(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する無端状ベルトの定着部材と、
前記定着部材の外周面と当接する加圧部材と、
前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材を介して前記加圧部材と当接してニップ部を形成する当接部材と、
前記定着部材の内周側に該定着部材と当接または近接して配置され、前記定着部材を直接的または間接的に加熱する面状発熱体と、
前記定着部材の内周側に該定着部材との間に前記面状発熱体を挟むように配置され、該面状発熱体を所定位置で支持する発熱体支持部材と、
前記面状発熱体と前記発熱体支持部材との間に配置され、前記面状発熱体の表面温度を検知する第１温度検知手段と、
前記第１温度検知手段に対して前記定着部材を挟んで対向する位置に配置され、前記定着部材の外周面温度を検知する第２温度検知手段と、
前記定着部材の内周側から前記定着部材に押し当て力を与えることによって前記定着部材の張力を変動させる張力変動手段と、
前記第１温度検知手段で検知した温度と前記第２温度検知手段で検知した温度とに基づいて前記張力変動手段を作動させ、前記定着部材の張力を調整する制御部と、
を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１温度検知手段で検知した温度が目標温度よりも高く、前記第１温度検知手段で検知した温度と前記第２温度検知手段で検知した温度との温度差が目標温度差よりも高い場合に前記張力変動手段を作動させ、所定圧力値より大きい押し当て力を前記定着部材に対して与えることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記張力変動手段は、前記定着部材の内周側に配置された押し当て部材と、前記押し当て部材に当接するカムと、を有し、前記カムが回転することにより、前記押し当て部材の前記定着部材への押し当て力が変動することを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記面状発熱体は、絶縁性を有する基層上に、耐熱性樹脂中に導電性粒子が分散されてなる抵抗発熱層と、該抵抗発熱層に電力を供給する電極層と、が形成され、前記定着部材の軸方向、周方向に対応して所定の幅及び長さをもち可撓性を示す発熱シートを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記発熱シートは、前記基層の主面上で任意に区画された複数の領域それぞれに、前記抵抗発熱層が独立して発熱可能に形成されてなることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記面状発熱体は、複数の前記発熱シートが積層されてなり、該複数の発熱シートはそれぞれの前記基層の主面上の任意の領域に、前記抵抗発熱層が独立して発熱可能に形成されてなることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項７】
前記面状発熱体は、前記発熱シートにおける前記定着部材の周方向に対応する一方の端部に、前記電極層に接続される複数の電極端子の全てを有することを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の定着装置。
【請求項８】
前記抵抗発熱層は、塗布により形成されてなることを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載の定着装置。
【請求項９】
前記定着部材の内周側であって少なくとも前記ニップ部下流側で、該定着部材の回転状態を支持する回転支持部材を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか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、定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置として、電子写真方式を利用した画像形成装置が種々考案されており公知技術となっている。その画像形成プロセスは、像担持体である感光ドラムの表面に静電潜像を形成し、感光ドラム上の静電潜像を現像剤であるトナー等によって現像して可視像化し、現像された画像を転写装置により記録紙に転写して画像を担持させ、圧力や熱等を用いる定着装置によって記録紙上のトナー画像を定着する過程により成立している。
【０００３】
この定着装置では、対向するローラもしくはベルトもしくはそれらの組み合わせにより構成された定着部材及び加圧部材が当接してニップ部を形成するように配置されており、該ニップ部に記録紙を挟みこみ、熱および圧力を加えトナー像を記録紙上に定着することを行っている。
【０００４】
定着装置の一例を挙げると、特許文献１のように、複数のローラ部材に張架された定着ベルトを定着部材として用いる技術が知られている。このような定着ベルトを用いた装置は、定着部材としての定着ベルト（無端状ベルト）、定着ベルトを張架・支持する複数のローラ部材、複数のローラ部材のうち１つのローラ部材に内設されたヒータ、加圧ローラ（加圧部材）、等で構成されている。ヒータは、ローラ部材を介して定着ベルトを加熱する。そして、定着ベルトと加圧ローラとの間に形成されたニップ部に向けて搬送された記録媒体上のトナー像は、ニップ部にて熱と圧力とを受けて記録媒体上に定着される（ベルト定着方式）。
【０００５】
また、上述した画像形成装置に用いられる定着装置において、回転体である定着部材の内面に摺接する固定部材を有している定着装置がある。
【０００６】
例えば、特許文献２では、発熱体としてのセラミックヒータと、加圧部材としての加圧ローラとの間に耐熱性フィルム（定着フィルム）を挟ませて定着ニップ部を形成させ、定着ニップ部のフィルムと加圧ローラとの間に画像定着すべき未定着トナー画像を形成担持させた被記録材を導入して、フィルムと一緒に挟持搬送させることで、ニップ部においてセラミックヒータの熱がフィルムを介して被記録材に与えられ、また、定着ニップ部の加圧力にて未定着トナー画像を被記録材面に熱圧定着させるフィルム加熱方式の定着装置が開示されている。このフィルム加熱方式の定着装置は、セラミックヒータ及びフィルムとして低熱容量の部材を用いてオンデマンドタイプの装置を構成することができるとともに、画像形成装置の画像形成実行時のみ熱源としてのセラミックヒータに通電して所定の定着温度に発熱させた状態にすればよく、画像形成装置の電源オンから画像形成実行可能状態までの待ち時間が短く（クイックスタート性）、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さい（省電力）等の利点がある。
【０００７】
また、特許文献３、４では、表面が弾性変形する回転可能な加熱定着ロールと、加熱定着ロールに接触したまま走行可能なエンドレスベルト（加圧ベルト）と、エンドレスベルトの内側に非回転状態で配置されて、エンドレスベルトを加熱定着ロールに圧接させ、エンドレスベルトと加熱定着ロールとの間に記録紙が通過させられるベルトニップを設けると共に、加熱定着ロールの表面を弾性変形させる加圧パッドとを具備してなる加圧ベルト方式の画像定着装置が提案されている。この定着方式によれば、下の加圧部材をベルトにし、用紙とロールの接触面積を広げることで熱伝導効率を大幅に向上させ、エネルギー消費を抑制すると同時に小型化を実現することが可能となっている。
【０００８】
しかしながら、上述した特許文献１記載の定着装置は、定着ローラを用いた装置に比べて装置の高速化に適しているものの、ウォームアップ時間（プリント可能な温度に達するまでに要する時間）やファーストプリント時間（プリント要求を受けた後にプリント準備を経てプリント動作をおこない排紙が完了するまでの時間）の短縮化に限界があった。
【０００９】
これに対して、特許文献２記載の定着装置は、低熱容量化によりウォームアップ時間やファーストプリント時間の短縮化が可能になるとともに、装置の小型化も可能になる。しかし、特許文献２記載の定着装置では、耐久性の問題と、ベルト温度安定性の問題があった。すなわち、熱源であるセラミックヒータとベルト内面の摺動による耐磨耗性が不十分であり、長時間運転すると連続摩擦を繰り返す面が荒れて摩擦抵抗が増大し、ベルトの走行が不安定になる、もしくは定着装置の駆動トルクが増大する等の現象が生じ、その結果、画像を形成する転写紙のスリップが生じ画像のずれが生じる、または駆動ギヤに係る応力が増大し、ギヤの破損を引き起こすという不具合が発生した（課題１）。
また、フィルム加熱方式の定着装置では、ベルトをニップ部で局所的に加熱しているため回転するベルトがニップ入り口に戻ってくる際に、ベルト温度は最も冷えた状態になり、（特に高速回転を行うと）定着不良が出やすいという問題があった（課題２）。
【００１０】
一方、特許文献３では、圧力パッドの表層に低摩擦シート（シート状摺動材）としてＰＴＦＥを含浸させたガラス繊維シート（ＰＴＦＥ含浸ガラスクロス）を用い、ベルト内面と固定部材の摺動性の問題を改善する手段が開示されている。しかし、このような加圧ベルト方式の定着装置（特許文献３、４）では、定着ローラの熱容量が大きく、昇温が遅いため、ウォームアップにかかる時間が長いという問題があった。（課題３）。
【００１１】
以上のような課題１〜３に対して、特許文献５、６では、無端状の定着ベルトの内周側に配置される略パイプ状の対向部材（金属熱伝導体）と、対向部材の内周側に配置され該対向部材を加熱するセラミックヒータ等の抵抗発熱体とを設けることにより、定着ベルト全体を温めることを可能にし、ウォームアップ時間やファーストプリント時間を短縮することができ、かつ高速回転時の熱量不足を解消することのできる定着装置が提案されている。しかしながら、対向部材（金属熱伝導体）を介して抵抗発熱体の熱を定着ベルトに伝える方式であるため、ウォームアップ時間やファーストプリント時間の短縮という点で不充分であった。
【００１２】
これに対して、特許文献７では、無端状の定着ベルトと、該定着ベルトに圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧ローラと、定着ベルトの内周面側に固設されて当該定着ベルトを加熱する抵抗発熱体と、を備え、抵抗発熱体は、定着ベルトの内周面に対して圧接しないように微小ギャップで配設する定着装置が提案されている。これにより、ウォームアップ時間やファーストプリント時間をより短くし、装置を高速化した場合であっても定着不良や定着部材及び抵抗発熱体の磨耗・破損等の不具合が生じないようにすることができるものとしている。
【００１３】
また、特許文献８では回転する無端状ベルトの定着部材と、定着部材の外周面と当接する加圧部材と、定着部材の内周側に配置され、該定着部材を介して加圧部材と当接してニップ部を形成する当接部材と、定着部材の内周側に該定着部材と当接または近接して配置され、定着部材を直接または間接的に加熱する面状発熱体と、定着部材の内周側に該定着部材との間に面状発熱体を挟むように配置され、該面状発熱体を所定位置で支持する発熱体支持部材と、を備えた定着装置が開示されている。ここで、面状発熱体は、絶縁性を有する基層上に、耐熱性樹脂中に導電性粒子が分散されてなる抵抗発熱層と、該抵抗発熱層に電力を供給する電極層と、が形成され、定着部材の軸方向、周方向に対応して所定の幅及び長さをもち可撓性を示す発熱シートを有する。これにより、下記の効果がある。
【００１４】
定着部材及び面状発熱体の熱容量が小さいため、消費エネルギーの抑制を図りつつウォームアップ時間やファーストプリント時間を短くすることができる。また、面状発熱体における発熱シートは樹脂ベースのシートであるため、加圧部材の回転、振動に起因する応力が発熱シートに繰り返し作用して、発熱シートの屈曲が繰り返し行われても疲労破壊することがなく、長時間の運転が可能である。
【００１５】
上記の定着装置を画像形成装置に備える事により、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短く、記録媒体のサイズが変わっても消費エネルギーを抑えつつ適切な画像形成が可能であり、装置を高速化した場合であっても定着不良等の不具合が生じるのを抑止することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかし、特許文献８のような構成では、面状発熱体の発熱部の昇温が早い場合（面状発熱体の単位面積当たりの出力（Ｗ／ｃｍ２）が大きい場合）においては、面状発熱体の発熱部と定着部材との間に絶縁層があるため、面状発熱体と定着部材間に温度差が生じる。このとき、定着部材の表面温度のみで面状発熱体の点灯を制御すると、面状発熱体の絶縁層の温度が上昇してしまい絶縁層の温度がその耐熱温度より大きくなってしまうという問題があった。
本発明は以上の問題点を鑑みなられたものであり、面状発熱体の絶縁層の耐熱温度を超えることのない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を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明では、回転する無端状ベルトの定着部材と、前記定着部材の外周面と当接する加圧部材と、前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材を介して前記加圧部材と当接してニップ部を形成する当接部材と、前記定着部材の内周側に該定着部材と当接または近接して配置され、前記定着部材を直接的または間接的に加熱する面状発熱体と、前記定着部材の内周側に該定着部材との間に前記面状発熱体を挟むように配置され、該面状発熱体を所定位置で支持する発熱体支持部材と、前記面状発熱体と前記発熱体支持部材との間に配置され、前記面状発熱体の表面温度を検知する第１温度検知手段と、前記第１温度検知手段に対して前記定着部材を挟んで対向する位置に配置され、前記定着部材の外周面温度を検知する第２温度検知手段と、前記定着部材の内周側から前記定着部材に押し当て力を与えることによって前記定着部材の張力を変動させる張力変動手段と、前記第１温度検知手段で検知した温度と前記第２温度検知手段で検知した温度とに基づいて前記張力変動手段を作動させ、前記定着部材の張力を調整する制御部と、を備えたことを特徴とする定着装置が提供される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、面状発熱体の絶縁層の耐熱温度を超えることなく作像可能な定着装置および該定着装置を備える画像形成装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】定着装置の第１の実施形態における構成を示す断面模式図である。
【図２】定着装置中の定着部材の構成を示す模式図であり、（ａ）は定着部材の斜視模式図、（ｂ）は定着部材の断面模式図である。
【図３】面状発熱体中の発熱シートの基本構成の断面模式図である。
【図４】定着部材の組み立てを説明する図である。
【図５】定着部材の組み立てを説明する図である。
【図６】定着部材の組み立てを説明する図である。
【図７】張力変動手段の模式図である。
【図８】押し当て力の制御を説明するフロー図である。
【図９】面状発熱体の構成例（１）を示す上面模式図である。
【図１０】面状発熱体の構成例（２）を示す上面模式図である。
【図１１】面状発熱体の構成例（３）を示す上面模式図である。
【図１２】面状発熱体の構成例（４）を示す分解斜視図である。
【図１３】定着装置における回転支持部材と面状発熱体と当接部材の配置例を示す断面模式図である。
【図１４】定着装置の第２の実施形態における構成を示す断面模式図である。
【図１５】定着装置の第２の実施形態における構成を示す断面模式図である。
【図１６】定着装置の第２の実施形態における構成を示す断面模式図である。
【図１７】画像形成装置の構成を示す全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。本発明は以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
【００２１】
図１は、定着装置の第１の実施形態における構成を示す断面模式図である。
図２は、定着装置中の定着部材の構成を示す模式図であり、（ａ）は定着部材の斜視模式図、（ｂ）は定着部材の断面模式図である。
【００２２】
図１に示す定着装置２０は、回転する無端状ベルトからなる定着部材２１（定着スリーブ２１または定着回転体２１ともいう）と、定着部材２１の外周面と当接する加圧部材３１（加圧ローラ３１または加圧回転体３１ともいう）と、定着部材２１の内周側に配置され、定着部材２１を介して加圧部材３１と当接してニップ部を形成する当接部材２６と、定着部材２１の内周側に定着部材２１と当接または近接して配置され、定着部材２１を直接または間接的に加熱する面状発熱体２２と、定着部材２１の内周側に定着部材２１との間に面状発熱体２２を挟むように配置され、面状発熱体２２を所定位置で支持する発熱体支持部材２３と、を備える。なお、図１では、面状発熱体２２が定着部材２１の内周面と当接し、直接加熱する構成を示している。
【００２３】
また、定着装置２０は、面状発熱体２２と発熱体支持部材２３との間に配置され、面状発熱体２２の表面温度を検知する第１温度検知手段４１と、第１温度検知手段４１に対して定着部材２１を挟んで対向する位置に配置され、定着部材２１の外周面温度を検知する第２温度検知手段４２と、定着部材２１の内周側から定着部材２１に押し当て力を与えることによって定着部材２１の張力を変動させる張力変動手段５５と、を備える。図１に示す張力変動手段５５の周方向における位置は、一例であり、ニップ部以外のいずれかの位置に配置されていればよい。
【００２４】
さらに、定着装置２０は、第１温度検知手段４１で検知した温度と第２温度検知手段４２で検知した温度とに基づいて、張力変動手段５５を作動させ、定着部材２１の張力を調整する制御部４５を備える。なお、温度検知手段は、例えばサーミスタであるが、これに限らない。また、第１温度検知手段４１と第２温度検知手段４２とは、図１の例では対向する位置に設けられているが、定着部材２１の周方向に所定のズレがあってもよい。このズレがあるときは、ずれを考慮した制御を行えばよい。
【００２５】
面状発熱体２２は、絶縁性を有する基層上に、耐熱性樹脂中に導電性粒子が分散されてなる抵抗発熱層と、該抵抗発熱層に電力を供給する電極層と、が形成され、定着部材２１の軸方向、周方向に対応して所定の幅及び長さをもち可撓性を示す発熱シートを有する。定着装置２０は、第１温度検知手段４１で検知した温度と、第１温度検知手段４１で検知した温度と第２温度検知手段４２で検知した温度との温度差と、から張力発生手段５５の定着部材２１に対する押し当て力を調整する。
【００２６】
定着部材２１は、軸方向が通紙される記録媒体Ｐの幅に対応する長さを有し、可撓性を有するパイプ形状の無端状ベルトであり、例えば厚さが３０〜５０μｍの金属材料からなる基材上に少なくとも離型層を形成したものであって、外径が３０ｍｍになっている。以降、図２（ａ）に示すように、定着部材２１のパイプ長手方向を軸方向と、図２（ｂ）に示すように、定着部材２１のパイプ円周方向を周方向と称する。
【００２７】
定着部材２１の基材を形成する材料としては、鉄、コバルト、ニッケル、またはこれらの合金等の伝熱性のよい金属材料を用いることができる。
【００２８】
定着部材２１の離型層は、ＰＦＡ等のフッ素化合物をチューブ状に被覆したものであって、その厚さは５０μｍになっている。離型層は、記録媒体Ｐ上のトナー像（トナー）Ｔが直接的に接する定着部材２１表面のトナー離型性を高めるためのものである。
【００２９】
加圧部材３１は、アルミニウム、銅等の金属材料からなる芯金上に、シリコーンゴム（ソリッドゴム）等の耐熱性弾性層、離型層が順次形成されたものであって、外径が３０ｍｍになっている。弾性層は、肉厚が２ｍｍとなるように形成されている。離型層は、ＰＦＡチューブを被覆したものであって、厚さが５０μｍになるように形成されている。また、芯金内には必要に応じてハロゲンヒータなどの発熱体を内蔵してもよい。また、加圧部材３１は、加圧手段（不図示）により定着部材２１を介して当接部材２６に圧接され、その圧接部が定着部材２１側で凹んだニップ部２１ｎを形成している。そして、このニップ部２１ｎに、記録媒体Ｐが搬送されることになる。
【００３０】
また、加圧部材３１は、定着部材２１に圧接した状態で不図示の駆動機構により回転駆動され（図１において時計回り方向に回転）、この加圧部材３１の回転に伴って定着部材２１が回転することになる（図１において反時計回り方向に回転）。
【００３１】
当接部材２６は、定着部材２１の軸方向に長さを有し、少なくとも定着部材２１を介して加圧部材３１と圧接する部分がフッ素系ゴムなどの耐熱性を有する弾性体からなるものであり、コア保持部材２８により定着部材２１の内周側の所定位置に保持された状態で固定されている。また、当接部分２６の定着部材２１の内周面と接する部分はテフロン（登録商標）シートなどの摺動性及び耐磨耗性の優れた材料からなるものとするとよい。
【００３２】
コア保持部材２８は、金属などの板材が板金加工されてなり、定着部材２１の軸方向の長さに対応する長さを有し断面がＨ型形状の剛性部材であり、定着部材２１の内周側の略中心部分に配置されるものである。
【００３３】
また、コア保持部材２８は、定着部材２１の内周側に配置される種々の部材を所定位置に保持するものであり、例えばコア保持部材２８のＨ型の一方（加圧部材３１に対向する側）のくぼんだ部分に当接部材２６を収納保持し、当接部材２６が加圧部材３１により加圧されても大きく変形しないようにニップ部２１ｎとは反対面側から支持している。また、コア保持部材２８は、当接部材２６が該コア保持部材２８から加圧部材３１側に少し突出するように保持しており、ニップ部２１ｎでコア保持部材２８（また後述する加熱パイプ２７）が定着部材２１に接触しないように配置されている。
【００３４】
また、コア保持部材２８のＨ型の他方（加圧部材３１側とは反対側）のくぼんだ部分に、定着部材２１の軸方向の長さに対応する長さを有し断面がＴ字型形状の端子台ステイ２４及び端子台ステイ２４上に延設され外部からの電力を供給する給電線２５を収納保持している。さらに、コア保持部材２８のＨ型の外面に発熱体支持部材２３を保持している。図１では、定着部材２１の下方半周分（ニップ部の入側半周分）の領域で発熱体支持部材２３を保持している。その際、組み立て性を勘案して発熱体支持部材２３とコア保持部材２８を接着してもよい。あるいは発熱体支持部材２３側からコア保持部材２８側への伝熱を防止するために、両者を非接着としてもよい。
【００３５】
発熱体支持部材２３は、面状発熱体２２を定着部材２１の内周面と当接または所定ギャップで近接させて配置するために該面状発熱体２２を支持するものである。そのため、発熱体支持部材２３は、断面形状を円形とした定着部材２１の内周面に沿った所定の弧の長さの外周面を有している。
【００３６】
また、発熱体支持部材２３は、面状発熱体２２の発熱に耐えるだけの耐熱性と、回転走行する定着部材２１が近接する面状発熱体２２に接触した際に変形することなく面状発熱体２２を支持するだけの強度と、面状発熱体２２の熱をコア保持部材２８側に伝えずに、定着部材２１側に伝えるようにする断熱性を有することが好ましく、例えばポリイミド樹脂であることが好ましい。なお、面状発熱体２２が定着部材２１の内周面と当接する構成の場合、回転走行する定着部材２１が面状発熱体２２をニップ部側に引っ張る力が該面状発熱体２２に作用するため、発熱体支持部材２３は変形することなく面状発熱体２２を支持するだけの強度が必要になるが、この場合にもポリイミド樹脂が好適である。
【００３７】
図３は、面状発熱体中の発熱シートの基本構成の断面模式図である。
面状発熱体２２は、絶縁性を有する基層２２ａ上に、耐熱性樹脂中に導電性粒子が分散されてなる抵抗発熱層２２ｂと、該抵抗発熱層２２ｂに電力を供給する電極層２２ｃと、が形成され、定着部材２１の軸方向、周方向に対応して所定の幅及び長さをもち可撓性を示す発熱シート２２ｓを有する。また、基層２２ａ上には、抵抗発熱層２２ｂと隣接する別の給電系統の電極層２２ｃとの間や発熱シート２２ｓの縁部分と外部との間を絶縁する絶縁層２２ｄが設けられている。なお、面状発熱体２２は、発熱シート２２ｓの端部で電極層２２ｃに接続され、給電線２５から供給される電力を該電極層２２ｃに供給する電極端子２２ｅ（図３にて不図示、後述）を備える。
【００３８】
また、発熱シート２２ｓの厚さは０．１〜１ｍｍ程度であり、少なくとも発熱体支持部材２３の外周面に沿って巻きつけることができる程度の可撓性を有している。
【００３９】
ここで、基層２２ａは、ＰＥＴまたはポリイミド樹脂などのある程度の耐熱性を有する樹脂からなる薄膜の弾性体フィルムであり、このうちポリイミド樹脂からなるフィルム部材であることが好ましい。これにより、耐熱性と、絶縁性と、ある程度の柔軟性（可撓性）を備える。
【００４０】
抵抗発熱層２２ｂは、ポリイミド樹脂などの耐熱性樹脂中にカーボン粒子や金属粒子などの導電性粒子が均一に分散してなる導電性を有する薄膜であり、通電されると内部抵抗によりジュール熱として発熱する構成となっている。このような抵抗発熱層２２ｂは、ポリイミド樹脂などの耐熱性樹脂の前駆体中にカーボン粒子や金属粒子などの導電性粒子を分散させた塗料を基層２２ａ上に塗布して成膜するとよい。
【００４１】
また、抵抗発熱層２２ｂは、基層２２ａ上にまずカーボン粒子や金属粒子からなる薄膜の導電層が形成され、ついでその導電層上にポリイミド樹脂などの耐熱性樹脂からなる絶縁性薄膜を積層して一体化したものであってもよい。
【００４２】
なお、抵抗発熱層２２ｂに使用するカーボン粒子は、通常のカーボンブラック粉末でもよいが、カーボンナノファイバ、カーボンナノチューブ、カーボンマイクロコイルの少なくともいずれかからなるカーボンナノ粒子であってもよい。
【００４３】
また、金属粒子は、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉなどからなる粒子であり、その形状は粒状であってもよいし、フィラメント状であってもよい。
【００４４】
絶縁層２２ｄは、ポリイミド樹脂などの基層２２ａと同じ耐熱性樹脂からなる絶縁材料を塗布により形成するとよい。
【００４５】
電極層２２ｃは、導電性インクやＡｇなどの導電性ペーストなどを塗布して形成したものでもよいし、金属箔や金属網などを接着して形成したものであってもよい。
【００４６】
面状発熱体２２を構成する発熱シート２２ｓは、厚みの薄いシートであることから熱容量が小さく、急速な加熱が可能であり、その発熱量は抵抗発熱層２２ｂの体積抵抗率によって任意に設定できる。すなわち、抵抗発熱層２２ｂを構成する導電性粒子の構成材料、形状、大きさ、分散量などにより発熱量を調整することが可能であり、例えば単位面積当りの発熱量３５Ｗ／ｃｍ２で、総電力１２００Ｗ程度の出力が得られる面状発熱体２２の実現が可能である。この場合、発熱シート２２ｓは、例えば幅（軸方向）２０ｃｍ、長さ（周方向）２ｃｍ程度のサイズとなる。
【００４７】
また、面状発熱体としてステンレスなどの金属フィラメントからなるものを用いた場合、フィラメントの存在により面状発熱体の表面には凹凸が生じるので、定着部材２１の内周面と摺動させると、表面が容易に磨耗してしまう。しかし、発熱シート２２ｓは前述のように表面に凹凸がなく平坦であることから、定着部材２１の内周面との摺動に対して優れた耐久性を示す。またさらに、発熱シート２２ｓの抵抗発熱層２２ｂ表面にフッ素系樹脂をコーティングすると、定着部材２１の内周面との接触に対する耐久性がさらに向上するので好ましい。
【００４８】
なお、発熱シート２２ｓの定着部材２１内周面における配置領域としては、図１では、定着部材２１の内周面のニップ部とは反対側の位置からニップ部手前までにかけて配置された構成が示されているが、これに限定されるものではなく、例えば発熱シート２２ｓをニップ部の位置まで配置してもよいし、定着部材２１の内周面全周に配置してもよい。
【００４９】
定着装置２０における定着部材２１の組み立ては、例えばつぎの手順で行う。
図４〜図６は、定着部材の組み立てを説明する図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の拡大図である。
（Ｓ１１ステップ）
まず、図４に示すように、発熱体支持部材２３の外周面に沿って面状発熱体２２の発熱シート２２ｓを接着剤により貼り付ける。この際、接着剤としては、発熱体支持部材２３への熱の流出を防ぐために熱伝導率の低いものを用いることが望ましい。
【００５０】
このとき発熱シート２２ｓにおける定着部材２１の周方向に対応する一方の端部に、電極層２２ｃに接続される複数の電極端子２２ｅ（電極端子２２ｅ１、２２ｅ２）の全てを設けておく。例えば、発熱シート２２ｓにおいて定着部材２１の周方向に対応する一方の端部（加圧部材３１（ニップ部）側とは反対側の端部）の辺（端辺）上であって、定着部材２１の軸方向に対応する両端それぞれに電極端子２２ｅ１、２２ｅ２が１つずつ設けられている。
【００５１】
これはつぎのような理由による。すなわち、面状発熱体２２には、抵抗発熱層２２ｂに電力を供給する関係上少なくとも２つの電極端子２２ｅを備えることになるが、例えば２つの電極端子２２ｅを発熱シート２２ｓの両端にそれぞれ１つずつ設けた場合、給電に要する電源ハーネス等を両端それぞれの電極端子２２ｅに接続する必要がある。このとき、発熱シート２２ｓ自体は薄膜であり、それ自体の剛性が低いために給電用ハーネスを接続するための端子台を発熱シート２２ｓの両端それぞれに設ける必要があり、装置が大型化してしまう。そこで、実施形態では電極端子２２ｅを発熱シート２２ｓの一方の端部にまとめて設けて給電される構成にすることにより装置の小型化を図っている。
【００５２】
また、発熱シート２２ｓにおける定着部材２１の軸方向に対応する端部に電極端子２２ｅを配置することも考えられるが、発熱体支持部材２３の外周面に沿って発熱シート２２ｓを貼り付けたとき、電極端子２２ｅも湾曲するようになり、電源供給する電極部としてはネジ締結時の変形や端子部材の複雑化、組み立て性の悪化等の不都合が生じてしまう。
【００５３】
そこで、実施形態では発熱シート２２ｓにおける定着部材２１の周方向に対応する一方の端部に複数の電極端子２２ｅを配置しており、これにより発熱体支持部材２３の外周面に沿って発熱シート２２ｓを貼り付けたときでも電極端子２２ｅを湾曲させず良好な組み立て性を実現している。
【００５４】
（Ｓ１２ステップ）
次に、図５に示すように、電極端子２２ｅ近傍の発熱シート２２ｓを、電極端子２２ｅが定着部材２１の内部中央側に向かうように折り曲げた上で、電極端子２２ｅ１、２２ｅ２のそれぞれを、端子台ステイ２４上で給電線２５と接続固定する。電極端子２２ｅ１、２２ｅ２の端子台ステイ２４上での接続固定は、図５（ｂ）に示すようにネジ締結により行うとよい。また、面状発熱体２２には、発熱シート２２ｓの電極端子２２ｅが設けられる端辺の中央部から発熱シート２２ｓの固定用に延設された固定端子２２ｆが設けられており、この固定端子２２ｆも端子台ステイ２４にネジ締結して固定する。
【００５５】
なお、発熱体支持部材２３と発熱シート２２ｓを接着剤等で固定しない場合には、発熱シート２２ｓにおいてニップ部とは反対側に位置する電極端子２２ｅ及び固定端子２２ｆが端子台ステイ２４にネジ締結によって固定されるとともに、その固定された側から発熱シート２２ｓをニップ部側に引っ張るように定着部材２１が回転することにより発熱シート２２ｓは発熱体支持部材２３と定着部材２１の内周面との間に挟まれた状態で安定して定着部材２１と接触するようになり、効率的に定着部材２１の加熱が可能となる。
【００５６】
（Ｓ１３ステップ）
次に、図６に示すように、コア保持部材２８をそのＨ型の一方のくぼんだ部分に端子台ステイ２４が収納されるように装着し、さらにＨ型の他方のくぼんだ部分に当接部材２６を装着して定着部材２１側の内部機構部を形成する。
最後に、この内部機構部を定着部材２１の内周側に挿入して、図１のように配置して定着装置２０における定着部材２１側の組み立てを終了させる。
【００５７】
このように構成された定着装置２０は、次のような作用効果を奏する。
定着装置２０は、図１に示すように、第１温度検知手段４１と、第２温度検知手段４２と、張力変動手段５５と、を備える。また、張力変動手段５５は、図７に示すように構成され、押し当て部材５０と、平面形状が楕円状のカム５１と、を含む。押し当て部材５０は、定着部材２１の内周側に付設され、定着部材２１の内周面の形状に沿ったＲ形状を有する部材である。該押し当て部材５０は、カム５１側に不図示の付勢手段で付勢されている。カム５１を回転させることにより、押し当て部材５０の定着部材２１への押し当て力が変動する。
定着装置２０は、第１温度検知手段４１で検知した温度と、第１温度検知手段４１で検知した温度と第２温度検知手段４２で検知した温度との温度差と、から押し当て部材５０の定着部材２１に対する押し当て力を調整することができる。但し、張力変動手段５５としての押し当て部材５０とカム５１とは例示であり、図７の例示に限らず、定着部材２１の内周側から定着部材２１の張力を変動可能な機構であればよい。
【００５８】
まず、画像形成装置が出力信号を受けると（例えばユーザの操作パネルの操作あるいはパソコンからの通信などにより画像形成装置に印刷要求があると）、定着装置２０において、加圧部材３１が定着部材２１を介して当接部材２６に押圧され、ニップ部を形成する。
【００５９】
次に、不図示の駆動装置によって、加圧部材３１が図１の時計回り方向に回転駆動されると、定着部材２１も連れ回りして時計方向に回転する。このとき、面状発熱体２２は発熱体支持部材２３で支持された状態で、定着部材２１の内周面と当接し摺動する状態となる。
【００６０】
そして、それと同期して外部電源または内部の蓄電装置から給電線２５を通じて面状発熱体２２に電力が供給され、発熱シート２２ｓが発熱し、定着部材２１は発熱シート２２ｓと接触していることから効率的に熱が伝達され、急速に加熱される。なお、駆動装置の動作と面状発熱体２２による加熱は同時刻に同時に開始する必要はなく、適宜時間差を設けて開始してもよい。
【００６１】
このとき、ニップ部２１ｎの上流側であって、定着部材２１の外側または発熱シート２２ｓの内周側の発熱体支持部材２３内から接触または非接触に配置された第２温度検知手段で検知される温度により、ニップ部２１ｎが所定の温度となるように、面状発熱体２２による加熱制御が行われており、定着に必要な温度まで昇温された後、保持され、記録媒体Ｐの通紙が開始される。
【００６２】
この昇温過程においては、面状発熱体２２の温度と定着部材２１の温度が同じであることが好ましい。しかし、面状発熱体２２と定着部材２１との間には絶縁層が存在している。従って、実際には昇温過程においてそれぞれに温度差が生じてしまう。また、面状発熱体２２と定着部材２１との間に微小な空隙があると熱伝導が悪くなり、面状発熱体２２の異常発熱が起きる。実施形態では、定着部材２１の張力を上昇させることによって、面状発熱体２２と定着部材２１とを密着させ、該空隙を生じなくさせている。
【００６３】
特に、昇温過程において面状発熱体２２の抵抗発熱部２２ｂの昇温が早い場合には、面状発熱体２２と定着部材２１との間に温度差が生じる。例えば、定着部材２１がより冷えている状態では、面状発熱体２２をより大きい点灯率で点灯させるため、この温度差は大きくなり易い。また、面状発熱体２２と定着部材２１との接触が弱い場合にも、面状発熱体２２と定着部材２１と間の温度差が大きくなる。
【００６４】
面状発熱体２２と定着部材２１との間の温度差が大きくなった場合に、面状発熱体２２と定着部材２１との接触が弱いと、面状発熱体２２から定着部材２１への熱伝導が劣り、面状発熱体２２の絶縁層（基層２２ａまたは絶縁層２２ｄ）の温度が上昇してしまう。該絶縁層の温度が上昇しすぎると、該絶縁層が耐熱温度以上にまで加熱されて、該絶縁層が変形したり、剥離したりする場合がある。これにより、定着装置２０の作動中に面状発熱体２２中で電気的な短絡が起きる等、その機能を維持できなくなる場合がある。
【００６５】
実施形態では、第１温度検知手段４１で検知された温度Ｔ１（面状発熱体２２の表面温度）、並びに第２温度検知手段４２で検知された温度Ｔ２（定着部材２１の外周面温度）を検知し、第１温度検知手段４１で検知された温度Ｔ１がある温度Ｔ０に到達した場合、面状発熱体２２の表面温度（第１温度検知手段４１で検知された温度Ｔ１）と定着部材２１の温度（第２温度検知手段４２で検知された温度Ｔ２）との温度差ΔＴに応じて、張力変動手段５５で定着部材２１の張力を調節する。ここで温度Ｔ０は、目標温度である。換言すれば、張力変動手段５５で定着部材２１の張力を調節することにより、面状発熱体２２と定着部材２１との押し当て力を制御する。
【００６６】
例えば、絶縁層がポリイミドの場合は上限温度（耐熱温度）が２５０℃になるため、Ｔ０を２００℃とする。そして、温度Ｔ１がＴ０（２００℃）になったときに、面状発熱体２２の点灯率に上限を設ける。そして、温度差ΔＴが所定の温度差ΔＴ１２を超えたときに押し当て力Ｐを所定の押し当て力Ｐ１より高い押し当て力に制御して、面状発熱体２２から定着部材２１へ熱伝導を促進させる。ここで、温度差ΔＴ１２は、目標温度差とする。また、温度差ΔＴが所定の温度差ΔＴ１２以下の場合には押し当て力を押し当て力Ｐ１以下に制御する。このような調整は、制御部４５によって制御されている。
【００６７】
定着部材２１への張力の掛け方は、例えば、温度差ΔＴが所定の温度差ΔＴ１２を超えた場合は、押し当て部材５０に当接するカム５１を回転させることにより、カム５１に当接する押し当て部材５０を介して、定着部材２１に押し当て力を与える。例えば、カム５１の先端部５１ｔを押し当て部材５０に突き立てたときが押し当て力の最大値Ｐｍａｘになる（図７（ａ）参照）。
【００６８】
一方、温度差ΔＴが所定の温度差ΔＴ１２以下の場合は、カム５１の先端部５１ｔとは反対側の部分を、押し当て部材５０に突き立てる。この場合、カム５１の先端部５１ｔとは反対側の部分を、押し当て部材５０に垂直に突き立てたときが押し当て力の最小値Ｐｍｉｎになる（図７（ｂ）参照）。押し当て力Ｐ１は、ＰｍａｘとＰｍｉｎとの間で適宜定めればよい。
【００６９】
以上の制御をフローで表すと、図８のようになる。
図８は、押し当て力の制御を説明するフロー図である。
制御部４５は、第１温度検知手段４１で検知した温度が目標温度Ｔ０よりも高く、第１温度検知手段４１で検知した温度と第２温度検知手段４２で検知した温度との温度差が目標温度差ΔＴ１２よりも高い場合に、所定圧力値Ｐ１より大きい圧力を押し当て部材５０によって定着部材２１に与える。
【００７０】
まず、制御部４５は、第１温度検知手段４１で検知された温度Ｔ１（面状発熱体２２の表面温度）を検知する（Ｓ１００）。また、第２温度検知手段４２でＴ２を検知する。これによりΔＴ（ΔＴ＝Ｔ１−Ｔ２）が決定される。ここで、温度Ｔ１が温度Ｔ０より大きい場合は、次のステップに進み、温度差ΔＴとΔＴ１２との比較を行う（Ｓ１０１）。温度Ｔ１が温度Ｔ０以下の場合は、押し当て力ＰをＰ１以下にする（Ｓ２００）。
【００７１】
次に、温度差ΔＴがΔＴ１２より大きい場合は、押し当て力ＰをＰ１より大きくする（Ｓ１０２）。温度差ΔＴがΔＴ１２以下の場合は、押し当て力ＰをＰ１以下にする（Ｓ２０１）。
【００７２】
このように、制御部４５は、第１温度検知手段４１で検知した温度、および第１温度検知手段４１で検知した温度と第２温度検知手段４２で検知した温度との温度差ΔＴを判断して、カム５１を回転させることにより定着部材２１に対する押し当て力を調整する。
【００７３】
これにより、面状発熱体２２の温度がＴ０を超えたとしても、面状発熱体２２と定着部材２１との接触圧が調整されて、面状発熱体２２の表面温度と定着部材２１の温度との温度差ΔＴが一定に制御される（帰還制御）。その結果、面状発熱体２２の温度が面状発熱体２２の絶縁層の上限温度にまで到達することがないように、面状発熱体２２から定着部材２１に所定の量の熱が伝導する。これにより、面状発熱体２２の絶縁層の変形、剥離が起きにくくなり、面状発熱体２２は安定して動作する。
【００７４】
なお、図８では、制御パラメータとしてΔＴを用いたが、制御方法はこれに限られたものではなく、Ｔ１とＴ２との比に基づいて制御してもよく、ΔＴを所定数の区分に分けて、区分ごとに対応する押し当て力Ｐを設定してもよい。
【００７５】
また、定着装置２０では、定着部材２１及び面状発熱体２２の熱容量が小さいため、省エネを図りつつウォームアップ時間やファーストプリント時間を短くすることができる。さらに、面状発熱体２２における発熱シート２２ｓは樹脂ベースのシートであるため、加圧部材３１の回転、振動に起因する応力が発熱シート２２ｓに繰り返し作用して、発熱シート２２ｓの屈曲が繰り返し行われても疲労破壊することがなく、長時間の運転が可能である。
【００７６】
なお、画像形成装置への出力信号がない場合、通常は消費電力を抑えるために加圧部材３１及び定着部材２１は非回転で、面状発熱体２２は通電を停止されているが、すぐに再出力を開始したい（復帰させたい）場合は、加圧部材３１及び定着部材２１が非回転の状態でも面状発熱体２２に通電しておくことが可能である。この場合は、面状発熱体２２に定着部材２１全体を保温させておく程度の通電を行う。
【００７７】
つぎに、実施形態で使用する面状発熱体２２における発熱シート２２ｓの詳細構成について説明する。
すなわち、発熱シート２２ｓは、基層２２ａの主面上全面あるいはある１つの領域に抵抗発熱層２２ｂが形成されたものでもよいが、基層２２ａの主面上で任意に区画された複数の領域それぞれに、抵抗発熱層２２ｂが独立して発熱可能に形成されてなることが好ましい。図９〜図１１に、その構成例を示す。
【００７８】
図９（ａ）は、面状発熱体の構成例（１）を示す上面模式図である。
ここでは、面状発熱体２２を発熱体支持部材２３に貼り付ける前の状態で平坦面上に展開し上から見た状態を示している。また、図中横方向は、定着部材２１の軸方向に対応する幅方向であり、縦方向は定着部材２１の周方向に対応する長さ方向となっている。
【００７９】
図９（ａ）において、発熱シート２２ｓは、その主面上について概略として幅方向（軸方向）で３分割され、さらに長さ方向（周方向）で２分割された６つの分割領域が形成されている。ここで、６つの分割領域を、長さ方向（周方向）が行成分、幅方向（軸方向）が列成分からなる行列マトリクスとして見たとき（図９（ｂ））、（１、２）成分の分割領域（定着部材２１の軸方向中央部に対応する領域）に所定幅と長さをもつ抵抗発熱層２２ｂ１が形成され、（２、１）成分及び（２、３）成分の分割領域（定着部材２１の軸方向両端部に対応する領域それぞれ）に所定幅と長さをもつ抵抗発熱層２２ｂ２が形成されている。
【００８０】
また、（１、１）成分及び（１、３）成分の分割領域には、抵抗発熱層２２ｂ１に接続された電極層２２ｃが形成されており、さらにそれぞれの電極層２２ｃには発熱シート２２ｓの一辺（図中下方の一辺）から延設された電極端子２２ｅ１が設けられ、第１の発熱回路が形成されている。
【００８１】
また、（２、２）成分の分割領域には、２つの抵抗発熱層２２ｂ２間を接続する電極層２２ｃが形成され、さらに、２つの抵抗発熱層２２ｂ２それぞれには発熱シート２２ｓの長さ方向（周方向）であって前記一辺（図中下方の一辺）側に延びる電極層２２ｃが接続され、またさらにこれらの電極層２２ｃそれぞれには発熱シート２２ｓの該一辺から延設された電極端子２２ｅ２が設けられ、第２の発熱回路が形成されている。
【００８２】
また、第１の発熱回路と第２の発熱回路の間には両者のショートを防ぐ絶縁層２２ｄが設けられている。
【００８３】
図９（ａ）の構成の面状発熱体２２において、電極端子２２ｅ１から通電すると、抵抗発熱層２２ｂ１の内部抵抗によりジュール熱として発熱し、電極層２２ｃでは低抵抗のために発熱しないことから、発熱シート２２ｓの（１、２）成分の分割領域のみが発熱することになり、定着部材２１の軸方向中央部を加熱することができる。
【００８４】
また、電極端子２２ｅ２から通電すると、抵抗発熱層２２ｂ２の内部抵抗によりジュール熱として発熱し、電極層２２ｃでは低抵抗のために発熱しないことから、発熱シート２２ｓの（２、１）成分及び（２、３）成分の分割領域のみが発熱することになり、定着部材２１の軸方向両端部を加熱することができる。
【００８５】
したがって、定着装置２０に小サイズ（狭い幅）の記録媒体Ｐが通紙される際には、電極端子２２ｅ１にのみ通電して、定着部材２１の軸方向中央部のみを加熱し、広い幅の記録媒体Ｐが通紙される際には、電極端子２２ｅ１及び２２ｅ２に通電して、定着部材２１の軸方向全幅を加熱することにより、エネルギー消費を抑えつつ記録媒体Ｐの幅に応じて適切な定着が可能となる。また、記録媒体Ｐのサイズに応じて面状発熱体２２の発熱量を制御できるので、小サイズ紙を連続して通紙しても非通紙部の温度が過度に上昇することなく、部材保護のための機器停止や生産性の低下を招くことがないようにすることができる。さらに、その異なる発熱部位の位置関係を一体の面状発熱体２２で提供することにより別体の発熱体で構成するよりも軸方向の温度偏差の少ない発熱体とすることができる。
【００８６】
なお、発熱シート２２ｓにおいて、それぞれの抵抗発熱層２２ｂ１、２２ｂ２の端部では、絶縁層２２ｄや比較的熱伝導率の高い電極層２２ｃへの熱の流出が発生するために発熱量が低くなる傾向にある。そのため、図９（ａ）のように、発熱シート２２ｓの幅方向（軸方向）において中央の抵抗発熱層２２ｂ１と端部の抵抗発熱層２２ｂ２の境目を同一面とする構成であると、電極端子２２ｅ１及び２２ｅ２に通電した場合に、定着部材２１の軸方向の温度分布として抵抗発熱層２２ｂ１と抵抗発熱層２２ｂ２の境界で温度低下が生じ、定着不良等の異常画像が発生していた。そこで、図１０または図１１の構成を採用し、この不具合を改善することが好ましい。
【００８７】
図１０は、面状発熱体の構成例（２）を示す上面模式図である。
図１０に示す面状発熱体２２の基本的構成は、図９（ａ）に示すものと同じであるが、抵抗発熱層２２ｂ１と抵抗発熱層２２ｂ２のお互いの一部が発熱シート２２ｓの幅方向（軸方向）で重なり合ってオーバーラップ領域を形成している点で相違する。これにより、電極端子２２ｅ１及び２２ｅ２に通電した場合の抵抗発熱層２２ｂ１と抵抗発熱層２２ｂ２の境界での温度低下を防ぐことができる。
【００８８】
図１１は、面状発熱体の構成例（３）を示す上面模式図である。
図１１に示す面状発熱体２２の基本的構成は、図１０に示すものと同じであるが、抵抗発熱層２２ｂ１と抵抗発熱層２２ｂ２のオーバーラップ領域において、抵抗発熱層２２ｂ１、２２ｂ２それぞれと電極層２２ｃとの境界線を長さ方向（周方向）に対してお互いに異なる方向に傾斜させて、抵抗発熱層２２ｂ１、２２ｂ２の重なり合う量を調整している点で相違する。
【００８９】
これは、図１０の構成では抵抗発熱層２２ｂ１、２２ｂ２の重なり合う領域の面積比は幅方向（軸方向）で一定であり、その重なり合う幅のばらつきに伴い発熱量のばらつきも大きくなってしまうという不具合があるが、図１１の構成では、抵抗発熱層２２ｂ１、２２ｂ２の重なり合う領域における面積比が幅方向（軸方向）で一定の割合で変化するようにして発熱分布の調整及び部品ばらつきの影響を低減させ、軸方向全体での温度均一性の改善を図り、図１０の構成で生じる不具合を改善している。
【００９０】
以上のような図９〜図１１の構成の発熱シート２２ｓは、まず基層２２ａ主面上の抵抗発熱層２２ｂ１、２２ｂ２に当る領域のみを露出させて塗布により抵抗発熱層２２ｂ１、２２ｂ２を形成し、ついで絶縁層２２ｄに当る領域のみを露出させた状態で塗布により耐熱性樹脂のみからなる絶縁層２２ｄを形成し、ついで電極層２２ｃに当る領域のみを露出させて導電ペーストを塗布して電極層２２ｃを形成することにより可能である。したがって、抵抗発熱層２２ｂ１、２２ｂ２に当る領域の露出形状を調整することにより、任意の形状の抵抗発熱層２２ｂ１、２２ｂ２を形成することができる。
【００９１】
また、実施形態で使用する面状発熱体２２は、複数の発熱シート２２ｓが積層されてなり、該複数の発熱シート２２ｓはそれぞれの基層２２ａの主面上の任意の領域に、抵抗発熱層２２ｂが独立して発熱可能に形成されてなることが好ましい。図１２に、その具体的構成を示す。
【００９２】
図１２は、面状発熱体の構成例（４）を示す分解斜視図である。
図１２において、面状発熱体２２は、図中上から順に、第１の発熱シート２２ｓ、絶縁層２２ｄからなる絶縁シート、第２の発熱シート２２ｓが積層されてなるものである。
【００９３】
ここで、第１の発熱シート２２ｓは、その主面が幅方向（軸方向）に３分割されており、中央の分割領域に抵抗発熱層２２ｂ１が形成され、その両側の分割領域それぞれに該抵抗発熱層２２ｂ１に接続された電極層２２ｃが形成されている。また、第２の発熱シート２２ｓは、その主面が幅方向（軸方向）に５分割されており、幅方向（軸方向）の２番目と４番目の分割領域に抵抗発熱層２２ｂ２が形成され、残りの分割領域それぞれに該抵抗発熱層２２ｂ２に接続された電極層２２ｃが形成されている。
【００９４】
この第１の発熱シート２２ｓと第２の発熱シート２２ｓが絶縁層２２ｄからなる絶縁シートを挟んで重ね合わされており、第１の発熱シート２２ｓには独立した第１の発熱回路が形成され、第２の発熱シート２２ｓには独立した第２の発熱回路が形成されている。
【００９５】
これにより、第１の発熱回路に通電すると、抵抗発熱層２２ｂ１の内部抵抗によりジュール熱として発熱し、第１の発熱シート２２ｓの幅方向（軸方向）中央領域のみが発熱することになり、定着部材２１の軸方向中央部を加熱することができる。また、第２の発熱回路に通電すると、抵抗発熱層２２ｂ２の内部抵抗によりジュール熱として発熱し、第２の発熱シート２２ｓの幅方向（軸方向）両端部領域のみが発熱することになり、定着部材２１の軸方向両端部を加熱することができる。
【００９６】
図９〜図１１に示した面状発熱体２２のように、長さ方向（周方向）の分割まで行うと必要な発熱量を確保するために面状発熱体２２全体の面積が大きくなり、小径の定着部材２１に対応できなくなる場合がある。そこで、図１２に示すように面状発熱体２２の厚さ方向に異なる発熱部位の発熱シート２２ｓを積層することにより、図９〜図１１に示した面状発熱体２２と同様に異なる発熱分布を得られる面状発熱体２２を実現しつつ、省スペース（小サイズ化）で高出力化を図ることが可能となる。
【００９７】
ところで、定着装置２０では、回転時はニップ部で加圧部材３１に引っ張られることから、ニップ部の上流側の定着部材２１は張力が付与された張り側となり、定着部材２１の内周面は発熱体支持部材２３に圧接した状態で面状発熱体２２と摺動している。一方で、ニップ部の下流側では定着部材２１に張力は作用しておらず弛んだ状態となっており、この状態のまま装置の高速化を図ろうとすると、ニップ部の下流側の定着部材２１の弛む程度がひどくなり、定着部材２１の回転走行安定性に支障が出てくることになる。
【００９８】
そこで、定着装置２０において、定着部材２１の内周側であって少なくともニップ部下流側で、該定着部材２１の回転状態を支持する回転支持部材を備えることが好ましい。
【００９９】
図１３は、定着装置における回転支持部材と面状発熱体と当接部材の配置例を示す断面模式図である。ここでは、回転支持部材と面状発熱体２２と当接部材２６の配置例を示している。
図１３（ａ）は、回転支持部材２７Ａとして金属体、例えばステンレスの薄膜パイプの内周に面状発熱体２２を設け、回転支持部材２７Ａの外周側で定着部材２１を支持する構成例である。この構成により、定着部材２１の回転走行安定性が確保できるだけでなく、定着部材２１を剛性の高い金属製の回転支持部材２７Ａで支持できるので組立上のハンドリングが容易である。また、面状発熱体２２が定着部材２１と直接接触摺動することはないので、面状発熱体２２表面の保護層（摺動層）や絶縁層が摺動摩耗して、抵抗発熱層２２ｂや電極層２２ｃなどの導電体の露出による電気的リークの懸念がなくなる。なお、回転支持部材２７Ａとして金属体を備えているので熱容量が大きくなり、ウォームアップ時の昇温速度が図１の構成のものよりも遅くなる欠点がある。
【０１００】
図１３（ｂ）は、回転支持部材２７Ａ自体の機能は図１３（ａ）と同じであるが、回転支持部材２７Ａの外周側に面状発熱体２２を設けることにより定着部材２１への熱伝導を図１３（ａ）のものよりも改善した構成である。ただし、面状発熱体２２の裏面（回転支持部材２７Ａ側）からの熱流出（損失）は避けられない。
【０１０１】
図１３（ｃ）は、図１３（ｂ）における回転支持部材２７Ａに替えて金属体よりも熱伝導率が低いソリッド樹脂からなる回転支持部材２７Ｂとした構成である。これにより、面状発熱体２２の裏面（回転支持部材２７Ｂ側）からの熱流出（損失）を抑制することが可能であるが、一般的に樹脂の耐熱性は金属よりも低く、また高耐熱性樹脂は高額でありコスト的に不利であった。
【０１０２】
図１３（ｄ）は、図１３（ｃ）におけるソリッド樹脂製の回転支持部材２７Ｂに替えてポリイミド樹脂の発泡体からなる回転支持部材２７Ｃとした構成である。ポリイミド樹脂の発泡体を用いることにより回転支持部材として必要な断熱性と剛性を確保することができる。
【０１０３】
また、図１３（ｅ）のように、ポリイミド発泡体からなる回転支持部材２７Ｃの内周部に補助的に樹脂部材２７Ｄを設けると、剛性がより向上するので好ましい。
【０１０４】
図１４〜１６は、定着装置の第２の実施形態における構成を示す断面模式図である。ここでは、図１の定着装置に図１３（ａ）の構成を追加したものとなっている。
すなわち定着装置２０は、基本的構成が図１に示すものと同じであるが、定着部材２１の内周側に設けられるパイプ形状の回転支持部材２７Ａと、回転支持部材２７Ａの内周側であってニップ部下流側に配置されるようにコア支持部材２８のＨ型外面に断熱支持部材２９と、を備える点で相違する。なお、張力変動手段５５が設けられる位置には、断熱指示部材２９を設けず、回転支持部材２７Ａには開口部５２を設ければよい。
【０１０５】
ここで、回転支持部材２７Ａは、例えば厚さ０．１〜１ｍｍの鉄、ステンレス等の薄肉金属からなるパイプ形状のものであり、その外径が定着部材２１の内径よりも直径で０．５〜１ｍｍ程度小さいものとなっている。また、回転支持部材２７Ａの外周面においてニップ部側が軸方向に切断されて開口しており、その端部がコア支持部材２８側に折り込まれて、ニップ部に接触しないようになっている。
【０１０６】
断熱支持部材２９は、ニップ部出側で、回転支持部材２７Ａを介して定着部材２１の熱に耐えるだけの耐熱性と、定着部材２１と接触する回転支持部材２７Ａからの熱流出（損失）を防ぐ断熱性と、回転走行する定着部材２１が回転支持部材２７Ａに接触した際に変形することがないように回転支持部材２７Ａを支持するだけの強度と、を有するものであり、発熱体支持部材２３と同じポリイミド樹脂であることが好ましい。
【０１０７】
また、回転支持部材２７Ａは、図１５に示すように、ニップ部の上流側の一定領域の外周面が除去されて開口部２７ａが設けられている。これにより、図１６に示すように、定着部材２１の内部機構部を構成した場合に、開口部２７ａから面状発熱体２２の全面が露出するようになり、該面状発熱体２２が定着部材２１の内周面に近接して配置されるようになる。また、開口部２７ａと反対側には、押し当て部材５０が突出できるように開口部５２が設けられている。
【０１０８】
したがって、面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）は、発熱体支持部材２３に支持されて、定着部材２１の内周面と所定ギャップδで近接して配置されるが、その定着部材２１とのギャップδは、回転支持部材２７Ａの厚さ以下、すなわち０＜δ≦１ｍｍとなることから、図１３（ａ）における問題点を改善し、定着部材２１を効率的に加熱することが可能である。
【０１０９】
図１４に示した第２の実施形態の定着装置２０は、第１の実施形態の定着装置２０（図１）の作用効果に加え、省エネを図りつつウォームアップ時間やファーストプリント時間を短くすることができる。また、面状発熱体２２における発熱シート２２ｓは樹脂ベースのシートであるため、加圧部材３１の回転、振動に起因する応力が発熱シート２２ｓに繰り返し作用して、発熱シート２２ｓの屈曲が繰り返し行われても疲労破壊することがなく、長時間の運転が可能である。また、面状発熱体２２において、定着部材２１の軸方向の異なる発熱部位で発熱することにより、通紙する記録媒体Ｐのサイズに対応して効率的な温度制御を行うことが可能である。これに加えて、回転支持部材２７Ａ（必要に応じて断熱支持部材２９）を設けることにより、定着部材２１の回転走行安定性を向上させることができ、高速化を図ること可能となる。また、回転支持部材２７Ａにおいて定着部材２１の軸方向への熱伝導により、定着部材２１の軸方向の温度均一化を補助的に行うことができるので、より高速の装置へ対応することが可能となる。
【０１１０】
つぎに、本発明に係る画像形成装置について説明する。
図１７は、画像形成装置の構成を示す全体構成図である。
図１７に示すように、画像形成装置１は、タンデム型カラープリンタである。画像形成装置本体１の上方にあるボトル収容部１０１には、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した４つのトナーボトル１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋが着脱自在（交換自在）に設置されている。
【０１１１】
ボトル収容部１０１の下方には中間転写ユニット８５が配設されている。その中間転写ユニット８５の中間転写ベルト７８に対向するように、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋが並設されている。
【０１１２】
各作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋには、それぞれ、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが配設されている。また、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの周囲には、それぞれ、帯電部７５、現像部７６、クリーニング部７７、除電部（不図示である。）等が配設されている。そして、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）がおこなわれて、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に各色の画像が形成されることになる。
【０１１３】
感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、不図示の駆動モータによって図１７中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電部７５の位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面が一様に帯電される（帯電工程である。）。
【０１１４】
その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、露光部３から発せられたレーザ光Ｌの照射位置に達して、この位置での露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成される（露光工程である。）。
【０１１５】
その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、現像装置７６との対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、各色のトナー像が形成される（現像工程である。）。
【０１１６】
その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、中間転写ベルト７８及び第１転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上のトナー像が中間転写ベルト７８上に転写される（１次転写工程である。）。このとき、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
【０１１７】
その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、クリーニング部７７との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に残存した未転写トナーがクリーニング部７７のクリーニングブレードによって機械的に回収される（クリーニング工程である。）。
【０１１８】
最後に、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。
【０１１９】
その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト７８上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト７８上にカラー画像が形成される。
ここで、中間転写ユニット８５は、中間転写ベルト７８、４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋ、２次転写バックアップローラ８２、クリーニングバックアップローラ８３、テンションローラ８４、中間転写クリーニング部８０、等で構成される。中間転写ベルト７８は、３つのローラ８２〜８４によって張架・支持されるとともに、１つのローラ８２の回転駆動によって図１７中の矢印方向に無端移動される。
【０１２０】
４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト７８を感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。そして、１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋに、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。
そして、中間転写ベルト７８は、矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト７８上に重ねて１次転写される。
【０１２１】
その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト７８は、２次転写ローラ８９との対向位置に達する。この位置では、２次転写バックアップローラ８２が、２次転写ローラ８９との間に中間転写ベルト７８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト７８上に形成された４色のトナー像は、この２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。このとき、中間転写ベルト７８には、記録媒体Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。
その後、中間転写ベルト７８は、中間転写クリーニング部８０の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト７８上の未転写トナーが回収される。
こうして、中間転写ベルト７８上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。
【０１２２】
ここで、２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐは、装置本体１の下方に配設された給紙部１２から、給紙ローラ９７やレジストローラ対９８等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、給紙部１２には、転写紙等の記録媒体Ｐが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ９７が図１７中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Ｐがレジストローラ対９８のローラ間に向けて給送される。
【０１２３】
レジストローラ対９８に搬送された記録媒体Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対９８のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト７８上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対９８が回転駆動されて、記録媒体Ｐが２次転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録媒体Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。
【０１２４】
その後、２次転写ニップの位置でカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、定着装置２０の位置に搬送される。そして、この位置で、定着部材２１及び加圧部材３１による熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。
その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対９９のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対９９によって装置外に排出された被転写Ｐは、出力画像として、スタック部１００上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
【０１２５】
以上説明したように、本発明の画像形成装置において、前述した定着装置２０を備えているので、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短く、記録媒体Ｐのサイズが変わっても消費エネルギーを抑えつつ適切な画像形成が可能であり、装置を高速化した場合であっても定着不良等の不具合が生じるのを抑止することができる。
【０１２６】
このように、本発明によれば、面状発熱体の発熱部と定着部材の間に絶縁層があるため、面状発熱体と定着部材に温度差が生じてしまう場合においても、第１温度検知手段で検知した面状発熱体の温度と、第１温度検知手段で検知した温度と第２温度検知手段で検知した温度との温度差から押し当て部材の押し当て力を調整する。これにより面状発熱体と定着部材の間に微小な空隙域を発生させずに、面状発熱体の耐熱温度を超えることなく定着可能な定着装置および該定着装置を備える画像形成装置が実現する。
【０１２７】
なお、これまで本発明を図面に示した実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【０１２８】
以上、実施形態を説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではない。他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができる。いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１２９】
１    画像形成装置
３    露光部
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ    作像部
５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ    感光体ドラム
１２    給紙部
２０    定着装置
２１    定着部材（定着スリーブ）
２１ｎ    ニップ部
２２    面状発熱体
２２ａ    基層
２２ｂ、２２ｂ１、２２ｂ２    抵抗発熱層
２２ｃ    電極層
２２ｄ    絶縁層
２２ｅ、２２ｅ１、２２ｅ２    電極端子
２２ｆ    固定端子
２２ｓ    発熱シート
２３    発熱体支持部材
２４    端子台ステイ
２５    給電線
２６    当接部材
２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ    回転体支持部材
２７ａ    開口部
２７Ｄ    樹脂部材
２８    コア保持部材
２９    断熱支持部材
３１    加圧部材（加圧ローラ）
４１    第１温度検知手段
４２    第２温度検知手段
５０    押し当て部材
５１    カム
５２    開口部
５５    張力変動手段
７５    帯電部
７６    現像部
７７    クリーニング部
７８    中間転写ベルト
７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋ    第１転写バイアスローラ
８０    中間転写クリーニング部
８２    ２次転写バックアップローラ
８３    クリーニングバックアップローラ
８４    テンションローラ
８５    中間転写ユニット
９７    給紙ローラ
９８    レジストローラ対
９９    排紙ローラ対
１００    スタック部
１０１    ボトル収容部
１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋ    トナーボトル
Ｌ    レーザ光
Ｐ    記録媒体
Ｔ    トナー
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１３０】
【特許文献１】特開平１１−２９８２号公報
【特許文献２】特開平４−４４０７５号公報
【特許文献３】特開平８−２６２９０３号公報
【特許文献４】特開平１０−２１３９８４号公報
【特許文献５】特開２００７−３３４２０５号公報
【特許文献６】特開２００８−１５８４８２号公報
【特許文献７】特開２００８−２１６９２８号公報
【特許文献８】特開２０１１−１３３８３９号公報
【図１】
0005849787.tif 000002
【図３】
0005849787.tif 000003
【図４】
0005849787.tif 000004
【図５】
0005849787.tif 000005
【図６】
0005849787.tif 000006
【図７】
0005849787.tif 000007
【図８】
0005849787.tif 000008
【図９】
0005849787.tif 000009
【図１０】
0005849787.tif 000010
【図１１】
0005849787.tif 000011
【図１２】
0005849787.tif 000012
【図１３】
0005849787.tif 000013
【図１４】
0005849787.tif 000014
【図１５】
0005849787.tif 000015
【図１６】
0005849787.tif 000016
【図１７】
0005849787.tif 000017
【図２】
0005849787.tif 000018