(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着部材と加熱部材に張架された無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを介して前記定着部材に対向する位置に加圧部材を備え、前記定着ベルトと前記加圧部材間に搬送される記録媒体を加熱加圧して定着する定着装置であって、
前記加熱部材は、前記定着ベルトと摺動する略円弧状断面を有する放熱部材と、前記放熱部材の内方であって前記定着ベルトの搬送方向に配設された複数個の抵抗発熱体とを有し、
前記抵抗発熱体は、複数の発熱領域を有し、かつセラミックス板の異なる厚み位置に形成された複数のヒータで構成され、
前記複数の発熱領域は、セラミックス板の長手方向の異なる位置に設けられ、
前記定着ベルト表面の温度を検出する検出部と、前記検出部によって検出されたベルト表面温度が所定の温度範囲内になるように前記抵抗発熱体への給電を制御する給電制御部を備え、
前記抵抗発熱体への給電は、前記定着ベルトの搬送方向において、上流側が下流側よりも小さくなるよう制御され、
前記検出部は、前記加熱部材と前記定着ベルトとで形成される加熱領域部において、前記定着ベルトの搬送方向の下流側端に配設される非接触温度センサであり、当該センサにて得られる情報に基づいて前記抵抗発熱体の給電を制御することを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックヒータを有する加熱部材が備えられる定着装置及び該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、プリンタ等の電子写真方式のカラー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。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（定着ローラ及び加圧ローラ）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等の記録媒体をローラ対の圧接部（定着ニップ部）に給紙し、前記定着ニップ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】
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等の方法がある。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した場合に定着ローラ温度が追従しなくなる問題がある。一方、定着ローラ径を大きくした場合には、加熱開始から定着ローラが定着温度に達して加熱動作（定着動作）を行うまでの時間（以後、「ウォームアップ時間」という）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。
【０００４】
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、ウォ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。
【０００５】
また、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。この面状発熱ベルト定着方式の定着装置では、加熱手段の熱容量が小さくなると同時に、加熱手段としての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、ウォームアップ時間の更なる短縮や更なる省エネルギー化が達成できる。
【０００６】
以上のような熱容量の小さなベルト定着方式の定着装置を用いたプリンタ等の各種画像形成装置は、加熱効率の高さや、立ち上がり温度の速さにより待機中の予備加熱の不要化、待機時間の解消等の多くの利点を有しており、小型低速機だけでなく大型機・高速機への導入が期待されている。
【０００７】
上記従来技術において、定着装置を大小さまざまなサイズの記録紙に対応させながら高速対応させる場合には、非通紙部昇温と呼ばれる問題が発生する。これは、定着装置の加熱部材の長手方向に対して、小さな幅の小サイズの記録紙を連続通紙させるときに、記録紙の通紙しない領域（非通紙部）における定着ニップ部の温度が過剰に上昇し、周辺部材の耐熱温度を上回って定着装置に熱変形の損傷が生じたり、加圧ローラの局所的な膨張を招いて、次に通常サイズの記録紙を通紙した場合に、加熱部材の長手方向に定着ムラが生じたり、記録紙の搬送ムラによるシワの発生を招くものである。特に、ウォームアップ時間を短縮するために定着ローラを低熱容量化すると、紙幅方向の熱伝導性が低下するため、この課題がより顕著となる。
【０００８】
このような非通紙部昇温に対しては、小サイズの記録紙を通紙する場合のみプロセス速度を落とす、あるいはスループット（記録紙の給紙間隔）を長くする、もしくは印字を一時休止して冷却する等で対処することができるが、いずれの場合も、小サイズの記録紙に対するプリント生産性が低下することになる。また、熱源がハロゲンランプである定着装置では、非通紙部昇温に対して、紙幅に対応した複数のランプを使い分けて対処することになるが、これには装置が複雑になると言う欠点を有する。
【０００９】
非通紙部昇温の問題を解決する加熱装置として、特許文献３には、加熱体に面状発熱体を用い、記録紙のサイズに応じてサイズの異なる複数の発熱部を設け、各発熱部に取り付けた接触式サーミスタによって検出した温度に基づいて、加熱体の温度制御を行う技術が開示されている。
また、特許文献４には、セラミックヒータの構造として、セラミックヒータ中に前記発熱線を積層した発熱体を有するものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【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
【特許文献３】特開２００２−１５１２３２号公報
【特許文献４】特開２００８−１７０８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記従来技術に示したようなベルト定着方式の定着装置において、上記の非通紙部昇温は大きな問題であり、特に低熱容量の定着ベルトを用いているため、非通紙部の加圧ローラが膨張して、非通紙部の定着ベルト搬送力が通紙部よりも高くなり、定着ベルトに長手方向の搬送ムラが生じて、定着ベルトの破損を招くという問題も生じる。
【００１２】
このような非通紙部昇温の問題を解決する加熱装置として、特許文献３がある。この加熱装置を、ベルト定着装置の定着ベルトに適用した場合で、特許文献３に開示される加熱装置のようにポリイミド等の絶縁フィルムで構成された面状発熱体を用いた場合には、異常昇温時にポリイミドの耐熱性が維持できないため発煙等が生じるという欠点を有している。
【００１３】
そこで、発熱体をセラミック内部に埋設したセラミックヒータを加熱部材に設置して定着ベルトを加熱する方法が考えられる。しかし、このセラミックヒータを用いた場合、１個のセラミックヒータ内にパターン化するには同一平面状に形成するか積層する方法が挙げられるが、パターンを同一平面上に形成しようとすると、発熱体の設置面積を広く取る必要があり、望ましくない。  積層する方法として、特許文献４には、セラミックヒータ中に前記発熱線を積層する発熱体が挙げられているものの、絶縁距離を確保するため、セラミック層が何層にも必要となるため、熱容量の大きいセラミックヒータとなり、伝熱効率が悪くなるという欠点を有している。
【００１４】
本願は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、発熱体を有する加熱部材が備えられるベルト定着装置において、ウォームアップ時間が短く、高速印字時での定着ローラの温度追従性が良好で、非通紙部昇温に対応することができ、加熱ムラと伝熱効率の低下が発生するのを抑制して高効率の伝熱効率で均一な定着性を達成可能な定着装置を提供することである。
また、本発明の別の目的は、該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】
【００１５】
本発明は、定着部材と加熱部材に張架された無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを介して定着部材に対向する位置に加圧部材を備え、定着ベルトと加圧部材間に搬送される記録媒体を加熱加圧して定着する定着装置であって、加熱部材は、定着ベルトと摺動する略円弧状断面を有する放熱部材と、放熱部材の内方であって定着ベルトの搬送方向に配設された複数個の抵抗発熱体とを有することを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明は、抵抗発熱体は、複数の発熱領域を有することを特徴とするものである。また、抵抗発熱体は、セラミックス板の異なる厚み位置に形成された複数のヒータで構成されることを特徴とする。また、複数の発熱領域は、セラミックス板の長手方向の異なる位置に設けられていることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明は、定着装置は、定着ベルト表面の温度を検出する検出部と、検出部によって検出されたベルト表面温度が所定の温度範囲内になるように前記抵抗発熱体への給電を制御する給電制御部を備えることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明は、抵抗発熱体への給電は、定着ベルトの搬送方向において、上流側が下流側よりも小さくなるよう制御されることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明は、加熱部材と定着ベルトとで形成される加熱領域部において、定着ベルトの搬送方向の下流側端に非接触温度センサを配設して、抵抗発熱体の給電を制御することを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明は、加熱部材が、加圧バネにより定着ベルトに押圧されるように固定されることを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明は、複数個の加熱部材が、加熱部材内側方向に配置された加圧バネを介して金属製の支持部材に支持されていることを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明は、前記放熱部材は、前記定着ベルトが摺動する表面にフッ素を含有するＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）樹脂と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）樹脂との少なくとも何れか１つからなるコーティングがされていることが好ましい。
【００２３】
また、本発明は、前記定着装置を備えた画像形成装置を用いることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の定着装置は、発熱体を有する加熱部材が備えられるベルト定着装置において、ウォームアップ時間が短く、高速印字時での定着ローラの温度追従性が良好で、非通紙部昇温に対応することができ、加熱ムラと伝熱効率の低下が発生するのを抑制して高効率の伝熱効率で均一な定着性を達成可能との効果を奏する。
また、本発明は、各抵抗発熱体を低電力とすることができるとの効果を奏する。
【００２５】
本発明の定着装置には、定着ベルトを加熱する加熱部材の加熱部には、前記定着ベルトが摺動する方向に複数個の抵抗発熱体が設置されており、抵抗発熱体１個で定格電力とした場合に比べ、複数個に抵抗発熱体を分割することで各抵抗発熱体を低電力とすることができる。
【００２６】
更に、前記放熱部材の内面に幅の狭い抵抗発熱体を前記定着ベルトが摺動する方向に複数配設できるので、湾曲を有する前記放熱部材の形状を前記定着ベルトが密着できる略円弧状に変更することができる。
【００２７】
更に、前記抵抗発熱体を前記定着ベルトに近接できることとなり、前記定着ベルトへの伝熱効率が向上するので、各抵抗発熱体を低電力とすることができる。
【００２８】
更に、略円弧状を有する放熱部材とすることで、前記定着ベルトを円滑に摺動させることができるため、前記定着ベルトと前記放熱部材表面の密着性が上がり、前記定着ベルトへの伝熱効率が向上し、各抵抗発熱体を低電力とすることができる。
【００２９】
更に、前記抵抗発熱体をセラミックヒータとし、発熱パターンが複数形成されて発熱制御するため、より細やかな温度制御が可能となる。
【００３０】
更に、前記セラミックヒータへの給電を制御する給電制御部を備えているため、加熱ムラを抑制して即応性が良好な高精度の温度制御が可能となり、画像欠陥のない良好な画像を提供することができる。
【００３１】
更に、加圧バネにより前記放熱部材を前記定着ベルトに押圧しているため、前記定着ベルトの張力を一定に制御することが可能となり、前記定着ベルトと前記放熱部材表面の密着性が更に上がり、前記定着ベルトへの伝熱効率が向上するので、各セラミックヒータを低電力とすることができる。
【００３２】
更に、前記定着ベルト表面温度が均一となり、前記定着ベルトの摺動する面圧も均一化されることから前記定着ベルトの蛇行を抑制することが可能となり、前記定着ベルト及び前記放熱部材表面の耐久性も向上することができる。
【００３３】
更に、ウォームアップ動作中及び印字中に前記加熱部材及び前記定着ベルトからの放射熱を前記加熱部材内側方向に配置された加圧バネを介して配設された金属製の支持部材に吸収蓄熱させておくことで、スリープ状態から動作状態への復帰時の前記定着ベルト及び前記定着部材を加熱する時に雰囲気温度がある程度高くなっていることになるため、スリープ状態から動作状態への復帰時間を短縮することができる。
【００３４】
更に、セラミックヒータの長手方向で中央部と端部で発熱量を異なるようにすることで、サイズの異なる紙への対応が可能となり、小サイズ紙を連続で印字した場合、紙が通過していない端部は、紙に熱を奪われることがないため過度の温度上昇が発生してしまう。しかし、前記セラミックヒータの長手方向で中央部と端部で発熱量を異なるようにすれば、端部を独立して温度制御できるため、過度の温度上昇を抑制でき、前記定着ベルト及び前記加熱部材の耐久性を確保することができる。
【００３５】
更に、複数個のセラミックヒータの電力を、前記定着ベルトの搬送方向上流側を小さく、下流側すなわち前記加熱領域部出口付近で大きくすることで、前記定着ニップ部で定着に必要な温度を確保しやすくなり、画像品質を安定化することができる。
【００３６】
更に、加熱部材の加熱領域部下流側端の位置を非接触センサで検知し電力制御することで加熱領域部出口の温度を管理し、しかも下流側ほど電力を高く設定することで、余分な電力を使用する必要がなく定着ベルトを加熱することが可能となる。
【００３７】
更に、前記放熱部材は、前記定着ベルトが摺動する表面にフッ素を含有するＰＴＦＥ樹脂とＰＦＡ樹脂との少なくとも何れか１つからなるコーティングをすることで、前記定着ベルトと前記放熱部材との摺動抵抗を低下させ、前記定着ベルト及び前記放熱部材の耐久性を向上することができる。
【００３８】
また更に、本発明によれば、画像形成装置は、前記定着装置を備えることによって、ウォームアップ時間が短く、高速印字に対応でき定着ムラのない画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る定着装置が搭載された画像形成装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態である定着装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態である定着装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の加熱部材の構成を示す図である。    （ａ）  本発明の第１実施形態である加熱部材の構成を示す図である。    （ｂ）  本発明の他の実施形態である加熱部材の構成を示す図である。
【図５】本発明の他の実施形態である加熱部材の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施形態である定着装置を放熱部材の長手方向から見た図である。
【図７】本発明の実施形態であるセラミックヒータを示す図である。    （ａ）  セラミックヒータの外観図    （ｂ）  セラミックヒータを構成する発熱パターン図    （ｃ）  セラミックヒータの断面図
【図８】本発明の実施形態である加熱領域部を示す図である。    （ａ）  加熱部材の加熱領域部周方向の位置と温度との関係を示すグラフである。    （ｂ）  本発明の実施形態に対する参考例となる加熱部材の加熱領域部周方向の位置を示す図である。    （ｃ）  本発明の第１実施形態である加熱部材の加熱領域部周方向の位置を示す図である。
【図９】セラミックヒータにおいて通電を制御する制御手段の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施形態に対する参考例となる加熱部材の構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に対する他の参考例となる加熱部材の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１は、本発明の実施の一形態である画像形成装置１００の構成を示す図である。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及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。
【００４１】
画像形成装置１００は、ブラック（Ｋ）及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、例えば、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。
【００４２】
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。
【００４３】
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１、第１反射ミラー２、第２反射ミラー３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。
【００４４】
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のそれぞれには、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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
一次転写ローラ１３ａ〜１３ｄは、直径８〜１０ｍｍのステンレス等の金属を基材とする軸の表面を導電性の弾性材（例えば、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエン共重合ゴム）、発泡ウレタン等）によって被覆して構成されている。
【００４８】
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。
【００４９】
但し、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。例えば、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及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。
【００５０】
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。
【００５１】
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の表面にトナー像が転写される。
【００５２】
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。
【００５３】
トナー像が転写された記録紙は、本発明の定着装置１５に導かれ、定着ローラ１５ａ及び加熱部材の間に張架された定着ベルトと、加圧ローラ１５ｂとの間に形成される定着ニップ部を通過して加熱及び加圧を受ける。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によって排紙トレイ１８上に排出される。
【００５４】
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を二次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間及び定着装置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。
【００５５】
用紙搬送路Ｐ１には、用紙カセット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２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。
【００５６】
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。更に、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。
【００５７】
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、及び、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、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。
【００５８】
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。
【００５９】
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を介して感光体ドラム１０１ａに圧接させる。
【００６０】
図２は、本発明の第１実施形態である定着装置１５の構成を示す図である。定着装置１５は、定着部材である定着ローラ１５ａと、加圧部材である加圧ローラ１５ｂと、定着ベルト６４と、加熱部材６０とを含んで構成される。定着装置１５においては、定着ベルト６４が定着ローラ１５ａと加熱部材６０との間に張架され、加圧ローラ１５ｂが定着ベルト６４を介して定着ローラ１５ａに対向圧接するように配置されている。そして、定着ローラ１５ａと加熱部材６０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。
【００６１】
そのため、定着ローラ１５ａと加熱部材６０との間に張架される定着ベルト６４が摺動するとき、蛇行するのを防止して、定着ベルト６４の耐久性を高く維持することができる。
【００６２】
定着装置１５は、加熱部材６０が定着ベルト６４と接触して定着ベルト６４を加熱し、定着ベルト６４と加圧ローラ１５ｂとで形成する定着ニップ部１５ｃを所定の定着速度もしくは複写速度で記録媒体である記録紙８０が進行方向Ｙ０方向に通過したとき、記録紙８０上に担持されている未定着のトナー像８１を記録紙８０上に加熱加圧して定着する装置である。
【００６３】
なお、未定着のトナー像８１は、例えば、非磁性一成分現像剤（非磁性トナー）、非磁性二成分現像剤（非磁性トナー及びキャリア）、磁性現像剤（磁性トナー）等の現像剤（トナー）によって形成される。また、定着速度とはプロセス速度のことであり、複写速度とは１分あたりの複写枚数のことである。また、記録紙８０が定着ニップ部１５ｃを通過するときには、定着ベルト６４は、記録紙８０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。
【００６４】
定着ローラ１５ａは、定着ベルト６４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、定着ベルト６４を介して加圧ローラ１５ｂに対向圧接し、回転軸周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Ｙ１方向に回転する。
【００６５】
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、例えば、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、弾性層にシリコーンゴム、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６４を介して加圧ローラ１５ｂに対向圧接するときの力は、２１６Ｎ程度である。
【００６６】
加圧ローラ１５ｂは、図示しない駆動モータ（図９に示す駆動モータ９４）により回転軸周りに回転方向Ｙ２方向に回転駆動することによって、定着ベルト６４を搬送する。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、例えば、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、弾性層にはシリコーンゴム、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やＰＴＦＥ等のフッ素樹脂が適している。
【００６７】
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６６が配置されている。図示しない主制御部であるＣＰＵ（図９に示すＣＰＵ９５）が図示しない電源回路（図９に示す電源回路９３）からヒータランプ６６に電力を供給（通電）させることによって、ヒータランプ６６が発光し、ヒータランプ６６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。
【００６８】
定着ベルト６４は、加熱部材６０によって所定の温度に加熱され、定着ニップ部１５ｃを通過する未定着のトナー像８１および記録紙８０を加熱する。定着ベルト６４は、直径５０ｍｍの無端状のベルトで、加熱部材６０と定着ローラ１５ａによって張架され、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６４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Ｙ１方向に回転するようになっている。
【００６９】
定着ベルト６４は、ポリイミド等の耐熱性樹脂あるいはステンレス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及び弾性に優れたエラストマー材料（例えば、シリコーンゴム）が形成され、更にその表面に離型層として耐熱性及び離型性に優れた合成樹脂材料（例えば、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、加熱部材６０との摺動負荷を低減することができる。
【００７０】
また、定着装置１５においては、温度検出手段として、定着ベルト６４の周面には発熱体側サーミスタ６３、加圧ローラ１５ｂの周面には加圧ローラ側サーミスタ６５が配設されており、それぞれの表面温度を検出するようになっている。
【００７１】
発熱体側サーミスタ６３によって検出された定着ベルト６４の表面温度に基づいて、セラミックヒータ６７に対する通電が制御される。本実施の形態における発熱体側サーミスタ６３は、非接触式の温度検出手段であり、赤外線検知型の温度センサである。接触式の温度検出手段を定着ベルト６４に接触して配置する構成では、定着ベルト６４と接触する界面において、接触式温度検出手段が定着ベルト６４の表面離型層を磨耗させる場合がある。
【００７２】
このようにして定着ベルト６４の表面離型層が損傷、劣化した場合には、出力画像に影響を及ぼす。また、加圧ローラ側サーミスタ６５によって検出された加圧ローラ１５ｂの表面温度に基づいて、ヒータランプ６６に対する通電が制御される。
【００７３】
図３は、本発明の他の実施形態である定着装置の構成を示す図である。図３の実施例は図２で示した実施例の定着ローラ１５ａを定着パッド１５ｄに置き換えたものである。定着パッド１５ｄは、シリコーンゴム等の弾性体からなる弾性層と定着ベルト６４とのスベリ摩擦力を低減させる表層と、芯金から構成され、定着ベルト６４を介して加圧ローラ１５ｂに対向圧接配置されている。
【００７４】
図４（ａ）は、定着装置１５が有する加熱部材６０の構成を示す図である。加熱部材６０は、図３に示す定着ベルト６４に接触して定着ベルト６４を所定の温度に加熱するための部材である。加熱部材６０は、放熱部材６２、セラミックヒータ６７Ａ、６７Ｂ、６７Ｃ、良熱伝導部材６８ａ、弾性断熱部材６８ｂ、押圧部材６８ｃを含んで構成される。
【００７５】
本実施の形態では、図４（ａ）に示すように、セラミックヒータは加熱部材６０中に３個（６７Ａ、６７Ｂ、６７Ｃ）配設した。本実施の形態のようにセラミックヒータを複数個配設すれば、複数個を通電制御することにより、より細やかな温度管理が可能となる。
【００７６】
また、複数個で発熱制御するため、より細やかな温度制御が可能となり、画像欠陥のない良好な画像を提供することが可能となる。
【００７７】
また、製造時の抵抗発熱線の抵抗管理も、大電力を管理するよりも小電力を管理するほうが管理しやすく、ばらつきの小さい高品質のセラミックヒータ、ひいては該セラミックヒータを備えた定着装置が作製可能となる。
【００７８】
更に、図４（ｂ）に示すように本実施の別の加熱部材６０の形態では、放熱部材６２を分割し、各々でセラミックヒータ６７を有する放熱部材６２として加熱部材６０を構成することもできる。
【００７９】
図５は、定着装置１５が有する本発明の他の実施形態である加熱部材６０の構成を示す図である。定着ベルト６４を加熱する加熱部材６０は、図４（ａ）で示した放熱部材６２の代わりに複数個の放熱部材６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃを配置し、加熱するよう構成されている。
【００８０】
これにより、複数個の放熱部材６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃは熱容量を抑制した形状を有する湾曲形状であることから、熱容量が抑制される。
【００８１】
複数個の放熱部材６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃは、定着ベルト６４が摺動する面と反対側の面に、アルミ等の良熱伝導性の素材である良熱伝導性部材６８ａを配し、更に良熱伝導性部材６８ａを介して、複数個の放熱部材６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃに対向する面にセラミックヒータ６７を配した。
【００８２】
更に、加圧バネ６８ｄを介して支持部材６９により複数個の放熱部材６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃを定着ベルト６４に押圧し、加熱部材６０からの熱を定着ベルト６４に供給できるよう構成されている。更に、複数個の放熱部材６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃは定着ベルト６４の摺動に対応して動くように、定着装置のサイドフレーム（図６に示すサイドフレーム７０）に図示しない切り欠きが入れられている。
【００８３】
更に、加圧バネ６８ｄとセラミックヒータ６７の間に押圧部材６８ｃを介して加熱部材６０を支持するためのＳＵＳ等の剛性の高い弾性断熱部材６８ｂを配設した。これにより定着ベルト６４の張力が調整されやすく、定着ベルト６４の蛇行を抑制することが可能になる。
【００８４】
従って、加熱部材６０は定着ベルト６４と複数個の放熱部材６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ表面の密着性が上がり定着ベルト６４への伝熱効率が高くなるため、消費電力の増大を抑えて省エネルギー化が達成できる。
【００８５】
更に定着ベルト６４の表面温度が均一となり、面圧も調整されることから定着ベルト６４の蛇行を抑制することが可能で、定着ベルト６４及び複数個の放熱部材６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ表面の耐久性も向上する。
【００８６】
また、複数個で発熱制御するため、より細やかな温度制御が可能となり、画像欠陥のない良好な画像を提供することが可能となる。
【００８７】
加熱部材６０及び定着ベルト６４からの放射熱をウォームアップ動作中及び印字中に、加熱部材６０内側方向に配置された加圧バネ６８ｄを介して配設された金属製の支持部材６９に吸収蓄熱させておく。そのことで、スリープ状態から動作状態への復帰時の定着ベルト６４及び定着ローラ１５ａを加熱する時に雰囲気温度がある程度高くなっていることになるため、スリープ状態から動作状態への復帰時間を短縮することができる。
【００８８】
図６は、本発明の実施形態である定着装置を放熱部材６２の長手方向から見た図である。放熱部材６２は、胴部６１ａ及びジャーナル部６１ｂとからなる中空のロール形状であり、胴部６１ａは下半分が切断された切り欠き部を有する略半円弧状の断面形状となっている。
【００８９】
胴部６１ａは、定着ベルト６４と接触する部分であり、半円弧状の内側表面にはセラミックヒータがその長手方向が放熱部材６２の長手方向に対応するように固着配置されて、セラミックヒータで発生する熱を定着ベルト６４に伝達するための部分である。そのため、放熱部材６２は、高い熱伝導性を有する材料から形成する必要がある。放熱部材６２を構成する材料としては、アルミニウム等の金属を挙げることができる。
【００９０】
セラミックヒータは、セラミックヒータの給電端子部（図７に示す給電端子部６７ａ）に給電制御部３０を介して電源３１からの電圧を印加させて通電することによって発熱する。なお、給電制御部３０は、制御手段９０によって制御されて、発熱体側サーミスタ６３により検出された温度に基づき、供給電力を制御するように構成されている。
【００９１】
また、定着ベルト６４と接触する部分となる放熱部材６２の胴部６１ａには、定着ベルト６４との間の摩擦力を低減可能なトップコート層が形成されるのが好ましい。トップコート層を構成する材料としては、ＰＴＦＥ樹脂とＰＦＡ樹脂との少なくともいずれか１つの材料を挙げることができる。
【００９２】
これによって、加熱部材６０と定着ベルト６４との間の摩擦力を低減することができ、定着ベルト６４が磨耗するのを防止して定着ベルト６４の高い耐久性を確保することができるとともに、定着ベルト６４を駆動する図２に示す定着ローラ１５ａ及び加圧ローラ１５ｂへの負荷も低減することができる。
【００９３】
従って、定着ローラ１５ａ及び加圧ローラ１５ｂの耐久性も確保し、低電力で駆動することが可能となる。
【００９４】
ジャーナル部６１ｂは、胴部６１ａの両端部に形成される部分であり、放熱部材６２が定着ベルト６４との摩擦力で回転しないように定着装置１５のサイドフレーム７０に固定されている。このように、放熱部材６２は回転しないように構成されているので、セラミックヒータが発熱するときに高電流が供給されても、安全性を充分確保することができる。
【００９５】
さらに、ジャーナル部６１ｂには、定着ベルト６４が回転摺動するときに蛇行を防止する蛇行防止用カラー７１が定着ベルト６４の端部に接触するように形成されている。なお、蛇行防止用カラー７１としては、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）からなるカラーを用いることができるが、これに限定されるものではなく、放熱部材６２と独立で回転できる構成のものであればよい。
【００９６】
このように蛇行防止用カラー７１が回転自在であるので、定着ベルト６４が蛇行防止用カラー７１に当接しても負荷がかかることなく摺動するため、定着ベルト６４が割れてしまうのを防止して、定着ベルト６４の耐久性を高く維持することができる。
【００９７】
なお、放熱部材６２が断面略円弧状の中空ローラでなく、断面略円弧状の外周形状を有する部材の場合（図１０に示す、本発明の実施形態に対する参考例）には、蛇行防止用カラー７１を放熱部材６２に装着せずに、定着ローラ１５ａに装着させることもできる。
【００９８】
また、定着ベルト６４の周面近傍には、定着ベルト６４の異常昇温を検知して所定の温度以上になると電源回路（図９に示す、電源回路９３）を切断するサーモスタットまたはサーマルプロテクタ９１が配設されている。
【００９９】
図７（ａ）は、加熱部材６０が有する面状発熱体の１例であるセラミックヒータ６７の構成を示す図であり、絶縁性のアルミナセラミックス基板中に銀・パラジウム等の抵抗発熱線が埋設され、加熱部材６０の長手方向Ｙ３の両端部には、給電端子部６７ａ、６７ｋを配設したセラミックヒータを示す図である。抵抗発熱線６７ｊは給電端子部６７ａに接続されている。
【０１００】
図７（ｂ）に示すように、具体的には、メインヒータ６７ｂ及びサブヒータ６７ｃを構成する抵抗発熱線をスクリーン印刷により形成し、高温で重ね合わせ一体焼成することにより、図７（ａ）に示すセラミックヒータ６７を得た。図７（ｃ）に図７（ａ）のＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’断面の概略図を示したが、同一厚みの位置にメインヒータ抵抗発熱線６７ｄ、更に別の厚み位置にサブヒータ抵抗発熱線６７ｅが埋設されたセラミックヒータ６７としたものである。
【０１０１】
セラミックヒータ６７の発熱パターンは、メインヒータ６７ｂの発熱パターン及びサブヒータ６７ｃの発熱パターンから構成されており、複数の発熱量の異なる領域を有する。本実施の形態では、セラミックヒータ６７は、絶縁性セラミック６７ｆの長手方向に対して両端部の発熱領域（サブヒータ６７ｃ）と、中央部の発熱領域（メインヒータ６７ｂ）との２つに分割された発熱領域が形成されるように、発熱パターンが形成されている。
【０１０２】
絶縁性セラミックス６７ｆは、アルミナ、アルミナ／シリカ、窒化アルミ、窒化ケイ素等のセラミックス材料によって形成される層であり、発熱パターンが形成されるセラミックヒータ６７の基層及び絶縁層となる。
【０１０３】
各発熱パターンは、電圧が印加されて通電することによってジュール発熱する銀・パラジウム等の抵抗発熱線が、全体として一定の形状の面を構成して形成される。
【０１０４】
ここで、抵抗発熱線は、正の抵抗温度特性を有することが好ましい。負の抵抗温度特性を有する発熱体は、温度が上昇するにつれて発熱体自身の電気抵抗値が低下するため、発熱体に流れる電流が大きくなり、電力量が大きくなる。そのため、負の抵抗温度特性を有する発熱体は、電力管理性の観点から好ましくない。
【０１０５】
セラミックヒータ６７に形成される発熱パターンは、図７（ｂ）に示すような線状であるが、折れ曲がり部分は鋭角とならないように曲率を有する曲線とし、その両端部に接続部である給電端子部６７ａを有する。これによって、線状部では充分に発熱する一方、折れ曲がり部分において局所的に電流が集中して流れるのを防止できる。
【０１０６】
前記接続部を構成する材料は、線状部と同一の材料であってもよく、本実施の形態では、線状部を構成する材料と同一材料とし、給電端子部６７ａの発熱量を抑制するため、更に給電信頼性向上のためにも広い面積とした。
【０１０７】
そして、セラミックヒータ６７においては、セラミックヒータ６７の長手方向中央部の発熱パターン６７ｇと、両端部の発熱パターン６７ｈ，６７ｉとが、区別された状態で通電可能となるように、図６に示す給電制御部３０によって通電制御される。
【０１０８】
具体的には、発熱パターン６７ｇの抵抗発熱線６７ｊは、その両端部がセラミックヒータ６７の長手方向両端部に形成される給電端子部６７ａに接続されている。発熱パターン６７ｈの抵抗発熱線と発熱パターン６７ｉの抵抗発熱線とは、一端部同士が前記接続部と同じ材料からなるパターン接続部によって電気的に接続され、各他端部が給電端子部６７ａとは異なる端子である給電端子部６７ｋに接続されている。
【０１０９】
そして、発熱パターン６７ｈの抵抗発熱線と発熱パターン６７ｉの抵抗発熱線は、発熱パターン６７ｇの抵抗発熱線とは区別された状態で発熱する。
【０１１０】
以上のように、セラミックヒータ６７においては、セラミックヒータ６７の長手方向における発熱量を、通電状態を切替えることによって調整することができ、放熱部材６２及び定着ベルト６４の表面における温度分布が所望の温度分布となるように調整することができる。
【０１１１】
セラミックヒータ６７の長手方向に形成される発熱パターンの全幅は、例えば、定着装置１５に通紙される記録紙８０の幅等を考慮して設定すればよい。具体的には、定着ベルト６４に対向して配置されるセラミックヒータ６７の幅が、記録紙８０の最大通紙幅とほぼ同じになるように、発熱パターンの幅を設定する。これによって、定着装置１５に通紙される記録紙８０は、両端部と中央部とで温度差がなく、通紙幅全領域にわたって温度分布の均一化が図られた状態で通紙される。
【０１１２】
従って、サイズの異なる紙への対応が可能となり、小サイズ紙を連続で印字した場合、紙が通過していない端部が、過度の温度上昇が発生してしまうことはない。
【０１１３】
図８は、加熱部材の加熱領域部周方向の位置と温度との関係について示すグラフである。セラミックヒータ６７を１個だけ配設し、放熱部材６２の加熱領域部周方向の位置を図８（ｂ）に示すようにａ〜ｅとした場合、放熱部材６２の表面の温度は、図８（ａ）中の折れ線（ｆ）に示すように温度変動が大きく、加熱領域部上流側ａ付近だけでなく、加熱領域部下流側ｅ付近も温度が低い。
【０１１４】
このように、定着ベルト６４が放熱部材６２から離れる直前（ｅ付近）では温度が低いため、定着ベルト６４が図２に示す定着ニップ部１５ｃに移動した時も温度が低いままとなる。
【０１１５】
しかし、図８（ｃ）に示した本実施形態では、複数個のセラミックヒータ６７に分割配設されている。図８（ａ）に示す折れ線（ｇ）−１では放熱部材６２の加熱領域部周方向の位置ａ〜ｅで同一温度のままとなっているが、折れ線（ｇ）−２のように、加熱領域部周方向の下流側に行くにしたがって温度が高くなるように設計できるため、定着ベルト６４は高い温度を維持したまま、定着ニップ部１５ｃに移動することができる。
【０１１６】
更に、加熱部材の加熱領域部下流側端（ｅ付近）の位置を非接触センサで検知する電力制御とする。加熱領域部の出口温度を管理し、しかも上流側より下流側ほど電力を高く設定できているので、余分な電力を使用することがなく、定着ベルト６４を低電力で加熱することが可能となる。
【０１１７】
図９は、定着装置の電気的構成を示すブロック図である。定着装置では、発熱体側サーミスタ６３及び加圧ローラ側サーミスタ６５によって検出された温度データ、サーマルプロテクタ９１によって検出された定着ベルトの異常昇温データに基づいて、温度制御手段としての制御回路９２が通電を制御する。また、制御回路９２は、駆動モータ９４を制御して、定着ローラを回転軸周りに回転させて、図２に示す定着ベルト６４を回転させる。そして、制御回路９２及び電源回路９３は、定着装置の全動作を制御する主制御部であるＣＰＵ９５によって統括的に制御される。
【０１１８】
具体的には、ＣＰＵ９５は、画像形成指示の入力を受けると、電源回路９３に電力供給を指示する制御信号を出力する。ここで、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等の外部機器から入力される指示であり、この画像形成指示が入力されることによって、定着装置は定着処理動作を開始する。
【０１１９】
ＣＰＵ９５から制御信号が入力された電源回路９３は、電力制御手段９６を介して、発熱部材であるヒータランプ６６に電力を供給して定着ベルト６４を加熱させ、セラミックヒータ６７に電力を供給して図２に示す加圧ローラ１５ｂを加熱する。ここで、電力制御手段９６は、加熱部材であるセラミックヒータ６７に対する投入電力を、所定の一定値に制御する電力制御手段９６を兼ねる。
【０１２０】
制御回路９２は、入力された信号に基づいて、定着ベルト６４及び加圧ローラ１５ｂの表面温度が所定の定着温度になったと判断すると、図２に示す定着ニップ１５ｃ部に、未定着のトナー像８１が形成された記録紙８０が搬送される。このとき、記録紙８０は、未定着のトナー像８１を担持した面を定着ベルト６４側に向けて搬送される。そして、記録紙８０上の未定着のトナー像８１が定着ベルト６４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６４から熱が付与され、また加圧力を受けて記録紙８０の表面に定着される。
【０１２１】
図１０及び図１１は、本発明の実施形態に対する参考例となる加熱部材の構成を示す図である。加熱部材６０にセラミックヒータ６７を１個だけ配設したため、セラミックス基板のフラットな面の幅が広くなり、放熱部材６２の熱容量も大きくなってしまい加熱効率が低下する。
【０１２２】
これを図１１に示すように放熱部材６２の形状を熱容量を低下させた形状にすると、放熱部材６２の外側の略円弧形状は角が立ったようになり、放熱部材６２と定着ベルト６４との密着性が低下し、定着ベルト６４の浮きや脈動が生じ、加熱効率の低下と温度ムラが発生し、定着ベルト６４及び放熱部材６２の表面のフッ素系ＰＴＦＥ樹脂もしくはＰＦＡ樹脂のコーティングの耐久性も低下するという問題が起きてしまう。
【０１２３】
以下、実施例、参考例を用いて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例、参考例に限定されるものではない。
（実施例１）
実施例１において使用した定着装置は、図２で示す定着装置１５である。この定着装置１５を複写機（商品名：ＭＸ−４５００ＦＮ、シャープ株式会社製）に搭載した。加熱部材の構成は、図４（ａ）に示す図である。実施例１における詳細条件は、以下のようにした。
＜定着ローラ１５ａ＞
直径が３０ｍｍで、芯金が直径１５ｍｍのステンレス鋼、弾性層が厚さ３ｍｍのシリコーンスポンジゴムであるものを使用した。
＜加圧ローラ１５ｂ＞
直径が３０ｍｍでシリコーンソリッドゴムからなり、離型層には厚さ３０μｍのＰＦＡチューブ、内部に定格電力４００Ｗのヒータランプを配置したものを使用した。
＜定着ベルト６４＞
基材に厚さ７０μｍのポリイミド、弾性層に厚さ１５０μｍのシリコーンゴム、離型層に厚さ３０μｍのＰＦＡチューブが被覆されたベルトを使用した。
＜蛇行防止用カラー７１＞
内径１５ｍｍ、直径３２ｍｍ、幅７ｍｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）からなるカラーを、定着ベルト６４の端部と接するように定着ローラ１５ａ端部に配置した。
＜加熱部材６０＞
放熱部材６２：外径が２８ｍｍ、肉厚１〜２ｍｍで、内部にセラミックヒータを装着可能な凹部を有するアルミ部材を作製した。定着ベルト６４が摺動する放熱部材６２の表面には、マイカを充填したＰＴＦＥ及びＰＦＡの混合物を厚み２０μｍにコーティングした。
【０１２４】
セラミックヒータ６７：図７で示すセラミックヒータであり、定着ローラ１５ａの軸方向に対応する長手方向の長さは３４０ｍｍとし、幅は５ｍｍ、厚み０．８ｍｍとした。銀・パラジウムから形成される抵抗発熱線をアルミナ／シリカから形成される絶縁性セラミックス６７ｆにスクリーン印刷して発熱パターンを形成し、高温で絶縁保護一体焼成することで、図４（ａ）に示すセラミックヒータ６７Ａ、６７Ｂ、６７Ｃを作製した。このとき、セラミックヒータ６７Ａのメインヒータの電気抵抗／定格電力は、２５℃で４．００Ω／２２５Ｗ、セラミックヒータ６７Ｂは４．４４Ω／２５０Ｗ、セラミックヒータ６７Ｃは４．８９Ω／２７５Ｗであった。セラミックヒータ６７Ａのサブヒータの電気抵抗／定格電力は、２５℃で６．７０Ω／１３５Ｗ、セラミックヒータ６７Ｂは７．４１Ω／1５０Ｗ、セラミックヒータ６７Ｃは８．１５Ω／１６５Ｗであった。
＜サーミスタ＞
発熱体側サーミスタ６３として非接触赤外線方式のセンサを加熱部材６０の加熱領域部下流側端に軸方向中央部及び端部それぞれに配設し、加圧ローラ側サーミスタ６５としては接触式サーミスタを使用した。
＜制御手段＞
発熱体側サーミスタ６３によって検出された温度から、それぞれの発熱領域に対する給電を制御するようにした。また、加圧ローラ側サーミスタ６５によって検出された温度に基づいて、加圧ローラ１５ｂのヒータランプ６６に対する給電を制御するようにした。
＜定着条件＞
定着ニップ部１５ｃの長さ：７ｍｍ（定着ニップ部の記録紙８０の搬送方向の長さ）
定着速度：２２０（ｍｍ／ｓｅｃ）
加熱領域部の長さ：４４ｍｍ（定着ベルト６４と加熱部材６０との定着ベルト６４搬送方向の接触長さ）
加熱領域部の幅：３００ｍｍ（定着ローラ１５ａの軸方向に対応する長さ）
セラミックヒータ６７に１００Ｖ電源及び図６に示す制御手段９０を接続し、定着ベルト６４の表面温度を１９０℃に設定した。
【０１２５】
次に、複写機におけるウォームアップ時間、Ａ３サイズ普通紙５００枚連続通紙した場合の温度ムラ、小サイズ紙（封筒）５００枚を連続通紙した場合の端部昇温を観察した。
【０１２６】
１００Ｖの電圧をセラミックヒータ６７Ａ、６７Ｂ、６７Ｃ全体に位相制御なしにフル通電した場合、メインヒータは７５０Ｗ、サブヒータは４５０Ｗであった。トータル１２００Ｗでウォームアップ時間（定着ローラ１５ａ上の定着ベルト６４の表面温度全体が１９０℃に到達するまでの時間）は、定着ベルト６４が加熱部材６０の表面に密着して摺動しており、２５．６ｓｅｃであった。
【０１２７】
後述する比較例１に比して、ウォームアップ時間が短く、動作を停止している待機状態から動作状態に復帰する復帰状態への移行を迅速に行うことができていることがわかる。
【０１２８】
セラミックヒータ６７の電力供給制御に、設定電力値として９７０Ｗを設定し、Ａ３サイズ普通紙５００枚連続通紙を行った。全ての出力画像において画像濃度ムラはなく、画像欠陥のない良好な画像が得られた。更に、小サイズ紙（封筒）５００枚を連続通紙したときの、加熱部材６０の両端部の温度を、発熱体側サーミスタ６３で測定したところ、過昇温は観られず、消費電力も効率よく抑制できた。これは、複数個のセラミックヒータが、セラミックス板の長手方向に発熱量が異なるように発熱パターンを形成されているためである。
【０１２９】
また、放熱部材６２の表面にはマイカを含むＰＴＦＥ及びＰＦＡの混合樹脂からなるコート層が形成されているため、定着ベルト６４への伝熱効率が良いだけでなく、放熱部材６２と定着ベルト６４との間の摩擦力が抑制され、摩擦抵抗のない円滑な摺動となり定着ベルト６４の蛇行を抑制できた。更に定着ベルト６４の表面の温度検知に非接触式のサーミスタを使用したため、定着ベルト６４の表面の損傷もなく、定着ベルト６４及び放熱部材６２の表面のコーティングのライフは２００Ｋ枚を確保できた。
【０１３０】
従って、長期にわたり信頼性と安全性を確保し、加熱部材６０の寿命を維持するだけでなく、省エネルギー仕様の定着装置を備えた複写機を提供することができた。
（参考例１）
参考例１も実施例１と同様、複写機（商品名：ＭＸ−４５００ＦＮ、シャープ株式会社製）にて評価を行った。加熱部材の構成は、図１１に示す図である。参考例１における詳細条件は、以下のようにした。
＜加熱部材６０＞
放熱部材６２：外径が２８ｍｍで、内部にセラミックヒータ６７Ｄを装着可能な図１１に示すアルミ部材とした。定着ベルト６４が摺動する表面には、マイカを充填したＰＴＦＥ及びＰＦＡの混合物を厚み２０μｍにコーティングした。
【０１３１】
セラミックヒータ６７Ｄ：定着ローラ１５ａの軸方向に対応する長手方向の長さは３４０ｍｍとし、幅は１２ｍｍ、厚み０．８ｍｍとした。銀・パラジウムから形成される抵抗発熱線をアルミナ／シリカから形成される絶縁性セラミックス６７ｆにスクリーン印刷して発熱パターンを形成し、高温で絶縁保護一体焼成することで、セラミックヒータ６７Ｄを作製した。このとき、セラミックヒータ６７Ｄのメインヒータの電気抵抗／定格電力は、２５℃で１３．３３Ω／７５０Ｗ、サブヒータの電気抵抗／定格電力は、２５℃で２２．２０Ω／４５０Ｗであった。
それ以外の部材、条件は実施例１と同様に行った。
【０１３２】
まず、セラミックヒータ６７への印加電圧を１００Ｖに設定し、ウォームアップ時間、Ａ３サイズ普通紙５００枚の連続通紙した場合の温度ムラ、小サイズ紙（封筒）を５００枚の連続通紙した場合の端部昇温を評価した。ウォームアップ時間（定着ローラ１５ａ上の定着ベルト６４の表面温度全体が１９０℃に到達するまでの時間）は、３１．０ｓｅｃであった。
【０１３３】
参考例１では、ウォームアップ時から、定着ベルト６４が放熱部材６２の表面から浮きの発生や、定着ベルト６４の脈動が生じたため、Ａ３サイズ普通紙５００枚連続通紙での画像濃度ムラが生じ、画像不良となった。
【０１３４】
更に、小サイズ紙（封筒）５００枚を連続通紙したときの加熱部材６０の両端部の温度を、発熱体側サーミスタ６３で測定したところ、過昇温が観られた。これは、複数個のセラミックヒータでセラミックス板の長手方向に発熱量が異なるように発熱パターンを形成されていないためである。
【０１３５】
また、参考例１においても、放熱部材６２の外側表面にはマイカを含むＰＴＦＥ樹脂およびＰＦＡ樹脂からなるコート層が形成されているが、放熱部材６２の表面から浮きの発生や定着ベルト６４の脈動が生じ、定着ベルト６４が放熱部材６２の一部表面に強く擦れるため、定着ベルト６４の摺動抵抗のバランスが悪く円滑な摺動とならず、定着ベルト６４の蛇行を抑制できなかった。このため、定着ベルト６４は、１０Ｋ枚で端部割れが生じた。
【符号の説明】
【０１３６】
１      ポリゴンミラー
２      第１反射ミラー
３      第２反射ミラー
１０    露光ユニット
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
１３    一次転写ローラ（１３ａ〜１３ｄ）
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
１５ｄ  定着パッド
１６    給紙カセット
１６ａ  ピックアップローラ
１６ｂ  搬送ローラ
１７    手差し給紙トレイ
１７ａ  ピックアップローラ
１８    排紙トレイ
１８ａ  排紙ローラ
１９    レジストローラ
３０    給電制御部
３１    電源
６０    加熱部材
６１ａ  胴部
６１ｂ  ジャーナル部
６２    放熱部材（６２Ａ、６２Ｂ，６２Ｃ）
６３    発熱体側サーミスタ
６４    定着ベルト
６５    加圧ローラ側サーミスタ
６６    ヒータランプ
６７    セラミックヒータ（６７Ａ、６７Ｂ、６７Ｃ、６７Ｄ）
６７ａ  給電端子部
６７ｂ  メインヒータ
６７ｃ  サブヒータ
６７ｄ  メインヒータ抵抗発熱線
６７ｅ  サブヒータ抵抗発熱線
６７ｆ  絶縁性セラミックス
６７ｇ  発熱パターン（６７ｈ、６７ｉ）
６７ｊ  抵抗発熱線
６７ｋ  給電端子部
６８ａ  良熱伝導部材
６８ｂ  弾性断熱部材
６８ｃ  押圧部材
６８ｄ  加圧バネ
６９    支持部材
７０    サイドフレーム
７１    蛇行防止用カラー
８０    記録紙
８１    未定着のトナー像
９０    制御手段
９１    サーマルプロテクタ
９２    制御回路
９３    電源回路
９４    駆動モータ
９５    主制御部（ＣＰＵ）
９６    電力制御手段
１００  画像形成装置
１０１  感光体ドラム（１０１ａ〜１０１ｄ）
１０２  現像装置（１０２ａ〜１０２ｄ）
１０３  帯電ローラ（１０３ａ〜１０３ｄ）
１０４  クリーニングユニット（１０４ａ〜１０４ｄ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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