(57)【要約】【課題】  定着ベルト部材を用いた定着装置において、定着処理時の温度制御の信頼性を向上させる。【解決手段】  複数のローラに張架された定着ベルト９１と、定着ベルト９１に圧接配置され、定着ベルト９１との間に定着ニップ部を形成する加圧ローラ９５とを有し、定着ベルト９１は、正温度特性を有する発熱層９１２を備えている。【選択図】        図３
2006350241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のローラに張架された定着ベルト部材と、
前記定着ベルト部材に圧接配置され、当該定着ベルト部材との間に定着ニップ部を形成する加圧部材と、を備え、
前記定着ベルト部材は、正温度特性を有する発熱層を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記発熱層は、導電性酸化物で形成されたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記加圧部材は、前記定着ベルト部材を張架する前記複数のローラのうち１つのローラを押圧するように配設されたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の定着装置。
【請求項４】
前記定着ベルト部材の発熱層に電力を供給可能な複数の電源と、
前記発熱層に対して前記複数の電源のうち１つの電源を選択的に接続する電源切替手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記複数の電源のうち少なくとも１つの電源は、ＤＣ電源であることを特徴とする請求項４記載の定着装置。
【請求項６】
前記複数の電源は、同一の電力値を出力するように構成されたことを特徴とする請求項４または請求項５記載の定着装置。
【請求項７】
前記加圧部材は、複数のローラに張架された加圧ベルト部材で構成されたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の定着装置。
【請求項８】
前記加圧ベルト部材は、正温度特性を有する発熱層を備えたことを特徴とする請求項７記載の定着装置。
【請求項９】
前記発熱層は、導電性酸化物で形成されたことを特徴とする請求項８記載の定着装置。
【請求項１０】
前記加圧ベルト部材の発熱層に電力を供給可能な複数の電源と、
前記発熱層に対して前記複数の電源のうち１つの電源を選択的に接続する電源切替手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項８または請求項９記載の定着装置。
【請求項１１】
記録材上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記記録材上に形成されたトナー像を当該記録材に定着する定着手段とを有し、
前記定着手段は、請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の定着装置であ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、例えば電子写真方式を利用した複写機、プリンタ等の画像形成装置においてトナー像を記録材に定着する定着装置、および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の画像形成装置では、従来より電子写真方式が広く利用されている。そして、かかる電子写真方式の画像形成装置においては、次のようなプロセスで画像形成が行なわれる。まず、例えばドラム形状の感光体（感光体ドラム）の表面を所定電位に一様に帯電した後、画像データに基づき制御されたレーザ光を感光体ドラム表面に向けて軸線方向に走査して、感光体ドラム上に静電潜像を形成する。形成された静電潜像は現像装置によって現像され、トナー像として可視像化される。その後、トナー像は感光体ドラムから記録紙に直接転写されるか、または中間転写体を介して記録紙に転写される。そして最終的に、定着装置によってトナー像に加熱・加圧処理が施されて、記録紙にトナー画像として定着されることとなる。
【０００３】
このような画像形成装置に用いられる定着装置は、内部にヒータが配設された円筒状の芯金に、耐熱性弾性体層と離型層とが積層されて形成された加熱手段としての定着ローラと、この定着ローラに対して並行して圧接配置され、芯金に耐熱性弾性体層と離型層とが積層されて形成された加圧手段としての加圧ローラとで構成されている。そして、定着ローラと加圧ローラとの間に、未定着トナー像を担持した記録紙を通過させ、未定着トナー像に対して加熱と加圧とを行なうことによって、記録紙にトナー像を定着している。
【０００４】
ところが、従来のような加熱手段として定着ローラを用いる定着装置では、定着ローラ自体が大きな熱容量を有するため、画像形成装置の電源をオンすると同時に定着装置に通電を開始したとしても、定着ローラを室温から定着可能温度に上昇させる（ウォームアップ）までには相当の時間を必要とする。また、このようなクイックスタートが困難であるという定着ローラの特性から、画像形成装置が待機状態にある場合には、画像形成動作の開始に備えて定着ローラの温度を常時、所定の温度に維持しておく必要がある。そのため、電力消費量が大きくなるという問題もある。
【０００５】
そこで、このような問題を解消するため、加熱手段として無端状の定着ベルト部材を用いた定着装置が開発されている。定着ベルト部材は、フィルム状の耐熱性樹脂や金属等を基体としているため、定着ローラのようなローラ状部材に比べて熱容量が小さく、短い時間でウォームアップを行なうことができるという利点を有している。また、供給する電力をトナーの定着のために効率的に使用できるというメリットもある。さらに、クイックスタートが容易であることから、画像形成装置の待機時における低消費電力化も可能となる。
【０００６】
ここで、定着ベルト部材を用いた定着装置に関する従来技術として、通電により発熱する抵抗層と、導電層と、離型層とが積層して構成された回転可能な無端ベルト状発熱体（定着ベルト部材）と、発熱体に圧接して配置された加圧ローラとで構成され、無端ベルト状発熱体と加圧ローラとの間で形成されるニップ領域において無端ベルト状発熱体の抵抗層に通電部材から電流が供給されることで、ニップ領域にて限定的にベルト状発熱体を発熱させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２７９７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述したような加熱手段として定着ベルト部材を用いた定着装置においても、従来の定着ローラを用いた定着装置と同様に、安定した定着処理を行なうために、ニップ領域での定着ベルト部材の温度を所定の範囲内に設定する制御機構が必要となる。そのため、定着ベルト部材の温度を検出する温度検出素子と、かかる温度検出素子の検出結果に応じて定着ベルト部材の温度を制御する温度制御装置とが備えられている。
【０００９】
しかしながら、温度検出素子により検出される温度には誤差が生じる場合がある。さらには、温度検出素子自体に故障が生じる可能性もある。また、温度制御装置による温度制御にもタイムラグが生じる場合等も想定される。そのため、温度検出素子および温度制御装置を用いた定着ベルト部材の温度制御システムには、信頼性の向上を図る上で一定の限界が存在していた。
また、温度検出素子および温度制御装置を備える必要から、製造コストの低廉化も困難であるという不都合があった。
【００１０】
この発明は、上述のような技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的は、定着ベルト部材を用いた定着装置において、定着処理時の温度制御の信頼性を向上させることにある。
また、定着ベルト部材を用いた定着装置を安価に提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる目的を達成するため、本発明の請求項１記載の定着装置は、複数のローラに張架された定着ベルト部材と、前記定着ベルト部材に圧接配置され、当該定着ベルト部材との間に定着ニップ部を形成する加圧部材と、を備え、前記定着ベルト部材は、正温度特性を有する発熱層を備えたことを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の請求項２記載の定着装置は、請求項１記載の定着装置において、前記発熱層は、導電性酸化物で形成されたことを特徴としている。
【００１３】
また、本発明の請求項３記載の定着装置は、請求項１または請求項２記載の定着装置において、前記加圧部材は、前記定着ベルト部材を張架する前記複数のローラのうち１つのローラを押圧するように配設されたことを特徴としている。
【００１４】
また、本発明の請求項４記載の定着装置は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の定着装置において、前記定着ベルト部材の発熱層に電力を供給可能な複数の電源と、発熱層に対して前記複数の電源のうち１つの電源を選択的に接続する電源切替手段と、をさらに備えたことを特徴としている。
【００１５】
また、本発明の請求項５記載の定着装置は、請求項４記載の定着装置において、前記複数の電源のうち少なくとも１つの電源は、ＤＣ電源であることを特徴としている。
【００１６】
また、本発明の請求項６記載の定着装置は、請求項４または請求項５記載の定着装置において、前記複数の電源は、同一の電力値を出力するように構成されたことを特徴としている。
【００１７】
また、本発明の請求項７記載の定着装置は、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の定着装置において、前記加圧部材は、複数のローラに張架された加圧ベルト部材で構成されたことを特徴としている。
【００１８】
また、本発明の請求項８記載の定着装置は、請求項７記載の定着装置において、前記加圧ベルト部材は、正温度特性を有する発熱層を備えたことを特徴としている。
【００１９】
また、本発明の請求項９記載の定着装置は、請求項８記載の定着装置において、前記発熱層は、導電性酸化物で形成されたことを特徴としている。
【００２０】
また、本発明の請求項１０記載の定着装置は、請求項８または請求項９記載の定着装置において、前記加圧ベルト部材の発熱層に電力を供給可能な複数の電源と、前記発熱層に対して前記複数の電源のうち１つの電源を選択的に接続する電源切替手段と、をさらに備えたことを特徴としている。
【００２１】
さらに、本発明の請求項１１記載の画像形成装置は、記録材上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記記録材上に形成されたトナー像を当該記録材に定着する定着手段とを有し、前記定着手段は、請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の定着装置であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、定着ベルト部材を用いた定着装置において、定着処理時の温度制御の信頼性を向上させることが可能となった。また、定着ベルト部材を用いた定着装置を安価に提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中において、同一又は相当する部分については同一の符号を付し、その重複説明は適宜、簡略化または省略する。
［実施の形態１］
図１は本実施の形態が適用される画像形成装置の一例としてのカラー複写機１の構成を示した概略構成図である。図１に示すカラー複写機１は、一般にタンデム型と呼ばれる中間転写方式により構成され、原稿Ｄの画像情報を読み取るスキャナユニット（原稿読込部）５５、原稿Ｄをスキャナユニット５５に搬送する原稿搬送ユニット（原稿搬送部）５１、スキャナユニット５５から出力された各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）毎の画像情報に基づいてレーザ光を出射する露光ユニット（露光部）２、各色成分に対応したトナー像を形成するプロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫ、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫにより形成された各色成分のトナー像が一旦転写される中間転写ベルト（中間転写体）２７、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫから中間転写ベルト２７にトナー像を転写（一次転写）する一次転写バイアスローラ２４、中間転写ベルト２７上に形成されたトナー像を記録媒体である記録紙Ｐに転写（二次転写）する二次転写バイアスローラ２８、二次転写されたトナー像を記録紙Ｐ上に定着させる定着手段としての定着装置（定着部）６６により主要部が構成されている。
なお、本実施の形態では、定着装置６６以外の上記した各部がトナー像形成手段を構成している。
【００２４】
ここで、図２はプロセスカートリッジ２０（２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫ）の構成を示す断面構成図である。図２に示すように、プロセスカートリッジ２０は、像担持体としての感光体ドラム２１の周囲に、感光体ドラム２１表面を帯電する帯電ローラ（帯電部）２２、トナー補給部４２から補給された各色のトナーにより、感光体ドラム２１上に形成された静電潜像を可視像化する現像装置（現像部）２３、感光体ドラム２１上に残留した未転写トナーを回収するドラムクリーナ（クリーニング部）２５が支持ケース２６内に一体的に配置された構成を有している。そして、これらのプロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、中間転写ベルト２７の上流側から、ブラック（ＢＫ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に、略直線状に配置されている（図１参照）。
ここで、プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、それぞれがカラー複写機１本体に対して着脱自在に構成され、所定のサイクル毎に新たなものと交換することが可能である。その際には、プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫから現像装置２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫを着脱自在に構成しておき、例えば感光体ドラム２１の寿命等に基づいて現像装置２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫを除くユニットを交換するか、または例えば現像剤の寿命等に基づいて現像装置２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫのみを交換するように設定することも可能である。
【００２５】
次に、中間転写ベルト２７は、樹脂材料（例えば、ポリカーボネイト、フッ素系樹脂等）にカーボンを分散させて構成された、例えば厚さ１５０μｍ程度のフィルム状の無端ベルトである。そして、中間転写ベルト２７は二次転写バイアスローラ２８を含む複数のローラに張架されながら、図１に示す矢印方向に所定の速度で回転移動（回動）する。
中間転写ベルト２７の内側であって、プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫの感光体ドラム２１と対向する位置には、一次転写バイアスローラ２４が配設されている。一次転写バイアスローラ２４は、中間転写ベルト２７を挟んで感光体ドラム２１に圧接されるとともに、図示しない電源からトナーの帯電極性（ここではマイナス極性とする。以下同様。）とは逆極性（プラス極性）の電圧（一次転写バイアス）が印加される。それにより、各々の感光体ドラム２１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２７に順次静電転写（一次転写）して、中間転写ベルト２７上に重畳されたトナー像を形成する。
【００２６】
また、中間転写ベルト２７の内側であって、後段で述べる搬送ベルト３０の移動方向上流側を張架する張架ローラ３１と対向する位置には、二次転写バイアスローラ２８が配設されている。二次転写バイアスローラ２８は、中間転写ベルト２７および搬送ベルト３０を挟んで張架ローラ３１に圧接されるとともに、図示しない電源からトナーの帯電極性と同極性（マイナス極性）の電圧（二次転写バイアス）が印加される。一方、張架ローラ３１は接地されている。それにより、二次転写バイアスローラ２８と張架ローラ３１との間には転写電界が形成され、中間転写ベルト２７上に担持された重畳トナー像を搬送ベルト３０に搬送されてくる記録紙Ｐ上に静電転写（二次転写）する。
さらに中間転写ベルト２７には、二次転写バイアスローラ２８が配置された位置よりも回動方向下流側に、中間転写ベルト２７上の未転写トナーを回収するための中間転写ベルトクリーナ２９が中間転写ベルト２７に当接するように配設されている。
【００２７】
さらには、本実施の形態のカラー複写機１では、記録紙搬送系として、記録紙Ｐを収容する給紙トレイ６１、この給紙トレイ６１に積載された記録紙Ｐを所定のタイミングで取り出すピックアップローラ６２、ピックアップローラ６２により繰り出された記録紙Ｐを導く搬送ガイド６３、記録紙Ｐを搬送する搬送ローラ６４、搬送ローラ６４により搬送された記録紙Ｐを二次転写バイアスローラ２８が配置された領域（「二次転写部」ともいう。）へ所定のタイミングで送り込むレジストローラ６５、二次転写部に記録紙Ｐを導く転写入口ガイド３３、張架ローラ３１と駆動ローラ３２とに張架され、二次転写バイアスローラ２８により二次転写された後の記録紙Ｐを定着装置６６へと搬送する搬送ベルト３０、記録紙Ｐを定着装置６６に導く定着入口ガイド３４を備えている。
【００２８】
続いて、本実施の形態のカラー複写機１における、通常時（フルカラーモード時）の画像形成動作について説明する。
ユーザがカラー複写機１の操作パネル（不図示）に設けられたプリント開始ボタンをＯＮすると、原稿搬送ユニット５１に載置された原稿Ｄは、原稿搬送ユニット５１内を搬送経路（図１中矢印方向）に沿って搬送され、スキャナユニット５５のコンタクトガラス５３上の所定位置に載置される。それにタイミングを合わせて、スキャナユニット５５は、コンタクトガラス５３上に載置された原稿Ｄの画像情報を光学的に読み取り、画像信号を出力する。
すなわち、コンタクトガラス５３上の所定位置に原稿Ｄが載置されると、スキャナユニット５５は、照明ランプを発光させるとともに、コンタクトガラス５３上の原稿Ｄの全面に亘って照明ランプを走査させる。その際に、原稿Ｄから反射した光は、ミラー群およびレンズ群からなる光学系によってカラーイメージセンサ上に結像される。そして、原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーイメージセンサによりＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の色分解光毎に読み取られ、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号は、スキャナユニット５５内の画像処理部（不図示）において色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の各種処理が施され、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、ＢＫ（ブラック）各色の画像信号が生成される。
【００２９】
一方、プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫにおいては、内部に配設された感光体ドラム２１がそれぞれ図１の時計方向（矢印方向）に回転を開始し、帯電ローラ２２によって、感光体ドラム２１表面が所定の帯電電位に一様に帯電される（帯電工程）。そして、帯電された感光体ドラム２１表面は、露光ユニット２から出力されるレーザ光によって走査露光され、静電潜像が形成される（露光工程）。
ここで、露光ユニット２では、スキャナユニット５５からＹ、Ｍ、Ｃ、ＢＫ各色の画像信号が入力され、Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫ毎にそれぞれ配設されたレーザ光源から、かかる画像信号に基づいて変調されたレーザ光（露光光）が出力される。出力されたレーザ光は、ポリゴンミラー３に入射して反射し、レンズ４およびレンズ５を透過する。レンズ４およびレンズ５を透過したレーザ光は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫの各色成分毎にそれぞれ異なる光路を通過して、対応するプロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫの感光体ドラム２１上に結像される。
【００３０】
具体的には、Ｙ成分に対応したレーザ光は、ミラー６、７、８で反射された後に、中間転写ベルト２７の最下流部位置に配設されたプロセスカートリッジ２０Ｙの感光体ドラム２１表面に照射される。このとき、Ｙ成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラー３により、感光体ドラム２１の軸線方向（主走査方向）に走査される。それにより、帯電ローラ２２により帯電された後の感光体ドラム２１上には、Ｙ成分に対応した静電潜像が形成される。
【００３１】
同様に、Ｍ成分に対応したレーザ光は、ミラー９、１０、１１で反射された後に、プロセスカートリッジ２０Ｙよりも１つ上流側に配設されたプロセスカートリッジ２０Ｍの感光体ドラム２１表面に照射されて、Ｍ成分に対応した静電潜像が形成される。Ｃ成分のレーザ光は、ミラー１２、１３、１４で反射された後に、プロセスカートリッジ２０Ｍよりも１つ上流側に配設されたプロセスカートリッジ２０Ｃの感光体ドラム１２表面に照射されて、Ｃ成分の静電潜像が形成される。ＢＫ成分のレーザ光は、ミラー１５で反射された後に、中間転写ベルト２７の最上流部位置に配設されたプロセスカートリッジ２０ＢＫの感光体ドラム２１表面に照射されて、ＢＫ成分の静電潜像が形成される。
【００３２】
次に、各感光体ドラム２１に形成された静電潜像は、それぞれが現像装置２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫによって現像され、各色のトナー像が形成される（現像工程）。
現像工程により各感光体ドラム２１上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト２７との対向位置に搬送される。そして、中間転写ベルト２７の内周面に当接して配設された一次転写バイアスローラ２４によって、各色トナー像は中間転写ベルト２７上に順次転写される（一次転写工程）。その際に、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫにおいては、感光体ドラム２１に形成された各色トナー像が中間転写ベルト２７上で精度良く位置合わせされるように、トナー像形成のタイミングが調整される。それにより、中間転写ベルト２７の最下流部位置に配設されたプロセスカートリッジ２０Ｙを通過した後の中間転写ベルト２７上には、Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫの各色トナー像が位置ずれなく重畳して形成されることとなる。
【００３３】
一次転写工程が行なわれた後の感光体ドラム２１表面は、それぞれがドラムクリーナ２５との対向位置に到達して、ドラムクリーナ２５により感光体ドラム２１表面上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程）。
その後、感光体ドラム２１表面は、不図示の除電部を通過した後、再度レーザ光が照射される露光位置に戻ることとなる。このようにして、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫにおける一連の作像プロセスが実行される。
【００３４】
他方、感光体ドラム２１上の各色のトナー像が重畳して転写された中間転写ベルト２７は、図中の矢印方向に回動して、二次転写バイアスローラ２８が配設された二次転写部に到達する。それと同時に、中間転写ベルト２７上のトナー像とタイミングを合わせて記録紙Ｐが二次転写部に搬送される。そして、二次転写バイアスローラ２８が形成する転写電界の作用により、中間転写ベルト２７上のフルカラーのトナー像が記録紙Ｐ上に二次転写される（二次転写工程）。
二次転写工程を終えた後の中間転写ベルト２７は、中間転写ベルトクリーナ２９により中間転写ベルト２７表面に残存する未転写トナーが回収された後、再度の転写サイクルが行なわれる。
【００３５】
フルカラートナー像が転写された記録紙Ｐは、搬送ベルト３０によって定着装置６６に導かれる。定着装置６６では、記録紙Ｐが定着ニップ部を通過することにより加熱および加圧による定着処理を受ける。それにより、カラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される（定着工程）。
そして、定着工程後の記録紙Ｐは、排紙ローラ６９によってカラー複写機１本体の排出部に設けられた排紙載置トレイ（不図示）に搬送され、一連の画像形成プロセスが完了することとなる。
【００３６】
続いて、本実施の形態のカラー複写機１に用いられる定着装置６６について詳細に説明する。図３は、本実施の形態の定着装置６６の主要な構成を示す概略断面図である。図３に示したように、定着装置６６は、定着ローラ９２、ベルト搬送ローラ９３、テンションローラ９４、定着ローラ９２とベルト搬送ローラ９３とテンションローラ９４とによって張架された定着ベルト（定着ベルト部材）９１、定着ベルト９１を介して定着ローラ９２に圧接配置された加圧部材としての加圧ローラ９５により主要部が構成されている。
また、定着装置６６には、定着ベルト９１の離型性を高めてトナーオフセットの発生を抑制するために、シリコーンオイル等の離型剤を塗布する塗布ローラ９６、定着ベルト９１に付着したトナーや紙粉等をクリーニングするクリーニングローラ９７が配設されている。
【００３７】
定着ローラ９２は、定着ベルト９１を介して対向する加圧ローラ９５との間で定着ニップ部を形成する。そして、この定着ニップ部で記録紙Ｐを挟持搬送しながら、定着ローラ９２と加圧ローラ９５との間の押圧力と、発熱した定着ベルト９１からの熱とにより記録紙Ｐ上のトナーを加圧・加熱して、トナー像を記録紙Ｐに定着する。そのため、定着ローラ９２は、ステンレス等の金属で形成された円筒状または円柱状の芯金、芯金表面に厚さ１ｍｍ程度に形成されたシリコーンゴム等の弾性層、等で構成されている。
【００３８】
ベルト搬送ローラ９３は、定着ベルト９１を張架しながら搬送するためのローラ部材である。このため、ベルト搬送ローラ９３は、アルミニウム、ステンレス等の円筒状または円柱状の金属ローラで形成されている。
テンションローラ９４は、アルミニウム、ステンレス等の円筒状または円柱状の金属ローラであって、定着ベルト９１を張架するとともに、定着ベルト９１のテンションを調整するためのローラ部材である。そのため、テンションローラ９４には、定着ベルト９１を内側から外側に向けて押圧するための押圧バネ（押圧部材）９８が結合され、定着ベルト９１のテンションを一定に維持するとともに、定着ベルト９１の幅方向におけるテンションの均一性を維持している。本実施の形態では、図３に示すようにテンションローラ９４は定着ベルト９１の内側に配設したが、定着ベルト９１の外側に配設して外側から内側に向けて押圧しても良い。
【００３９】
加圧ローラ９５は、ステンレス等の金属で形成された円筒状または円柱状の芯金、芯金表面に厚さ５ｍｍ程度のシリコーンゴムによる弾性層、さらにはトナー付着を抑制するためのＰＦＡ、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂による離型層が積層されて構成されている。加圧ローラ９５は、定着ベルト９３を挟んで定着ローラ９２に向けて図示しないバネ等の加圧部材により押圧されており、ゴム層を弾性変形させる。それにより定着ローラ９２との間でトナーを加圧・加熱する定着ニップ部を形成する。
なお、加圧ローラ９５の内部にハロゲンランプ等のヒータを配設することも可能である。
【００４０】
次に、定着ベルト９１について説明する。図４は、定着ベルト９１の断面図であり、図５は、定着ベルト９１の側面図である。図４に示したように、定着ベルト９１は、基体９１１、基体９１１の外表面上に形成された発熱層９１２、発熱層９１２表面に形成された離型層９１３で構成された無端状のベルト部材である。
基体９１１は、厚さ０．５〜２．０ｍｍの耐熱性樹脂や金属材料等から形成されている。ここで、耐熱性樹脂の材質としては、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等を用いることができる。また、金属材料としては、ニッケル、アルミニウム、ステンレス等を用いることができる。さらには、定着ベルト９１として、耐熱性樹脂と金属材料とを重層させて形成してもよい。特に、ポリイミド樹脂にニッケルを電鋳させて構成したニッケル電鋳ベルトは、強度と弾性とを適度に有し、耐久性に優れているので好ましい。なお、基体９１１として金属材料が用いられる場合には、基体９１１と発熱層９１２との間に絶縁層を設けることとなる。
【００４１】
離型層９１３は、低摩擦係数のフッ素系樹脂で形成されている。フッ素系樹脂は、吹き付け等により発熱層９１２表面に塗装し、これを加熱融着されることにより形成される。また離型層９１３では、ゴム硬度（ＪＩＳ−Ａ硬度）が２５〜６５°で、厚さが１００〜２００μｍの範囲が良好な定着性および熱応答性を得る条件として望ましい。これによって、定着ベルト９１は、耐熱性、耐久性に優れた離型性を有する。
【００４２】
続いて、発熱層９１２について述べる。発熱層９１２は、基体９１１表面上において、例えば数１０μｍ程度の均一な膜厚で形成されるとともに、円周方向に切れ目が生じることなく一様に形成された面状部材である。また、発熱層９１２は、最大通紙幅（例えば、Ａ３サイズの短辺長）よりも幅方向両側に向けて５ｍｍ程度拡がった領域に形成され、定着ニップ部を通過するすべてのサイズの記録紙Ｐ全面を加熱できるように構成されている。
【００４３】
ここで、本実施の形態の定着装置装６６では、発熱層９１２は、正温度特性（ＰＴＣ：Positive Temperature Coefficient特性）を有する抵抗体で構成されていることを特徴としている。正温度特性とは、発熱層９１２の温度上昇に伴って発熱層９１２の抵抗値が直線的に増加する特性をいう。このように、発熱層９１２が正温度特性を有する抵抗体で構成されることにより、発熱層９１２の温度は次のように自己制御される。
すなわち、所定温度を下回る温度下において発熱層９１２に電圧が印加されると、最初は低温であるために抵抗値が小さいことから、発熱層９１２には大電流が流れて発熱層９１２の温度が急激に上昇する。そして、発熱層９１２の温度が上昇し所定温度を超えると、発熱層９１２の抵抗値が急に増大するために流れる電流量が減少し、その結果、発熱層９１２の発熱量は減少する。そのため、発熱層９１２は、この所定温度以上に温度が上がることが抑制され、その所定温度で安定して熱平衡状態を保つこととなる。すなわち、発熱層９１２は、それ自体で自己温度制御機能を有する。
【００４４】
したがって、本実施の形態の定着装置６６では、発熱層９１２を正温度特性を有する抵抗体で構成することにより、定着ベルト９１の温度を検知するための温度検知素子や、発熱量制御のための温度制御回路、さらには過熱防止回路等を別途設けることなく、定着ベルト９１の温度を所定値（定着温度）に設定することが可能となる。
【００４５】
ここで、発熱層９１２における上記した所定温度（定着温度）は、発熱層９１２を形成する材料組成や製造条件（焼成温度、焼成時間等）を調整することによって所定値に設定することが可能である。したがって、本実施の形態の定着装置６６では、記録紙Ｐへのトナーの定着処理を良好に行なうことが可能となるように、定着温度が例えば１４０〜１８０℃の範囲内に設定されるように発熱層９１２を構成している。
【００４６】
発熱層９１２を構成する具体的な材料・塗布方法としては、次のものを用いることができる。すなわち、発熱層９１２は、多結晶酸化すず等の正温度特性を有する導電性酸化物を基礎成分として、これに適宜化学物質を添加したものを、基体９１１表面上に化学気相蒸積法により成膜することにより形成することができる。また、酸化すず等の正温度特性を有する導電性酸化物をスプレー熱分解法で成膜して形成することも可能である。
さらに、発熱層９１２を構成する材料として、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｄの金属単体やＡｇ−Ｐｄ、Ｃｕ−Ｎｉ、Ｃｕ−Ｚｎ等の合金、さらにはＲｅ2Ｏ3、Ｍｎ2Ｏ3等の酸化物等を主抵抗材料とし、さらに、この主抵抗材料に副材料としてＧｅ、Ｓｉ、Ｚｎ等の金属単体やＳｎ−Ｚｎ等の合金等を混合させたものを用いることができる。さらには、チタン酸バリウムを主成分とするセラミックス半導体や、カーボン粒子やカーボン繊維等を用いることもできる。そして、これらの材料をフッ素樹脂、シリコン樹脂（またはシリコーンゴム）、ポリイミド樹脂等の耐熱性樹脂に練り込んでペーストとし、これを基体９１１表面に塗布することで、発熱層９１２に形成することもできる。
ところで、このように発熱層９１２を構成すれば、発熱層９１２を均一な膜厚で構成することも可能となる。発熱層９１２の均一化により、定着ベルト９１の幅方向に温度むらが生じるのが抑制され、定着性の均一化による画像品質の安定化を図ることも可能となる。
【００４７】
次に、発熱層９１２への電力の供給は、定着ベルト６６の両端部に設けられた電極９１４（図４および図５参照）から行なわれる。電極９１４は、電極９１４と発熱層９１２とを接続するリード部９１５とともに、金属等の良導体を基体９１１表面に印刷することで形成される。そして、電極９１４は、画像形成装置１内に配設された電源（図６参照）と電気的に接続されるように構成されている。
ここで、本実施の形態の定着装置６６では、燃料電池等のＤＣ電源から電力供給が可能なように、図６に示したような電源切替手段としての電源切替スイッチ９９が配設されている。電源切替スイッチ９９では、定着装置６６は通常は燃料電池等のＤＣ電源１０１から電力供給を受けるように設定されている。そして、ＤＣ電源１０１から電力供給を受けることができない場合に、電源切替スイッチ９９は外部商用電源１０２から電力供給を受けるように切り替える。このように構成することで、燃料電池等からのクリーンエネルギーを利用することができ、地球環境保護（エコロジー）に資することができる。
なお、この場合には、発熱層９１２における発熱量を一定に設定するため、ＤＣ電源１０１と外部商用電源１０２とは略同一の電力値を出力するように設定されている。
【００４８】
以上説明したように、本実施の形態の定着装置６６では、加熱手段として定着ベルト９１を用いているため、定着ローラのようなローラ状部材に比べて熱容量が極めて小さくなり、ウォームアップ時間が短くなるので、クイックスタートが可能となる。また、供給する電力をトナーの定着のために効率的に使用できる。さらには、クイックスタートが容易であることから、画像形成装置の待機時における低消費電力化も可能となる。
そして、本実施の形態の定着装置６６では、発熱層９１２が正温度特性を有する抵抗体で構成されているので、定着ベルト９１の温度を検知するための温度検知素子や、発熱量制御のための温度制御回路、さらには過熱防止回路等を別途設けることなく、定着ベルト９１の温度を所定の定着温度に設定することが可能である。そのため、温度制御の信頼性を向上させることができる。また、部品点数を減らして、製造コストを低減することも可能である。
【００４９】
また、均一な膜厚で構成された発熱層９１２により、定着ベルト９１の幅方向に温度むらが生じるのが抑制されるので、定着性の均一化による画像品質の安定化を図ることも可能となる。
さらに、発熱層９１２は、薄層化により高い可撓性を有するので、定着ベルト９１に使用しても破断等が発生し難く、長期に亘り安定して定着動作を行なうことが可能となる。
また、ＤＣ電源の使用が可能となるので、燃料電池等の使用によるクリーンエネルギー化を図ることも可能である。
【００５０】
［実施の形態２］
実施の形態１では、定着ベルト９１を加圧する加圧手段として加圧ローラ９５を用いた構成の定着装置６６について説明したが、本実施の形態２では、加圧手段として加圧ベルトを用いる構成について説明する。なお、実施の形態１と同様の構成についての説明は省略する。
【００５１】
図７は、本実施の形態の定着装置６７の主要な構成を示す概略断面図である。図７に示したように、本実施の形態の定着装置６７では、加圧部材として、加圧ベルト（加圧ベルト部材）１１０が加圧ローラ１１１とベルト搬送ローラ１１２とで張架されて構成されている。そして、加圧ローラ１１１が定着ベルト９１および加圧ベルト１１０を介して定着ローラ９２に圧接配置されている。
ここで、加圧ベルト１１０は、実施の形態１の定着ベルト９１と同様に構成されている。すなわち、加圧ベルト１１０には、正温度特性を有する抵抗体で構成された発熱層９１２（図４参照）が配設されている。そのため、定着ニップ部においては、記録紙Ｐ上のトナーを定着ベルト９１と加圧ベルト１１０との双方から加熱することができる。それにより、定着ニップ部に充分な熱の供給が可能となるので、画像形成装置が高速化されても、充分な定着性能を維持することができる。
またその際に、加圧ベルト１１０の温度を検知するための温度検知素子や、発熱量制御のための温度制御回路、さらには過熱防止回路等を別途設けることなく、加圧ベルト１１０の温度を所定の温度に設定することが可能である。そのため、温度制御の信頼性を向上させることができるとともに、部品点数を減らして、製造コストを低減することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明のカラー複写機の構成を示す概略構成図である。
【図２】プロセスカートリッジの構成を示す断面構成図である。
【図３】実施の形態１における定着装置の主要な構成を示す概略断面図である。
【図４】定着ベルトの断面図である。
【図５】定着ベルトの側面図である。
【図６】定着装置への電力供給の切り替えを説明する図である。
【図７】実施の形態２における定着装置の主要な構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  画像形成装置本体（装置本体）、２  露光ユニット（露光部）、
２０、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫ  プロセスカートリッジ、
２１  感光体ドラム（像担持体）、２２  帯電ローラ（帯電部）、
２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫ  現像装置（現像部）、
２４  一次転写バイアスローラ、２７  中間転写ベルト（中間転写体）、
２８  二次転写バイアスローラ、６６,６７  定着装置（定着部）、
９１  定着ベルト（定着ベルト部材）、９２  定着ローラ、
９３,１１２  ベルト搬送ローラ、９４  テンションローラ、
９５,１１１  加圧ローラ、９８  押圧バネ（押圧部材）、
９９  電源切替スイッチ、１０１  ＤＣ電源、１０２  外部商用電源、
１１０  加圧ベルト、９１１  基体、９１２  発熱層、９１３  離型層、
９１４  電極、９１５  リード部。
【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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