(57)【要約】【課題】定着ニップを通過する記録シートが、搬送方向と直交する方向に沿って不均一に加熱されることを抑制する。【解決手段】定着ベルト３１の内周面に、電流が流れることによって発熱する抵抗発熱層３１ａが設けられている。抵抗発熱層３１ａには、周方向とは直交する方向に沿った一対の給電用ローラ３３が、周方向に適当な間隔をあけた状態で、それぞれ導電状態で圧接されている。各給電用ローラ３３は、定着ベルト３１を加圧ローラ３２に圧接させることによって定着ニップＮを形成している。抵抗発熱層３１ａには、給電用ローラ３３の一方から、交流電源３４から交流電流が供給されて、供給された電流が他方の給電用ローラ３３に向って周方向に流れる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ベルトの外周面に加圧部材が圧接されて形成された定着ニップを記録シートが通過する間に、当該記録シート上のトナー画像を定着する定着装置であって、
定着ベルトの内周部に、電流が流れることにより発熱する抵抗発熱層が全周にわたって設けられており、
前記定着ベルトの内部に、一対の給電部材が周方向に間隔をあけて配置されており、それぞれの給電部材が、前記抵抗発熱層の内周面に、周方向とは直交する方向に沿って、導電状態で接していることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記一対の給電部材は、少なくとも記録シートが通過する範囲にわたって接してい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】
前記一対の給電部材のそれぞれは、前記定着ベルトが前記加圧部材に圧接されるように当該定着ベルトの内周面に圧接された給電用ローラであ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】
前記一対の給電部材のそれぞれが、前記定着ベルトが巻き掛けられた給電用ローラであ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５】
前記給電用ローラの一方が、前記定着ベルトを挟んで前記加圧部材に対向配置されて当該定着ベルトを前記加圧部材に圧接させ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】
前記定着ベルトは、当該定着ベルトが前記加圧部材に圧接するように、当該定着ベルトを挟んで前記加圧部材に対向配置された圧接用ローラと、前記一対の給電用ローラとに巻き掛けられてい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】
前記抵抗発熱層は、絶縁性材料に導電フィラーが均一に分散されて、所定の電気抵抗率になっていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の定着装置を有す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、記録シート上に形成された未定着画像を加熱して記録シートに定着させる定着装置およびこれを備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、複写機等の電子写真方式の画像形成装置では、通常、画像データに対応したトナー画像を記録紙、ＯＨＰシート等の記録シートに転写した後に、定着装置において、未定着のトナー画像を記録シートに定着するようになっている。定着装置では、記録シート上のトナー画像を加熱して記録シートに対して加圧することによって記録シートに定着している。
【０００３】
このような画像形成装置の定着装置として、通電によって発熱する抵抗発熱体層が設けられた発熱定着ベルトを用いる構成が知られている。例えば、特許文献１には、抵抗発熱体層が設けられた発熱ベルト（発熱定着ベルト）に加圧ローラが圧接された定着装置が開示されている。この定着装置では、発熱状態になった発熱ベルトが周回移動している間に、記録シートが加圧ローラによって発熱ベルトに圧接されることにより、記録シート上のトナー画像が加熱されて、記録シートに定着される。
【０００４】
発熱ベルトに設けられる抵抗発熱体層は、通常、絶縁性セラミック、耐熱性樹脂等の絶縁性材料に、導電性セラミック、導電性カーボン、金属粉体等の導電性材料を添加することによって所定の電気抵抗率に構成されている。抵抗発熱体層は、発熱ベルトの幅方向の両側のそれぞれの側縁部が、発熱ベルトの内周面に対して露出した給電端子になっており、各給電端子に、ロール状電極、バー状電極等が接触されて、両給電端子間に電力が供給されることにより、抵抗発熱体層が発熱する。
【０００５】
また、特許文献２にも、発熱層を有する発熱定着ベルトと、加圧ロールとを有する定着装置において、発熱定着ベルトの周回移動域内に設けられたベルトホルダーに、発熱層における幅方向の両側のそれぞれの側縁部に対向して電極を設けて、各電極を発熱層の両側の側縁部にそれぞれ摺接させる構成が開示されている。
さらに、特許文献３には、導電性支持体層上に発熱層を積層したスリーブ状あるいはベルト状の発熱媒体と、圧接弾性ローラとを相互に圧接して定着ニップが形成された定着装置が開示されている。この定着装置では、発熱媒体の回転軸方向に沿って設けられたロール状あるいはバー状の１本の電極と発熱層とを接触させて、その電極と導電性支持体層との間に通電することによって、発熱層を発熱させる構成になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２８１１２３号公報
【特許文献２】特開２００７−２７２２２３号公報
【特許文献３】特開平６−３４８１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１および２に開示された定着装置では、周回移動する発熱定着ベルトに設けられた発熱層には、周回移動方向と直交するベルトの幅方向（回転中心軸方向）に沿って電流が流れる。これにより、所定の電気抵抗率になった発熱層が発熱する。
この場合、発熱層では、電極が接触した一方の側縁部の給電端子から電流が拡散した状態になり、また、他方の側縁部の給電端子に電流が集中することになる。このために、各給電端子の近傍における電流密度が高くなり、各給電端子の近傍部分が局所的に高温になる。これにより、発熱層は、ベルトの幅方向に沿って均一な温度分布で発熱せず、周回移動する発熱定着ベルトと一体となって移動する記録シートは、ベルトの幅方向に沿って均一に加熱されないおそれがある。
【０００８】
また、特許文献１の定着装置では、抵抗発熱体層は、発熱ベルトの幅方向の両側のそれぞれの側縁部において、周方向の全体にわたって発熱ベルトの内周側部分を取り除いて発熱層を露出させることにより給電端子としているために、給電端子が露出した側縁部における厚さが薄くなっており、発熱ベルトは、各側縁部における強度が低下している。従って、発熱ベルトの各側縁部に応力が集中するような場合には、給電端子において発熱層が破損するおそれがある。
【０００９】
特許文献３に開示された定着装置では、発熱層の内周面の全面にわたって導電性支持体層を積層して、幅方向（回転軸方向）に沿って発熱層の外周面に接触した電極から、発熱層の厚さ方向に電流を流している。この場合には、発熱層の内周面の全面にわたって導電性支持体層を積層する必要がある。これにより、発熱媒体が全体にわたって厚くなり、全体の熱容量が大きくなる。従って、発熱媒体を発熱させるために多くの電力が必要になり、しかも、ウォーミングアップ時間が長くなるという問題がある。
【００１０】
なお、発熱ベルトの外周側における表面部分（記録シートが当接する部分）の側縁部を取り除いて発熱層を露出させることによって給電端子を形成する場合もあるが、この場合には、発熱ベルトの外周面に接触する記録シートから剥離したシート粉、トナー等が給電端子に付着するおそれがある。給電端子にシート粉等が付着すると、発熱層に対する給電状態が不安定になり、発熱層が所定の温度に発熱させることができないおそれがある。これにより、トナー画像が十分に加熱されず、トナーの定着不良が生じることになる。
【００１１】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、周回移動する定着ベルトに設けられた抵抗発熱層を、周方向と直交する方向に沿って均一に発熱させて、発熱効率および耐久性を向上させることができる定着装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、そのような定着装置を有する画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、定着ベルトの外周面に加圧部材が圧接されて形成された定着ニップを記録シートが通過する間に、当該記録シート上のトナー画像を定着する定着装置であって、定着ベルトの内周部に、電流が流れることにより発熱する抵抗発熱層が全周にわたって設けられており、前記定着ベルトの内部に、一対の給電部材が周方向に間隔をあけて配置されており、それぞれの給電部材が、前記抵抗発熱層の内周面に、周方向とは直交する方向に沿って、導電状態で接していることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る画像形成装置は、前記定着装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る定着装置では、一対の給電部材のそれぞれが、定着ベルトの周方向とは直交する方向に沿った状態になっているために、一方の給電部材に供給された電流は、他方の給電部材に向って、定着ベルトの周方向に沿って流れる。これにより、抵抗発熱層を、定着ベルトの周方向とは直交する方向に沿って略均一に発熱させることができる。
また、定着ベルトの内周部に設けられた抵抗発熱層に対して、各給電部材が、直接、接触しているために、各給電部材を抵抗発熱層に接触させるため定着ベルトの一部を剥離させる必要がない。これにより、加圧部材によって定着ベルトに圧力が加わっても、定着ベルトに局所的に応力が集中するおそれがない。その結果、定着ベルトの耐久性を向上させることができる。
【００１５】
さらには、定着ベルトの内周部に抵抗発熱層が設けられているために、抵抗発熱層と各給電部材との間の給電部分に、シート粉等が付着するおそれがなく、抵抗発熱層に対して安定的に給電することができる。
好ましくは、前記一対の給電部材は、少なくとも記録シートが通過する範囲にわたって接していることを特徴とする。
【００１６】
好ましくは、前記一対の給電部材のそれぞれは、前記定着ベルトが前記加圧部材に圧接されるように当該定着ベルトの内周面に圧接された給電用ローラであることを特徴とする。
好ましくは、前記一対の給電部材のそれぞれが、前記定着ベルトが巻き掛けられた給電用ローラであることを特徴とする。
【００１７】
好ましくは、前記給電用ローラの一方が、前記定着ベルトを挟んで前記加圧部材に対向配置されて当該定着ベルトを前記加圧部材に圧接させることを特徴とする。
好ましくは、前記定着ベルトは、当該定着ベルトが前記加圧部材に圧接するように、当該定着ベルトを挟んで前記加圧部材に対向配置された圧接用ローラと、前記一対の給電用ローラとに巻き掛けられていることを特徴とする。
【００１８】
好ましくは、前記抵抗発熱層は、絶縁性材料に導電フィラーが均一に分散されて、所定の電気抵抗率になっていることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の画像形成装置の実施の形態であるタンデム型中間転写方式のカラーレーザープリンタの構成を説明するための模式図である。
【図２】そのプリンタに設けられた定着装置における主要部の構成を説明するための断面模式図である。
【図３】（ａ）は、定着装置に設けられた定着ベルトの内周面における所定部分を展開して示す平面図、（ｂ）は、図２のＥ−Ｅ線に沿った断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態における定着装置の主要部の構成を説明するための断面模式図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態における定着装置の主要部の構成を説明するための断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る定着装置および画像形成装置の実施の形態について説明する。
＜実施形態１＞
図１は、本発明の実施の形態に係る定着装置を備える画像形成装置の一例であるタンデム型カラープリンタ（以下、単に「プリンタ」という）の構成を説明するための模式図である。このカラープリンタは、ネットワーク（例えばＬＡＮ）を介して外部の端末装置等から入力される画像データ等に基づいて、周知の電子写真方式により、フルカラーあるいはモノクロの画像を記録用紙、ＯＨＰシート等の記録シートに形成する。
【００２１】
プリンタは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーによるトナー画像を記録シート上に形成する画像形成部Ａと、画像形成部Ａの下方に配置された給紙部Ｂとを備えている。給紙部Ｂは、記録シートＳが内部に収容された給紙カセット２２を備えており、給紙カセット２２内の記録シートＳが画像形成部Ａに供給される
画像形成部Ａは、プリンタのほぼ中央部において一対のベルト周回ローラ２３および２４に水平状態で巻き掛けられて周回移動可能になった中間転写ベルト１８を備えている。中間転写ベルト１８は、図示しないモータによって、矢印Ｘで示す方向に周回移動するようになっている。
【００２２】
中間転写ベルト１８の下方には、プロセスユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋが設けられている。プロセスユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、中間転写ベルト１８の周回移動方向に沿って、その順番で配置されており、それぞれが、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーによって中間転写ベルト１８上にトナー画像を形成する。各プロセスユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、画像形成部Ａに対して着脱可能になっている。
【００２３】
中間転写ベルト１８の上方には、中間転写ベルト１８を介して、各プロセスユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋのそれぞれの上方に位置するように、トナー収容部１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋが配置されている。各プロセスユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋには、トナー収容部１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋのそれぞれに収容されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の各色のトナーが供給される。
【００２４】
各プロセスユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、トナー収容部１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋから供給されるトナーの色のみがそれぞれ異なっていること以外は、概略同様の構成になっている。このために、以下においては、主としてプロセスユニット１０Ｙの構成のみを説明して、他のプロセスユニット１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの構成の説明は省略する。
【００２５】
プロセスユニット１０Ｙは、中間転写ベルト１８の下方において中間転写ベルト１８に対向した状態で回転可能に配置された感光体ドラム１１Ｙを有している。感光体ドラム１１Ｙは、矢印Ｚで示す方向に回転されるようになっている。また、プロセスユニット１０Ｙには、感光体ドラム１１Ｙの下方において、感光体ドラム１１Ｙの表面を一様に帯電する帯電器１２Ｙが設けられている。帯電器１２Ｙは、感光体ドラム１１Ｙに対向して配置されている。
【００２６】
プロセスユニット１０Ｙには、さらに、帯電器１２Ｙに対して感光体ドラム１１Ｙの回転方向下流側であって、感光体ドラム１１Ｙに対して垂直方向の下方に配置された露光装置１３Ｙと、露光装置１３Ｙによる感光体ドラム１１Ｙの表面の露光位置よりも、感光体ドラム１１Ｙの回転方向下流側に配置された現像器１４Ｙとが設けられている。
露光装置１３Ｙは、帯電器１２Ｙによって一様に帯電された感光体ドラム１１Ｙの表面にレーザ光Ｌを照射して静電潜像を形成する。現像器１４Ｙは、感光体ドラム１１Ｙの表面に形成された静電潜像を、Ｙ色のトナーによって現像する。
【００２７】
プロセスユニット１０Ｙの上方には、中間転写ベルト１８を挟んで感光体ドラム１１Ｙに対向する１次転写ローラ１５Ｙが設けられている。１次転写ローラ１５Ｙは、画像形成部Ａに取り付けられている。１次転写ローラ１５Ｙは、転写バイアス電圧が印加されることによって、感光体ドラム１１Ｙとの間に電界を形成するようになっている。
なお、他のプロセスユニット１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの上方にも、中間転写ベルト１８を挟んで各感光体ドラム１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋに対向する１次転写ローラ１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋがそれぞれ設けられている。
【００２８】
感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上に形成されたそれぞれのトナー画像は、１次転写ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋと、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋとの間にそれぞれ形成される電界の作用によって、中間転写ベルト１８上に１次転写される。
なお、フルカラー画像を形成する場合には、各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上に形成されたそれぞれのトナー画像が中間転写ベルト１８上の同じ領域に多重転写されるように、各プロセスユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋのそれぞれの画像形成動作タイミングがずらされる。
【００２９】
これに対して、モノクロ画像を形成する場合には、選択された１つのプロセスユニット（例えばＫトナー用のプロセスユニット１０Ｋ）のみが動作されることにより、当該プロセスユニットの感光体ドラム（例えば感光体ドラム１１Ｋ）上にトナー画像が形成されて、形成されたトナー画像が、当該プロセスユニットに対向して配置された１次転写ローラ１５Ｋによって、中間転写ベルト１８における所定領域上に転写される。
【００３０】
なお、プロセスユニット１０Ｙには、トナー画像が転写された感光体ドラム１１Ｙをクリーニングするクリーニング部材１６Ｙが設けられている。
トナー画像が形成された中間転写ベルト１８の搬送方向下流側の端部（図１において右側の端部）には、シート搬送経路２１を挟んで中間転写ベルト１８に対向する２次転写ローラ１９が配置されている。２次転写ローラ１９は、中間転写ベルト１８に圧接されており、両者の間に転写ニップが形成されている。２次転写ローラ１９には転写バイアス電圧が印加されるようになっており、これにより、中間転写ベルト１８との間に電界を形成される。
【００３１】
２次転写ローラ１９と中間転写ベルト１８とによって形成される転写ニップには、給紙部Ｂの給紙カセット２２からシート搬送経路２１に繰り出された記録シートＳが供給される。中間転写ベルト１８上に転写されたトナー画像は、２次転写ローラ１９と中間転写ベルト１８との間の電界の作用により、シート搬送経路２１を搬送される記録シートＳに２次転写される。
【００３２】
転写ニップを通過した記録シートＳは、２次転写ローラ１９の上方に配置された定着装置３０に搬送される。定着装置３０では、記録シートＳ上の未定着のトナー画像が加熱および加圧されることによって定着される。トナー画像が定着された記録シートＳは、排紙ローラ２４によって、トナー収容部１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋの上方に配置された排紙トレイ２３上に排出される。
【００３３】
図２は、定着装置３０における主要部の構成を説明するための断面模式図である。定着装置３０は、加圧部材としての加圧ローラ３２と、加圧ローラ３２に圧接された状態で周回移動可能に配置された円筒形状の定着ベルト３１と、定着ベルト３１を内周側から加圧ローラ３２に押圧する一対の給電用ローラ３３とを備えている。なお、図２においては、各給電用ローラ３３は、断面図ではなく、一部破断側面図として示している。定着ベルト３１は、一対の給電用ローラ３３から電力が供給されることによって発熱状態になる。
【００３４】
定着ベルト３１の直径は、加圧ローラ３２の直径にほぼ等しくなっている。また、定着ベルト３１の外周面の軸方向に沿った幅方向（周方向とは直交する方向）の長さは、定着ベルト３１に圧接される加圧ローラ３２の外周面における軸方向長さとほぼ等しくなっている。定着ベルト３１と加圧ローラ３２とは、それぞれの軸心が平行な状態で、定着ベルト３１の外周面の一部が加圧ローラ３２の外周面の一部に圧接されるように配置されている。
【００３５】
図３（ａ）は、一対の給電用ローラ３３が圧接された定着ベルト３１の内周面の一部を示す展開図、図３（ｂ）は、図２のＥ−Ｅ線に沿った断面図である。定着ベルト３１の周回移動域内に設けられた一対の給電用ローラ３３は、それぞれ、加圧ローラ３２の直径よりも小さな直径の円筒状に構成されたローラ本体部３３ａと、当該ローラ本体部３３ａの両側の端部内にそれぞれ嵌合した導電性の軸部材３３ｂとを有している。ローラ本体部３３ａの外周面は、全周にわたって導電性になっている。軸部材３３ｂは、ローラ本体部３３ａと一体的に嵌合しており、ローラ本体部３３ａの導電性の外周面に電気的に接続されている。軸部材３３ｂには、ローラ本体部３３ａの軸心部に沿ってローラ本体部３３ａの外側に突出した軸体３３ｃがそれぞれ一体的に設けられている。
【００３６】
各ローラ本体部３３ａは、定着ベルト３１の幅方向に沿った状態で、定着ベルト３１の周面を挟んで加圧ローラ３２の外周面に対向しており、図２に示すように、定着ベルト３１の内周面に対して周方向に所定の間隔をあけた状態で、垂直方向に並んで配置されている。
各給電用ローラ３３の両側の端部にそれぞれ設けられた軸部材３３ｂの軸体３３ｃは、図示しない付勢手段（例えば引っ張りバネ）によって加圧ローラ３２に向って付勢された状態で、定着装置３０のハウジング（図示せず）に回転可能に支持されている。なお、各軸体３３ｃと定着装置３０のハウジングとは絶縁状態になっている。
【００３７】
各給電用ローラ３３のローラ本体部３３ａは、それぞれ、付勢手段によって付勢されていることにより、定着ベルト３１の内周面に、周方向とは直交する幅方向に沿って圧接されている。本実施形態では、各給電用ローラ３３のローラ本体部３３ａは、定着ベルト３１の外周面が、加圧ローラ３２の外周面における約３０°の中心角度の範囲にわたって圧接されるように、周方向に所定の間隔をあけて配置されている。
【００３８】
各給電用ローラ３３のローラ本体部３３ａは、定着ベルト３１の内周面に圧接されることによって、定着ベルト３１の外周面を、加圧ローラ３２の外周面に押し付けている。これにより、定着ベルト３１は、両給電用ローラ３３の間において、加圧ローラ３２の外周面に沿うように凹状に窪んだ状態になり、定着ベルト３１と加圧ローラ３２との間に、記録シートＳが通過する定着ニップＮが形成されている。
【００３９】
なお、定着ニップＮよりも定着ベルト３１の周回移動方向の下流側には、定着ニップＮを通過した記録シートＳを定着ベルト３１から分離する分離爪３５が設けられている。
加圧ローラ３２は、図示しないモータによって、矢印Ａで示す方向に回転される。定着ベルト３１は、一対の給電用ローラ３３のローラ本体部３３ａによって加圧ローラ３２の外周面に圧接されていることにより、加圧ローラ３２の回転に追従して周回移動する。定着ベルト３１の内周面に圧接された各給電用ローラ３３は、それぞれ、定着ベルト３１の周回移動に追従して回転する。
【００４０】
定着ベルト３１は、例えば、内周側に配置された抵抗発熱層３１ａと、抵抗発熱層３１ａの外周面上に積層された弾性層３１ｂと、弾性層３１ｂの外周面上に積層された離型層３１ｃとを有している。内周側の抵抗発熱層３１ａは、全周にわたってほぼ一定の電気抵抗率を有しており、電流が流れることによってジュール熱を発熱する。弾性層３１ｂは、定着ベルト３１が加圧ローラ３２の外周面に対して弾性的に圧接されるように、所定の弾性力を有している。離型層３１ｃは、定着ニップＮを通過する際に接触した記録シートＳが容易に剥離されるような剥離性を有している。
【００４１】
抵抗発熱層３１ａ、弾性層３１ｂ、離型層３１ｃのそれぞれは、一定の厚さになっている。抵抗発熱層３１ａ、弾性層３１ｂ、離型層３１ｃの３層によって構成された定着ベルト３１は、所定の剛性を有しており、加圧ローラ３２に圧接されていない状態で、所定の直径の円筒形状を維持するようになっているが、加圧ローラ３２が圧接されることにより、加圧ローラ３２の外周面に沿って円弧状に窪んだ状態に変形する。
【００４２】
各給電用ローラ３３のローラ本体部３３ａは、定着ベルト３１の幅方向長さにほぼ等しい軸方向長さを有しており、各給電用ローラ３３は、定着ベルト３１の内周側に配置された抵抗発熱層３１ａに圧接されている。これにより、各給電用ローラ３３の外周面と抵抗発熱層３１ａの内周面とが導電状態で接触している。
図３（ｂ）に示すように、各給電用ローラ３３における一方の端部に設けられた軸部材３３ｂの軸体３３ｃには、電極部材３７がそれぞれ圧接されている。各電極部材３７は、軸部材３３ｂの軸体３３ｃに接触することによって、軸体３３ｃとは導電状態になっている。各電極部材３７は、それぞれの給電用ローラ３３が回転することによって、軸部材３３ｂの軸体３３ｃに摺接し、軸体３３ｃとの導電状態を維持する。本実施形態では、電極部材３７として、カーボン粉と、銅粉等の粉体を混合して焼成した導電ブラシが使用されている。
【００４３】
それぞれの電極部材３７には、交流電源３４から交流電流が供給される。交流電源３４から一方の電極部材３７に供給される電流は、その電極部材３７が接触する一方の給電用ローラ３３を介して定着ベルト３１の抵抗発熱層３１ａに供給されて、両給電用ローラ３３の間において定着ニップＮを形成する抵抗発熱層３１ａの領域３１Ａ（図３（ａ）参照）を通って、他方の給電用ローラ３３を介して他方の電極部材３７に供給される。
【００４４】
周回移動する定着ベルト３１の抵抗発熱層３１ａは、両給電用ローラ３３の間に位置する領域３１Ａを流れる電流によって発熱する。この場合、一対の給電用ローラ３３のそれぞれが抵抗発熱層３１ａの幅方向に沿って配置されているために、一方の給電用ローラ３３において軸方向の全体にわたって供給された電流が、抵抗発熱層３１ａの領域３１Ａを周方向に沿って流れて、他方の給電用ローラ３３に軸方向の全体にわたって供給される。
【００４５】
これにより、抵抗発熱層３１ａは、両給電用ローラ３３の間に位置する領域３１Ａにおいて、幅方向の全体にわたって略均一にジュール熱を発熱することになる。抵抗発熱層３１ａの領域３１Ａにおいて発熱して、その領域３１Ａが周回移動することにより、抵抗発熱層３１ａは全体にわたって発熱状態になる。
周回移動する定着ベルト３１の外周面の温度は、定着ニップＮとは反対側において、定着ベルト３１の外周面に対向して配置された温度センサ３６にて検出されるようになっている。温度センサ３６にて検出される定着ベルト３１の外周面の温度は、交流電源３４から供給される交流電流の制御に用いられる。交流電源３４から供給される交流電流は、定着ベルト３１の外周面が所定の定着温度になるように制御される。
【００４６】
定着ベルト３１の外周面が所定の定着温度になるように制御された状態で、記録シートＳが定着ニップＮを通過すると、抵抗発熱層３１ａの発熱により外周面が幅方向の全体にわたって略均一に所定の定着温度に加熱された状態の定着ベルト３１によって、記録シートＳは、搬送方向と直交する方向の全体に略均一に加熱される。このとき、記録シートＳは、定着ニップＮにおいて、相互に圧接された状態の定着ベルト３１および加圧ローラ３２によって加圧される。これにより、記録シートＳ上の未定着のトナー画像が記録シートＳに定着される。
【００４７】
定着ニップＮにおいてトナー画像が定着された記録シートＳは、定着ニップＮを通過すると、分離爪３５によって定着ベルト３１から分離されて、図１に示す排紙ローラ２４へと搬送され、排紙ローラ２４によって排紙トレイ２３上に排出される。
定着ベルト３１の抵抗発熱層３１ａは、絶縁性材料に導電性フィラー（添加物）を均一に分散させることによって、全周にわたって所定の電気抵抗率に調整されている。絶縁性材料としては、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等の耐熱性絶縁樹脂、絶縁性セラミック等が好適に使用される。
【００４８】
導電性フィラーは、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｎｉ等の金属、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンマイクロコイル等のカーボン系材料等の材料によって、繊維（フィラメント）状、粉粒体状、フレーク状等に構成されている。絶縁性材料に対する導電性フィラーの含有量は、抵抗発熱層３１ａが全体にわたって所定の電気抵抗率になるように調整される。
【００４９】
なお、導電性フィラーは、繊維状になっていることが好ましい。繊維状の導電性フィラーであれば、導電性フィラー同士が接触しやすいために、抵抗発熱層３１ａを全体にわたって均一な電気抵抗率に調整することが容易である。
また、絶縁性材料に対して、所定の電気抵抗率になった１種類の導電性フィラーのみを分散させる構成に限らず、異なる電気抵抗率をそれぞれ有する２種類以上の導電性フィラーを絶縁性材料に分散させることによって、抵抗発熱層３１ａを全体にわたって所定の電気抵抗率に調整するようにしてもよい。
【００５０】
抵抗発熱層３１ａの厚さは、特に限定されるものではなく任意であるが、通常、５〜１００μｍ程度とされる。
抵抗発熱層３１ａの電気抵抗率は、特に限定されるものではなく、抵抗発熱層３１ａに供給される電力、抵抗発熱層３１ａの厚さ、周方向の長さ、トナーの特性等に基づいて適切な値に設定される。抵抗発熱層３１ａの電気抵抗率は、通常、１．０×１０−６〜９．９×１０−３Ω・ｍ程度、好ましくは１．０×１０−５〜５．０×１０−３Ω・ｍ程度である。
【００５１】
抵抗発熱層３１ａの外周面上に積層された弾性層３１ｂは、高耐熱性のＳｉ（シリコーン）ゴム、フッ素ゴム等弾性材料が用いられる。本実施形態では、弾性層３１ｃとしてＳｉゴムを用いている。
弾性層３１ｂの外周面上に積層された離型層３１ｃは、定着ニップＮにおいて接触状態になった記録シートＳが容易に剥離されるように、トナーに対する離型性を有している。このような離型層３１ｃは、通常、水との接触角が９０°以上、好ましくは１１０°以上、表面粗さＲａが０．０１〜５０μｍ程度になっていることが好ましい。なお、離型層３１ｃは導電性であってもよい。
【００５２】
この離型層３１ｃは、ＰＦＡ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロチレン（４フッ化）樹脂）、ＥＴＦＥ（４フッ化エチレン・エチレン共重合樹脂）等のフッ素系チューブ、フッ素系コーティング等によって、例えば、５〜１００μｍ程度の厚さに構成される。フッ素系チューブとしては、三井・デュポンフロロケミカル株式会社製の商品名「ＰＦＡ３５０−Ｊ」、「４５１ＨＰ−Ｊ」、「９５１ＨＰ  Ｐｌｕｓ」等が好適である。
【００５３】
なお、定着ベルト３１は、抵抗発熱層３１ａと弾性層３１ｂと離型層３１ｃとの３層構造に限らず、必要であれば、ＰＩ、ＰＰＳ等の樹脂の補強層あるいは絶縁層等を積層して、３層以上に構成してもよい。また、モノクロ画像を形成するプリンタ等の場合には、弾性層３１ｂを設けずに、抵抗発熱層３１ａと離型層３１ｃとの２層構造としてもよい。いずれの場合にも、抵抗発熱層３１ａに給電するために、抵抗発熱層３１ａを最も内周側に配置する必要がある。
【００５４】
図２および図３（ｂ）に示すように、加圧ローラ３２は、パイプ形状の芯金３２ａの外周面に、弾性層３２ｂおよび離型層３２ｃが順番に積層されて、外径が２０〜１００ｍｍ程度の円柱形状に構成されている。芯金３２ａは、例えば、厚さが０．１〜１０ｍｍ程度のアルミニウム、鉄等の金属パイプによって形成されている。
弾性層３２ｂは、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の高耐熱性の弾性材料によって、厚さが１〜２０ｍｍ程度に形成されている。
【００５５】
加圧ローラ３２の離型層３２ｃは、例えば、離型性を有するフッ素チューブ、フッ素コーティング等によって、５〜１００μｍ程度の厚さに形成されている。この離型層３２ｃは、導電性であってもよい。
なお、芯金３２ａしては、パイプ形状に限らず、中実の円柱形状であってもよい。また、芯金３２ａの断面も円形状に限るものではなく、例えば、外側に嵌合される円筒形状の弾性層３２ｂを保持するために、周方向に等しい間隔で突出する３つ以上の突起部を有する断面形状等であってもよい。
【００５６】
各給電用ローラ３３のローラ本体部３３ａは、通常、Ｃｕ、Ａｌ、真鍮、リン青銅等の金属によって形成される。なお、ローラ本体部３３ａは、このように金属にて形成する構成に限らず、セラミック、合成樹脂等の絶縁性材料の外周面に、Ｃｕ、Ｎｉ、真鍮等の導電性のメッキ層を積層する構成としてもよい。この場合には、例えば、ローラ本体部３３ａにおける一方の端部に設けられる軸部材３３ｂの外側の表面を、ローラ本体部３３ａの外周面と一体的にメッキする構成等として、軸部材３３ｂとローラ本体部３３ａとが導電状態とされる。
【００５７】
本実施形態の定着装置３０では、定着ベルト３１における抵抗発熱層３１ａは、幅方向の全長にわたって均一に発熱するために、定着ニップＮを通過する記録シートＳは、搬送方向とは直交する幅方向の全域にわたって略均一に加熱される。これにより、記録シートＳ上のトナー画像も、記録シートＳの幅方向に沿って略均一に加熱されて定着される。その結果、記録シートＳに定着されたトナー像は、加熱ムラが生じることなく、高品質のトナー画像が得られる。
【００５８】
また、定着ベルト３１の抵抗発熱層３１ａが、定着ベルト３１の最も内周側に配置されて、抵抗発熱層３１ａに電流を供給する一対の給電用ローラ３３に圧接されているために、抵抗発熱層３１ａと一対の給電用ローラ３３とが圧接された給電部に、定着ベルト３１の外周面に接触した記録シートから剥離するトナー、シート粉等が付着するおそれがない。その結果、各給電部において給電状態が不安定になるおそれがなく、抵抗発熱層３１ａに対して安定的に給電することができる。
【００５９】
さらには、定着ベルト３１の内周面を構成する抵抗発熱層３１ａは、全体にわたって一定の幅寸法および厚さになっており、従って、定着ベルト３１も全体にわたって一定の幅寸法および厚さの均一な構成になっていることから、定着ベルト３１の強度が局部的に低下することによって定着ベルト３１の耐久性が低下するおそれがない。その結果、定着ベルト３１を長期にわたって安定的に使用することができる。
【００６０】
なお、本実施形態では、各給電用ローラ３３におけるローラ本体部３３ａの外周面が、定着ベルト３１の幅方向の略全域にわたって接触する構成であったが、このような構成に限らず、少なくとも、定着ニップＮにおける記録シートの通過域に対応した幅方向長さで、定着ベルト３１の内周面に接触していればよい。
また、各給電用ローラ３３が定着ベルト３１に追従して回転する構成であったが、このような構成に限らず、それぞれの給電用ローラ３３が回転しない構成であってもよい。また、給電用ローラ３３に代えて、任意の断面形状を有する給電部材を、定着ベルト３１の抵抗発熱層３１ａに対して、定着ベルト３１の幅方向に沿って圧接させて、抵抗発熱層３１ａに摺接させる構成としてもよい。この場合の給電部材は導電ブラシであってもよい。
【００６１】
さらに、各給電用ローラ３３における軸部材３３ｂの軸体３３ｃに電極部材３７を接触させて、ローラ本体部３３ａの外周面に対して給電する構成であったが、このような構成に限らず、定着ベルト３１と接触していないローラ本体部３３ａの外周面に、電極部材３７を直接接触させて、給電する構成としてもよい。
＜実施形態２＞
図４は、本実施形態２における定着装置３０の主要部の構成を説明するための断面模式図である。本実施形態２の定着装置３０は、前記実施形態１における定着ベルト３１が、加圧ローラ３２に対向して配置された圧接用ローラ４２と、一対の給電用ローラ３３とに巻き掛けられて周回移動すること以外は、前記実施形態１の定着ベルト３１の抵抗発熱層３１ａと同様の構成になっている。
【００６２】
加圧ローラ３２は、前記実施形態１の加圧ローラ３２と同様であり、矢印Ａで示す方向に回転されるようになっている。
定着ベルト３１を挟んで加圧ローラ３２に対向して配置された圧接用ローラ４２は、定着ニップＮを形成するために、定着ベルト３１を加圧ローラ３２に押し付けている。圧接用ローラ４２は、例えば、加圧ローラ３２と同様に、パイプ形状の芯金４２ａの外周面に弾性層４２ｂおよび離型層４２ｃが順番に積層されることによって円柱形状に構成されており、外径が加圧ローラ３２の外径よりも若干小さくなっている。
【００６３】
圧接用ローラ４２の弾性層４２ｂは、加圧ローラ３２の弾性層３２ｂよりも弾性力が小さくなっているが、このこと以外は、加圧ローラ３２と同様の構成になっている。圧接用ローラ４２の外周面は、定着ベルト３１を介して加圧ローラ３２の外周面が押圧されることによって、当該加圧ローラ３２の外周面に沿って凹状に変形した状態になる。
圧接用ローラ４２は、例えば、加圧ローラ３２の外周面における中心角度３０°程度の範囲にわたって外周面が凹状に変形するように、加圧ローラ３２に対して水平方向に離れて配置されている。定着ベルト３１および圧接用ローラ４２が相互に圧接されている部分に定着ニップＮが形成されている。
【００６４】
定着ベルト３１が巻き掛けられた一対の給電用ローラ３３は、それぞれ、前記実施形態１の給電用ローラ３３と同様の構成になっており、従って、それぞれのローラ本体部３３ａの外周面が導電性であって、一方の軸部材３３ｂの軸体３３ｃに電極部材３７が圧接されている。
各給電用ローラ３３のローラ本体部３３ａは、それぞれ、圧接用ローラ４２よりも小さな直径を有しており、圧接用ローラ４２に巻き掛けられた定着ベルト３１にテンションを加えるために、圧接用ローラ４２に対して、加圧ローラ３２とは反対側において、定着ベルト３１の内周面である抵抗発熱層３１ａの内周面にそれぞれ圧接されている。それぞれの電極部材３７には、交流電源３４から交流電流が供給される。
【００６５】
各給電用ローラ３３は、定着ベルト３１の周回移動方向に適当な間隔をあけて、垂直方向に並んで配置されており、それぞれが、定着ベルト３１の幅方向に沿って平行に配置されている。従って、定着ベルト３１は、各給電用ローラ３３の外周面に対して約１／４周にわたってそれぞれ巻き掛けられている。
定着ベルト３１は、定着ニップＮにおいて加圧ローラ３２と圧接用ローラ４２とによって挟まれていることにより、矢印Ａで示す方向に回転駆動される加圧ローラ３２に追従して周回移動するようになっている。
【００６６】
なお、定着ベルト３１は、このように、回転駆動される加圧ローラ３２に追従させて周回移動する構成に限らず、定着ベルト３１が巻き掛けられた圧接用ローラ４２を回転駆動することによって、あるいは、加圧ローラ３２および圧接用ローラ４２の両方を回転駆動することによって、定着ベルト３１を周回移動させる構成としてもよい。
本実施形態２の定着装置３０でも、周回移動する定着ベルト３１の抵抗発熱層３１ａは、両給電用ローラ３３にて挟まれた部分が、両給電用ローラ３３間を流れる電流によって発熱する。この場合、一対の給電用ローラ３３のそれぞれが抵抗発熱層３１ａの幅方向に沿って配置されているために、一方の給電用ローラ３３において軸方向に沿った状態で供給された電流の全体が、抵抗発熱層３１ａの周方向に沿って他方の給電用ローラ３３へと流れる。これにより、抵抗発熱層３１ａは、両給電用ローラ３３の間の部分が、幅方向の全体にわたって略均一にジュール熱を発熱することになる。
【００６７】
従って、定着ニップＮを通過する記録シートＳは、抵抗発熱層３１ａの発熱により幅方向の全体に略均一に加熱された状態の定着ベルト３１により、記録シートＳ上の未定着のトナー画像が加熱されるとともに、相互に圧接された状態の定着ベルト３１および加圧ローラ３２によって加圧される。これにより、記録シートＳは、全体にわたって略均一に加熱されて、トナー画像が記録シートＳに定着されるために、定着されたトナー画像に定着むらが生じるおそれがなく、高品質のトナー画像が得られる。
【００６８】
また、定着ベルト３１は全体にわたって均一な構成になっていることから、局所的に強度が低下するおそれがなく、長期にわたって安定的に使用することができる。さらには、抵抗発熱層３１ａは、定着ベルト３１の内周面に設けられており、抵抗発熱層３１ａの内周面に各給電用ローラ３３が接触しているために、記録シートから剥離するシート粉、トナー等が抵抗発熱層３１ａと各給電用ローラ３３との接触部分に付着するおそれがなく、抵抗発熱層３１ａに対する給電不良が発生するおそれもない。
【００６９】
＜実施形態３＞
図５は、本実施形態３における定着装置３０の主要部の構成を説明するための断面模式図である。本実施形態３の定着装置３０は、定着ベルト３１を、一対の給電用ローラ４３に巻き掛けて周回移動させる構成であり、各給電用ローラ４３に対して電極部材３７によって給電する構成になっていること以外は、図４に示す実施形態２の定着装置３０と同様の構成になっている。
【００７０】
定着ベルト３１は、周方向長さが異なること以外は実施形態２の定着装置３０における定着ベルト３１と同様の構成になっている。従って、定着ベルト３１は、抵抗発熱層３１ａと弾性層３１ｂと離型層３１ｃとを有する３層構造になっている。
定着ベルト３１が巻き掛けられた各給電用ローラ４３は、実施形態２における圧接用ローラ４２と同じ程度の外径を有すること以外は、実施形態２における各給電用ローラ３３と同様の構成になっており、従って、各給電用ローラ４３は、それぞれ、円筒形状のローラ本体部４３ａと、ローラ本体部４３ａと一体となって回転する軸部材４３ｂとを有している。
【００７１】
軸部材４３ｂは、前記実施形態における給電用ローラ３３の軸部材３３ｂと同様の構成になっており、軸部材４３ｂには、ローラ本体部４３ａの軸心部に沿って外側に突出する軸体４３ｃがそれぞれ設けられている。軸体４３ｃのそれぞれの先端面には、電極部材３７が圧接されている。それぞれの電極部材３７には、交流電源３４から交流電流が供給される。
【００７２】
各給電用ローラ４３は、水平方向に所定の間隔をあけた状態で、各給電用ローラ４３におけるローラ本体部４３ａの外周面に対して１／２周にわたってそれぞれ巻き掛けられている。各ローラ本体部４３ａは、定着ベルト３１の内周面である抵抗発熱層３１ａの内周面に、幅方向の全体にわたって圧接されている。一方の給電用ローラ４３は、加圧ローラ３２に対向して配置されており、巻き掛けられた定着ベルト３１が加圧ローラ３２に圧接されるように、加圧ローラ３２に向って付勢されている。これにより、加圧ローラ３２の外周面が凹状に窪んだ状態に変形している。
【００７３】
本実施形態３の定着装置３０でも、周回移動する定着ベルト３１の抵抗発熱層３１ａは、両給電用ローラ４３の間において、相互に反対方向に走行する部分が、両給電用ローラ４３のローラ本体部４３ａ間を流れる電流によって発熱する。この場合、一対の給電用ローラ４３のそれぞれが抵抗発熱層３１ａの幅方向に沿って配置されているために、一方の給電用ローラ４３において軸方向に沿った状態で供給された電流の全体が、抵抗発熱層３１ａの周方向に沿って他方の給電用ローラ４３に流れる。これにより、抵抗発熱層３１ａは、両給電用ローラ４３の間の領域において、幅方向の全体にわたって略均一にジュール熱を発熱することになる。
【００７４】
定着ニップＮを通過する記録シートＳは、抵抗発熱層３１ａの発熱により幅方向の全体に略均一に加熱された状態の定着ベルト３１により、記録シートＳ上の未定着のトナー画像が加熱されるとともに、相互に圧接された状態の定着ベルト３１および加圧ローラ３２によって加圧される。これにより、記録シートＳは、全体にわたって略均一に加熱されて、トナー画像が記録シートＳに定着されるために、定着されるトナー画像に定着むらが生じるおそれがなく、高品質のトナー画像が得られる。
【００７５】
また、定着ベルト３１は全体にわたって均一な構成になっていることから、局所的に強度が低下するおそれがなく、長期にわたって安定的に使用することができる。さらには、抵抗発熱層３１ａは、定着ベルト３１の内周面に設けられて各給電用ローラ４３に接触していることから、記録シートから剥離するシート粉、トナー等が抵抗発熱層３１ａと各給電用ローラ４３との接触部分に付着するおそれがなく、抵抗発熱層３１ａに対する給電不良が発生するおそれもない。
【００７６】
＜変形例＞
なお、本発明に係る画像形成装置は、タンデム型カラーデジタルプリンタに限るものではなく、モノクロ画像を形成するプリンタであってもよい。また、プリンタに限らず、カラーまたはモノクロの画像を形成できる複写機、ＦＡＸ、ＭＦＰ（Multiple Function Peripheral）等であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、電流が流れることによって発熱する抵抗発熱層を用いて、記録シート上にトナー画像を定着させる際に、記録シート上に定着されるトナー画像の品質を向上させる技術として有用である。
【符号の説明】
【００７８】
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ      プロセスユニット
３０      定着装置
３１      定着ベルト
３１ａ    抵抗発熱層
３１ｂ    弾性層
３１ｃ    離型層
３２      加圧ローラ
３３      給電用ローラ
３３ａ    ローラ本体部
３３ｂ    軸部材
３３ｃ    軸体
３４      交流電源
３７      電極部材
４２      圧接用ローラ
４３      給電用ローラ
４３ａ    ローラ本体部
４３ｂ    軸部材
４３ｃ    軸体
【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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