(57)【要約】      （修正有）【課題】無端ベルト加熱方式・加圧回転体駆動方式の加熱装置において、無端ベルトを用いた場合の該無端ベルトの回転軸方向の摩擦力による該無端ベルトの端部からの破損を防止して、装置の耐久性・信頼性を確保する。【解決手段】金属基層及び弾性層を有する無端ベルトの端部において金属層の長さより弾性層の長さを長くして、弾性層のみの部分を端部に配する。無端ベルトの弾性層が端部フランジ（無端ベルト保持部材）に対して接触するため、弾性層の弾性により無端ベルトは端部フランジに対して軽接触状態になる。これにより、無端ベルトとの摺動による端部フランジの磨耗が防止され、無端ベルト長手方向端部の破損が防止される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基層と、該金属基層の外側に配された弾性層とを有する無端ベルトにおいて、
無端ベルト端部における前記弾性層の軸方向の長さが前記金属基層の軸方向の長さよりも大きいことを特徴とする無端ベルト。
【請求項２】
金属基層と該金属基層の外側に配された弾性層を持つ無端ベルトと、該無端ベルトの内側に位置し該無端ベルトをルーズに外嵌させる無端ベルト内部部材と、前記無端ベルトを挟んで前記無端ベルト内部部材と相互圧接してニップ部を形成し、且つ、回転駆動される加圧部材と、前記無端ベルトの端部に配置され、前記無端ベルト内部部材に嵌め合わされて半径方向の位置を決められた無端ベルトの回転軸方向の寄りを規制する略円筒形状の無端ベルト保持部材を有し、前記加圧回転体の回転駆動により前記無端ベルトが前記ニップ部において前記無端ベルト内側部材の面を摺動しながら回転され、前記ニップ部の前記無端ベルトと前記加圧回転体の間で被加熱材を挟持搬送して加熱する加熱装置において、
前記無端ベルト端部における前記弾性層の軸方向の長さが前記金属基層の軸方向の長さよりも大きいことを特徴とする加熱装置。
【請求項３】
前記金属基層の長さをＬＢ、前記弾性層の長さをＬＥ、前記第１の加圧部材の加圧部長さをＬＰとすると、
ＬＰ＜ＬＢ＜ＬＥ
が成立することを特徴とする請求項２記載の加熱装置。
【請求項４】
前記無端ベルトは電磁誘導発熱性であり、磁場発生手段の発生磁場の作用で発熱することを特徴とする請求項２又は３記載の加熱装置。
【請求項５】
前記無端ベルト内部部材は少なくとも固定された発熱体を含むことを特徴とする請求項２又は３記載の加熱装置。
【請求項６】
被記録材上に単色若しくは複数色のトナー像を形成する画像形成手段と、該被記録材上のトナー像を熱定着する定着装置と、を有する画像形成装置において、
前記定着装置は請求項２〜５の何れか１つに記載の加熱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、無端ベルト（フィルム）加熱方式・加圧回転体駆動方式の加熱装置及び該加熱装置を像加熱装置として備えた電子写真装置・静電記録装置等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無端ベルト加熱方式・加圧回転体駆動方式の加熱装置は、加熱回転体としての無端ベルトと、無端ベルトの内側に位置し無端ベルトをルーズに外嵌させる無端ベルト内部部材と、無端ベルトを挟んで無端ベルト内部部材と相互圧接してニップ部を形成し、且つ、回転駆動される加圧回転体を有し、加圧回転体の回転駆動により無端ベルトがニップ部において無端ベルト内側部材の面を摺動しながら回転され、ニップ部の無端ベルトと加圧回転体の間で被加熱材を挟持搬送して加熱する装置構成のものである。
【０００３】
加熱回転体としての無端ベルトを電磁誘導発熱性部材にして磁場発生手段の発生磁場の作用で無端ベルト自体を発熱させ、その発熱で被加熱材を加熱する電磁誘導加熱方式（特許文献１等）や、ニップ部に対応する無端ベルト内側位置にセラミックヒータや電磁誘導発熱体等のヒータ（発熱体、加熱体）を固定して配設し、該ヒータの熱を無端ベルトを介して被加熱材に与えて加熱する方式（特許文献２，３）等がある。
【０００４】
このような無端ベルト加熱方式・加圧回転体駆動方式の加熱装置は、熱ローラ方式の加熱装置等との対比においてクイックスタート性や省エネルギー性に優れている。
【０００５】
又、加熱回転体としての無端ベルトの駆動力を低減化することができ、無端ベルトの回転時における無端ベルト軸線方向への寄り力を小さくすることができることから、該無端ベルトの寄り移動規制手段は無端ベルトの端部を受け止めるフランジ部材等の簡単な手段構成のものとすることが可能で、装置構成を簡略化・小型化・低コスト化できる。
【０００６】
そのため、複写機・プリンタ等の画像形成装置においては、電子写真プロセス・静電記録プロセス・磁気記録プロセス等の適宜の画像形成プロセス手段部で被記録材（転写材シート・エレクトロファックスシート・静電記録紙・ＯＨＰシート・印刷用紙・フォーマット紙等）に転写方式或は直接方式にて形成担持させた目的の画像情報の未定着画像（トナー画像）を被記録材面に永久固着画像として加熱定着させる定着装置として、上記のような無端ベルト加熱方式・加圧回転体駆動方式の加熱装置が実用化されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１７１８８９号公報
【特許文献２】特開平４−４４０７５〜４４０８３号公報
【特許文献３】特開平９−１３９２８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記無端ベルト加熱方式・加圧回転体駆動方式の加熱装置において、無端ベルトは、その回転時に回転軸方向の一方側或は他方側への寄り移動を生じ易い。この無端ベルトの寄り移動は無端ベルトの端部を受け止める部材を設けることで規制することができる。
【０００９】
しかし、無端ベルトの基層を金属で形成した場合、無端ベルトの端部と通常樹脂で作られる規制部材は摺擦により磨耗してしまう。規制部材の磨耗部分が生じることで無端ベルトの回転が不安定となり、無端ベルトの長手方向端部が破損してしまうことがあった。
【００１０】
そこで、本発明は、無端ベルト加熱方式・加圧回転体駆動方式の加熱装置における上記の無端ベルトの破損トラブルを無くして、装置の耐久性・信頼性を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、金属基層と、該金属基層の外側に配された弾性層とを有する無端ベルトにおいて、無端ベルト端部における前記弾性層の軸方向の長さが前記金属基層の軸方向の長さよりも大きいことを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、金属基層と該金属基層の外側に配された弾性層を持つ無端ベルトと、該無端ベルトの内側に位置し該無端ベルトをルーズに外嵌させる無端ベルト内部部材と、前記無端ベルトを挟んで前記無端ベルト内部部材と相互圧接してニップ部を形成し、且つ、回転駆動される加圧部材と、前記無端ベルトの端部に配置され、前記無端ベルト内部部材に嵌め合わされて半径方向の位置を決められた無端ベルトの回転軸方向の寄りを規制する略円筒形状の無端ベルト保持部材を有し、前記加圧回転体の回転駆動により前記無端ベルトが前記ニップ部において前記無端ベルト内側部材の面を摺動しながら回転され、前記ニップ部の前記無端ベルトと前記加圧回転体の間で被加熱材を挟持搬送して加熱する加熱装置において、前記無端ベルト端部における前記弾性層の軸方向の長さが前記金属基層の軸方向の長さよりも大きいことを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記金属基層の長さをＬＢ、前記弾性層の長さをＬＥ、前記第１の加圧部材の加圧部長さをＬＰとすると、
ＬＰ＜ＬＢ＜ＬＥ
が成立することを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の発明において、前記無端ベルトは電磁誘導発熱性であり、磁場発生手段の発生磁場の作用で発熱することを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項２又は３記載の発明において、前記無端ベルト内部部材は少なくとも固定された発熱体を含むことを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明は、被記録材上に単色若しくは複数色のトナー像を形成する画像形成手段と、該被記録材上のトナー像を熱定着する定着装置と、を有する画像形成装置において、前記定着装置は請求項２〜５の何れか１つに記載の加熱装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、金属基層及び弾性層を有する無端ベルトの金属層の長さより弾性層の長さを長くするようすることにより、無端ベルトの弾性層が端部フランジ（無端ベルト保持部材）に対して接触するため、弾性層の弾性により無端ベルトは端部フランジに対して軽接触状態になる。これにより、無端ベルトとの摺動による端部フランジの磨耗が防止され、無端ベルトの破損を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１９】
＜実施の形態１＞
（１）画像形成装置例
図１は画像形成装置の一例の概略構成図である。本例の画像形成装置は電子写真カラープリンタである。
【００２０】
１０１は有機感光体やアモルファスシリコン感光体でできた感光体ドラム（像担持体）であり、矢示の反時計方向に所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動される。
【００２１】
感光体ドラム１０１は、その回転過程で帯電ローラ等の帯電装置１０２で所定の極性・電位の一様な帯電処理を受ける。
【００２２】
次いで、その帯電処理面にレーザ光学箱（レーザスキャナー）１１０から出力されるレーザ光１０３による、目的の画像情報の走査露光処理を受ける。レーザ光学箱１１０は、不図示の画像読み取り装置等の画像信号発生装置からの目的画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調（オン／オフ）したレーザ光１０３を出力して回転感光体ドラム１０１面に走査露光した目的画像情報に対応した静電潜像が形成される。１０９はレーザ光学箱１１０からの出力レーザ光を感光体ドラム１０１の露光位置に偏向させるミラーである。
【００２３】
フルカラー画像形成の場合は、目的のフルカラー画像の第１の色分解成分画像、例えばイエロー成分画像についての走査露光・潜像形成がなされ、その潜像が４色カラー現像装置１０４のうちのイエロー現像器１０４Ｙの作動でイエロートナー画像として現像される。
【００２４】
そのイエロートナー画像は、感光体ドラム１０１と中間転写体ドラム１０５との接触部（或は近接部）である１次転写部Ｔ１において中間転写体ドラム１０５の面に転写される。
【００２５】
中間転写体ドラム１０５面に対するトナー画像転写後の回転感光体ドラム１０１面は、クリーナ１０７により転写残りトナー等の付着残留物の除去を受けて清掃される。
【００２６】
上記のような帯電・走査露光・現像・一次転写・清掃のプロセスサイクルが、目的のフルカラー画像の第２の色分解成分画像（例えば、マゼンタ成分画像、マゼンタ現像器１０４Ｍが作動）、第３の色分解成分画像（例えば、シアン成分画像、シアン現像器１０４Ｃが作動）、第４の色分解成分画像（例えば、黒成分画像、黒現像器１０４ＢＫが作動）の各色分解成分画像について順次実行され、中間転写体ドラム１０５面にイエロートナー画像・マゼンタトナー画像・シアントナー画像・黒トナー画像の都合４色のトナー画像が順次重ねて転写されて、目的のフルカラー画像に対応したカラートナー画像が合成形成される。
【００２７】
中間転写体ドラム１０５は、金属ドラム上に中抵抗の弾性層と高抵抗の表層を有するもので、感光体ドラム１０１に接触して或は近接して感光体ドラム１０１と略同じ周速度で矢示の時計方向に回転駆動され、中間転写体ドラム１０５の金属ドラムにバイアス電位を与えて感光体ドラム１０１との電位差で感光体ドラム１０１側のトナー画像を前記中間転写体ドラム１０５面側に転写させる。
【００２８】
上記回転中間転写体ドラム１０５面に合成形成されたカラートナー画像は、前記回転中間転写体ドラム１０５と転写ローラ１０６との接触ニップ部である二次転写部Ｔ２において、前記二次転写部Ｔ２に不図示の給紙部から所定のタイミングで送り込まれた被記録材Ｐの面に転写されていく。転写ローラ１０６は、被記録材Ｐの背面からトナーと逆極性の電荷を供給することで中間転写体ドラム１０５面側から被記録材Ｐ側へ合成カラートナー画像を順次に一括転写する。
【００２９】
二次転写部Ｔ２を通過した被記録材Ｐは、中間転写体ドラム１０５の面から分離されて像加熱装置（定着装置）１００へ導入され、未定着トナー画像の加熱定着処理を受けてカラー画像形成物として機外の不図示の排紙トレーに排出される。定着装置１００については次の（２）項で詳述する。
【００３０】
被記録材Ｐに対するカラートナ一画像転写後の回転中間転写体ドラム１０５は、クリーナ１０８により転写残りトナー・紙粉等の付着残留物の除去を受けて清掃される。このクリーナ１０８は、常時は中間転写体ドラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写体ドラム１０５から被記録材Ｐに対するカラートナー画像の二次転写実行過程において中間転写体ドラム１０５に接触状態に保持される。
【００３１】
又、転写ローラ１０６も常時は中間転写体ドラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写体ドラム１０５から被記録材Ｐに対するカラートナー画像の二次転写実行過程において中間転写体ドラム１０５に被記録材Ｐを介して接触状態に保持される。
【００３２】
本実施の形態に係る装置は、白黒画像等モノカラー画像のプリントモードも実行できる。又、両面画像プリントモード、或は多重画像プリントモードも実行できる。
【００３３】
両面画像プリントモードの場合は、定着装置１００を出た１面目画像プリント済みの被記録材Ｐは、不図示の再循環搬送機構を介して表裏反転されて再び二次転写部Ｔ２へ送り込まれて２面に対するトナー画像転写を受け、再度、定着装置１００に導入されて２面に対するトナー画像の定着処理を受けることで両面画像プリントが出力される。
【００３４】
多重画像プリントモードの場合は、定着装置１００を出た１回目画像プリント済みの被記録材Ｐは、不図示の再循環搬送機構を介して表裏反転されないで再び二次転写部Ｔ２へ送り込まれて１回目画像プリント済みの面に２回目のトナー画像転写を受け、再度、定着装置１００に導入されて２回目のトナー画像の定着処理を受けることで多重画像プリントが出力される。
（２）定着装置１００
本実施の形態における定着装置１００は電磁誘導加熱方式の装置である。図２は該定着装置１００の一部切欠き正面模型図、図３は縦断面模型図、図４は横断面模型図である。
【００３５】
Ａ）装置の全体的な概略構成
１０は無端ベルトとしての定着ベルトである。この定着ベルト１０は、後述するように電磁誘導発熱層（導電体層、磁性体層、抵抗体層）を有する、電磁誘導発熱性の回転体としての円筒状部材である。
【００３６】
１６は無端ベルト内部部材としての略円筒形状のベルトガイド部材である。このベルトガイド部材１６に上記の定着ベルト１０をルーズに外嵌させてある。ベルトガイド部材１６の下面部分は、長手に沿ってフラット面として切り欠いてある。又、ベルトガイド部材１６の両端側部分は他の部分よりも外径を少し小さくした環状溝部１６ａ，１６ｂとしてある。
【００３７】
２３ａ，２３ｂは定着ベルト１０の左右端部を規制・保持する略円筒状の無端ベルト保持部材としての左右一対の環状のフランジ部材である。それぞれスリーブ部分と鍔座部分（フランジ部分）を有し、上記ベルトガイド部材１６の左右両端側部分の環状溝部１６ａ，１６ｂにスリーブ部分を回転自由に嵌め合わせて嵌着させてある。
【００３８】
この左右のフランジ部材２３ａ，２３ｂのスリーブ部分にそれぞれ定着ベルト１０の左右端部を外嵌することで定着ベルト１０の両端部に定着ベルトには回転不可能に該フランジ部材２３ａ，２３ｂを装着してある。
【００３９】
１５は磁性コア１７ａ，１７ｂ，１７ｃと励磁コイル１８から構成される磁場発生手段であり、ベルトガイド部材１６の内側の、図４において右半部側に配設してある。１９は励磁コイル保持部材である。
【００４０】
２２はベルトガイド部材１６内に挿通した横断面下向きコ字型の剛性のある加圧ステーである。この加圧ステー２２の左右両端部は、ベルトガイド部材１６の左右両端部から外方に突出させてある。
【００４１】
２１ａ，２１ｂは上記加圧ステー２２の左右両端部に嵌着してビス締め等の手段で固定した左右の加圧ブロックである。図５は左側の加圧ブロック２１ａの斜視図である。右側の加圧ブロック２１ｂも同形の部材である。
【００４２】
以上の組み立て体１６，１０，２３ａ，２３ｂ，２２，２１ａ，２１ｂが加熱アセンブリである。
【００４３】
３０は加圧回転体としての加圧ローラである。該加圧ローラ３０は、芯金３０ａと、該芯金周りに同心一体にローラ状に形成被覆させた、シリコーンゴム・フッ素ゴム・フッ素樹脂等の耐熱性・弾性材層３０ｂとで構成されている。
【００４４】
この加圧ローラ３０は、その芯金３０ａの左右両端部を装置シャシー７０の左右側板７０ａ，７０ｂ間に軸受２８ａ，２８ｂを介して回転自由に軸受保持させて配設してある。又、芯金３０ａの左端部にはドライブギアＧを固着してあり、このドライブギアＧに駆動系Ｍから回転力が伝達されて該加圧ローラが所定の周速度をもって図４において矢印の反時計方向に回転駆動される（加圧ローラ駆動方式）。
【００４５】
装置シャシー７０の左右側板７０ａ，７０ｂには、上端側を開放した縦方向のガイド穴部７０ｃ，７０ｄを有しており、このガイド長穴７０ｃ，７０ｄに対してその上部開口部から前述した加熱アセンブリの左右の加圧ブロック２１ａ，２１ｂ部分を加圧ブロック側の縦溝部２１ｃ（図５）をガイド長穴の縦縁部に係合させて下方に落とし込むことで、加熱アセンブリを装置シャシー７０の左右側板７０ａ，７０ｂ間において上記加圧ローラ３０の上側に配置させてある。この場合、ベルトガイド部材１６は下面の切欠きフラット面１６ｃが下向きであり、定着ベルト１０を介して加圧ローラ１０の上面部に対向する。
【００４６】
２４は装置シャシー７０の左右側板７０ａ，７０ｂの上端部間に取り付けた定着フレームである。そして、この定着フレーム２４の左右端部と、加熱アセンブリの左右の加圧ブロック２１ａ，２１ｂとの間にそれぞれ加圧ばね２５ａ，２５ｂを縮設することで、加圧ブロック２１ａ，２１ｂに所定の押し下げ力を作用させてある。
【００４７】
これにより、加圧ステー２２によりベルトガイド部材１６が加圧ローラ３０の耐熱性・弾性材層３０ｂの弾性に抗して押し下げられてベルトガイド部材１６の下面の切欠きフラット面１６ｃが定着ベルト１０を挟んで加圧ローラ１０の上面部に所定の押圧力で圧接して所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。
【００４８】
加圧ローラ３０が駆動手段Ｍにより図４において反時計方向に回転駆動されると、定着ニップ部Ｎにおける加圧ローラ３０と定着ベルト１０の外面との摩擦力で定着ベルト１０に回転力が作用して定着ベルト１０はその内周面が定着ニップ部Ｎにおいてベルトガイド部材１６の下面の切欠きフラット面１６ｃに密着して摺動しながら、加圧ローラ３０の回転周速度にほぼ対応した周速度をもってベルトガイド部材１６の外回りを図４において時計方向に回転する。即ち定着ベルト１０は加圧ローラ３０の駆動回転に従動して回転する。
【００４９】
上記回転駆動時の駆動トルクを減少させるため、定着ニップ部Ｎにおけるベルトガイド部材１６の下面の切欠きフラット面１６ｃには低摩擦係数の別部材である摺動板４１を装着しても良い。この摺動板４１の材料には、フッ素樹脂、ガラス、２硫化モリブデンをコートした金属板等が挙げられる。
【００５０】
ベルトガイド部材１６の内側の右半部側に配設してある磁場発生手段１５の励磁コイル１８には図１０のようにその給電部１８ａ，１８ｂに励磁回路２７を接続してある。この励磁回路２７は２０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの高周波をスイッチング電源で発生できるようになっている。励磁コイル１８は励磁回路２７から供給される交番電流（高周波電流）によって交番磁束を発生する。電磁誘導発熱性ベルトである定着ベルト１０の電磁誘導発熱層には前記交番磁界を打ち消す方向に渦電流が流れ、ジュール熱が発生し、定着ベルト１０が発熱する。
【００５１】
定着ニップ部Ｎの温度は定着ニップ部Ｎの近傍においてベルトガイド部材１６の外面に設けた温度検知手段２６を含む不図示の温調系により励磁コイル１８に対する電流供給が制御されることで所定の温度が維持されるように温調される。
【００５２】
温度検知手段２６は、本例においては定着ニップ部Ｎの近傍においてベルトガイド部材の外面に配設した、定着ベルト１０の温度を検知するサーミスタ等の温度センサであり、この温度センサ２６で測定した定着ベルト１０の温度情報をもとに定着ニップ部Ｎの温度を制御するようにしている。
【００５３】
而して、加圧ローラ３０が回転駆動され、それに伴って定着ベルト１０が回転し、励磁回路２７から励磁コイル１８への給電により上記のように定着ベルト１０の電磁誘導発熱がなされて定着ニップ部Ｎが所定の温度に立ち上がって温調された状態において、画像形成手段部から搬送された未定着トナー画像ｔが形成された被記録材Ｐが定着ニップ部Ｎに導かれ、定着ニップ部Ｎの定着ベルト１０と加圧ローラ３０との間に画像面が上向き、即ち定着ベルト面に対向して導入され、定着ニップ部Ｎにおいて画像面が定着ベルト１０の外面に密着して定着ベルト１０と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。この定着ニップ部Ｎを定着ベルト１０と一緒に被記録材Ｐが挟持搬送されていく過程において定着ベルト１０の電磁誘導発熱で加熱されて被記録材Ｐ上の未定着トナー画像ｔが加熱定着される。被記録材Ｐは、定着ニップ部Ｎを通過すると回転定着ベルト１０の外面から分離して排出搬送されていく。被記録材上の加熱定着トナー画像は定着ニップ部通過後、冷却して永久固着像となる。
【００５４】
本例ではトナーｔに低軟化物質を含有させたトナーを使用したため、定着装置にオフセット防止のためのオイル塗布機構を設けていないが、低軟化物質を含有させていないトナーを使用した場合にはオイル塗布機構を設けても良い。又、低軟化物質を含有させたトナーを使用した場合にもオイル塗布や冷却分離を行っても良い。
【００５５】
Ｂ）無端ベルト保持部材
無端ベルトである円筒状の定着ベルト１０の左右両端部には、前述したように、端部を規制・保持する無端ベルト保持部材としての厚さ約２ｍｍのフランジ部材２３ａ，２３ｂが定着ベルト１０を覆うように設けられている。このフランジ部材２３ａ，２３ｂは略円筒状のベルトガイド部材１６の左右両端側部分の環状溝部１６ａ，１６ｂに固定して嵌め合わせて嵌着させてある。このフランジ部材にはフェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、フッ素樹脂、液晶ポリマー樹脂やこれらの混合樹脂やアルミニウム、鉄等の金属等耐熱性の良い材料が用いられる。
【００５６】
上記フランジ部材２３ａ，２３ｂによって定着ベルト１０の回転軸方向（スラスト方向、長手方向）の位置決めがなされ、該フランジ部材２３ａ，２３ｂは定着ベルト１０の回転時に該定着ベルト１０の端部を受けて定着ベルト１０のベルトガイド部材１６の長手に沿う寄り移動を規制する役目をする。
【００５７】
Ｃ）定着ベルト１０
図８は本実施の形態における電磁誘導発熱性の定着ベルト１０の層構成を示す模型図である。
【００５８】
本例の定着ベルト１０は、電磁誘導発熱性の定着ベルトの基層となる金属ベルト等でできた金属基層１と、その外面に積層した弾性層２と、更にその外面に積層した離型層３の複合構造のものである。
【００５９】
金属基層１と弾性層２との間の接着、弾性層２と離型層３との間の接着のために、各層間にプライマー層（不図示）を設けても良い。
【００６０】
略円筒形状である定着ベルト１０において、金属基層１が内面側であり、離型層３が外面側である。前述したように、金属基層１に交番磁束が作用することで、金属基層１に渦電流が発生して金属基層１が発熱する。この層で誘導発熱した熱が弾性層２・離型層３を介して定着ベルト１０全体を加熱し、定着ニップ部Ｎに通紙される被記録材Ｐを加熱してトナーｔ画像の加熱定着がなされる。
【００６１】
ａ．金属基層（電磁誘導発熱層）１
金属基層１は、ニッケル、鉄、強磁性ＳＵＳ、ニッケル−コバルト合金といった強磁性体の金属を用いると良い。
【００６２】
非磁性の金属でも良いが、より好ましくは磁束の吸収の良いニッケル、鉄、磁性ステンレス、コバルト−ニッケル合金等の金属が良い。
【００６３】
その厚みは次の式で表される表皮深さより厚く且つ２００μｍ以下にすることが好ましい。表皮深さσ［ｍ］は、励磁回路の周波数ｆ［Ｈｚ］と透磁率μと固有抵抗ρ［Ωｍ］で
σ＝５０３×（ρ／ｆμ）1/2  
と表される。
【００６４】
これは電磁誘導で使われる電磁波の吸収の深さを示しており、これより深いところでは電磁波の強度は１／ｅ以下になっていることを示す。逆に言うと、殆どのエネルギーはこの深さまでで吸収されている（図９）。
【００６５】
金属基層１の厚さは好ましくは１〜１００μｍが良い。金属基層１の厚みが１μｍよりも小さいと殆どの電磁エネルギーが吸収し切れないため効率が悪くなる。又、金属基層１が１００μｍを超えると剛性が高くなり過ぎ、又、屈曲性が悪くなり、回転体として使用するには現実的ではない。従って、金属基層１の厚みは１〜１００μｍが好ましい。
【００６６】
ｂ．弾性層２
弾性層２は、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等で、耐熱性、熱伝導率が良い材質である。
【００６７】
弾性層２の厚さは１０〜５００μｍが好ましい。この弾性層２は定着画像品質を保証するために必要な厚さである。
【００６８】
カラー画像を印刷する場合、特に写真画像等では被記録材Ｐ上で大きな面積に亘ってベタ画像が形成される。この場合、被記録材Ｐの凹凸或はトナー層ｔの凹凸に加熱面（離型層３）が追従できないと加熱ムラが発生し、伝熱量が多い部分と少ない部分で画像に光沢ムラが発生する。伝熱量が多い部分は光沢度が高く、伝熱量が少ない部分では光沢度が低い。
【００６９】
弾性層２の厚さとしては、１０μｍ以下では被記録材或はトナー層の凹凸に追従し切れず画像光沢ムラが発生してしまう。又、弾性層２が１０００μｍ以上の場合には弾性層の熱抵抗が大きくなり、クイックスタートを実現するのが難しくなる。より好ましくは弾性層２の厚みは５０〜５００μｍが良い。
【００７０】
弾性層２は、硬度が高過ぎると被記録材Ｐ或はトナー層ｔの凹凸に追従し切れず画像光沢ムラが発生してしまう。そこで、弾性層２の硬度としては６０゜（ＪＩＳ−Ａ：ＪＩＳ−Ｋ  Ａ型試験機）以下、より好ましくは４５゜以下がよい。
【００７１】
弾性層２の熱伝導率λに関しては、２．５２×１０−1〜８．４×１０−1Ｗ／ｍ・℃（６×１０−4〜２×１０−3ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ）が良い。熱伝導率λが２．５２×１０−1Ｗ／ｍ・℃よりも小さい場合には、熱抵抗が大きく、定着ベルト１０の表層（離型層３）における温度上昇が遅くなる。熱伝導率λが８．４×１０−1Ｗ／ｍ・℃よりも大きい場合には、硬度が高くなり過ぎたり、圧縮永久歪みが悪化する。よって、熱伝導率λは２．５２×１０−1〜８．４×１０−1Ｗ／ｍ・℃が良い。より好ましくは３．３６×１０−1〜３×１０−1Ｗ／ｍ・℃（８×１０−4〜１．５×１０−3ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ）が良い。
【００７２】
ｃ．離型層３
離型層３はフッ素樹脂、シリコーン樹脂、フルオロシリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性且つ耐熱性の良い材料を選択することができる。
【００７３】
離型層３の厚さは１〜１００μｍが好ましい。離型層３の厚さが１μｍよりも小さいと塗膜の塗ムラで離型性の悪い部分ができたり、耐久性が不足するといった問題が発生する。又、離型層が１００μｍを超えると熱伝導が悪化するという問題が発生し、特に樹脂系の離型層の場合は硬度が高くなり過ぎ、弾性層２の効果がなくなってしまう。
【００７４】
ｄ．定着ベルト端部における弾性層２と金属基層１の長さの関係
本実施の形態では、端部において弾性層の長さが基層の長手方向長さよりも長くなっており、定着ベルトの端部には基層はない。弾性層と基層の長さの差（はみだし部）の長さは弾性層の硬度及び層厚と関連しており、弾性層硬度が硬く、又、層厚が厚いほど長く取った方が好ましい。本実施の形態では、弾性層厚み２００μｍ、硬度２０゜に対し、長さを５ｍｍにしている。
【００７５】
図７は対比例として、定着ベルト端部の弾性層の長さより、金属基層の方が長い場合を示している。この場合、定着ベルトが寄り移動をすると、フランジ部材にベルト端部が突き当たる。このとき、金属から成る基層端部がフランジ部材と摺動するため、フランジが金属から成る場合、薄膜の基層が破損することがある。又、フランジ部材が樹脂から成ると、基層との摺動により、フランジ部材が磨耗する。基層は薄肉の金属であるため、フランジ部材の一部だけを削るようになり、フランジには深い傷ができる。定着ベルトはこの傷に入り込むようになり、回転が妨げられることでねじれが発生し、破損してしまうことがあった。又、この傾向は、定着ベルト端部の弾性層の長さと基層の長さが同じ時にも同様に見られた。
【００７６】
図６の本実施の形態では、定着ベルト端部の金属基層の長さより、弾性層の方が長い場合を示している。定着ベルトが寄り移動をし、フランジ部材にベルト端部が突き当たる場合、弾性層の端部が突き当たる。弾性層は弾性を有しているため、フランジ部材に突き当たった後、寄り力を吸収する。このため、フランジ部材への当接力が緩和され、フランジ部材の磨耗が生じにくい。又、弾性層は金属基層よりも軟らかいため、フランジ部材に傷をつけることもない。弾性層自体の摺動磨耗も寄り力が緩和されているため、殆ど発生しない。又、金属基層と異なり、歪やねじれにも強いため、亀裂等が発生することはない。更に、金属基層は、フランジ部材には直接接しないため、定着ベルト１０の亀裂発生を防ぐことができる。
【００７７】
又、本ベルトを用いることで、単純に定着ベルトを側板の一端に突き当てて保持することが可能となり、構成を簡略化することも可能となる。
【００７８】
Ｄ）磁場発生手段１５
磁性コア１７ａ，１７ｂ，１７ｃは高透磁率の部材であり、フェライトやパーマロイ等といったトランスのコアに用いられる材料が良く、より好ましくは１００ｋＨｚ以上でも損失の少ないフェライトを用いるのが良い。
【００７９】
励磁コイル１８は、コイル（線輪）を構成させる導線（電線）として、１本ずつがそれぞれ絶縁被覆された銅製の細線を複数本束ねたもの（束線）を用い、これを複数回巻いて励磁コイルを形成している。本実施の形態では、１０ターン巻いて励磁コイル１８を形成している。
【００８０】
絶縁被覆は定着ベルト１０の発熱による熱伝導を考慮して耐熱性を有する被覆を用いるのが良い。例えば、アミドイミドやポリイミド等の被覆を用いると良い。励磁コイル１８は外部から圧力を加えて密集度を向上させても良い。
【００８１】
励磁コイル１８の形状は、図４のように、電磁誘導発熱性部材である定着ベルト１０の電磁誘導発熱層１の曲面に沿うようにしている。本実施の形態では、定着ベルト１０の金属基層１と励磁コイル１８との間の距離は略２ｍｍになるように設定した。
【００８２】
磁性コア１７ａ，１７ｂ，１７ｃ及び励磁コイル１８と、定着ベルト１０の金属基層１の間の距離はできる限り近づけた方が磁束の吸収効率が高いのであるが、この距離が５ｍｍを超えるとこの効率が著しく低下するため、５ｍｍ以内にするのが良い。又、５ｍｍ以内であれば定着ベルト１０の金属基層１と励磁コイル１８の距離が一定である必要はない。
【００８３】
励磁コイル１８の励磁コイル保持部材１９からの引出線については励磁コイル保持部材１９から外の部分について束線の外側に絶縁被覆を施している。
【００８４】
励磁コイル保持部材１９の材質としては絶縁性に優れ、耐熱性が高いものが良い。例えば、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ＬＣＰ樹脂等を選択すると良い。
【００８５】
励磁コイル１８には前述したように給電部１８ａ，１８ｂ（図１０）に励磁回路２７を接続してある。この励磁回路２７は約２０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの高周波電流をスイッチング電源で発生できるようになっている。励磁コイル１８は、励磁回路２７から供給される交番電流（高周波電流）によって交番磁束を発生する。電磁誘導発熱性部材である定着ベルト１０の電磁誘導発熱層１には上記の交番磁束を打ち消す方向に渦電流が流れ、ジュール熱が発生し、定着ベルト１０が発熱する。
【００８６】
図１１は交番磁束の発生の様子を模式的に表したものである。
【００８７】
磁束Ｃは発生した交番磁束の一部を表す。磁性コア１７ａ，１７ｂ，１７ｃに導かれた交番磁束Ｃは、磁性コア１７ａと磁性コア１７ｂとの間、そして磁性コア１７ａと磁性コア１７ｃとの間において定着ベルト１０の電磁誘導発熱層１に渦電流を発生させる。この渦電流は電磁誘導発熱層１の固有抵抗によって電磁誘導発熱層１にジュール熱（渦電流損）を発生させる。
【００８８】
ここでの発熱量Ｑは電磁誘導発熱層１を通る磁束の密度によって決まり、図１１のグラフような分布を示す。図１１のグラフは、縦軸が磁性コア１７ａの中心を０とした角度θで表した定着ベルト１０における円周方向の位置を示し、横軸が定着ベルト１０の電磁誘導発熱層１での発熱量Ｑを示す。ここで、発熱域Ｈは最大発熱量をＱとした場合、発熱量がＱ／ｅ以上の領域と定義する。これは、定着に必要な発熱量が得られる領域である。
【００８９】
Ｅ）安全回路
本実施の形態においては、定着ベルト１０の発熱域Ｈ（図１１）の対向位置に暴走時の励磁コイル１８への給電を遮断するため温度検知素子であるサーモスイッチ５０（図２及び図４）を配設している。
【００９０】
図１０は本実施の形態で使用した安全回路の回路図である。
【００９１】
温度検知素子であるサーモスイッチ５０は＋２４ＶＤＣ電源とリレースイッチ５１と直列に接続されており、サーモスイッチ５０が切れると、リレースイッチ５１への給電が遮断され、リレースイッチ５１が動作し、励磁回路２７への給電が遮断されることにより励磁コイル１８への給電を遮断する構成を採っている。サーモスイッチ５０はＯＦＦ動作温度を２２０℃に設定した。
【００９２】
又、サーモスイッチ５０は、定着ベルト１０の発熱域Ｈに対向して定着ベルト１０の外面に非接触に配設した。サーモスイッチ５０と定着ベルト１０との間の距離は略２ｍｍとした。これにより、定着ベルト１０にサーモスイッチ５０の接触による傷が付くことがなく、耐久による定着画像の劣化を防止することができる。
【００９３】
本実施の形態によれば、装置故障による装置暴走時に、定着ニップ部Ｎに被記録材Ｐが挟まった状態で装置が停止し、励磁コイル１８に給電が続けられ定着ベルト１０が発熱し続けた場合でも、被記録材Ｐが挟まっている定着ニップ部Ｎでは発熱していないために被記録材Ｐが直接加熱されることがない。又、発熱量が多い発熱域Ｈには、サーモスイッチ５０が配設してあるため、サーモスイッチ５０が２２０℃を感知して、サーモスイッチ５０が切れた時点で、リレースイッチ５１により励磁コイル１８への給電が遮断される。
【００９４】
よって、被記録材としての紙の発火温度は約４００℃近辺であるため紙が発火することなく、定着ベルト１０の発熱を停止することができる。
【００９５】
尚、温度検知素子としてサーモスイッチ５０の他に温度ヒューズを用いることもできる。
【００９６】
＜その他の実施の形態＞
１）無端ベルト保持部材としての定着ベルト端部規制・保持用フランジ部材２３ａ，２３ｂは突き当て面が定着ベルトの軸方向に対して垂直な形状のみに限られず、図１２のようにベルト外面より接触し、外側に向かって狭くなるテーパ形状を成していても良い。又、定着ベルト端部規制・保持用フランジ部材は図１３のように無端ベルト内面に向かって外径が小さくなるテーパ形状をなしていても良い。この場合、定着ベルトの端部形状を斜めカットした形状とすることで、弾性層は端部フランジに対し、面接触する割合が増えるため、寄り力を吸収する効果が増す。
【００９７】
２）電磁誘導発熱性部材である定着ベルト１０は、モノクロ或は１パスマルチカラー画像等の加熱定着用の場合は弾性層２を省略した形態のものとすることもできる。発熱層１は樹脂に金属フィラーを混入して構成したものとすることもできる。発熱層単層の部材とすることもできる。
【００９８】
３）磁場発生手段１５は定着ベルト１０の外部に配設することもできる。
【００９９】
４）加圧部材３０はローラ体に限らず、回動ベルト型など他の形態の部材にすることもできる。
【０１００】
又、加圧部材３０側からも被記録材に熱エネルギーを供給するために、加圧部材３０側にも電磁誘導加熱等の発熱手段を設けて所定の温度に加熱・温調する装置構成にすることもできる。
【０１０１】
５）図１４は他の装置構成例である。即ち、この装置は、無端ベルトとしての定着ベルト１０Ａを電磁誘導発熱性を有していない耐熱性の部材にし、定着ニップ部Ｎにおける定着ベルト１０Ａの内面側に固定の発熱体（加熱体、ヒータ）として鉄板等の電磁誘導発熱部材６０を配設し、この電磁誘導発熱部材６０をベルトガイド部材１６の内側に配設した磁場発生手段１５により電磁誘導発熱させ、定着ニップ部Ｎにおいて該部材６０の熱を定着ベルト１０Ａを介して被記録材Ｐに伝熱するものである。本発明はこのような装置にも適用できる。
【０１０２】
６）図１５は更に他の装置構成例である。即ち、この装置は、無端ベルトとしての定着ベルト１０ＡをＮｉ、ＳＵＳ等の金属やＰＩ等の耐熱樹脂等から成る耐熱性の部材にし、定着ニップ部Ｎにおける定着ベルト１０Ａの内面側に固定の発熱体（加熱体、ヒータ）としてセラミックヒータ６１を配設し、このセラミックヒータ６１を発熱させ、定着ニップ部Ｎにおいて該セラミックヒータ６１の熱を定着ベルト１０Ａを介して被記録材Ｐに伝熱するものである。本発明はこのような装置にも適用できる。
【０１０３】
又、摺動性の悪い弾性層と直接接する恐れのあるセラミックヒータ６１の摺動面にはテフロン、ポリイミド等の耐熱樹脂を塗工することで摺動性を増すこともできる。
【０１０４】
７）本発明の加熱装置は実施例の画像加熱定着装置としてに限らず、画像を担持した被記録材を加熱してつや等の表面性を改質する像加熱装置、仮定着する像加熱装置、その他、被加熱材の加熱乾燥装置、加熱ラミネート装置等、広く被加熱材を加熱処理する手段・装置として使用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】画像形成装置例の概略構成図である。
【図２】定着装置の一部切欠き正面模型図である。
【図３】同装置の縦断面模型図である。
【図４】同装置の横断面模型図である。
【図５】加圧ブロックの斜視図である。
【図６】定着ベルトのフランジ削れを防止した構成の説明図である。
【図７】定着ベルトにフランジ削れが生じる従来構成の説明図である。
【図８】定着ベルトの層構成模型図である。
【図９】発熱層深さと電磁波強度の関係を示したグラフである。
【図１０】安全回路を示した図である。
【図１１】磁場発生手段と発熱量Ｑの関係を示した図である。
【図１２】他の装置構成の説明図である。
【図１３】他の装置構成の説明図である。
【図１４】他の装置構成の定着装置の横断面模型図である。
【図１５】更に他の装置構成の定着装置の横断面模型図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１              金属基層（発熱層）
２              弾性層
３              離型層
１０            定着ベルト（電磁誘導発熱性部材）
１５            磁場発生手段アセンブリ
１６            ベルトガイド部材
１７            磁性コア
１８            励磁コイル
１９            励磁コイル保持部材
２１ａ，２１ｂ  加圧ブロック
２２            加圧ステー
２３ａ，２３ｂ  定着ベルト端部の規制・保持用フランジ部材
２４            定着フレーム（ステー）
２５ａ，２５ｂ  加圧ばね
２６            温度検知素子（サーミスタ）
３０            加圧ローラ
４１            摺動板
５０            安全用温度検知素子
５１            リレースイッチ
１０Ａ          耐熱性ベルト（フィルム）
６０            固定の発熱体（電磁誘導発熱性部材）
６１            固定の発熱体（セラミックヒータ）
【図１】
2006098931.tif 000003
【図２】
2006098931.tif 000004
【図３】
2006098931.tif 000005
【図４】
2006098931.tif 000006
【図５】
2006098931.tif 000007
【図６】
2006098931.tif 000008
【図７】
2006098931.tif 000009
【図８】
2006098931.tif 000010
【図９】
2006098931.tif 000011
【図１０】
2006098931.tif 000012
【図１１】
2006098931.tif 000013
【図１２】
2006098931.tif 000014
【図１３】
2006098931.tif 000015
【図１４】
2006098931.tif 000016
【図１５】
2006098931.tif 000017