(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体上に担持されるトナー像と接触することによってトナー像を加熱して記録媒体上に定着させる無端の加熱定着ベルトであって、
電気絶縁性を有し、筒状に形成される絶縁基材と、
通電によって発熱する発熱抵抗体を含み、前記絶縁基材の厚み方向一方側の表面上に設けられる発熱層と、
トナー像に対する離型性を有し、前記発熱層の厚み方向一方側の表面上に設けられ、前記トナー像と接触する離型層とを含み、
前記発熱層は、幅方向両端部が前記絶縁基材から外方に延出するように設けられ、
前記発熱層に通電するための電極部であって、前記発熱層の前記絶縁基材から外方に延出する部分に接触して設けられる電極部を備え、
前記電極部は、
前記発熱層の幅方向両端部において、周方向全体にわたって設けられる帯状の一対の第１電極部と、
前記一対の第１電極部のそれぞれに対する幅方向内方側に、周方向に沿って所定の間隔を有して整列する複数の第２電極部からなり、前記絶縁基材を介して幅方向に対向して配置される２列の第２電極部群とを含むことを特徴とする加熱定着ベルト。
【請求項２】
記録媒体上に担持されるトナー像と接触することによってトナー像を加熱して記録媒体上に定着させる無端の加熱定着ベルトであって、
電気絶縁性を有し、筒状に形成される絶縁基材と、
通電によって発熱する発熱抵抗体を含み、前記絶縁基材の厚み方向一方側の表面上に設けられる発熱層と、
トナー像に対する離型性を有し、前記発熱層の厚み方向一方側の表面上に設けられ、前記トナー像と接触する離型層とを含み、
前記発熱層は、幅方向両端部が前記絶縁基材から外方に延出するように設けられ、
前記発熱層に通電するための電極部であって、前記発熱層の前記絶縁基材から外方に延出する部分に、周方向全体にわたって接触して設けられる帯状の一対の第１電極部を備え、
前記絶縁基材は、前記一対の第１電極部のそれぞれに対する幅方向内方側において、周方向全体にわたって厚み方向に貫通する貫通孔を有し、
前記発熱層は、前記貫通孔から前記絶縁基材の厚み方向他方側の表面に露出するように形成されることを特徴とする加熱定着ベルト。
【請求項３】
前記絶縁基材と前記発熱層との間、および、前記発熱層と前記離型層との間の少なくともいずれか１つの間に、弾性を有する弾性層が設けられることを特徴とする請求項１に記載の加熱定着ベルト。
【請求項４】
前記絶縁基材と前記発熱層との間、および、前記発熱層と前記離型層との間の少なくともいずれか１つの間に、弾性を有する弾性層が設けられることを特徴とする請求項２に記載の加熱定着ベルト。
【請求項５】
第１定着部材と、
前記第１定着部材に対向して配置される支持部材と、
前記第１定着部材と前記支持部材との間に張架される回転可能な無端ベルト部材であって、請求項１または３に記載の加熱定着ベルトと、
前記加熱定着ベルトを介して前記第１定着部材に対向して配置される第２定着部材と、
前記加熱定着ベルトの発熱層に電力を供給するための給電部材と、
前記給電部材に電圧を印加する電源と、
前記給電部材と前記電源との間における電気の導通および遮断を切替え可能に構成されるスイッチとを備え、
前記加熱定着ベルトと前記第２定着部材とが接触して形成される定着ニップ部において、記録媒体上に担持されるトナー像を加熱して記録媒体上に定着させることを特徴とする定着装置。
【請求項６】
第１定着部材と、
前記第１定着部材に対向して配置される支持部材と、
前記第１定着部材と前記支持部材との間に張架される回転可能な無端ベルト部材であって、請求項２または４に記載の加熱定着ベルトと、
前記加熱定着ベルトを介して前記第１定着部材に対向して配置される第２定着部材と、
前記加熱定着ベルトの発熱層に電力を供給するための給電部材と、
前記給電部材に電圧を印加する電源と、
前記給電部材と前記電源との間における電気の導通および遮断を切替え可能に構成されるスイッチとを備え、
前記加熱定着ベルトと前記第２定着部材とが接触して形成される定着ニップ部において、記録媒体上に担持されるトナー像を加熱して記録媒体上に定着させることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
前記給電部材は、前記第１電極部に接触して設けられる第１給電部と、前記第２電極部に接触して設けられる第２給電部とを有し、
前記スイッチは、前記第１給電部と前記電源との間、および、前記第２給電部と前記電源との間における電気の導通および遮断を切替え可能に構成されることを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
【請求項８】
前記給電部材は、前記第１電極部に接触して設けられる第１給電部と、前記発熱層における前記貫通孔から露出する部分に接触して設けられる第２給電部とを有し、
前記スイッチは、前記第１給電部と前記電源との間、および、前記第２給電部と前記電源との間における電気の導通および遮断を切替え可能に構成されることを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
【請求項９】
前記第２給電部の周方向の長さは、前記定着ニップ部の周方向の長さよりも長くなるように設定されることを特徴とする請求項７または８に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記スイッチの切替動作を制御する制御手段を含むことを特徴とする請求項５〜９のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１１】
請求項５〜１０のいずれか１つに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通電によって発熱する発熱抵抗体を含む発熱層を有する加熱定着ベルト、および該加熱定着ベルトを用いてトナー像を記録媒体上に定着させる定着装置、ならびに該定着装置を備える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知られている。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ランプなど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、未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】
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など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、定着ローラとして弾性ローラを用いるカラー画像形成装置は、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向上することができる。
【０００４】
ところで、高速化に対応したカラー画像形成装置とするためには、カラー画像形成装置に備えられる定着装置は、ニップ幅の広い定着ニップ部が形成されるように構成される必要がある。定着ニップ部の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挙げられる。しかしながら、定着ローラが有する弾性層は、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、定着ローラの表面温度が、プロセス速度の高速化に追従しなくなる問題が発生する。一方、定着ローラ径を大きくした場合、定着ローラの表面温度が定着温度に到達するまでのウォ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発生する。
【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、ベルト定着方式の定着装置が開示されている。ベルト定着方式の定着装置は、定着ローラと加熱ローラとの間に懸架される定着ベルトと、定着ベルトを介して定着ローラに対向するように配置される加圧ローラとを含んで構成され、加熱ローラの内部に配置される熱源により定着ベルトを加熱するようになっている。ベルト定着方式の定着装置では、定着ローラが定着ベルトを介して加圧ローラと圧接する圧接部分に、定着ニップ部が形成される。このようなベルト定着方式の定着装置は、熱容量が小さい定着ベルトを加熱するように構成されているので、定着ベルトの表面温度が定着温度に到達するまでのウォームアップ時間を短くすることができる。また、ベルト定着方式の定着装置は、定着ローラの内部にハロゲンランプなどの加熱手段を配置する必要がないので、スポンジゴムなどからなる低硬度の弾性層が厚く設けられた定着ローラを使用することができ、広いニップ幅の定着ニップ部が形成可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１０７９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されるベルト定着方式の定着装置では、加熱ローラの内部に配置される熱源によって定着ベルトが加熱されるので、定着ベルトは、直接加熱されるのではなく、熱源から加熱ローラを介して伝達される熱によって加熱されることになり、熱エネルギーのロスが発生する。また、特許文献１に開示されるベルト定着方式の定着装置では、記録紙のサイズに応じた複数の熱源が設けられているので、熱源自身の熱容量が増加して熱エネルギーのロスがさらに増大してしまう。
【０００８】
したがって本発明の目的は、記録媒体上に担持されるトナー像を加熱して定着させるときに用いられる無端状の加熱定着ベルトであって、熱エネルギーのロスが発生するのを抑制することができる加熱定着ベルトを提供することである。また本発明の他の目的は、ベルト定着方式の定着装置であって、所望の定着温度を得るまでのウォームアップ時間が短く、消費電力の増大を防止することができる定着装置、および該定着装置を備える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、記録媒体上に担持されるトナー像と接触することによってトナー像を加熱して記録媒体上に定着させる無端の加熱定着ベルトであって、
電気絶縁性を有し、筒状に形成される絶縁基材と、
通電によって発熱する発熱抵抗体を含み、前記絶縁基材の厚み方向一方側の表面上に設けられる発熱層と、
トナー像に対する離型性を有し、前記発熱層の厚み方向一方側の表面上に設けられ、前記トナー像と接触する離型層とを含み、
前記発熱層が、幅方向両端部が前記絶縁基材から外方に延出するように設けられ、
前記発熱層に通電するための電極部であって、前記発熱層の前記絶縁基材から外方に延出する部分に接触して設けられる電極部を備え、
前記電極部は、
前記発熱層の幅方向両端部において、周方向全体にわたって設けられる帯状の一対の第１電極部と、
前記一対の第１電極部のそれぞれに対する幅方向内方側に、周方向に沿って所定の間隔を有して整列する複数の第２電極部からなり、前記絶縁基材を介して幅方向に対向して配置される２列の第２電極部群とを含むことを特徴とする加熱定着ベルトである。
【００１１】
また本発明の加熱定着ベルトは、記録媒体上に担持されるトナー像と接触することによってトナー像を加熱して記録媒体上に定着させる無端の加熱定着ベルトであって、
電気絶縁性を有し、筒状に形成される絶縁基材と、
通電によって発熱する発熱抵抗体を含み、前記絶縁基材の厚み方向一方側の表面上に設けられる発熱層と、
トナー像に対する離型性を有し、前記発熱層の厚み方向一方側の表面上に設けられ、前記トナー像と接触する離型層とを含み、
前記発熱層が、幅方向両端部が前記絶縁基材から外方に延出するように設けられ、
前記発熱層に通電するための電極部であって、前記発熱層の前記絶縁基材から外方に延出する部分に、周方向全体にわたって接触して設けられる帯状の一対の第１電極部を備え、
前記絶縁基材は、前記一対の第１電極部のそれぞれに対する幅方向内方側において、周方向全体にわたって厚み方向に貫通する貫通孔を有し、
前記発熱層は、前記貫通孔から前記絶縁基材の厚み方向他方側の表面に露出するように形成されることを特徴とする加熱定着ベルトである。
【００１２】
また本発明の加熱定着ベルトは、前記絶縁基材と前記発熱層との間、および、前記発熱層と前記離型層との間の少なくともいずれか１つの間に、弾性を有する弾性層が設けられることを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、第１定着部材と、
前記第１定着部材に対向して配置される支持部材と、
前記第１定着部材と前記支持部材との間に張架される回転可能な無端ベルト部材であって、通電によって発熱する発熱層を有する前記加熱定着ベルトと、
前記加熱定着ベルトを介して前記第１定着部材に対向して配置される第２定着部材と、
前記加熱定着ベルトの発熱層に電力を供給するための給電部材と、
前記給電部材に電圧を印加する電源と、
前記給電部材と前記電源との間における電気の導通および遮断を切替え可能に構成されるスイッチとを備え、
前記加熱定着ベルトと前記第２定着部材とが接触して形成される定着ニップ部において、記録媒体上に担持されるトナー像を加熱して記録媒体上に定着させることを特徴とする定着装置である。
【００１４】
また本発明の定着装置は、前記給電部材が、前記第１電極部に接触して設けられる第１給電部と、前記第２電極部に接触して設けられる第２給電部とを有し、
前記スイッチが、前記第１給電部と前記電源との間、および、前記第２給電部と前記電源との間における電気の導通および遮断を切替え可能に構成されることを特徴とする。
【００１５】
また本発明の定着装置は、前記給電部材が、前記第１電極部に接触して設けられる第１給電部と、前記発熱層における前記貫通孔から露出する部分に接触して設けられる第２給電部とを有し、
前記スイッチが、前記第１給電部と前記電源との間、および、前記第２給電部と前記電源との間における電気の導通および遮断を切替え可能に構成されることを特徴とする。
【００１６】
また本発明の定着装置は、前記第２給電部の周方向の長さが、前記定着ニップ部の周方向の長さよりも長くなるように設定されることを特徴とする。
【００１７】
また本発明の定着装置は、前記スイッチの切替動作を制御する制御手段を含むことを特徴とする。
また本発明は、前記定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、加熱定着ベルトは、記録媒体上に担持されるトナー像と接触することによってトナー像を加熱して記録媒体上に定着させる無端状のベルト部材である。この加熱定着ベルトは、絶縁基材と発熱層と離型層とを含む。絶縁基材は、電気絶縁性を有し、筒状に形成される。発熱層は、通電によって発熱する発熱抵抗体を含み、絶縁基材の厚み方向一方側の表面上に設けられる。離型層は、トナー像に対する離型性を有し、発熱層の厚み方向一方側の表面上に設けられてトナー像と接触する表面を形成する。
【００１９】
このように構成される加熱定着ベルトは、発熱層に通電することによって発生する熱を用いて、記録媒体上に担持されるトナー像を加熱することができる。そのため、加熱定着ベルトは、外部の熱源から熱が供給されなくても、離型層の表面に接触するトナー像を所望の定着温度に加熱することができ、熱エネルギーのロスが発生するのを抑制することができる。
【００２０】
また本発明によれば、加熱定着ベルトは、発熱層に通電するための電極部であって、発熱層の絶縁基材から外方に延出する部分に接触して設けられる電極部を備える。この電極部は、一対の第１電極部と、２列の第２電極部群とを含む。一対の第１電極部は、発熱層の幅方向両端部において、周方向全体にわたって帯状に設けられる。２列の第２電極部群は、それぞれ第１電極部に対する幅方向内方側に、周方向に沿って所定の間隔を有して整列する複数の第２電極部からなり、絶縁基材を介して幅方向に対向して配置される。
【００２１】
このように構成される加熱定着ベルトでは、一対の第１電極部間に電力が供給された場合には、発熱層の表面全体が通電されることになり、そのため、発熱層の全表面が発熱領域となる。一方、各第２電極部群を構成する複数の第２電極部のうち、絶縁基材を介して幅方向に対向する一部の第２電極部間に電力が供給された場合には、電力が供給された第２電極部と接触する発熱層の表面において、対向配置される各第２電極部の幅方向外方側の頂端部を頂点とする矩形領域が通電されることになり、そのため発熱層の表面における前記矩形領域が発熱領域となる。このように、電力を供給する電極部を切替えるという簡単な制御で、発熱層の表面における発熱領域を変更することができる。
【００２２】
また本発明によれば、加熱定着ベルトは、発熱層に通電するための電極部であって、発熱層の絶縁基材から外方に延出する部分に、周方向全体にわたって接触して設けられる帯状の一対の第１電極部を備える。そして、加熱定着ベルトにおいて絶縁基材は、一対の第１電極部のそれぞれに対する幅方向内方側において、周方向全体にわたって厚み方向に貫通する貫通孔を有する。また、加熱定着ベルトにおいて発熱層は、貫通孔から絶縁基材の厚み方向他方側の表面に露出するように形成される。
【００２３】
このように構成される加熱定着ベルトでは、一対の第１電極部間に電力が供給された場合には、発熱層の表面全体が通電されることになり、そのため、発熱層の全表面が発熱領域となる。一方、貫通孔から絶縁基材の表面に露出した発熱層の露出部分に電力が供給された場合には、発熱層の表面において、発熱層の露出部分の幅方向外方側の頂端部を頂点とする矩形領域が通電されることになり、そのため発熱層の表面における前記矩形領域が発熱領域となる。このように、電力を供給する部分を切替えるという簡単な制御で、発熱層の表面における発熱領域を変更することができる。
【００２４】
また本発明によれば、加熱定着ベルトは、絶縁基材と発熱層との間、および、発熱層と離型層との間の少なくともいずれか１つの間に、弾性を有する弾性層が設けられる。これによって、加熱定着ベルトは、記録媒体上に担持されるトナー像と接触する離型層の表面が、トナー像の凹凸に対応して弾性変形し、トナー像を覆い包むように接触するため、トナー像に対して良好に加熱定着を行うことができる。また、加熱定着ベルトは、弾性層の弾性変形による歪開放効果によって、離型層表面からの記録媒体の剥離性能を向上させることができる。
【００２５】
また本発明によれば、定着装置は、第１定着部材と、第１定着部材に対向して配置される支持部材と、第１定着部材と支持部材との間に張架される本発明に係る加熱定着ベルトと、加熱定着ベルトを介して第１定着部材に対向して配置される第２定着部材と、加熱定着ベルトの発熱層に電力を供給するための給電部材と、給電部材に電圧を印加する電源と、給電部材と電源との間における電気の導通および遮断を切替え可能に構成されるスイッチとを備える。
【００２６】
このように構成される定着装置では、スイッチにより給電部材と電源との間を導通状態にし、給電部材から発熱層に電力を供給することによって発熱層が発熱し、この発熱層から発生する熱を用いて、加熱定着ベルトと第２定着部材とが接触して形成される定着ニップ部において、記録媒体上に担持されるトナー像を加熱して記録媒体上に定着させることができる。定着装置は、熱エネルギーのロスが発生するのを抑制することができる本発明に係る加熱定着ベルトを備えているので、所望の定着温度を得るまでのウォームアップ時間が短く、消費電力の増大を防止することができる。
【００２７】
また本発明によれば、定着装置において給電部材は、加熱定着ベルトの第１電極部に接触して設けられる第１給電部と、加熱定着ベルトの第２電極部に接触して設けられる第２給電部とを有する。また、定着装置においてスイッチは、第１給電部と電源との間、および、第２給電部と電源との間における電気の導通および遮断を切替え可能に構成される。
【００２８】
このように構成される定着装置では、スイッチにより第１給電部と電源との間を導通状態にし、第１給電部から一対の第１電極部間に電力を供給することによって、発熱層の全表面から発生する熱を用いて、記録媒体上に担持されるトナー像を加熱して記録媒体上に定着させることができる。一方、スイッチにより第２給電部と電源との間を導通状態にし、複数の第２電極部のうち、絶縁基材を挟んで互いに対向する一部の第２電極部間に電力を供給することによって、発熱層の一部の表面から発生する熱を用いて、記録媒体上に担持されるトナー像を加熱して記録媒体上に定着させることができる。このように、電源による電圧を印加する給電部を切替えるという簡単な制御で、定着条件に応じて発熱層の表面における発熱領域を変更することができる。これによって、加熱定着ベルトの熱劣化を抑制することができるとともに、消費電力の増大を防止することができる。
【００２９】
また本発明によれば、定着装置において給電部材は、加熱定着ベルトの第１電極部に接触して設けられる第１給電部と、加熱定着ベルトの発熱層における貫通孔から露出する部分に接触して設けられる第２給電部とを有する。また、定着装置においてスイッチは、第１給電部と電源との間、および、第２給電部と電源との間における電気の導通および遮断を切替え可能に構成される。
【００３０】
このように構成される定着装置では、スイッチにより第１給電部と電源との間を導通状態にし、第１給電部から一対の第１電極部間に電力を供給することによって、発熱層の全表面から発生する熱を用いて、記録媒体上に担持されるトナー像を加熱して記録媒体上に定着させることができる。一方、スイッチにより第２給電部と電源との間を導通状態にし、貫通孔から絶縁基材の表面に露出した発熱層の露出部分に電力を供給することによって、発熱層の一部の表面から発生する熱を用いて、記録媒体上に担持されるトナー像を加熱して記録媒体上に定着させることができる。このように、電源による電圧を印加する給電部を切替えるという簡単な制御で、定着条件に応じて発熱層の表面における発熱領域を変更することができる。これによって、加熱定着ベルトの熱劣化を抑制することができるとともに、消費電力の増大を防止することができる。
【００３１】
また本発明によれば、定着装置において第２給電部の周方向の長さは、定着ニップ部の周方向の長さよりも長くなるように設定される。これによって、定着装置は、電源により第２給電部に電圧が印加され、発熱層の表面における一部分が発熱領域となった場合であっても、その発熱領域の周方向の長さを、定着ニップ部の周方向の長さよりも長くすることができ、定着画像のオフセット発生を防止することができる。
【００３２】
また本発明によれば、定着装置は、スイッチの切替動作を制御する制御手段を含む。このように構成される定着装置では、制御手段がスイッチの切替動作を制御することによって、電源による電圧を印加する給電部を切替えて、定着条件に応じて発熱層の表面における発熱領域を変更することができる。
【００３３】
また本発明によれば、画像形成装置は、所望の定着温度を得るまでのウォームアップ時間が短く、消費電力の増大を防止することができる、本発明に係る定着装置を備えているので、省エネ化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の一形態に係る加熱定着ベルト２０の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の他の形態に係る加熱定着ベルト３０の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の一形態に係る定着装置１５の構成を示す図である。
【図４】加熱定着ベルト２０に対する給電部材１５６の配置位置を示す図である。
【図５】図４の切断面線Ｘ−Ｘから見た断面図である。
【図６】図４の切断面線Ｙ１−Ｙ１から見た断面図である。
【図７】図４の切断面線Ｙ２−Ｙ２から見た断面図である。
【図８】加熱定着ベルト３０に対する給電部材１５６の配置位置を示す図である。
【図９】図８の切断面線Ｘ−Ｘから見た断面図である。
【図１０】図８の切断面線Ｙ１−Ｙ１から見た断面図である。
【図１１】図８の切断面線Ｙ２−Ｙ２から見た断面図である。
【図１２】本発明の実施の一形態に係る画像形成装置１００の構成を示す図である。
【図１３】画像形成装置１００の電気的構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
＜加熱定着ベルト＞
図１は、本発明の実施の一形態に係る加熱定着ベルト２０の構成を示す図である。図１（ａ）は、加熱定着ベルト２０を展開したときの内面側から見た図である。また、図１（ｂ）は、図１（ａ）の切断面線Ｘ−Ｘから見た断面図である。
【００３６】
加熱定着ベルト２０は、紙などからなる記録媒体（以下、「記録紙」という）上に担持されるトナー像と接触することによってトナー像を加熱して記録紙上に定着させる無端状のベルト部材である。加熱定着ベルト２０は、電気絶縁性を有し、円筒状に形成される絶縁基材２１上に、少なくとも発熱層２２と離型層２４とが積層された積層体である。本実施形態では、加熱定着ベルト２０は、絶縁基材２１上に、発熱層２２と弾性層２３と離型層２４とが積層された積層体であり、全体として外径が５０ｍｍ、幅寸法Ｌ１が３６４ｍｍで形成されている。
【００３７】
絶縁基材２１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、その厚みＴ１は５０μｍ程度である。耐熱性と電気絶縁性とを兼ね備えた材料としては、特に制限されないが、ポリイミド樹脂などの耐熱性ポリマー材料を挙げることができる。
【００３８】
発熱層２２は、通電によって発熱する発熱抵抗体を含み、絶縁基材２１の厚み方向一方側の表面上に設けられる。具体的には、発熱層２２は、発熱抵抗体としてカーボンブラックや金属粒子（たとえば、ニッケル、チタン、鉄など）などの導電性フィラーが添加された導電性シリコーンゴム、導電性ポリイミド樹脂などからなる層である。なお、発熱層２２は、前記発熱抵抗体を膜として形成してもよい。本実施形態では、発熱層２２は、幅方向両端部が絶縁基材２１から外方に延出するように設けられ、１００Ｖの電圧が印加されたときに１２００Ｗの熱エネルギーが発生するように構成され、シート抵抗が４．１Ω／□であり、厚みＴ２が２０μｍである。
【００３９】
弾性層２３は、弾性を有し、発熱層２２の厚み方向一方側の表面上に設けられる。本実施形態では、弾性層２３は、耐熱性を有するフッ素ゴムやシリコーンゴムなどの材料で構成され、その厚みＴ３は１５０μｍである。なお、弾性層２３は、絶縁基材２１と発熱層２２との間、および、発熱層２２と離型層２４との間の少なくともいずれか１つの間に設けるようにすればよい。これによって、加熱定着ベルト２０は、記録紙上に担持されるトナー像と接触する離型層２４の表面が、トナー像の凹凸に対応して弾性変形し、トナー像を覆い包むように接触するため、トナー像に対して良好に加熱定着を行うことができる。また、加熱定着ベルト２０は、弾性層２３の弾性変形による歪開放効果によって、離型層２４表面からの記録紙の剥離性能を向上させることができる。
【００４０】
離型層２４は、トナー像に対する離型性を有し、弾性層２３の厚み方向一方側の表面上に設けられる。加熱定着ベルト２０では、離型層２４の厚み方向一方側の表面（以下、「離型層２４の外周面」という）がトナー像と接触する表面となる。本実施形態では、離型層２４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）などのフッ素樹脂で構成され、その厚みＴ４は３０μｍである。トナー像と接触する表面を形成する離型層２４がトナー像に対する離型性を有しているので、オフセット発生を防止することができる。
【００４１】
以上のように、絶縁基材２１上に、少なくとも発熱層２２と離型層２４とが積層された積層構造を有する加熱定着ベルト２０は、発熱層２２に通電することによって発生する熱を用いて、記録紙上に担持されるトナー像を加熱することができる。そのため、加熱定着ベルト２０は、外部の熱源から熱が供給されなくても、離型層２４の外周面に接触するトナー像を所望の定着温度に加熱することができ、熱エネルギーのロスが発生するのを抑制することができる。
【００４２】
また、本実施形態の加熱定着ベルト２０には、発熱層２２に通電するための電極部であって、一対の第１電極部２５と、複数の第２電極部２６からなる２列の第２電極部群とを含む電極部が、発熱層２２の厚み方向他方側の表面（以下、「発熱層２２の内周面」という）に接触して設けられている。
【００４３】
一対の第１電極部２５は、発熱層２２の内周面の幅方向両端部において、周方向全体にわたって帯状に設けられる。本実施形態では、一対の第１電極部２５は、銀などからなる導電性ペーストによって形成され、各第１電極部２５において幅方向の長さＬ２が１０ｍｍで、厚みＴ１が５０μｍである。
【００４４】
２列の第２電極部群は、一対の第１電極部２５のそれぞれに対する幅方向内方側に、周方向に沿って所定の間隔を有して整列する複数の第２電極部２６からなり、絶縁基材２１を介して幅方向に対向して配置される。本実施形態では、２列の第２電極部群を構成する各第２電極部２６は、同じ大きさでかつ同形状であり、絶縁基材２１を介して幅方向に対向する２列の第２電極部群の各列の第２電極部２６同士は、中心を結んだ直線が周方向に直交するように配置されている。具体的には、２列の第２電極部群を構成する各第２電極部２６は、銀などからなる導電性ペーストによって矩形状に形成され、第１電極部２５からの離間距離Ｌ３が２ｍｍ、幅方向の長さＬ４が１０ｍｍ、周方向の長さＬ５が１０ｍｍ、厚みＴ１が５０μｍである。また、各第２電極部群では、１４個の第２電極部２６が周方向に沿って整列して設けられ、各第２電極部２６における周方向の間隔Ｌ６は１ｍｍである。
【００４５】
また、加熱定着ベルト２０において、一対の第１電極部２５および２列の第２電極部群を構成する各第２電極部２６は、前述のように幅方向端部側に設けられており、これら第１，２電極部２５，２６が形成される領域以外の領域であって、絶縁基材２１の厚み方向他方側表面（以下、「絶縁基材２１の内周面」という）における幅方向中央領域２０ａが、後述する定着装置１５の定着ローラ１５１および支持部材１５３と接触する領域となる。
【００４６】
以上のように構成される加熱定着ベルト２０では、一対の第１電極部２５間に電力が供給された場合には、発熱層２２の表面全体が通電されることになり、そのため、発熱層２２の全表面が発熱領域となる。一方、各第２電極部群を構成する複数の第２電極部２６のうち、絶縁基材２１を介して幅方向に対向する一部の第２電極部２６間に電力が供給された場合には、電力が供給された第２電極部２６と接触する発熱層２２の表面において、対向配置される各第２電極部２６の幅方向外方側の頂端部を頂点とする矩形領域が通電されることになり、そのため発熱層２２の表面における前記矩形領域が発熱領域となる。このように、電力を供給する電極部を切替えるという簡単な制御で、発熱層２２の表面における発熱領域を変更することができる。
【００４７】
図２は、本発明の実施の他の形態に係る加熱定着ベルト３０の構成を示す図である。図２（ａ）は、加熱定着ベルト３０を展開したときの内面側から見た図である。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）の切断面線Ｘ−Ｘから見た断面図である。
【００４８】
加熱定着ベルト３０は、前述した加熱定着ベルト２０と同様に、記録紙上に担持されるトナー像と接触することによってトナー像を加熱して記録紙上に定着させる無端状のベルト部材である。加熱定着ベルト３０は、電気絶縁性を有し、円筒状に形成される絶縁基材３１上に、少なくとも発熱層３２と離型層３４とが積層された積層体である。本実施形態では、加熱定着ベルト３０は、絶縁基材３１上に、発熱層３２と弾性層３３と離型層３４とが積層された積層体であり、全体として外径が５０ｍｍ、幅寸法Ｌ１が３６４ｍｍで形成されている。
【００４９】
絶縁基材３１は、加熱定着ベルト２０が備える絶縁基材２１と同様に構成され、その厚みＴ１が５０μｍ程度の円筒状の部材である。発熱層３２は、加熱定着ベルト２０が備える発熱層２２と同様に構成され、絶縁基材３１の厚み方向一方側の表面上に設けられ、１００Ｖの電圧が印加されたときに１２００Ｗの熱エネルギーが発生するように構成され、シート抵抗が４．１Ω／□であり、厚みＴ２が２０μｍである。
【００５０】
弾性層３３は、加熱定着ベルト２０が備える弾性層２３と同様に構成され、発熱層３２の厚み方向一方側の表面上に設けられ、その厚みＴ３は１５０μｍである。離型層３４は、加熱定着ベルト２０が備える弾性層２３と同様に構成され、弾性層３３の厚み方向一方側の表面上に設けられ、その厚みＴ４は３０μｍである。
【００５１】
また、本実施形態の加熱定着ベルト３０は、発熱層３２に通電するための電極部であって、発熱層３２の幅方向両端部において、発熱層３２の厚み方向他方側の表面（以下、「発熱層３２の内周面」という）と周方向全体にわたって接触して設けられる帯状の一対の第１電極部３５を備える。本実施形態では、一対の第１電極部３５は、銀などからなる導電性ペーストによって形成され、各第１電極部３５において幅方向の長さＬ２が１０ｍｍで、厚みＴ１が５０μｍである。
【００５２】
そして、加熱定着ベルト３０では、絶縁基材３１は、一対の第１電極部３５のそれぞれに対する幅方向内方側において、周方向全体にわたって厚み方向に貫通する帯状の貫通孔３１ａを有し、発熱層３２は、貫通孔３１ａから絶縁基材３１の厚み方向他方側の表面（以下、「絶縁基材３１の内周面」という）に露出するように形成されている。本実施形態では、貫通孔３１ａから絶縁基材３１の内周面に露出した発熱層３２の露出部分は、第１電極部３５からの離間距離Ｌ３が２ｍｍ、幅方向の長さＬ４が１０ｍｍである。
【００５３】
また、加熱定着ベルト３０において、一対の第１電極部３５および発熱層３２の露出部分は、前述のように幅方向端部側に設けられており、これら第１電極部３５および発熱層３２の露出部分が形成される領域以外の領域であり、絶縁基材３１の内周面における幅方向中央領域３０ａが、後述する定着装置１５の定着ローラ１５１および支持部材１５３と接触する領域となる。
【００５４】
以上のように構成される加熱定着ベルト３０では、一対の第１電極部３５間に電力が供給された場合には、発熱層３２の表面全体が通電されることになり、そのため、発熱層３２の全表面が発熱領域となる。一方、貫通孔３１ａから絶縁基材３１の内周面に露出した発熱層３２の露出部分に電力が供給された場合には、発熱層３２の表面において、発熱層３２の露出部分の幅方向外方側の頂端部を頂点とする矩形領域が通電されることになり、そのため発熱層３２の表面における前記矩形領域が発熱領域となる。このように、電力を供給する部分を切替えるという簡単な制御で、発熱層３２の表面における発熱領域を変更することができる。
【００５５】
＜定着装置＞
図３は、本発明の実施の一形態に係る定着装置１５の構成を示す図である。定着装置１５は、後述する画像形成装置１００に備えられる装置であって、記録紙上に担持されるトナー像を加熱加圧して、記録紙上に定着する装置である。そして、定着装置１５は、前述した本実施形態の加熱定着ベルト２０，３０のいずれかの加熱定着ベルトを備える。定着装置１５が加熱定着ベルト２０を備えた場合について説明する。
【００５６】
図４は、加熱定着ベルト２０に対する給電部材１５６の配置位置を示す図である。図５は、図４の切断面線Ｘ−Ｘから見た断面図である。図６は、図４の切断面線Ｙ１−Ｙ１から見た断面図である。図７は、図４の切断面線Ｙ２−Ｙ２から見た断面図である。
【００５７】
定着装置１５は、加熱定着ベルト２０と、第１定着部材である定着ローラ１５１と、第２定着部材である加圧ローラ１５２と、支持部材１５３と、給電部材１５６と、給電部材１５６に電圧を印加する電源１６０と、スイッチ１５９とを備える。定着装置１５においては、加熱定着ベルト２０が定着ローラ１５１と支持部材１５３との間に張架され、加圧ローラ１５２が加熱定着ベルト２０を介して定着ローラ１５１に対向するように配置されている。そして、定着ローラ１５１と支持部材１５３とは、定着ローラ１５１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。つまり、定着ローラ１５１の軸線と、支持部材１５３の軸線とは、略平行である。これによって、定着ローラ１５１と支持部材１５３との間に張架される加熱定着ベルト２０が摺動するとき、蛇行するのを防止して、加熱定着ベルト２０の耐久性を高く維持することができる。
【００５８】
定着装置１５は、加熱定着ベルト２０と加圧ローラ１５２とで形成する定着ニップ部１５ａを、所定の定着速度および複写速度で記録紙が通過したとき、記録紙上に担持されるトナー像を記録紙上に加熱加圧して定着する。なお、トナー像は、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。
【００５９】
定着ローラ１５１は、加熱定着ベルト２０を介して加圧ローラ１５２に対向しかつ圧接し、軸線まわりに回転自在に設けられている。定着ローラ１５１の外周面は、加熱定着ベルト２０の絶縁基材２１の内周面における幅方向中央領域２０ａに接触している。定着ローラ１５１は、加圧ローラ１５２の回転に従動して回転する。定着ローラ１５１は、直径が３０ｍｍで、その内側から順に芯金１５１ａ、弾性層１５１ｂが形成された２層構造からなり、芯金１５１ａには、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅などの金属あるいはそれらの合金などが用いられる。また、弾性層１５１ｂにはシリコンゴム、フッ素ゴムなどの耐熱性を有するゴム材料が適している。なお、本実施形態では、芯金１５１ａとして直径２０ｍｍのステンレス鋼が用いられ、弾性層１５１ｂとして厚み５ｍｍのシリコンスポンジゴムが用いられる。
【００６０】
加圧ローラ１５２は、加熱定着ベルト２０を介して定着ローラ１５１に圧接することで定着ニップ部１５ａを形成するとともに、駆動モータ（駆動手段）により軸線まわりに回転駆動することによって、加熱定着ベルト２０を搬送する。加圧ローラ１５２は、その内側から順に芯金１５２ａ、弾性層１５２ｂ、離型層１５２ｃが形成された３層構造からなっている。芯金１５２ａには、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅などの金属あるいはそれらの合金などが用いられる。また、弾性層１５２ｂにはシリコンゴム、フッ素ゴムなどの耐熱性を有するゴム材料が適しており、離型層１５２ｃにはＰＦＡやＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂が適している。加圧ローラ１５２は、たとえば、直径が３０ｍｍで、芯金１５２ａに直径２６ｍｍ（肉厚１ｍｍ）の鉄（ＳＴＫＭ）パイプ、弾性層１５２ｂに厚みが１ｍｍのシリコンソリッドゴム、離型層１５２ｃに厚みが５０μｍのＰＦＡチューブからなるローラを用いることができる。なお、本実施形態では、加圧ローラ１５２が加熱定着ベルト２０を介して定着ローラ１５１に圧接するときの力は４００Ｎ程度であり、これによって形成される定着ニップ部１５ａの周方向の長さは７ｍｍである。
【００６１】
支持部材１５３は、円筒体の一部を成すように湾曲形状（Ｒ形状）に形成され、幅方向両端部がメインフレームに固定支持され、その外周面が加熱定着ベルト２０の絶縁基材２１の内周面における幅方向中央領域２０ａに接触している。また、支持部材１５３は、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅などの金属あるいはそれらの合金などによって形成され、加熱定着ベルト２０に対する良好な摺動性を確保するために、外周面上にフッ素樹脂からなるコート層が設けられている。本実施形態では、支持部材１５３は、アルミニウムを用いて形成され、外径５０ｍｍの加熱定着ベルト２０、直径３０ｍｍの定着ローラ１５１に対して、厚みが１ｍｍ、曲率半径Ｒが１４ｍｍ、加熱定着ベルト２０と接触する外周面における周方向の長さが４４ｍｍに設定されている。なお、支持部材１５３は、回転自在に設けられるローラ形状としてもよい。
【００６２】
給電部材１５６は、加熱定着ベルト２０の発熱層２２に電力を供給するための部材であり、給電ブラシ、給電ローラ、板状の給電板を用いることができる。本実施形態では、給電部材１５６は、図４に示すように、加熱定着ベルト２０の一対の第１電極部２５のそれぞれに接触して設けられる板状の給電板である第１給電部１５６２ａと、加熱定着ベルト２０の２列の第２電極部群を構成する第２電極部２６に接触して設けられる板状の給電板である第２給電部１５６２ｂとを有し、これら第１給電部１５６２ａおよび第２給電部１５６２ｂは、耐熱樹脂からなる給電部支持体１５６１によって支持されている。また、給電部材１５６は、加熱定着ベルト２０の周方向に関して、定着ニップ部１５ａに対応する位置、または、定着ニップ部１５ａの近傍となる位置に固定して設けられる。なお、給電部材１５６は、加熱定着ベルト２０の内周面における前記幅方向中央領域２０ａには侵入しないように設けられている。
【００６３】
本実施形態では、給電部材１５６における第１給電部１５６２ａおよび第２給電部１５６２ｂは、りん青銅によって矩形板状に形成され、その大きさが、加熱定着ベルト２０の第２電極部２６の大きさと同一（１０ｍｍ×１０ｍｍ）である。
【００６４】
また、給電部材１５６は、図５に示すように、第１給電部１５６２ａが第１電極部２５と密着し、第２給電部１５６２ｂが第２電極部２６と密着するように、押圧部材（バネ部材）１５８によって弾発力が付与されている。さらに、定着装置１５には、押圧部材１５８による弾発力によって加熱定着ベルト２０の幅方向両端部が変形しないように、加熱定着ベルト２０を挟んで給電部材１５６と対向する位置に、加熱定着ベルト２０の外周面に沿って規制部材１５７が設けられる。
【００６５】
スイッチ１５９は、給電部材１５６と電源１６０との間における電気の導通および遮断を切替え可能に構成され、図５に示すように、第１給電部１５６２ａに接続される第１端子１５９ａと、第２給電部１５６２ｂに接続される第２端子１５９ｂと、電源１６０に接続される第３端子１５９ｃとを含む。スイッチ１５９は、第１端子１５９ａと第３端子１５９ｃとを接続することによって第１給電部１５６２ａと電源１６０との間を導通状態にし、第２端子１５９ｂと第３端子１５９ｃとを接続することによって第２給電部１５６２ｂと電源１６０との間を導通状態にする。
【００６６】
また、定着装置１５は、温度検知手段として、定着ニップ部１５ａ近傍における加熱定着ベルト２０の外周面の温度を検知する第１サーミスタ１５５と、定着ニップ部１５ａよりも加熱定着ベルト２０の回転搬送方向上流側における外周面の温度を検知する第２サーミスタ１５４とを含む。なお、第１サーミスタ１５５および第２サーミスタ１５４による加熱定着ベルト２０に対する温度検知位置は、上記に限定されるものではない。定着装置１５では、第１サーミスタ１５５および第２サーミスタ１５４による温度検知結果に基づいて、スイッチ１５９の切替動作が行われ、このスイッチ１５９の切替動作は、後述する画像形成装置１００が備える装置制御手段４１によって制御される。
【００６７】
以上のように構成される定着装置１５では、スイッチ１５９により給電部材１５６と電源１６０との間を導通状態にし、給電部材１５６から発熱層２２に電力を供給することによって発熱層２２が発熱し、この発熱層２２から発生する熱を用いて、加熱定着ベルト２０と加圧ローラ１５２とが接触して形成される定着ニップ部１５ａにおいて、記録紙上に担持されるトナー像を加熱して記録紙上に定着させることができる。定着装置１５は、熱エネルギーのロスが発生するのを抑制することができる本実施形態の加熱定着ベルト２０を備えているので、所望の定着温度を得るまでのウォームアップ時間が短く、消費電力の増大を防止することができる。
【００６８】
また、定着装置１５では、装置制御手段４１により切替動作が制御されたスイッチ１５９により、第１給電部１５６２ａと電源１６０との間を導通状態にし、第１給電部１５６２ａから一対の第１電極部２５間に電力を供給することによって、発熱層２２の全表面から発生する熱を用いて、記録紙上に担持されるトナー像を加熱して記録紙上に定着させることができる。
【００６９】
一方、装置制御手段４１により切替動作が制御されたスイッチ１５９により、第２給電部１５６２ｂと電源１６０との間を導通状態にし、複数の第２電極部２６のうち、絶縁基材２１を挟んで互いに対向する一部の第２電極部２６間に電力を供給することによって、発熱層２２の一部の表面から発生する熱を用いて、記録紙上に担持されるトナー像を加熱して記録紙上に定着させることができる。たとえば、図７（ａ）に示すように、回転搬送される加熱定着ベルト２０に関して、２列の第２電極部群の各列の１つの第２電極部２６に第２給電部１５６２ｂが接触した状態では、絶縁基材２１を介して幅方向に対向する１つずつの第２電極部２６間にわたる矩形領域に対応して、発熱層２２の一部の表面が通電によって発熱する。また、図７（ｂ）に示すように、回転搬送される加熱定着ベルト２０に関して、２列の第２電極部群の各列の２つの第２電極部２６に第２給電部１５６２ｂが接触した状態では、絶縁基材２１を介して幅方向に対向する２つずつの第２電極部２６間にわたる矩形領域に対応して、発熱層２２の一部の表面が通電によって発熱する。
【００７０】
また、第２給電部１５６２ｂと電源１６０との間が導通状態である場合には、給電部材１５６が加熱定着ベルト２０の周方向に関して定着ニップ部１５ａに対応する位置、または、定着ニップ部１５ａの近傍となる位置に固定して設けられているので、発熱層２２は、定着ニップ部１５ａ近傍を発熱領域として発熱する。これによって、加熱定着ベルト２０の外周面において、定着ニップ部１５ａに対応する領域以外の領域部分から熱が放散するのを抑制することができ、そのため、効率的にトナー像を記録紙上に定着させることができる。
【００７１】
ここで、装置制御手段４１によるスイッチ１５９の切替動作の制御について説明する。定着装置１５が長期間にわたって停止されていた状態から動作開始に移行するとき（たとえば、主電源投入直後やスリープモードからの動作再開時など）、装置制御手段４１は、スイッチ１５９を制御して、第１給電部１５６２ａと電源１６０との間を導通状態にさせる。
【００７２】
定着装置１５が長期間にわたって停止されて、加熱定着ベルト２０の表面温度が常温程度にまで低下していた場合、加熱定着ベルト２０表面における一部の領域部分が発熱するように制御すると、表面に極端な温度差ができ、加熱定着ベルト２０の部分的な熱膨張により負荷がかかり、加熱定着ベルト２０の劣化に繋がる。また、加熱定着ベルト２０表面における一部の領域部分が発熱するように制御し、所望の定着温度になった直後において定着動作に移行すると、記録紙に対するトナー像の定着不良が発生するおそれがある。このような場合に、第１給電部１５６２ａと電源１６０との間を導通状態にし、発熱層２２の全表面が発熱領域となるようにすればよい。
【００７３】
装置制御手段４１は、たとえば、所望の定着温度が１７０℃である場合、第１サーミスタ１５５および第２サーミスタ１５４による温度検知結果が予め定める待機温度（たとえば、１６５℃）に到達するまで、スイッチ１５９を制御して第１給電部１５６２ａと電源１６０との間の導通状態を継続させ、待機温度に到達した時点で待機状態に移行させる。
【００７４】
待機状態でプリント開始信号が入力された場合、装置制御手段４１は、第１サーミスタ１５５および第２サーミスタ１５４による温度検知結果が定着温度（１７０℃）に到達するまで、発熱層２２の全表面が発熱領域となるように、スイッチ１５９を制御して第１給電部１５６２ａと電源１６０との間を導通状態にさせる。
【００７５】
第１サーミスタ１５５および第２サーミスタ１５４による温度検知結果が定着温度（１７０℃）に到達すると、装置制御手段４１は、発熱層２２の一部表面（定着ニップ部１５ａ近傍に対応する表面）が発熱領域となるように、スイッチ１５９を制御して第２給電部１５６２ｂと電源１６０との間を導通状態にさせる。このようにして、発熱層２２の一部表面が発熱領域となるように制御された状態で、プリント開始信号に基づく定着動作が開始される。
【００７６】
定着動作中において、第２サーミスタ１５４による温度検知結果が予め定める第１閾値温度（たとえば、１５０℃）以下となった場合、装置制御手段４１は、発熱層２２の全表面が発熱領域となるように、スイッチ１５９を制御して第１給電部１５６２ａと電源１６０との間を導通状態にさせる。そして、第２サーミスタ１５４による温度検知結果が予め定める第２閾値温度（たとえば、１６０℃）以上となった場合に、装置制御手段４１は、発熱層２２の一部表面が発熱領域となるように、スイッチ１５９を制御して第２給電部１５６２ｂと電源１６０との間を導通状態にさせる。
【００７７】
定着動作が終了すると、装置制御手段４１は、第１サーミスタ１５５および第２サーミスタ１５４による温度検知結果が待機温度となるように、スイッチ１５９を制御して第１給電部１５６２ａと電源１６０との間を導通状態にさせて、待機状態に移行させる。
【００７８】
以上のように、電源１６０による電圧を印加する給電部を、第１給電部１５６２ａと第２給電部１５６２ｂとの間で切替えるという簡単な制御で、定着条件に応じて発熱層２２の表面における発熱領域を変更することができる。これによって、加熱定着ベルト２０の熱劣化を抑制することができるとともに、消費電力の増大を防止することができる。
【００７９】
また、定着装置１５において第２給電部１５６２ｂの周方向の長さは、定着ニップ部１５ａの周方向の長さよりも長くなるように設定されている。具体的には、前述したように、定着ニップ部１５ａの周方向の長さが７ｍｍに設定されているのに対して、第２給電部１５６２ｂの周方向の長さが１０ｍｍに設定されている。これによって、定着装置１５は、電源１６０により第２給電部１５６２ｂに電圧が印加され、発熱層２２の表面における一部分が発熱領域となった場合であっても、その発熱領域の周方向の長さを、定着ニップ部１５ａの周方向の長さよりも長くすることができ、定着画像の低温オフセット発生を防止することができる。
【００８０】
また、定着装置１５では、電源１６０による１００Ｖの電圧印加で、発熱層２２における発熱領域の単位面積当たりに、２．４Ｗ／ｃｍ２の熱エネルギーを得ることができるので、加熱定着ベルト２０を２２０ｍｍ／秒の周速度で回転搬送させ、Ａ４サイズの記録紙を横通しで毎分４０枚の速度で定着ニップ部１５ａを通過させる場合を想定しても、１７０℃の温度追従が十分可能である。なお、ハロゲンランプなどによって定着ベルトを間接的に加熱するように構成される従来技術の定着装置では、１７０℃の温度追従を十分可能にするために必要な熱エネルギーは６００Ｗ程度で、定着ベルト表面に対する単位面積当たりの熱エネルギーに換算すると、１．２Ｗ／ｃｍ２程度である。
【００８１】
また、定着装置１５では、加熱定着ベルト２０が上記のように十分な温度追従性を有しているので、従来技術の定着装置のように複数の外部熱源を設ける必要がなく、装置構成を簡単化することができるとともに、省スペース化およびコストダウンを図ることができる。
【００８２】
次に、定着装置１５が加熱定着ベルト３０を備える場合について、図８〜図１１を用いて説明する。図８は、加熱定着ベルト３０に対する給電部材１５６の配置位置を示す図である。図９は、図８の切断面線Ｘ−Ｘから見た断面図である。図１０は、図８の切断面線Ｙ１−Ｙ１から見た断面図である。図１１は、図８の切断面線Ｙ２−Ｙ２から見た断面図である。
【００８３】
定着装置１５が加熱定着ベルト３０を備える場合、給電部材１５６の第１給電部１５６２ａは、加熱定着ベルト３０の第１電極部３５に接触して設けられ、第２給電部１５６２ｂは、加熱定着ベルト３０の発熱層３２における貫通孔３１ａから露出する露出部分に接触して設けられる。そして、スイッチ１５９は、定着装置１５が加熱定着ベルト２０を備える場合と同様に、第１給電部１５６２ａと電源１６０との間、および、第２給電部１５６２ｂと電源１６０との間における電気の導通および遮断を切替え可能に構成される。このスイッチ１５９の切替動作は、第１サーミスタ１５５および第２サーミスタ１５４による温度検知結果に基づいて、上記のように装置制御手段４１によって制御される。
【００８４】
加熱定着ベルト３０を備える定着装置１５では、装置制御手段４１により切替動作が制御されたスイッチ１５９により、第１給電部１５６２ａと電源１６０との間を導通状態にし、第１給電部１５６２ａから一対の第１電極部３５間に電力を供給することによって、発熱層３２の全表面から発生する熱を用いて、記録紙上に担持されるトナー像を加熱して記録紙上に定着させることができる。
【００８５】
一方、装置制御手段４１により切替動作が制御されたスイッチ１５９により、第２給電部１５６２ｂと電源１６０との間を導通状態にし、貫通孔３１ａから絶縁基材３１の内周面に露出した発熱層３２の露出部分に電力を供給することによって、発熱層３２の一部の表面から発生する熱を用いて、記録紙上に担持されるトナー像を加熱して記録紙上に定着させることができる。第２給電部１５６２ｂと電源１６０との間が導通状態である場合には、給電部材１５６が加熱定着ベルト３０の周方向に関して定着ニップ部１５ａに対応する位置、または、定着ニップ部１５ａの近傍となる位置に固定して設けられているので、発熱層３２は、定着ニップ部１５ａ近傍を発熱領域として発熱する。これによって、加熱定着ベルト３０の外周面において、定着ニップ部１５ａに対応する領域以外の領域部分から熱が放散するのを抑制することができ、そのため、効率的にトナー像を記録紙上に定着させることができる。
【００８６】
以上のように、定着装置１５が加熱定着ベルト３０を備える場合においても、電源１６０による電圧を印加する給電部を、第１給電部１５６２ａと第２給電部１５６２ｂとの間で切替えるという簡単な制御で、定着条件に応じて発熱層３２の表面における発熱領域を変更することができる。これによって、加熱定着ベルト３０の熱劣化を抑制することができるとともに、消費電力の増大を防止することができる。
【００８７】
また、定着装置１５が加熱定着ベルト３０を備える場合においても、第２給電部１５６２ｂの周方向の長さが、定着ニップ部１５ａの周方向の長さよりも長くなるように設定されている。具体的には、定着ニップ部１５ａの周方向の長さが７ｍｍに設定されているのに対して、第２給電部１５６２ｂの周方向の長さが１０ｍｍに設定されている。これによって、定着装置１５は、電源１６０により第２給電部１５６２ｂに電圧が印加され、発熱層３２の表面における一部分が発熱領域となった場合であっても、その発熱領域の周方向の長さを、定着ニップ部１５ａの周方向の長さよりも長くすることができ、定着画像の低温オフセット発生を防止することができる。
【００８８】
また、定着装置１５が加熱定着ベルト３０を備える場合においても、電源１６０による１００Ｖの電圧印加で、発熱層３２における発熱領域の単位面積当たりに、２．４Ｗ／ｃｍ２の熱エネルギーを得ることができるので、たとえば、加熱定着ベルト３０を２２０ｍｍ／秒の周速度で回転搬送させ、Ａ４サイズの記録紙を横通しで毎分４０枚の速度で定着ニップ部１５ａを通過させる場合を想定しても、１７０℃の温度追従が十分可能である。
【００８９】
＜画像形成装置＞
図１２は、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置１００の構成を示す図である。また、図１３は、画像形成装置１００の電気的構成を示すブロック図である。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に対して多色および単色の画像を形成する装置である。そして、画像形成装置１００は、前述した本実施形態の定着装置１５を備える。
【００９０】
画像形成装置１００は、露光ユニット１０、感光体ドラム１０１（１０１ａ〜１０１ｄ）、現像ユニット１０２（１０２ａ〜１０２ｄ）、帯電ユニット１０３（１０３ａ〜１０３ｄ）、クリーニングユニット１０４（１０４ａ〜１０４ｄ）、中間転写ベルト１１、一次転写ユニット１３（１３ａ〜１３ｄ）、二次転写ユニット１４、定着装置１５、用紙搬送路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３、内部給紙ユニット１６、手差し給紙ユニット１７および排紙ユニット１８を備えている。
【００９１】
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、現像ユニット１０２ａ、帯電ユニット１０３ａ、一次転写ユニット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。
【００９２】
帯電ユニット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ローラ接触方式の帯電器である。帯電ユニット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。
【００９３】
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、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。
【００９４】
現像ユニット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。現像ユニット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。
【００９５】
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、一次転写ユニット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。
【００９６】
一次転写ユニット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。
【００９７】
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ドラム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。
【００９８】
各一次転写ユニット１３ａ〜１３ｄは、ステンレス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）によって被覆したローラ状に構成されており、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。
【００９９】
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、二次転写ユニット１４との対向位置である二次転写位置に搬送される。二次転写ユニット１４は、ローラ状に形成されており、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。内部給紙ユニット１６または手差し給紙ユニット１７から給紙された記録紙が、二次転写ユニット１４と中間転写ベルト１１との間を通過する際に、二次転写ユニット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の表面にトナー像が転写される。
【０１００】
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。
【０１０１】
トナー像が転写された記録紙は、前述した本実施形態の定着装置１５に導かれ、定着ニップ部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、記録紙の表面に堅牢に定着する。トナー像が定着した記録紙は、排紙ローラ１８ａによって排紙ユニット１８上に排出される。
【０１０２】
また、画像形成装置１００には、内部給紙ユニット１６に収納されている記録紙を、二次転写ユニット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、排紙ユニット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、内部給紙ユニット１６内の記録紙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を所定のタイミングで二次転写ユニット１４と中間転写ベルト１１との間に導くレジストローラ１９、記録紙を排紙ユニット１８に排出する排紙ローラ１８ａが配置されている。
【０１０３】
また、画像形成装置１００の内部には、手差し給紙ユニット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。
【０１０４】
排紙ローラ１８ａは、正逆両方向に回転自在にされており、記録紙の片面に画像を形成する片面画像形成時、および、記録紙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を排紙ユニット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、排紙ローラ１８ａは、用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。
【０１０５】
レジストローラ１９は、内部給紙ユニット１６または手差し給紙ユニット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ユニット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、二次転写ユニット１４と中間転写ベルト１１とが圧接する位置で、記録紙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。
【０１０６】
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、一次転写ユニット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、一次転写ユニット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。
【０１０７】
また、図２に示すように、画像形成装置１００は、装置制御手段４１、記憶手段４２、演算手段４３を含む。装置制御手段４１は、画像形成装置１００における画像形成動作を統括的に制御し、定着装置１５に備えられるスイッチ１５９の切替動作を含む定着装置１５の定着動作を制御する定着制御手段としての機能も兼ねる。
【０１０８】
記憶手段４２には、画像形成装置１００の上面に配置される操作パネル（表示部４４、入力部４５）を介する印刷指令、画像形成装置１００内部の各所に配置される各種センサなどからの検知結果、外部機器からＵＳＢ／ＬＡＮ４６を介して入力される画像情報、画像形成装置１００内部の各ユニットの動作を制御するための各種設定値およびデータテーブル、および各種制御を実行するためのプログラムなどが記憶可能となっている。記憶手段４２には、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、リードオンリィメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などが挙げられる。外部機器には、画像情報の形成または取得が可能であり、かつ画像形成装置１００に電気的に接続可能な電気・電子機器を使用でき、たとえば、コンピュータ、デジタルカメラなどが挙げられる。
【０１０９】
演算手段４３は、記憶手段４２に記憶される各種データ（印刷指令、検知結果、画像情報など）および各種制御を実施するためのプログラムを取り出し、各種検知および／または判定を行う。装置制御手段４１は、演算手段４３における各種判定結果、演算結果などに応じて該当ユニットに制御信号を送付し、動作制御を行う。
【０１１０】
装置制御手段４１および演算手段４３は、たとえば、中央処理装置（ＣＰＵ、Central
Processing Unit）を備えるマイクロコンピュータ、マイクロプロセッサなどによって実現される処理回路である。
【０１１１】
また、画像形成装置１００は、たとえばスキャナとプリンタと周辺機器とを備えた複合機であり、原稿画像を読み取る読取部４７、読み取った原稿画像を適正な電気信号に変換して画像データを生成する画像処理部４８、生成された画像データをトナーを用いて顕像化して、記録紙に画像を形成する前述した画像形成部ｐ、後処理装置であるフィニッシャやソータなどの周辺機器を制御する周辺機器制御部４９を備えている。
【０１１２】
なお、装置制御手段４１による、スイッチ１５９の切替動作を含む定着装置１５の定着動作の制御については、前述したとおりである。
【０１１３】
以上のように構成される画像形成装置１００は、所望の定着温度を得るまでのウォームアップ時間が短く、消費電力の増大を防止することができる、本発明に係る定着装置１５を備えているので、省エネ化を実現することができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１５  定着装置
２０，３０  加熱定着ベルト
２１，３１  絶縁基材
３１ａ  貫通孔
２２，３２  発熱層
２３，３３  弾性層
２４，３４  離型層
２５，３５  第１電極部
２６  第２電極部
１５１  定着ローラ
１５２  加圧ローラ
１５３  支持部材
１５６  給電部材
１５７  規制部材
１５８  押圧部材
１５９  スイッチ
１６０  電源
１５６１  給電部支持体
１５６２ａ  第１給電部
１５６２ｂ  第２給電部
【図１】
0005470086.tif 000002
【図２】
0005470086.tif 000003
【図３】
0005470086.tif 000004
【図４】
0005470086.tif 000005
【図５】
0005470086.tif 000006
【図６】
0005470086.tif 000007
【図７】
0005470086.tif 000008
【図８】
0005470086.tif 000009
【図９】
0005470086.tif 000010
【図１０】
0005470086.tif 000011
【図１１】
0005470086.tif 000012
【図１２】
0005470086.tif 000013
【図１３】
0005470086.tif 000014