望ましい。
【００６２】
この他、幅の異なる記録紙に印字する場合には、図４に示すように、回転軸方向で単一の加熱幅では、記録紙の通過する領域（記録紙により熱が奪われる領域、通紙部と呼ぶ）と、記録紙の通過しない部分（記録紙により熱が奪われない領域、非通紙部と呼ぶ）とでは熱収支が異なり、非通紙部では加熱過多となり、局部的に過昇温になる。
このような場合、加熱幅を複数に分割して、必要な領域のみを加熱する方法がとられるが、本定着装置でも同様の理由で、加熱幅を複数に分割している。本実施の形態では、抵抗発熱層を回転軸方向に沿って３分割している。なお、分割は３分割に限定されず、２分割あるいは４分割以上としても、本発明の思想は適用可能である。
【００６３】
本実施の形態における他の例を図５に示す。
図５に示されるように、本実施の形態の他の例に係る面状抵抗発熱体４１２は、抵抗発熱層４１２ａが、回転軸方向に沿って、一方の端部を加熱するＡ領域、中央を加熱するＢ領域、もう一方の端部を加熱するＣ領域の３つの領域に分割され、両端には給電端子部２１４ａ，２１４ｂが設けられている。
ＡからＣの各領域には、抵抗発熱パターンが各々３本形成されている。Ａ領域には分割された抵抗発熱パターン４１３ａ１，４１３ｂ１，４１３ｃ１が、Ｂ領域には分割された抵抗発熱パターン４１３ａ２，４１３ｂ２，４１３ｃ２が、Ｃ領域には分割された抵抗発熱パターン４１３ａ３，４１３ｂ３，４１３ｃ３がそれぞれ配置されている。
【００６４】
Ａ領域の分割された抵抗発熱パターン４１３ａ１，４１３ｂ１，４１３ｂ１と、Ｂ領域の分割された抵抗発熱パターン４１３ａ２，４１３ｂ２，４１３ｃ２とは、電極部材４１５ａによって電気的に接続されている。
また、Ｂ領域の分割された抵抗発熱パターン４１３ａ２，４１３ｂ２，４１３ｃ２と、Ｃ領域の分割された抵抗発熱パターン４１３ａ３，４１３ｂ３，４１３ｃ３とは、電極部材４１５ｂによって電気的に接続されている。
したがって、各領域にある３本の抵抗発熱パターンは、並列に接続されているが、各領域で並列接続される抵抗発熱パターンの数は３本に限定されず１本でもよい。また、分割された領域毎に異なる本数としてもよい。
【００６５】
これらの３つの領域に個別に通電することで、温度分布を細かく制御することが可能となり、例えば、Ａ領域、Ｂ領域およびＣ領域それぞれ単独、或いは、Ａ領域とＢ領域、Ｂ領域とＣ領域、Ａ領域とＣ領域、Ａ〜Ｃ領域全てなどである。給電端子部２１４ａ，２１４ｂおよび電極部材４１５ａ，４１５ｂのスイッチングと、それによって発熱する領域との対応を表１に示す。発熱させる領域に応じて、給電端子部２１４ａ，２１４ｂおよび電極部材４１５ａ，４１５ｂへの通電を変更することで、所望の領域を発熱させることができる。
【００６６】
【表１】
2010054846.tif 000003
【００６７】
本実施の形態では、記録紙を中央基準で通紙するので、中央のＢ領域を加熱する場合、両端のＡ領域とＣ領域を加熱する場合、全幅のＡ領域〜Ｃ領域を加熱する場合と全て非通電の４つの場合に分けられる。加熱領域とスイッチングの対応を表２に示す。
【００６８】
【表２】
2010054846.tif 000004
【００６９】
図５に示す抵抗発熱層４１２ａにおいても、電極部材４１５ａ，４１５ｂの位置と温度分布とは関連し、その配置によっては部分的に温度低下を招いてしまう為、電極部材４１５ａ，４１５ｂは、定着ベルト２５（図２参照）の回転方向に対して傾斜するように配置されている。これによって、電極部材４１５ａ，４１５ｂが存在する部分の温度低下が少なくてすみ、分割された抵抗発熱パターン相互の補完による温度均一化が良好となる。
【００７０】
例えば、定着工程を定着ベルト２５（図２参照）の全幅を用いて行う場合、Ａ〜Ｃ領域の全てを発熱させる必要があるが、図６に示すように、電極部材４１５ａによる未発熱部分は、抵抗発熱パターン４１３ａ１，４１３ｂ１，４１３ｃ１の右端部分であるａ１領域と、抵抗発熱パターン４１３ａ２，４１３ｂ２，４１３ｃ２の左端部分であるａ２領域との発熱の合計で補完し、一方、電極部材４１５ｂによる未発熱部分は、抵抗発熱パターン４１３ａ２，４１３ｂ２，４１３ｃ２の右端部分であるｂ１領域と、抵抗発熱パターン４１３ａ３，４１３ｂ３，４１３ｃ３の左端部分であるｂ２領域との発熱の合計で補完する。
【００７１】
そして、基材２１１（図２参照）の面方向の熱伝導効果により、電極部材４１５ａ，４１５ｂの未発熱による温度低下はより少なくなり、実用上、略均一な温度分布となる。
【００７２】
本実施の形態の更に他の例に係る面状抵抗発熱体を図７に示す。
図７に示されるように、本実施の形態の更に他の例に係る面状抵抗発熱体５１２では、上述の図５に示したＢ領域の抵抗発熱パターンを更にＢ１領域とＢ２領域の２分割とし、全体で４つに分割した例である。各給電端子２１４ａ，２１４ｂと各電極部材５１５ａ，５１５ｂ，５１５ｃに通電する組み合わせを適宜変更することで、所望の領域を発熱させることができ、通電する組み合わせによっては、右半分や左半分のみを発熱させることも可能である。
【００７３】
また、最も長い抵抗発熱パターンを有するＢ領域のパターンをより短くすることが可能となり、応力の作用による亀裂や破断がより一層生じ難くなる。
本抵抗発熱パターンでは、例えば、中央のＢ１領域とＢ２領域には合計で８００Ｗ、Ａ領域とＣ領域には、それぞれ２００Ｗの電力を通電させることができる。Ｂ１領域とＢ２領域を区切る電極部材５１５ｃも、定着ベルト２５（図２参照）の回転方向に対して傾斜させて配置し、Ｂ１領域の右端部分とＢ２領域の左端部分で、この電極部材５１５ｃによる温度低下分を補完するように構成している。この図７に示す抵抗発熱パターンを用いた構成では、図２０に示すようにスイッチングに必要な素子を用意して、配線することで、所望の領域を選択通電して発熱させる際に、スイッチングに必要な素子の数を少なくすることができ、コストダウンが可能で、制御系をシンプルにすることも可能になる。例えば、電極部材５１５ｃにはＳＷ Ａを接続し、給電端子部２１４ａ及び２１４ｂにはＳＷ  Ｂを接続する。ＳＷ ＡとＳＷ Ｂのもう一方の端子は、電源に接続し、更に電極部材５１５ａ及び５１５ｂは電源の他端に接続する。このとき中央部のみを発熱させる場合はＳＷ ＡのみをＯＮとし、両端部のみを発熱させる場合はＳＷ ＢのみをＯＮとし、全幅を発熱させる場合はＳＷ ＡとＳＷ Ｂの両方をＯＮする。こうすることで、少ない数のスイッチで複数の領域の選択通電が可能となる。
【００７４】
また、通常このような抵抗発熱層に用いる材料は、ある程度材料組成を変えることで抵抗値を可変することが可能であるが、極端に抵抗値を変えることは、材料そのものを変える必要があり、高温に耐え、所望の抵抗値を得る材料を開発することは容易ではない。
そこで、材料はそのまま用いて、抵抗値を変える際は、抵抗発熱パターンの長さ、即ち、材料の抵抗率と抵抗発熱パターンの長さの積を変えることにより抵抗値を変える。これに、所定の電圧を印加すると、これら抵抗発熱パターンが発熱する。
【００７５】
例えば、所定の面積に抵抗発熱パターンを形成し、所定の発熱量を得るには、この材料の抵抗率が可変であれば望ましいが、通常そのようなものはなく、所定の抵抗範囲内のものしか用いることができない。そこで、隣接する抵抗発熱パターンどうしの絶縁を確保した上で、所定の発熱量が得られるようにパターンを形成する必要がある。
【００７６】
隣接する抵抗発熱パターンどうしの絶縁を確保しつつ、限られた面積内で所定の発熱量を得ることが求められるような厳しい条件の下で有効となる、本実施の形態の更に他の例を図８に示す。
図８に示されるように、本実施の形態の更に他の例に係る面状抵抗発熱体６１２は、抵抗発熱パターン６１３が、回転軸方向に沿って平行に延びるのではなく、回転軸方向に対して傾斜するようにさせて形成され、所望の抵抗値になるように抵抗発熱パターン６１３の長さが調整されている。この手法は、抵抗発熱パターンを形成する面積が小さく、かつパターン間の絶縁確保が難しい場合に有効となる手法である。
【００７７】
また、上述の図４、図５、図７および図８に示した本実施の形態の各例では、各抵抗発熱パターンを図９（ａ）に示されるようなストレート形状としたが、図９（ｂ）に示されるようにジクザク状に屈曲した形状としてもよい。これは抵抗発熱パターンの長さを確保する上で効果的であり、上述の図８に示した抵抗発熱パターン６１３の斜め配置と併用すれば更に効果的である。
【００７８】
次に、加熱手段２０と定着ローラ２５との間に張架される無端状の定着ベルトの実施の形態３を説明する。
【００７９】
＜実施の形態３＞
図１０は、加熱手段２０と定着ローラ１５ａとの間に張架される定着ベルト２５の張架状態を示す説明図である。
図１０において、定着ベルト２５は、加熱手段２０と定着ローラ１５ａとの間に張架されているとき、半円弧形状の加熱手段２０の曲率から想定される仮想円全体の円周長の５０％以上にわたって前記加熱手段２０に巻回接触するか、または、定着ローラ１５ａの円周長の５０％以上にわたって前記定着ローラに巻回接触するように構成されていることが好ましい。
【００８０】
たとえば、図１０（ａ）に示すように、複数の加熱部材が接合されて半円弧形状に形成される加熱手段２０の曲率から想定される仮想円全体の直径が４０ｍｍ、定着ローラ１５ａの直径が３０ｍｍのように、半円弧状の加熱手段２０の曲率から想定される仮想円全体の円周長が定着ローラ１５ａの円周長よりも大きい場合、定着ベルト２５は、半円弧状の加熱手段２０の曲率から想定される仮想円全体の円周長の５０％を超えて前記加熱手段２０に巻回接触するように構成される。これによって、加熱手段２０は、定着ベルト２５との接触面積を非常に広くとれるので、熱効率に優れかつ消費電力が少ない状態で、定着ベルト２５を加熱することができる。
【００８１】
また、図１０（ｂ）に示すように、半円弧状の加熱手段２０の曲率から想定される仮想円全体の直径が３０ｍｍ、定着ローラ１５ａの直径が３０ｍｍのように、半円弧状の加熱手段２０の曲率から想定される仮想円全体の円周長と定着ローラ１５ａの円周長とが同じである場合、定着ベルト２５は、半円弧状の加熱手段２０の曲率から想定される仮想円全体の円周長の５０％にわたって前記加熱手段２０に巻回接触し、かつ、定着ローラ１５ａの円周長の５０％にわたって前記定着ローラ１５ａに巻回接触するように構成される。これによって、加熱手段２０と定着ベルト２５との接触面積を十分に確保して効率よく定着ベルト２５を加熱しつつ、定着ローラ１５ａと定着ベルト２５との接触面積も十分に確保して加圧ローラ１５ｂとの定着ニップ部のニップ幅を広くとることができ、熱容量が小さく熱応答性のよい定着ベルト２５を加熱手段２０で直接加熱する上記構成を採用した効果と相俟って熱追従性が向上し、高速機の定着装置への適用も可能となる。
【００８２】
また、図１０（ｃ）に示すように、半円弧状の加熱手段２０の曲率から想定される仮想円全体の直径が２０ｍｍ、定着ローラ１５ａの直径が３０ｍｍのように、定着ローラ１５ａの円周長が半円弧状の加熱手段２０の曲率から想定される仮想円全体の円周長よりも大きい場合、定着ベルト２５は、定着ローラ１５ａの円周長の５０％を超えて定着ローラ１５ａに巻回接触する。これによって、定着ローラ１５ａと定着ベルト２５との接触面積を広くとれるので、加圧ローラ１５ｂとの定着ニップ部のニップ幅も広くとることができ、熱容量が小さく熱応答性のよい定着ベルト２５を加熱手段２０で直接加熱する上記構成を採用した効果と相俟って熱追従性が顕著に向上し、高速機の定着装置に適したものとなる。
なお、直径や厚み周長などは、上記に限定されず、定着装置の構成に応じて適宜変更することが可能である。
【００８３】
次に本発明に係る画像形成装置を、実施の形態４として説明する。
【００８４】
＜実施の形態４＞
図１１は、本発明の実施の形態４に係る画像形成装置の構成を示す説明図である。
【００８５】
図１１において、画像形成装置１００は、読み取った原稿の画像データやネットワーク等を介して送信された画像データに基づいて記録紙３２に対して多色および単色の画像を形成する装置である。画像形成装置１００は、露光ユニット１０、感光体ドラム１０１（１０１ａ〜１０１ｄ）、現像装置１０２（１０２ａ〜１０２ｄ）、帯電ローラ１０３（１０３ａ〜１０３ｄ）、クリーニングユニット１０４（１０４ａ〜１０４ｄ）、中間転写ベルト１１、一次転写ローラ１３（１３ａ〜１３ｄ）、二次転写ローラ１４、定着装置１５、用紙搬送路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３、給紙カセット１６、手差し給紙トレイ１７および排紙トレイ１８を備えている。
【００８６】
画像形成装置１００は、ブラック（Ｋ）およびカラー画像を色分解して得られる減法混色の３原色であるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色の各色相に対応した画像データを用いて、各色相に対応した画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおいて画像形成を行う。各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、同様の構成であり、たとえば、ブラック（Ｋ）の画像形成部Ｐａは、感光体ドラム１０１ａ、現像装置１０２ａ、帯電ローラ１０３ａ、転写ローラ１３ａおよびクリーニングユニット１０４ａ等から構成される。この画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、中間転写ベルト１１の移動方向（副走査方向）に一列に配列されている。
【００８７】
帯電ローラ１０３は、感光体ドラム１０１の表面を所定の電位に均一に帯電させる接触方式の帯電器である。帯電ローラ１０３に代えて、帯電ブラシを用いた接触方式の帯電器、または、帯電ワイヤを用いた非接触方式の帯電器を用いることもできる。
【００８８】
露光ユニット１０は、図示しない半導体レーザ、ポリゴンミラー４、第１反射ミラー７、第２反射ミラー８等を備えており、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）の各色相の画像データによって変調されたレーザビーム等の光ビームのそれぞれを感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれに照射する。各感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）の各色相の画像データによる静電潜像を形成する。
【００８９】
現像装置１０２は、静電潜像が形成された感光体ドラム１０１の表面に現像剤であるトナーを供給し、静電潜像をトナー像に現像する。現像装置１０２ａ〜１０２ｄのそれぞれは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）の各色相のトナーを収納しており、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれに形成された各色相の静電潜像を、各色相のトナー像に顕像化する。クリーニングユニット１０４は、現像・画像転写後における感光体ドラム１０１上の表面に残留したトナーを除去・回収する。
【００９０】
中間転写ベルト１１は、感光体ドラム１０１の上方に配置されており、駆動ローラ１１ａと従動ローラ１１ｂとの間に張架されてループ状の移動経路を形成している。中間転写ベルト１１の外周面は、感光体ドラム１０１ｄ、感光体ドラム１０１ｃ、感光体ドラム１０１ｂおよび感光体ドラム１０１ａにこの順に対向する。この中間転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄに対向する位置に、一次転写ローラ１３ａ〜１３ｄが配置されている。中間転写ベルト１１が感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄに対向する位置のそれぞれが一次転写位置である。また、中間転写ベルト１１は、厚さ１００〜１５０μｍ程度のフィルムで形成されている。
【００９１】
一次転写ローラ１３ａ〜１３ｄには、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄの表面に担持されたトナー像を中間転写ベルト１１上に転写するために、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写バイアスが定電圧制御によって印加される。これによって、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄに形成された各色相のトナー像は、中間転写ベルト１１の外周面に順次重ねて転写され、中間転写ベルト１１の外周面にフルカラーのトナー像が形成される。
【００９２】
ただし、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の色相の一部のみの画像データが入力された場合には、４つの感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄのうち、入力された画像データの色相に対応する一部の感光体１０１のみにおいて静電潜像およびトナー像の形成が行われる。たとえば、モノクロ画像形成時には、ブラックの色相に対応した感光体ドラム１０１ａのみにおいて静電潜像の形成およびトナー像の形成が行われ、中間転写ベルト１１の外周面にはブラックのトナー像のみが転写される。
【００９３】
各一次転写ローラ１３ａ〜１３ｄは、直径８〜１０ｍｍのステンレス鋼などの金属を基材とする軸の表面を導電性の弾性材（たとえばＥＰＤＭ、発泡ウレタン等）によって被覆して構成されており、導電性の弾性材によって中間転写ベルト１１に均一に高電圧を印加する。
【００９４】
各一次転写位置において中間転写ベルト１１の外周面に転写されたトナー像は、中間転写ベルト１１の回転によって、二次転写ローラ１４との対向位置である二次転写位置に搬送される。二次転写ローラ１４は、画像形成時において、内周面が駆動ローラ１１ａの周面に接触する中間転写ベルト１１の外周面に所定のニップ圧で圧接されている。給紙カセット１６または手差し給紙トレイ１７から給紙された記録紙３２が、二次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間を通過する際に、二次転写ローラ１４にトナーの帯電極性とは逆極性の高電圧が印加される。これによって、中間転写ベルト１１の外周面から記録紙３２の表面にトナー像が転写される。
【００９５】
なお、感光体ドラム１０１から中間転写ベルト１１に付着したトナーのうち、記録紙３２上に転写されずに中間転写ベルト１１上に残存したトナーは、次工程での混色を防止するために、転写クリーニングユニット１２によって回収される。
【００９６】
トナー像が転写された記録紙３２は、前述した本発明の定着装置１５に導かれ、定着ローラ１５ａおよび加熱手段２０の間に張架された定着ベルト２５と、加圧ローラ１５ｂとの間に形成される定着ニップ部１５ｃを通過して加熱および加圧を受ける。これによって、トナー像が、記録紙３２の表面に堅牢に定着する。トナー像が定着した記録紙３２は、排紙ローラ１８ａによって排紙トレイ１８上に排出される。
【００９７】
また、画像形成装置１００には、用紙カセット１６に収納されている記録紙３２を、二次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間および定着装置１５を経由して、排紙トレイ１８に送るための略垂直方向に延びる用紙搬送路Ｐ１が設けられている。用紙搬送路Ｐ１には、用紙カセット１６内の記録紙３２を一枚ずつ用紙搬送路Ｐ１内に繰り出すピックアップローラ１６ａ、繰り出された記録紙３２を上方に向けて搬送する搬送ローラ１６ｂ、搬送されてきた記録紙３２を所定のタイミングで二次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間に導くレジストローラ１９、記録紙３２を排紙トレイ１８に排出する排紙ローラ１８ａが配置されている。
【００９８】
また、画像形成装置１００の内部には、手差し給紙トレイ１７からレジストローラ１９に至る間に、ピックアップローラ１７ａおよび搬送ローラ１６ｂを配置した用紙搬送路Ｐ２が形成されている。さらに、排紙ローラ１８ａから用紙搬送路Ｐ１におけるレジストローラ１９の上流側に至る間には、用紙搬送路Ｐ３が形成されている。
【００９９】
排紙ローラ１８ａは、正逆両方向に回転自在にされており、記録紙３２の片面に画像を形成する片面画像形成時、および、記録紙３２の両面に画像を形成する両面画像形成における第２面画像形成時に正転方向に駆動されて記録紙３２を排紙トレイ１８に排出する。一方、両面画像形成における第１面画像形成時には、排出ローラ１８ａは、記録紙の後端が定着装置１５を通過するまで正転方向に駆動された後、記録紙３２の後端部を挟持した状態で逆転方向に駆動されて記録紙３２を用紙搬送路Ｐ３内に導く。これによって、両面画像形成時に片面のみに画像が形成された記録紙３２は、表裏面および前後端を反転した状態で用紙搬送路Ｐ１に導かれる。
【０１００】
レジストローラ１９は、用紙カセット１６または手差し給紙トレイ１７から給紙され、または、用紙搬送路Ｐ３を経由して搬送された記録紙３２を、中間転写ベルト１１の回転に同期したタイミングで二次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間に導く。このため、レジストローラ１９は、感光体ドラム１０１や中間転写ベルト１１の動作開始時には回転を停止しており、中間転写ベルト１１の回転に先立って給紙または搬送された記録紙３２は、前端をレジストローラ１９に当接させた状態で用紙搬送路Ｐ１内における移動を停止する。この後、レジストローラ１９は、二次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１とが圧接する位置で、記録紙３２の前端部と中間転写ベルト１１上に形成されたトナー像の前端部とが対向するタイミングで回転を開始する。
【０１０１】
なお、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの全てにおいて画像形成が行われるフルカラー画像形成時には、一次転写ローラ１３ａ〜１３ｄが中間転写ベルト１１を感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄの全てに圧接させる。一方、画像形成部Ｐａのみにおいて画像形成が行われるモノクロ画像形成時には、一次転写ローラ１３ａのみを中間転写ベルト１１を感光体ドラム１０１ａに圧接させる。
【０１０２】
画像形成装置１００の定着装置１５は、本発明を適用した加熱手段を搭載しこれによる定着動作によって、記録紙３２を、定着温度がばらつくのが防止された上で、高い加熱効率で加熱された定着ニップ部１５ｃを通過させることができ、定着不良が防止された、高い印字品位の画像を形成することができる。
次に、画像形成装置の加熱手段である加熱部材を、実施の形態５として説明する。
【０１０３】
＜実施の形態５＞
図１２は、この実施の形態における加熱手段を作成する手順を説明する手順説明図、図１３は面状抵抗発熱体の平面説明図、図１４は加熱手段の構成説明図である。
【０１０４】
本実施の形態の加熱手段は、前述した加熱手段と同様に複数の加熱部材を接合して形成される。ここでは、加熱手段２０が、図１４に示すように２つの加熱部材２１，３１で構成される場合を例にして説明する。
【０１０５】
まず、図１２（ａ）に示すように、所望の面積を有する厚み０．４〜１．０ｍｍ程度の鉄、ステンレス鋼、銅やアルミニウムなどやその合金などの金属材料からなる金属薄板を、プレス加工などによって湾曲させて、２つの基材２４１，３１１を作製する。ここで、各基材２４１，３１１における所望の面積とは、各基材２４１，３１１を用いて作製した２つの加熱部材２１，３１を接合した状態で、定着ベルト２５を介して所望の定着温度を得ることができるように設定する。
【０１０６】
定着ベルト２５を介して所望の定着温度を得るためには、加熱手段２０全体として十分な発熱容量を達成する必要がある。そのためには、面状発熱体自身の面積を大きく確保可能となるように、面状発熱体を形成させる基材となる基材自身の周方向に延びる長さを長くする必要がある。図１２（ｂ）に示すように、１つの基材６１１で、周方向長さを長くして前記所望の面積を確保した場合、基材６１１の開口部が狭くなる。たとえば、基材６１１の開口部の開口角度θが１８０°以下となった場合、基材６１１の内側表面に、溶射、塗装などによって面状発熱体を形成するとき、溶射、塗装用のノズルが開口部内側に入りにくく、均一な膜厚の面状発熱体を形成するのが困難となる。なお、スクリーン印刷法によって面状発熱体を形成する場合でも、基材６１１の開口部が狭いと、前述と同様の問題が発生する。
本発明においては、２つの基材２４１，３１１を用いて作製した２つの加熱部材２１，３１を接合した状態で、前記所望の面積を確保するので、各基材２４１，３１１の開口部を広くすることができる。
【０１０７】
次に、図１２（ｃ）に示すように、開口部が広く確保された状態の基材２４１の内側表面に、溶射、塗装、スクリーン印刷法などによって面状発熱体２４２を形成して加熱部材２４０を作製する。また、前述と同様にして、基材３１１の内側表面に面状発熱体３１２を形成して加熱部材３１を作製する。このように、開口部が広く確保された状態の基材２４１，３１１のそれぞれに面状発熱体２４２，３１２を形成するので、均一な膜厚の面状発熱体を形成することができる。
【０１０８】
次に、図１２（ｄ）に示すように、加熱部材２１の周方向両端部を内側に屈曲させて屈曲部２１１ａ，２１１ｂを形成する。同様に、加熱部材３１の周方向両端部を内側に屈曲させて屈曲部３１１ａ，３１１ｂを形成する。そして、各加熱部材２１，３１の一方の屈曲部２１１ａ，３１１ａ同士を接合して加熱手段２０を作製する。なお、加熱部材２１，３１の周方向両端部を屈曲させることによって、部材の剛性を上げる効果もある。定着装置の軽量化、さらには、面状発熱体２４２，３１２が発生させた熱を効率よく定着ベルト２５に伝導させるためには、基材２４１，３１１の厚みを薄くする必要があるが、前述したように両端部を屈曲させることによって剛性を上げることができるので、部材の剛性を確保できる。
【０１０９】
また、各加熱部材２１，３１の屈曲部２１１ａ，２１１ｂ，３１１ａ，３１１ｂの屈曲角部は、図１２（ｄ）に示すように、所定の曲率半径ｒを有した曲面形状とするのが好ましい。これによって、加熱部材２１，３１と接触する定着ベルト２５が、加熱部材２１，３１の屈曲角部近傍において過度のストレスを受けるのを防止することができ、摩耗するのを防止することができる。また、加熱部材２１，３１の屈曲角部を曲面形状とすることによって、定着ベルト２５が加熱部材２１，３１に接触して摺動するとき、定着ベルト２５に屈曲角部に対応した屈曲くせがついてしまうのを防止することができる。そのため、定着不良の発生を防止することができるとともに、定着ベルト２５が摺動する際にスリップしてしまうのを防止することができる。なお、屈曲角部の曲面形状の例示として、図１２（ｄ）では、加熱部材２１の屈曲部２１１ｂの屈曲角部のみを示したが、その他の屈曲部２１１ａ，３１１ａ，３１１ｂも同様に屈曲角部が曲面形状である。また、加熱部材２１，３１の屈曲角部を曲面形状とするときの曲率半径ｒは、定着ベルト２５に対するストレスの軽減、摩耗の低減を達成することができるように設定すればよいが、本実施の形態では、１ｍｍ以上に設定する。
【０１１０】
以上のように、本発明の加熱手段２０は、均一な膜厚の面状発熱体２４２，３１２が形成された加熱部材２１，３１が接合されて構成されるので、面状発熱体２４２，３１２表面の温度分布が不均一になって定着温度がばらつくのを防止することができる。さらに、加熱手段２０は、複数の加熱部材２１，３１が接合されて、面状発熱体全体の周方向長さを長くして、面状発熱体全体の面積を大きくしているので、低消費電力を維持しつつ加熱手段２０全体として十分な発熱容量を達成して、加熱手段２０と接触する定着ベルト２５を熱効率に優れた状態で所望の定着温度に加熱することができる。そのため、定着不良が発生するのを防止することができる。
【０１１１】
なお、接合する加熱部材の数は、２つに限定されるものではなく、図１２（ｅ）に示すように、３つの加熱部材２１，３１，４１を接合してもよいし、４つ以上の加熱部材を接合して加熱手段２０を構成してもよい。４１１は基材、４１２は面状発熱体である。
図１４は、加熱部材２１，３１の周方向一端部の屈曲部同士が接合される接合の例の構成を示す図である。加熱部材２１，３１の周方向一端部の屈曲部２１１ａ，３１１ａ同士は、溶接部材５１１を介して、この分野で常用される溶接方法によって接合することができる。このとき、加熱部材２１，３１の屈曲部２１１ａ，３１１ａの長さは、溶接が容易に行えるような長さに設定すればよい。
【０１１２】
本実施の形態の抵抗発熱パターンは、図１３のように構成しており、２つの基材２４１，３１１のそれぞれ面状発熱体２４２，３１２を形成する（図１２（ｃ）参照）。そして、その抵抗発熱パターンは、面状発熱体２４２ではそれぞれ、２４２ａ１、２４２ａ２、２４２ｂ１、２４２ｂ２、２４２ｃ１、２４２ｃ２、２４２ｄ１、２４２ｄ２であり、面状発熱体３１２ではそれぞれ、３１２ａ１、３１２ａ２、３１２ｂ１、３１２ｂ２、３１２ｃ１、３１２ｃ２、３１２ｄ１、３１２ｄ２である。それぞれの分割領域の対となる抵抗発熱パターンは、電極部材によって並列に接続されており、面状発熱体２４２，３１２のそれぞれの電極部材の位置は、定着ベルト２５の回転方向において、異なる位置に形成されている。
【０１１３】
これにより電極部材２４５ａと３１５ａ、２４５ｂと３１５ｂ、２４５ｃと３１５ｃは、図１３のように、回転軸方向にずれた位置であり、それぞれの電極部材の非発熱による温度低下は、一方の面状発熱体、例えば２４２に対しては３１２ａ１及び３１２ａ２が、３１２に対しては、２４２ａ１及び２４２ａ２が発熱を補完するように作用して、２つの面状発熱体が一体となって、温度分布を略均一にし、定着ベルト２５に十分な熱を供することができるようになる。
【０１１４】
本実施の形態においても、各々が４分割され、記録紙の幅に応じた通電によって、所望の領域を選択発熱させて、定着ベルト２５の必要なところを加熱する。
また、２つの面状発熱体２４２，３１２の発熱量は、同一の構成・配分としてもよく、異なる構成・配分としてもよい。例えば、両方が同じ発熱量・配分とした場合には、それぞれ全体として５５０Ｗで、中央部分の２つの領域は、２つで３５０Ｗとし、両端部分のうち、長い抵抗発熱パターンは１２５Ｗ、短い抵抗発熱パターンは７５Ｗとし、両端部分は２００Ｗとしている。そして、２つの面状発熱体２４２，３１２合計で、中央部分は７００Ｗの発熱量であり、両端部分は４００Ｗで、この２つの面状発熱体で１１００Ｗの発熱量が得られる。なお、上記構成・配分は一例に過ぎず、この他の構成配分とすることもでき、面状発熱体２４２を中央部分の発熱量が大きく、面状発熱体３１２は両端部分の発熱量が大きい構成や、面状発熱体２４２は右側端部の発熱量が大きく、面状発熱体３１２は左側端部の発熱量が大きく、２つ合わせて略均一の発熱分布にしたり、端部の熱負荷や放熱条件を考慮して、一方の端部の発熱量を高くした構成としても良い。これら構成、配分は、適用する画像形勢装置の印字速度や、搬送速度、記録紙の種類、記録紙の秤量、環境条件、定着装置の断熱構造など様々な要素を考慮して、適宜決めることができる。
【０１１５】
＜実施の形態６＞
本発明を実施した別の定着装置について、図１５を用いて具体的に説明する。図１５は、  通常の定着装置を複数設けた構成の概略を示す模式図である。
定着装置は、第1加熱手段６０２、第１定着ローラ６０３、第１加圧ローラ６０４及び第1定着ベルト６０５よりなる第１定着装置６０１と、第２加熱手段６５２、第２定着ローラ６５３、第２加圧ローラ６５４及び第２定着ベルト６５５よりなる第２定着装置６５１で構成される。
【０１１６】
先ず、第１定着装置６０１について説明する。
第１加熱手段６０２は、前述してきたような面状発熱体を基材内面に形成し、第１定着ベルト６０５を加熱するもので、直径４０ｍｍで基材はアルミニウムからなる肉厚０．５ｍｍの金属製で、断面は１２５°の開口部を有しており、内面に形成した絶縁層とその上に抵抗発熱パターン、そして空間絶縁距離を確保する目的で、カバー層を有している。抵抗発熱パターンは図１６のような構成で、抵抗発熱層は、ローラ回転軸に平行に複数本あり、ローラ幅方向に３分割されている。そして、第1加熱手段６０２に巻き掛け第1定着ベルトの周面の温度を非接触で検出する非接触サーミスタＡを配置している。
【０１１７】
第１定着ローラ６０３は、図１５に示されるＧ方向に回転するローラであり、金属製の中空円筒或いは中実円筒形状の芯金、この芯金の外周面を覆う弾性層から構成される２層構造である。
芯金６０６は、外径４０ｍｍであり、アルミニウムからなるものである。但し、芯金６０６は、アルミニウムに限定されるものではなく、鉄やステンレス鋼、銅等の金属あるいはこれらの合金等からなるものであってもよい。弾性層は、耐熱性を有し熱伝導率が小さい厚さ５ｍｍのシリコン発泡スポンジからなる。こうして構成された第１定着ローラ６０３の表面硬度は６８度（アスカーＣ硬度）である。第１加熱手段６０２と第１定着ローラ６０３は、図示しない第１張力付与装置により、第１定着ベルト６０５にテンションを付与し、この第１定着ベルト６０５を回転させる。
【０１１８】
なお、第１定着ローラ６０３の第1定着ベルト６０５の巻き掛け部分（加熱ニップ部）の周面には第１定着ローラ６０３に巻き掛けた第1定着ベルト６０５の周面の温度を非接触で検出する非接触サーミスタＢを配置している。また、第１加熱手段６０２の基材内部に形成された抵抗発熱体は、制御回路（図示せず）から通電されることによって発熱し、絶縁層、基材及びコート層を介して第1加熱手段６０２の表面を加熱し、熱伝導によって第１定着ベルト６０５を加熱する。本実施形態では、面状発熱体は、１１００Ｗの発熱量で、中央部６００Ｗ、両端部は各々２５０Ｗである。
【０１１９】
第１加圧ローラ６０４は、図１５に示すＨ方向に回転するローラであり、金属製の中空円筒形状の芯金６５６、この芯金６５６の外周面を覆う弾性層、弾性層を被覆して形成される離型層から構成される。
芯金６５６は、外径４６ｍｍであり、アルミニウムからなるものである。但し、芯金６５６は、アルミニウムに限定されるものではなく、鉄やステンレス鋼、銅等の金属あるいはこれらの合金等からなるものであってもよい。弾性層は、厚さ２ｍｍであって、耐熱性を有するシリコンゴムからなる。離型層は、厚み約３０μｍのＰＦＡチューブからなる。なお、離型層の材料としては、耐熱性、耐久性に優れ、トナーとの離型性が優れるものであればよく、ＰＦＡの他、ＰＴＦＥ等のフッ素系材料を使用してもよい。こうして構成された第１加圧ローラの表面硬度は７５度（アスカーＣ硬度）である。
【０１２０】
また、第１加圧ローラ６０４の第1定着ベルト６０５の巻き掛け部分の周面には当該周面の温度を検出するサーミスタＣが接触しており、芯金６０７の内部には、制御回路（図示せず）から通電されることによって、赤外線を放射する（熱輻射を行う）ヒータランプＬ１が設置されている。ヒータランプＬ１は第１加圧ローラの熱源である。ヒータランプＬ１に通電されるとヒータランプＬ１によって第１加圧ローラ６０４の内周面が赤外線を吸収し、第１加圧ローラ６０４全体が加熱されるようになっている。本実施形態では、ヒータランプＬ１として、４５０Ｗのハロゲンランプを用いる。
【０１２１】
そして、第１定着ローラ６０３および第１加圧ローラ６０４は、外径５０ｍｍであり、図示していない弾性部材（バネ）によって、所定の荷重（ここでは、６００Ｎ）で互いに圧接される。これにより、第１定着ローラ６０３と第１加熱手段６０２とに架け渡された第１定着ベルト６０５の周面と第１加圧ローラ６０４の周面との間に定着ニップ部Ｎ１が形成される。当該定着ニップ部Ｎ１は、第１定着ベルト６０５と第１加圧ローラ６０４とが互いに当接する部分であり、本実施形態では９ｍｍである。第１定着ローラ６０３が所定の温度（ここでは、１８０℃）に加熱され、記録紙Ｐは、この定着ニップ部Ｎ１を通過することで、トナーが加熱溶融し画像が定着されるようになっている。記録紙Ｐが定着ニップ部Ｎ１を通過するときには、第１定着ベルト６０５は記録紙Ｐのトナー画像形成面に当接する一方、第１加圧ローラ６０４は記録紙Ｐにおけるトナー画像形成面とは反対の面に当接するようになっている。
【０１２２】
なお、図示していないが、定着ニップ部Ｎ１を記録紙Ｐが通過するように、第１定着ローラ６０３と第１加圧ローラ６０４を回転駆動する駆動モータ（駆動手段）が設けられている。なお、第１加圧ローラ６０４は、第１定着ローラ６０３と所定の周速差を有して、Ｈ方向に回転している。すなわち、第１定着ベルト６０５及び第１定着ローラ６０３と第１加圧ローラ６０４とは、互いに逆方向に回転する。
【０１２３】
そして、駆動モータによる第１定着ローラ６０３の回転速度に応じて、所定の定着速度および複写速度で、定着ニップ部Ｎ１に記録紙Ｐが搬送され、未定着トナーが記録紙Ｐに熱および圧力により定着される。ここで、定着速度とは、いわゆるプロセス速度のことで、例えば、モノクロ印字を行う場合には３５５ｍｍ／ｓｅｃでありカラー印字を行う場合には２２０ｍｍ／ｓｅｃで回転し、複写速度とは、１分あたりのコピー枚数のことで、例えば、モノクロ印字では７０枚／分、カラー印字では６０枚／分である。
【０１２４】
図示しないウェブクリーニング装置は、第１定着ベルト６０５の表面をクリーニングするためのものである。
温度制御手段としての制御回路は、各サーミスタにより検出された温度データに基づいて、第１加熱手段６０２、第１定着ベルト６０５、第１加圧ローラ６０４が所定の温度になるように、電源回路を介して面状発熱体やヒータランプＬ１への通電を制御する。
なお、図１５では、第１加圧ローラ６０４に対しては、何も当接させていないが、第１加圧ローラ６０４表面を素早く加熱する外部加熱装置やクリーニングローラ、オイル塗布ローラを設けた構成としてもよい。
【０１２５】
次に第２定着装置６５１について説明する。第２定着装置６５１は、基本構成は、第１定着装置６０１と同じであるが、第２定着ローラ６５３の構成が、第１定着ローラ６０３の構成とは異なっている。
第２加熱手段６５２は、第１加熱手段６０２と同様な面状発熱体を基材内面に形成し、第２定着ベルト６５５を加熱するもので、直径４０ｍｍで基材はアルミニウムからなる肉厚０．５ｍｍの金属製で、断面は１２５°の開口部を有しており、内面に形成した絶縁層とその上に抵抗発熱パターン、そして空間絶縁距離を確保する目的で、カバー層を有している。抵抗発熱パターンは図１６のような構成で、抵抗発熱層は、回転軸方向に複数本あり、４分割されている。そして、第２加熱手段６５２に巻き掛け第２定着ベルト６５５の周面の温度を非接触で検出する非接触サーミスタＤを配置している。
【０１２６】
第２定着ローラ６５３は、外径４６ｍｍのアルミニウムからなる中空円筒形状の芯金６５６、この芯金６５６の外周面を覆う厚さ２ｍｍで耐熱性を有するシリコンゴムからなる弾性層から構成される２層構造である。こうして構成された第２定着ローラ６５３の表面硬度は６８度（アスカーＣ硬度）である。第２加熱手段６５２と第２定着ローラ６５３は第２定着ベルト６５５に、図示しない第２張力付与装置により、テンションを付与し、この第２定着ベルト６５５を回転させる。
【０１２７】
なお、第２定着ローラ６５３の第２定着ベルト６０５の巻き掛け部分（加熱ニップ部）の周面には第２定着ローラ６５３に巻き掛けた第２定着ベルト６０５の周面の温度を非接触で検出する非接触サーミスタＥを配置している。また、第２加熱手段６５２の基材内部に形成された抵抗発熱体は、制御回路（図示せず）から通電されることによって発熱し、絶縁層、基材及びコート層を介して第２加熱手段６５２の表面を加熱し、熱伝導によって第１定着ベルト６０５を加熱する。本実施形態では、面状発熱体は、定格電力９００Ｗの発熱量で、中央部６００Ｗ、両端部は各々３００Ｗである。第２定着ローラ６５３及び第２定着ベルト６５５は、図１５に示されるＩ方向に回転する。
【０１２８】
第２加圧ローラ６５４は、外径４６ｍｍのアルミニウムからなる中空円筒形状の芯金６５７、この芯金の外周面を覆う厚さ２ｍｍで耐熱性を有するシリコンゴムからなる弾性層、弾性層を被覆して形成される厚み約３０μｍのＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）チューブからなる離型層、から構成される。こうして構成された第２加圧ローラ６５４の表面硬度は７５度（アスカーＣ硬度）である。
また、第２加圧ローラ６５４の第２定着ベルト６５５の巻き掛け部分の周面には当該周面の温度を検出するサーミスタＦが接触しており、芯金の内部には、制御回路（図示せず）から通電されることによって、赤外線を放射する（熱輻射を行う）ヒータランプＬ２が設置されている。ヒータランプＬ２は第２加圧ローラ６５４の熱源である。ヒータランプＬ２に通電されるとヒータランプＬ２によって第２加圧ローラ６５４の内周面が赤外線を吸収し、第２加圧ローラ６５４全体が加熱されるようになっている。本実施形態では、ヒータランプＬ２として、４００Ｗのハロゲンランプを用いる。第２加圧ローラ６５４は、図１５に示されるＪ方向に回転する。
【０１２９】
そして、第２定着ローラ６５３および第２加圧ローラ６５４は、第１定着ローラ６０３、第１加圧ローラ６０４と同様に、外径５０ｍｍであり、図示していない弾性部材（バネ）によって、所定の荷重（ここでは、５５０Ｎ）で互いに圧接される。これにより、第２定着ローラ６５３の周面と第２加圧ローラ６５４の周面との間に定着ニップ部Ｎ２が形成される。本実施形態では、定着ニップＮ２を８ｍｍとしている。
【０１３０】
また、図示していないが、定着ニップ部Ｎ２を記録紙Ｐが通過するように、第２定着ローラ６５３を回転駆動する駆動モータ（駆動手段）が設けられている。また、第２加圧ローラ６５４は、第２定着ローラ６５３の回転（Ｉ方向）に従動して回転する（Ｊ方向）。
温度制御手段としての制御回路は、各サーミスタにより検出された温度データに基づいて、第１加熱手段６０２、第１定着ベルト６０５、第１加圧ローラ６０４が所定の温度になるように、電源回路を介して面状発熱体やヒータランプへの通電を制御する。
【０１３１】
第１定着装置６０１と第２定着装置６５１は記録紙Ｐの搬送方向に対して縦に並んで配置され、両装置の間には搬送ガイド板や搬送ローラ（不図示）が設けられている。第１定着装置６０１で定着処理された記録紙Ｐはガイド部材に沿って搬送されて、第２定着装置６５１のニップ部Ｎ２に導入され定着処理がされて排出されるようになっている。
【０１３２】
上記の構成の定着装置において、特開２００５−３５２３８９に記載されているように、第１定着装置６０１の温度変動を補償するように第２定着装置６５１の温度を制御して（グロス補償モードと称する）、連続通紙（連続定着処理）における画像の光沢がほぼ均一とするように制御を行う。
先ず、出力される複数の画像の光沢がほぼ均一となるように、第１定着ベルト６０５と第２定着ベルト６５５の温度の関係式を求めておく。すなわち、第１定着ベルト６０５の温度変化に対して、上記関係式で求められる温度になるように第２定着ベルト６５５の温度の制御を行うことで、第１定着ローラ６０３の温度によらず、一定の光沢を有する画像を得るものである。
【０１３３】
第２定着装置６５１の温度制御手段は、サーミスタＣにより検知された第１定着ベルト６０５の表面温度Ｔ１と第１定着ベルトの目標温度設定値Ｔ２との差分Ｔ１−Ｔ２を第１定着ベルトの温度変動値αとして求め、この温度変動値αが第１定着ベルトの非通紙時の温調における温度リップルを超えたとき、グロス補正温調モードによる制御を行う。第２定着ベルトの状態での目標設定温度をＴ４とすると、グロス補正温調モードにおいては、第２定着ベルトの目標設定温度Ｔ４に第２定着ベルトの温度補正値βを加算した値（Ｔ４＋β）で第２定着ベルトの温度制御を行う。
【０１３４】
第２定着装置６５１の温度制御手段は、第１定着ベルト６０５の表面温度（Ｔ２＋α）を上記関係式に代入して第２定着ベルトの制御温度（Ｔ４＋β）を求めて温度制御を行う。
グロス補正温調モードは、連続定着処理が終了するか、あるいは、第１定着ベルト６０５の温度変動値αが所定値以下になると終了し、通常のモードによる制御が行われる。
以上では、第１定着装置６０１及び第２定着装置６５１として、無端ベルトを用いたベルト定着装置の例を示しているが、図１７に示すように、第１定着装置７０１は、前述したベルト外部加熱装置を、第２定着装置７５１は、従来の定着装置と同じように、２ローラ定着方式としたものである。即ち、ベルト定着装置とローラ定着装置を、記録紙Ｐの搬送方向に対して縦に並んで配置され、両装置の間には搬送ガイド板や搬送ローラ（不図示）が設けられている。
【０１３５】
この場合、例えば第１定着装置７０１のベルト定着装置は、素早い加熱を行うことができる機構を有しており、一方の第２定着装置７５１は、熱容量が大きな定着装置にする。
こうすることで、第１定着装置７０１をはじめにウォームアップさせておき、立ち上がりがよく、複写動作を素早く行いたい場合は、こちらを利用する。一方、厚手の記録紙や光沢を上げたい場合、高速定着させる場合では、記録紙Ｐを第１定着装置７０１に通過させて定着後、続けて第２定着装置７５１を通過させることで、定着性能を上げることができたり、光沢を制御することができる。また、薄手の記録紙で、複数の定着装置を通過させる必要がなければ、経路途中にある搬送ガイド板や搬送ローラ（不図示）で、第２定着装置７５１を迂回する経路７０２に記録紙Ｐを搬送して、第１定着装置７０１による定着動作の１回とすることも可能である。
なお、第２定着装置７５１の加熱源は、ヒータランプを用いているが、ヒータランプの代わりに、誘導加熱を利用した誘導加熱定着装置を用いてもよく、これらを適宜組み合わせて構成しても良い。
【０１３６】
他の定着装置について、図１８を用いて具体的に説明する。
定着装置８０１は、図１８に示すように、第１エンドレスベルトとしての定着ベルト８０２と、第２エンドレスベルトとしての加圧ベルト８０３を備えている。
定着部は、定着ベルト８０２と、定着ローラ８０４と、加熱ローラ８０５で構成され、加圧部は、加圧ローラ８０６と加圧ベルト８０３、加圧ローラ８０６とテンションローラ８０７で構成されたツインベルト定着装置の構成となっている。
【０１３７】
まず、定着部について説明する。
定着ベルト８０２は、定着ローラ８０４と加熱ローラ８０５との間に張架されてループ状の移動経路を形成する無端ベルト状部材である。また、定着ベルト８０２は、定着ローラ８０４と加圧ローラ８０６との圧接点で加圧ベルト８０３に接触するように設けられ、記録紙Ｐに担持されるトナー像を構成するトナーを加熱溶融させて記録紙Ｐに定着させるものである。定着ベルト８０２は定着ローラ８０４のＸ方向の回転駆動によって、従動回転する。
【０１３８】
定着ベルト８０２は、基材層と、弾性層、離型層とを含む３層構造よりなり、直径６０ｍｍの円筒形状に形成された厚さ２７０μｍの無端ベルトである。
基材層を形成する材料としては、耐熱性および耐久性に優れるものであれば特に制限されないけれども、耐熱性合成樹脂を上げることができ、中でも、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）などが好ましい。これらの樹脂は、強度、耐熱性、価格性等に優れている。基材層の厚さは、特に制限されないけれども好ましくは、３０〜２００μｍである。本実施の形態では、ポリイミドを用い、厚さは１００μｍとしている。
【０１３９】
弾性層を構成する材料としては、ゴム弾性を有するものであれば特に制限はないけれども、さらに耐熱性にも優れるものが好ましい。このような材料の具体例としては、たとえば、シリコンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴムなどが挙げられる。これらの中でも、特にゴム弾性に優れ、耐熱性も良好なシリコンゴムが好ましい。弾性層の硬度は、ＪＩＳ−Ａ硬度１〜６０度であることが好ましい。このＪＩＳ−Ａ硬度の範囲であれば、弾性層の強度の低下、密着性の不良を防止しつつ、トナーの定着性の不良を防止できる。このシリコンゴムとしては具体的には、１成分系、２成分系又は３成分系以上のシリコンゴム、ＬＴＶ型、ＲＴＶ型又はＨＴＶ型のシリコンゴム、縮合型又は付加型のシリコンゴム等を使用できる。また、弾性層の厚さは、３０〜５００μｍであることが好ましい。この厚さ範囲であれば、弾性層の弾性効果を維持しつつ、断熱性を低く抑えることができて省エネルギー効果を発揮できる。本実施の形態では、ＪＩＳ−Ａ硬度５度、厚さ１５０μｍのシリコンゴムを使用した。
【０１４０】
離型層は、フッ素樹脂チューブよりなる。定着ベルトの外周側に形成される離型層が、フッ素樹脂チューブより構成されているので、フッ素樹脂を含有する樹脂を塗布し、これを焼成することにて形成された離型層よりも耐久性に優れている。また、塗布・焼成にて離型層を形成する場合、寸法精度の高い離型層を得ようとすると、高精度で高価な金型が必要となるが、チューブを用いることで、上述のような金型を用いずとも、寸法精度の高い離型層が得られている。離型層の厚さは、５〜５０μｍであることが好ましい。この厚さ範囲であれば、適度な強度を持ち、弾性層の弾性を活かしながら、記録紙の微小な凹凸追従することが可能である。本実施形態では、厚さ約２０μｍのＰＴＦＥチューブを使用する。
【０１４１】
定着ローラ８０４として、芯金８１１と、弾性体層８１２と表面層８１３とを含む直径３０ｍｍの円筒形状に形成されるローラ状部材を使用する。
芯金８１１を形成する金属には熱伝導率の高い金属を使用でき、たとえば、アルミニウム、鉄などが挙げられる。芯金８１１の形状としては、円筒状、円柱状などが挙げられるけれども、芯金８１１からの放熱量が少ない円筒状の方が好ましい。
弾性体層を構成する材料としては、ゴム弾性を有するものであれば特に制限はないが、さらに耐熱性にも優れるものが好ましい。このような材料の具体例としては、たとえば、シリコンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴムなどが挙げられる。これらの中でも、特にゴム弾性に優れるシリコンゴムが好ましい。定着ベルトの寄りを修正するため、弾性層上に表面層を設ける構成としてもよい。これにより定着ローラ８０４の表面の摺動性が向上し、定着ベルトの寄りを修正し易くなる。
【０１４２】
表面層を構成する材料としては、耐熱性および耐久性に優れ、摺動性が高いものであれば特に制限されず、たとえば、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素系樹脂材料、フッ素ゴム等を使用してもよい。また、表面層を設けないで、２層構造とすることも可能である。
また、定着ローラの内部に、加熱手段Ａを設けてもよい。これは、画像形成装置の電源ＯＮから画像形成可能になるまでの立ち上げ時間の短縮、トナー像定着時に記録紙に熱が移行することに起因する定着ローラの表面温度の低下などを防止するためである。
【０１４３】
加熱ローラ８０５は、回転自在に支持されかつ図示しない加圧手段によって定着ベルト８０２にテンションを加えられるように設けられたローラ状部材である。加熱ローラ８０５は、定着ベルト８０２のＸ方向の回転に従動回転する。加熱ローラ８０５には、アルミニウム、鉄などの熱伝導率の高い金属からなる金属製ローラを使用できる。金属製ローラは必要に応じてその表面にフッ素樹脂層が形成されてもよい。
そして、加熱ローラ８０５は、円筒状の基材の内面に絶縁層、抵抗発熱層、コート層を形成、この抵抗発熱層の発熱によって定着ベルト８０２を加熱する。抵抗発熱層には図示しない電源が接続され、加熱手段を発熱させるための電力が供給される。
【０１４４】
次に、加圧部について説明する。
加圧ベルト８０３は、ベルト懸架部材としてのテンションローラ８０７と加圧ローラ８０６によって張架されている。テンションローラ８０７と加圧ローラ８０６はそれぞれ定着装置の不図示の左右の側板間に回転自由に軸受されて支持されている。
加圧ベルト８０３は、定着ベルト８０２に従動して回転する。ここで、定着ニップ最下流の部分をローラ対により定着ベルト８０２と加圧ベルト８０３を挟んで搬送する構成としたことで、ベルトのスリップを防止することができる。定着ニップ最下流の部分は定着ニップでの圧力分布（記録材搬送方向）が最大となる部分である。
【０１４５】
加圧ローラ８０６として、芯金８１４と、弾性体層８１５と、表面層８１６とを含む径３０ｍｍのローラ状部材を使用する。芯金８１４、弾性体層８１５および表面層８１６を形成する材料としては、それぞれ、定着ローラの芯金８１１、弾性体層８１２および表面層８１３を形成する金属または材料と同じものを使用できる。また、芯金８１４の形状も定着ローラのものと同様である。
加圧ローラ８０６の内部には、加熱手段８１７が設けられる。これは、画像形成装置の電源ＯＮから画像形成可能になるまでの立ち上げ時間の短縮、トナー像定着時に記録紙に熱が移行することに起因する加圧ローラ８０６の表面温度の急激な低下などを防止するためである。本実施の形態では、加熱手段８１７にはハロゲンランプが用いられる。
【０１４６】
テンションローラ８０７は、外径が３０ｍｍで、内径が２６ｍｍである鉄合金製の芯金８１８に、熱伝導率を小さくして加圧ベルトからの熱伝導を少なくするためにシリコーンスポンジからなる弾性層８１９を設けている。ここで、定着ベルト８０２と加圧ベルト８０３との間に画像加熱ニップとしての定着ニップを形成するために、加圧ローラ８０６は、所定の加圧力にて定着ローラ８０４に向けて加圧されている。
また、装置を大型化することなく幅広い定着ニップを得るために、定着ベルトを加圧ベルトに向けて加圧する第１の加圧パッドとしての定着パッド８２０と、加圧ベルトを定着ベルトに向けて加圧する第２の加圧パッドとしての加圧パッド８２１を設けている。定着パッド８２０及び加圧パッド８２１は装置の不図示の左右の側板間に支持させて配設している。加圧パッド８２１は、不図示の加圧機構により矢印Ａ方向に所定の加圧力にて定着パッド８２０に向けて加圧されている。
【０１４７】
第１の加圧パッドである定着パッド８２０及び第２の加圧パッドである加圧パッド８２１はＰＰＳ製（ポリフェニレンサルファイド樹脂）のものを使用している。
回転体ではないパッドでニップを形成すると、ベルトの内周面はパッドに摺擦され、ベルト内周面とパッドとの摩擦係数が大きいと、摺動抵抗が大きくなる。その結果として、画像のズレ、ギア破損、駆動モータの消費電力アップ等の問題が発生し、特に上下ベルト方式において、この問題が顕著である。そのために、第１の加圧パッドである定着パッド８２０及び加圧パッド８２１はパッドがベルトに接する低摩擦シートを設けている。これにより、ベルトとの摺擦によるパッド削れを防止し、摺動抵抗も低減できるので、良好なベルト走行性、ベルト耐久性が得られる。
【０１４８】
図１９に、定着装置の制御を行う制御ブロック図を示す。
電源回路９０３から面状発熱体に電力を供給して加熱ローラが加熱される。そして、この加熱ローラの熱供給によって、回動する定着ベルトが加熱される。定着ベルトの表面温度がサーミスタ等の温度検知素子により検知される。この温度検知素子で検知される定着ベルトの温度に関する信号が制御回路（部）９０２に入力する。制御回路（部）９０２は温度検知素子から入力する温度情報が所定の定着温度 に維持されるように、電源回路９０３から面状発熱体に対する供給電力を制御して、定着ベルトの温度を所定の定着温度に温調する。
【０１４９】
定着ベルトが所定の定着温度に立ち上がって温調された状態において、定着ベルトと加圧ベルト間の定着ニップに、未定着トナー画像を有する記録紙Ｐが搬送される。記録紙Ｐは、未定着トナー画像を担持した面を、定着ベルト側に向けて導入される。そして、記録紙Ｐの未定着トナー画像が定着ベルトの外周面に密着したまま挟持搬送されていくことにより、定着ベルトから熱が付与され、また加圧力を受けて記録紙Ｐの表面に定着される。
【０１５０】
サーミスタＡ９０７は、定着ベルトを介して加熱ローラに対向する位置において定着ベルトに近接するように設けられ、定着ベルトの温度を検知する。サーミスタＢ９０６は、加圧ベルトを介して加圧ローラに対向する位置において加圧ベルトに近接するように設けられ、加圧ベルトの温度を検知する。サーミスタＡ９０７，Ｂ９０６による検知結果はＣＰＵ９０１に入力される。
【０１５１】
ＣＰＵ９０１は、サーミスタＡ９０７の検知結果から、サーミスタＡ９０７の温度が設定範囲内にあるか否かを判定する。定着ベルトの温度が設定範囲よりも低い場合には、加熱手段Ａ９０９に接続される電源に制御信号を送りに電力を供給して発熱を促す。定着ベルトの温度が設定範囲よりも高い場合には、加熱手段Ａへの給電力の有無を確認する。電力供給が継続される場合は、電力供給を停止する制御信号を送る。更にＣＰＵ９０１は、サーミスタＢ９０６の検知結果から、サーミスタＢ９０６の温度が設定範囲内にあるか否かを判定する。加圧ベルトの温度が設定範囲よりも低い場合には、加熱手段Ｂ９０８に接続される電源回路９０３に制御信号を送り、加熱手段Ｂ９０８に電力を供給して発熱を促す。定着ベルトの温度が設定範囲よりも高い場合には、加熱手段Ｂ９０８への給電力の有無を確認する。電力供給が継続される場合は、電力供給を停止する制御信号を送る。
【０１５２】
また、定着ベルトを介して加熱ローラに対向しかつサーミスタＡ９０７よりも定着ベルトの回転方向下流側の位置には、定着ベルトに近接するように設けられ、定着ベルトの異常昇温を検知するサーモスタット（図示せず）が配設されている。サーモスタットによる検知結果はＣＰＵ９０１に入力される。ＣＰＵ９０１はサーモスタットの検知結果に応じて加熱手段Ａに接続される電源からの給電を停止する。
定着ローラと加熱ローラと定着ベルトと加圧ローラとを含む定着機構は、画像形成装置の全動作を制御する図示しないＣＰＵ（Central  Processing  Unit、中央処理装置）によって制御される。
【０１５３】
ＣＰＵ９０１は、画像形成指示の入力を受けると、加熱ローラ、加圧ローラの内部に設けられる加熱手段Ａ９０９、Ｂ９０８に電力を供給する電源に制御信号を送る。画像形成指示は、画像形成装置の鉛直方向上面に設けられる図示しない操作パネルまたは画像形成装置に接続されるコンピュータなどの外部機器から入力される。制御信号を受けた電源は電力を供給して加熱手段Ａ９０９、Ｂ９０８を起動させる。
【０１５４】
加熱手段Ａ９０９、Ｂ９０８は、定着ローラ、加熱ローラ、加圧ローラおよび定着ベルト表面がそれぞれの設定温度になるように加熱する。定着ローラおよび加圧ローラの近傍に設けられる図示しない温度検知センサが設定温度に到達したことを検知し、その検知結果がＣＰＵ９０１に入力されると、ＣＰＵ９０１は定着ローラを回転駆動させる図示しない駆動手段に制御信号を送り、加圧ローラをＹの方向に回転駆動させる。それに伴って定着ベルト、定着ローラおよび加熱ローラが従動回転する。この状態で、未定着トナー像を担持する記録紙が定着ニップ部に搬送される。この記録紙が定着ニップ部を通過する際に、トナー像を構成するトナーが加熱加圧され、記録紙に定着され、画像が形成される。
【０１５５】
以上では、定着部の加熱ローラ内部に加熱手段として面状発熱体を用いているが、面状発熱体には様々なものが利用でき、ステンレス鋼やニッケル−クロム合金、セラミック系の抵抗発熱材料などを用いることができる。
【０１５６】
ここで、念のため、本発明の具体的な効果について付記すれば、定着ベルトと接触して定着ベルトを加熱する加熱手段は、湾曲した基材の内側表面に抵抗発熱体と電極部材を形成した加熱部材であり、２つ以上に分割して形成して、各々の抵抗発熱体は、前記電極部材によって接続することで、基材と発熱体の材料とが異なる線膨張係数で、高電力密度な発熱体とした場合でも、発熱体が剥がれたり、断線したりすることなく安定した発熱特性をえることができる。これによって、ライフが極端に短くなったり、ランニングコストがアップしたり、部分的な浮きによる発熱分布不均一が起こらず、定着性能の悪化を防止できる。
【０１５７】
更に、加熱手段は、抵抗発熱パターンを、湾曲した基材の内側表面に複数有し、それぞれの発熱パターンを異なるものとするので、加熱手段の表面全体で、広い加熱ニップによって定着ベルトを加熱することができ、高速な定着にも対応することができる。また、複数の発熱パターンを形成し、その電極部材を異なる位置とし、前記定着ベルトの回転方向で、重ならないように、配置することで、前記加熱手段の軸方向で、電極部材による加熱不良の領域を低減して、所望の発熱分布を安定して得ることができ、均一な定着性能を得ることができる。
【０１５８】
更に、各々の抵抗発熱パターンにおいて、特定の電極部材に通電して、特定の領域のみを発熱させて、これらを複数組み合わせることで、所望の前記加熱手段の軸方向における発熱分布を得ることができ、定着ベルトの軸方向温度分布を均一にすることが可能で、均一な定着性能を得ることができる。
【０１５９】
また本発明によれば、定着ベルトは、加熱手段と定着ローラとの間に張架されているとき、略半円弧形状に形成される加熱手段の曲率から想定される仮想円全体の円周長の５０％以上にわたって前記加熱手段に巻回接触されるように構成される。これによって、加熱手段は、定着ベルトとの接触面積を広くとれるので、熱効率に優れかつ消費電力が少ない状態で、定着ベルトを加熱することができる。
また、定着ベルトは、定着ローラの円周長の５０％以上にわたって前記定着ローラに巻回接触されるように構成される。これによって、定着ローラが定着ベルトとの接触面積を広くとれるので、熱追従性に優れ高速機の定着装置への適用も可能となる。
【０１６０】
また本発明によれば、複数の加熱部材のそれぞれが有する面状発熱体は、抵抗発熱層と絶縁層とを有する。そして、面状発熱体は、絶縁層が基材と接触する側の層となるように、基材の内側表面に形成される。このように絶縁層が基材と抵抗発熱層との間に介在するので、基材と抵抗発熱層との間の絶縁を確保することができ、より安全な加熱手段とすることができる。また、基材として使用可能な材料の選択幅を広げることができ、たとえば、アルミニウムやステンレス鋼などの低熱容量の金属材料を基材として使用しても、基材と抵抗発熱層との間の絶縁を確保することができる。
【０１６１】
また、複数の加熱部材のそれぞれが有する基材において、定着ベルトと接触する外側表面には、定着ベルトとの間の摩擦力が低減可能なコート層が形成される。これによって、基材と接触して摺動する定着ベルトの摩耗を防止して、定着ベルトの高い耐久性を確保することができる。また、定着ベルトとの間の摩擦力が低減可能となるので、定着ベルトを駆動する定着ローラなどへの負荷も低減することができ、定着ローラの耐久性も確保し、低電力で駆動することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１６２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る定着装置を示す説明図である。
【図２】図１に示される定着装置の加熱部材の断面図である。
【図３】図２に示される加熱部材の面状抵抗発熱体の平面説明図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る面状抵抗発熱体の一例を示す平面説明図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る面状抵抗発熱体の他の例を示す平面説明図である。
【図６】図５に示される面状抵抗発熱体の他の例を補足説明する説明図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る面状抵抗発熱体のさらに他の例を示す平面説明図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る面状抵抗発熱体のさらに他の例を示す平面説明図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る面状抵抗発熱体を構成する抵抗発熱パターンの形状の例を示す説明図である。
【図１０】加熱手段と定着ローラとの間に張架される定着ベルトの張架状態を示す説明図である。
【０１６３】
【図１１】本発明の実施の形態４に係る画像形成装置の構成を示す説明図である。
【図１２】本発明に係る加熱部材を作成する手順を説明する手順説明図である。
【図１３】この発明に係る面状抵抗発熱体の抵抗発熱パターンの平面説明図である。
【図１４】この発明に係る加熱部材の構成説明図である。
【図１５】この発明に係る定着装置の一例を示す模式図である。
【図１６】図１５の定着装置における抵抗発熱パターンの構成説明図である。
【図１７】この発明に係る定着装置の他の例を示す図１５相当図である。
【図１８】この発明に係る定着装置のさらに他の例を示す説明図である。
【図１９】定着装置の制御を行う制御ブロック図である。
【図２０】本発明の実施の形態２に係る面状抵抗発熱体の接続を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１６４】
１１  中間転写ベルト
１１ａ  駆動ローラ
１１ｂ  従動ローラ
１２  転写クリーニングユニット
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ  一次転写ローラ
１４  二次転写ローラ
１５  定着装置
１５ａ  定着ローラ
１５ｂ  加圧ローラ
１５ｃ  定着ニップ部
１６  給紙カセット
１６ａ，１７ａ  ピックアップローラ
１６ｂ  搬送ローラ
１７  手差し給紙トレイ
１８  排紙トレイ
１８ａ  排紙ローラ
１９  レジストローラ
２０  加熱手段
２１，３１，４１  加熱部材
２４  温度検知センサ
２５  定着ベルト
２７  ヒータランプ
３２  記録紙
３３  トナー像
【０１６５】
１００  画像形成装置
１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ  感光体ドラム
１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ  現像装置
１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ  帯電ローラ
１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ  クリーニングユニット
２１１，２４１，３１１，６１１  基材
２１１ａ，２１１ｂ，３１１ａ，３１１ｂ  屈曲部
２１１ｅ  コート層
２１２，２４２，３１２，４１２，５１２，６１２  面状抵抗発熱体
２１２ａ，３１２ａ，４１２ａ，５１２ａ，６１２ａ  抵抗発熱体
２１２ｂ，３１２ｂ，４１２ｂ，５１２ｂ，６１２ｂ  絶縁層
２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃ  抵抗発熱パターン
２１４ａ，２１４ｂ  給電端子部
２４２ａ１，２４２ａ２  抵抗発熱パターン
２４２ｂ１，２４２ｂ２  抵抗発熱パターン
２４２ｃ１，２４２ｃ２  抵抗発熱パターン
２４２ｄ１，２４２ｄ２  抵抗発熱パターン
３１２ａ１，３１２ａ２  抵抗発熱パターン
３１２ｂ１，３１２ｂ２  抵抗発熱パターン
３１２ｃ１，３１２ｃ２  抵抗発熱パターン
３１２ｄ１，３１２ｄ２  抵抗発熱パターン
３１３ａ１，３１３ａ２，３１３ａ３  抵抗発熱パターン
３１３ｂ１，３１３ｂ２，３１３ｂ３  抵抗発熱パターン
３１３ｃ１，３１３ｃ２，３１３ｃ３  抵抗発熱パターン
３１５ａ，３１５ｂ，３１５ｃ  電極部材
４１３ａ１，４１３ａ２，４１３ａ３  抵抗発熱パターン
４１３ｂ１，４１３ｂ２，４１３ｂ３  抵抗発熱パターン
４１３ｃ１，４１３ｃ２，４１３ｃ３  抵抗発熱パターン
４１５ａ，４１５ｂ  電極部材
【０１６６】
５１１  溶接部材
５１５ａ，５１５ｂ，５１５ｃ  電極部材
６０１，７０１  第１定着装置
６０２  第１加熱手段
６０３  第１定着ローラ
６０４  第１加圧ローラ
６０５  第１定着ベルト
６０６，６０７，６５６，６５７  芯金
６１３  抵抗発熱パターン
６５１，７５１  第２定着装置
６５２  第２加熱手段
６５３  第２定着ローラ
６５４  第２加圧ローラ
６５５  第２定着ベルト
７０２  経路
８０１  定着装置
８０２  定着ベルト
８０３  加圧ベルト
８０４  定着ローラ
８０５  加熱ローラ
８０６  加圧ローラ
８０７  テンションローラ
８１１，８１４，８１８  芯金
８１２，８１５，８１９  弾性体層
８１３，８１６  表面層
８１７  加熱手段
８２０  定着パッド
８２１  加圧パッド
９０１  ＣＰＵ
９０２  制御回路
９０３  電源回路
９０４  定着ローラ駆動モータ
９０５  サーモスタット
９０６  サーミスタＢ
９０７  サーミスタＡ
９０８  加熱手段Ｂ
９０９  加熱手段Ａ
【０１６７】
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ  非接触サーミスタ
Ｌ１，Ｌ２  ヒータランプ
Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ  画像形成部
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３  用紙搬送路
【図１】
2010054846.tif 000005
【図２】
2010054846.tif 000006
【図３】
2010054846.tif 000007
【図４】
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【図５】
2010054846.tif 000009
【図６】
2010054846.tif 000010
【図７】
2010054846.tif 000011
【図８】
2010054846.tif 000012
【図９】
2010054846.tif 000013
【図１０】
2010054846.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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