(57)【要約】【課題】低熱容量化を図ってさらなるウォームアップタイムの短縮化を達成する定着装置及びこれを搭載した画像形成装置を提供する。【解決手段】記録媒体に画像を定着するための定着装置(14)であって、外部加熱によって発熱する発熱層(72)を有するとともに、搬送される記録媒体の幅方向に延びた軸線周りに回転し、記録媒体上のトナー画像を加熱してこの記録媒体に定着させる定着ベルト部材(45)と、定着ベルト部材の内側に設けられ、この定着ベルト部材の外面に接触する加圧回転体(44)との間にニップを形成させるバックアップ部材(46)とを具備し、定着ベルト部材は、発熱層の内面側に配置され、この発熱層で生じた熱のバックアップ部材への伝達を抑える断熱層(70)と、発熱層の外面側に配置され、この発熱層で生じた熱をニップに伝達する伝熱層(74)とを有し、断熱層の厚さをｄａ、伝熱層の厚さをｄｂとしたとき、ｄａ＜ｄｂを満たす。【選択図】図４
2011237558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体に画像を定着するための定着装置であって、
外部加熱によって発熱する発熱層を有するとともに、搬送される前記記録媒体の幅方向に延びた軸線周りに回転し、前記記録媒体上のトナー画像を加熱してこの記録媒体に定着させる定着ベルト部材と、
前記定着ベルト部材の内側に設けられ、この定着ベルト部材の外面に接触する加圧回転体との間にニップを形成させるバックアップ部材とを具備し、
前記定着ベルト部材は、
前記発熱層の内面側に配置され、この発熱層で生じた熱の前記バックアップ部材への伝達を抑える断熱層と、前記発熱層の外面側に配置され、この発熱層で生じた熱を前記記録媒体と接触する側に伝達する伝熱層とを有し、前記断熱層の厚さをｄａ、前記伝熱層の厚さをｄｂとしたとき、
ｄａ＜ｄｂ
を満たすことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定着装置であって、
前記断熱層の熱伝導率をλａ、前記伝熱層の熱伝導率をλｂとしたとき、
λａ＜λｂ、及び、λａ／ｄａ＜λｂ／ｄｂ
を満たすことを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の定着装置であって、
前記バックアップ部材は、弾性層を有して前記定着ベルト部材を巻回する回転体であることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の定着装置であって、
前記バックアップ部材は、断熱層を有して前記定着ベルト部材の一部分を押圧する押圧部材であることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の定着装置を搭載し、これを用いて画像形成部で形成されたトナー画像を前記記録媒体に定着させ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、トナー画像を担持した記録媒体をベルトと加圧ローラとのニップ間に通しながら、未定着トナーを加熱溶融させて記録媒体に定着させる定着装置及びこれを搭載した画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の画像形成装置においては近年、定着装置でのウォームアップタイムの短縮や省エネルギー等の要望から、熱容量を少なく設定できるベルト方式が注目されている。また、近年、急速加熱や高効率加熱の可能性をもった電磁誘導加熱方式（ＩＨ）が注目されており、カラー画像を定着させる際の省エネルギー化の観点から、電磁誘導加熱をベルト方式と組み合わせたものが多数製品化されている。
【０００３】
この電磁誘導加熱方式においては、ベルトの外側に電磁誘導のための磁界を発生させるコイルを配置した構造（いわゆる外包ＩＨ）が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。詳しくは、当該ベルトは発熱層を備えており、コイルで生じた磁束が発熱層を通過すると、この発熱層に渦電流が発生し、その固有抵抗により発熱してベルトの加熱が行われる。そして、ウォームアップタイムの削減を図るべく、特許文献１ではベルトとコイルとの間に断熱材を配置し、ベルトからコイルへの熱の移動を防止する。一方、特許文献２ではベルトがその内側から視て順番に断熱層、発熱層、伝熱層を備えており、このベルトの内側に配置されているバックアップ部材への熱の移動を防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−７６１７２号公報
【特許文献２】特開２００７−４１３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、定着装置の低熱容量化を図ってさらなるウォームアップタイムの短縮を達成するためには、まず、ベルトの熱容量を小さくする必要がある。
しかしながら、上記文献１にはこの点については記載されておらず、また、上記文献２では、断熱層の厚さが伝熱層の厚さより大きく構成されている。つまり、これではベルトの熱容量が増え、ベルトの昇温に要する時間が却って長くなるという問題がある。
【０００６】
次に、上述のさらなるウォームアップタイムの短縮化を図るには、ベルトとバックアップ部材との間の接触熱抵抗を大きくし、ベルトからバックアップ部材への熱移動を抑制することが効果的である。しかし、上記文献１には当該点についても記載されていない。一方、上記文献２ではベルトの内面の表面粗さを規定するが、当該表面粗さのベルトを形成することは非常に困難であり、仮に表面粗さがベルト回転方向又はベルト長手方向にばらついた場合にはベルト温度にムラが生じるため、やはりベルトの昇温に要する時間が長くなる。また、定着不良も発生してしまう。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解消し、低熱容量化を図ってさらなるウォームアップタイムの短縮化を達成する定着装置及びこれを搭載し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】
【０００８】
上記目的を達成するための第１の発明は、記録媒体に画像を定着するための定着装置であって、外部加熱によって発熱する発熱層を有するとともに、搬送される記録媒体の幅方向に延びた軸線周りに回転し、記録媒体上のトナー画像を加熱してこの記録媒体に定着させる定着ベルト部材と、定着ベルト部材の内側に設けられ、この定着ベルト部材の外面に接触する加圧回転体との間にニップを形成させるバックアップ部材とを具備し、定着ベルト部材は、発熱層の内面側に配置され、この発熱層で生じた熱のバックアップ部材への伝達を抑える断熱層と、発熱層の外面側に配置され、この発熱層で生じた熱を記録媒体と接触する側に伝達する伝熱層とを有し、断熱層の厚さをｄａ、伝熱層の厚さをｄｂとしたとき、ｄａ＜ｄｂを満たす。
【０００９】
第１の発明によれば、バックアップ部材が定着ベルト部材の内面に接触し、定着ベルト部材は軸線方向に亘って加圧回転体からの押圧力を受ける。これにより、定着ベルト部材と加圧回転体との間にはトナー画像を記録媒体に定着させる定着ニップが形成される。
ここで、定着ベルト部材は、その内側から視て断熱層、発熱層、伝熱層の順に構成され、断熱層は発熱層で生じた熱のバックアップ部材への伝達を抑える一方、伝熱層は発熱層で生じた熱を定着ニップに伝達する機能をそれぞれ有しており、断熱層の厚さｄａ＜伝熱層の厚さｄｂを満たす。
【００１０】
このように、断熱層の厚さｄａを伝熱層の厚さｄｂよりも小さくすれば、定着ベルト部材の熱容量は少なくなるため、従来に比して定着ベルト部材の昇温に要する時間が短くて済み、さらなるウォームアップタイムの削減及び省エネルギー化に寄与する。
また、内側に位置する断熱層が外側に位置する伝熱層よりも薄いため、定着ベルト部材の変形量が大きくなり、トナーを加熱するのに必要な定着ニップ幅を容易に確保できる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明の構成において、断熱層の熱伝導率をλａ、伝熱層の熱伝導率をλｂとしたとき、λａ＜λｂ、及び、λａ／ｄａ＜λｂ／ｄｂを満たすことを特徴とする。
第２の発明によれば、第１の発明の作用に加えてさらに、定着ベルト部材とバックアップ部材との間の接触熱抵抗を大きくすれば、定着ベルト部材の昇温に要する時間がより短くなる。この接触熱抵抗は、熱伝導率を厚さで除した値の逆数に相当する。
【００１２】
そこで、定着ベルト部材の断熱層の熱伝導率λａをその伝熱層の熱伝導率λｂよりも小さく、さらに、断熱層側の接触熱抵抗の逆数λａ／ｄａを伝熱層側の接触熱抵抗の逆数λｂ／ｄｂよりも小さく設定し、断熱層側の接触熱抵抗を伝熱層側の接触熱抵抗よりも大きくする。
この結果、発熱層で生じた熱は、その内側に位置する断熱層には移動し難く、外側に位置する伝熱層に移動し易くなるので、定着ベルト部材からバックアップ部材への熱移動量が減り、定着ベルト部材の昇温に要する時間のさらなる短縮化を確実に達成できる。
【００１３】
第３の発明は、第１や第２の発明の構成において、バックアップ部材は、弾性層を有して定着ベルト部材を巻回する回転体であることを特徴とする。
第３の発明によれば、第１や第２の発明の作用に加えてさらに、弾性層を有した回転体を用いれば、この弾性層によって定着ニップ幅を増やすことができる。また、回転体は定着ベルト部材とは擦れ合わないため、定着ベルト部材の耐久性が向上するし、この定着ベルト部材の搬送も安定する。
【００１４】
第４の発明は、第１や第２の発明の構成において、バックアップ部材は、断熱層を有して定着ベルト部材の一部分を押圧する押圧部材であることを特徴とする。
第４の発明によれば、第１や第２の発明の作用に加えてさらに、押圧部材を用いれば、定着ベルト部材のより一層の低熱容量化を図ることができるし、さらに、この押圧部材が断熱層を有するため、押圧部材が定着ベルト部材で生じた熱を奪うこともない。
【００１５】
第５の発明は、第１から第４の定着装置を搭載し、これを用いて画像形成部で形成されたトナー画像を記録媒体に定着させる画像形成装置であることを特徴とする。
第５の発明によれば、第１から第４の発明の作用に加えてさらに、少ない定着熱容量でトナー画像が形成される結果、画像形成装置の信頼性が向上する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、定着ベルト部材の断熱層の厚さがその伝熱層の厚さよりも小さくされており、低熱容量化を図ってさらなるウォームアップタイムの短縮化を図ることができる定着装置及びこれを搭載した画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一実施形態の画像形成装置の構成を示した概略図である。
【図２】定着ユニットの外観斜視図である。
【図３】定着ユニットの構造例（第１実施例）を示す縦断面図である。
【図４】図３の定着ベルトの部分拡大図である。
【図５】本実施例と比較例とによる昇温時間の結果の説明図である。
【図６】定着ユニットの構造例（第２実施例）を示す縦断面図である。
【図７】定着ユニットの構造例（第３実施例）を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
図１は、一実施形態の画像形成装置１の構成を示した概略図である。画像形成装置１は、例えば外部から入力された画像情報に基づいて記録媒体の一例としての用紙の表面にトナー画像を転写して印刷を行うプリンタ、複写機、ファクシミリ装置、それらの機能を併せ持つ複合機等としての形態をとることができる。また、以下の実施形態では、記録媒体は用紙に限らず、用紙以外の記録媒体（ＯＨＰシートなど）であっても実施可能である。
【００１９】
図１に示される画像形成装置１は、例えばタンデム型のカラープリンタである。この画像形成装置１は、内部で用紙にカラー画像を形成（プリント）する四角箱状の装置本体２を備え、この装置本体２の上面部には、カラー画像が印刷された用紙を排出するための排出トレイ３が設けられている。
装置本体２内において、その下部には、用紙を収納する給紙カセット５が配設されている。また、装置本体２内の中央部には、給紙カセット５に収容していない種類の用紙を装置本体２へ供給するスタックトレイ６が配設されている。そして、装置本体２の上部には画像形成部７が設けられており、この画像形成部７は、画像形成装置１と接続されたＰＣ等の上位装置から送信される文字や絵柄などの画像データに基づいて用紙に画像を形成する。
【００２０】
図１で視て装置本体２の左部には、給紙カセット５から繰り出された用紙を後述の二次転写部２３に搬送する第１の搬送路９が配設されており、装置本体２の右部から左部にかけては、スタックトレイ６から繰り出された用紙を二次転写部２３に搬送する第２の搬送路１０が配設されている。また、装置本体２内の左上部には、二次転写部２３で画像が転写された用紙に対して定着処理を行う定着ユニット（定着装置）１４と、定着処理の行われた用紙を排出トレイ３に搬送する第３の搬送路１１とが配設されている。
【００２１】
給紙カセット５は、装置本体２の外部（例えば図１の手前側）に引き出すことにより用紙の補充を可能にする。この給紙カセット５は収納部１６を備えており、この収納部１６には、給紙方向のサイズが異なる少なくとも２種類の用紙を選択的に収納可能である。なお、収納部１６に収納されている用紙は、給紙ローラ１７及び捌きローラ対１８により１枚ずつ第１の搬送路９側に繰り出される。
【００２２】
スタックトレイ６は、装置本体２の外面にて開閉可能であり、その手差し部１９には用紙が１枚ずつ載置されるか、又は複数枚が積載される。なお、手差し部１９に載置された用紙はピックアップローラ２０及び捌きローラ対２１により１枚ずつ第２の搬送路１０側に繰り出される。
第１の搬送路９と第２の搬送路１０とはレジストローラ対２２の手前で合流しており、レジストローラ対２２に到達した用紙はここで一旦待機し、スキュー調整とタイミング調整を行った後、二次転写部２３に向けて送出される。送出された用紙には、二次転写部２３で中間転写ベルト４０上のフルカラーのトナー画像が用紙に二次転写される。この後、定着ユニット１４でトナー画像が定着された用紙は、必要に応じて第４の搬送路１２で反転され、最初とは反対側の面にも二次転写部２３でフルカラーのトナー画像が二次転写される。そして、反対面のトナー画像が定着ユニット１４で定着された後、第３の搬送路１１を通って排出ローラ対２４により排出トレイ３に排出される。
【００２３】
画像形成部７は、ブラック（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）の各トナー画像を形成する４つの画像形成ユニット２６〜２９を備える他、これら画像形成ユニット２６〜２９で形成した各色別のトナー画像を重畳して担持する中間転写部３０を備えている。
各画像形成ユニット２６〜２９は、感光体ドラム３２と、感光体ドラム３２の周面に対向して配設された帯電部３３と、帯電部３３の感光体ドラム３２の回転方向下流側であって感光体ドラム３２の周面上の特定位置にレーザビームを照射するレーザ走査ユニット３４と、レーザ走査ユニット３４からのレーザビーム照射位置の感光体ドラム３２の回転方向下流側であって感光体ドラム３２の周面に対向して配設された現像部３５と、現像部３５の感光体ドラム３２の回転方向下流側であって感光体ドラム３２の周面に対向して配設されたクリーニング部３６とを備えている。
【００２４】
なお、各画像形成ユニット２６〜２９の感光体ドラム３２は、図示しない駆動モータにより図中の反時計回り方向に回転する。また、各画像形成ユニット２６〜２９の現像部３５には、各現像装置５１にブラックトナー、イエロートナー、シアントナー及びマゼンタトナーをそれぞれ含む二成分現像剤がそれぞれ収納されている。
【００２５】
中間転写部３０は、画像形成ユニット２６の近傍位置に配設された後ローラ３８と、画像形成ユニット２９の近傍位置に配設された前ローラ３９と、画像形成ユニット２８の上方に配置されたテンションローラ４２と、後ローラ３８と前ローラ３９とテンションローラ４２とに跨って配設された中間転写ベルト４０と、各画像形成ユニット２６〜２９の感光体ドラム３２における現像部３５の感光体ドラム３２の回転方向下流側の位置に中間転写ベルト４０を介して感光体ドラム３２に圧接可能に配設された４つの一次転写ローラ４１とを備えている。なお、テンションローラ４２は中間転写ベルト４０に適切な張力を付与する。
【００２６】
この中間転写部３０では、各画像形成ユニット２６〜２９の一次転写ローラ４１の位置で、中間転写ベルト４０上に各色別のトナー画像がそれぞれ重ね合わせて転写されて、最後にはフルカラーのトナー画像となる。
第１の搬送路９や第２の搬送路１０は、給紙カセット５やスタックトレイ６から繰り出されてきた用紙を二次転写部２３側に搬送するものであり、装置本体２内で所定の位置に配設された複数の搬送ローラ対４３と、二次転写部２３の手前に配設され、画像形成部７における画像形成動作と用紙の搬送動作とのタイミングを取るためのレジストローラ対２２とを備えている。
【００２７】
定着ユニット１４は、画像形成部７でトナー画像が転写された用紙を加熱及び加圧することにより、未定着トナー画像を用紙に定着させる処理を行うものである。定着ユニット１４は、加圧ローラ（加圧回転体）４４と可撓性を有した定着ベルト（定着ベルト部材）４５とを備え、このうち加圧ローラ４４が例えば金属製の芯金と弾性体の表層及び離型層を有するものであり、定着ベルト４５が金属製の基材と弾性体の表層及び離型層を有するものである。なお、定着ユニット１４の詳細な構造についてはさらに後述する。
【００２８】
用紙の搬送方向で視て、定着ユニット１４の上流側及び下流側にはそれぞれ搬送路４７が設けられており（図１）、二次転写部２３を通って搬送されてきた用紙は上流側の搬送路４７を通じて加圧ローラ４４と定着ベルト４５との間のニップに導入される。そして、加圧ローラ４４及び定着ベルト４５間を通過した用紙は下流側の搬送路４７を通じて第３の搬送路１１に案内される。
【００２９】
第３の搬送路１１は、定着ユニット１４で定着処理の行われた用紙を排出トレイ３に搬送する。このため第３の搬送路１１には、適宜位置に搬送ローラ対４９が配設されるとともに、その出口には上記の排出ローラ対２４が配設されている。
〔定着ユニットの詳細〕
次に、本実施形態の画像形成装置１に適用された定着ユニット１４の詳細について説明する。
【００３０】
図２は、定着ユニット１４の外観斜視図であり、図３は、この定着ユニット１４の構造例を示す縦断面図である。なお、これら図２，３では、画像形成装置１に実装した状態から向きを約９０°反時計回りに転回させて示している。したがって、図１中で視て下方から上方への用紙搬送方向は、図２，３でみると右方から左方となる。なお、装置本体２がより大型（複合機等）である場合、図３に示される向きで実装されることもある。また、この他のレイアウトとして、図３に示される状態から左右いずれかに傾斜した姿勢で定着ユニット１４が画像形成装置１内に配置される場合もある。
【００３１】
本実施例の定着ユニット１４は、上記のように加圧ローラ４４及び定着ベルト４５を備えている。加圧ローラ４４は、金属製（鉄）の芯金上に厚み４ｍｍ程度の発泡シリコンゴムの弾性層を形成し、さらに厚さ５０μｍ（１μｍ＝１×１０−６ｍ）程度のＰＦＡチューブを被せた直径２５ｍｍ程度のローラ（表面硬度（アスカーＣ）４２°）としている。なお、加圧ローラ４４の内側にはハロゲンヒータが設けられていてもよい。
【００３２】
〔定着ベルト部材〕
定着ベルト４５は、その基材の厚みが４０μｍの強磁性材料（Ｎｉ電鋳基材）であり、発熱層７２として機能する（図４）。そして、本実施例の定着ベルト４５は、後述の如く発熱層７２の内面側に厚さ１００μｍ程度の断熱層（低熱伝導のシリコンゴム）７０を有する一方、発熱層７２の外面側に厚さ３００μｍ程度の伝熱層（高熱伝導のシリコンゴム）７４が形成され、その外面には表面離型層（厚さ３０μｍ程度のＰＦＡチューブ）が形成されており、その発熱温度を１５０〜２００℃の範囲に調整される直径４０ｍｍ程度の無端状の薄肉ベルトである。
【００３３】
この定着ベルト４５の表面温度は、ベルト４５の径方向外側に所定距離をおいて配置された非接触タイプの赤外線温度センサ６０で測定される（図３）。
また、図２に示されるように、加圧ローラ４４にはステッピングモータ６６が装備されており、加圧ローラ４４はこのモータ６６からの動力により、搬送される用紙の幅方向に延びた軸線回りに回転する。この加圧ローラ４４の回転駆動（図３で視て反時計回り）に伴い、定着ベルト４５が従動回転（図３で視て時計回り、その外周面速度：約２７０ｍｍ／ｓｅｃ）し、定着ベルト４５と加圧ローラ４４との間には定着ニップが形成される。
【００３４】
〔バックアップ部材〕
詳しくは、本実施例の定着ベルト４５は定着ローラ（回転体）４６に巻回されている。この定着ローラ４６は、金属製（アルミニウム：厚さ２ｍｍ程度）の芯金上に厚み８ｍｍ程度の発泡シリコンゴムの弾性層が形成された直径４０ｍｍ程度のローラ（表面硬度（アスカーＣ）３５°）である。そして、定着ローラ４６の弾性層が定着ベルト４５の内面に接触し、定着ベルト４５は軸線方向に亘って加圧ローラ４４からの押圧力（３００Ｎ）を受ける。これにより、定着ベルト４５と加圧ローラ４４との間にはトナー画像を用紙に定着させる略フラットな定着ニップが形成される。
【００３５】
〔外部加熱〕
この他に定着ユニット１４は、定着ベルト４５の外側にＩＨコイルユニット５０を備えている（図１，２には示されていない）。ＩＨコイルユニット５０は、細い線材を束ねたリッツ線である誘導加熱コイル５２をはじめ、一対のアーチコア５４やサイドコア５６から構成されている。
【００３６】
〔コイル〕
図３の例では、定着ベルト４５の円弧状の部分で誘導加熱を行うため、誘導加熱コイル５２は定着ベルト４５の円弧状の外面に沿う仮想的な円弧面上に配置されている。実際には、定着ベルト４５の外側に、コイルボビン（図示しない）が配置されており、このボビン上に誘導加熱コイル５２が巻線状に配置される構成である。なお、ボビンの材質は、耐熱性樹脂（例えばＰＰＳ、ＰＥＴ、ＬＣＰ）であることが好ましく、また、コイル５２のコイルボビンへの固定は、例えばシリコン系接着剤を用いて行う。
【００３７】
〔アーチコア、サイドコア〕
図３で視てアーチコア５４及びサイドコア５６はＩＨコイルユニット５０の両側で対をなすように配置されている。このうち両側のアーチコア５４は、互いに対称をなす断面アーチ形に成形されたフェライト製コアであり、それぞれ全長は誘導加熱コイル５２が配置された領域よりも長い。また、両側のサイドコア５６は、ブロック形状に成形されたフェライト製のコアである。両側のサイドコア５６は各アーチコア５４の一端に連結して設けられており、これらサイドコア５６は誘導加熱コイル５２が配置された領域の外側を覆っている。
【００３８】
アーチコア５４は、定着ベルト４５の長手方向（軸線方向）に間隔をおいて複数箇所に配置されている。また、サイドコア５６は、この定着ベルト４５の軸線方向に間隔をあけずに連続して配置されている。サイドコア５６を配置する範囲の全長は誘導加熱コイル５２が配置された領域の長さに対応する。なお、各コア５４，５６の配置は、例えば誘導加熱コイル５２の磁束密度（磁界強度）分布に合わせて決定されており、アーチコア５４がある程度の間隔をおいて配置されている分、その抜けた箇所でサイドコア５６が磁束の集束効果を補い、長手方向での磁束密度分布（温度分布）を均している。
【００３９】
アーチコア５４及びサイドコア５６の外側には、図示しない例えば樹脂製のコアホルダが設けられており、このコアホルダによりアーチコア５４及びサイドコア５６が支持される構造である。コアホルダの材質もまた、耐熱性樹脂（例えばＰＰＳ、ＰＥＴ、ＬＣＰ）であることが好ましい。なお、アーチコア５４とは別に、ＩＨコイルユニット５０の中央にセンタコアを配置しても良い。
【００４０】
上述した定着ユニット１４では、不図示の高周波電源からコイル５２に高周波電流が供給されると、誘導加熱コイル５２で発生した磁束がサイドコア５６及びアーチコア５４を通じて定着ベルト４５を通過する。このとき強磁性体である定着ベルト４５の発熱層７２に渦電流が発生し、その固有抵抗によりジュール熱が発生して定着ベルト４５の加熱が行われる。
【００４１】
ところで、本実施例の定着ベルト４５は、その内側から、換言すれば、図４の定着ローラ側から定着ニップの用紙に接触する側を視て断熱層７０、発熱層７２、伝熱層７４、及び表面離型層７６の順に構成され、発熱層７２を基準に視れば、断熱層７０が定着ローラ４６寄りに、伝熱層７４は定着ニップ寄りにそれぞれ配置されている。
【００４２】
そして、発熱層７２で生じた熱は、前者の断熱層７０によって定着ローラ４６に伝達し難くなり、後者の伝熱層７４によって表面離型層７６を介して定着ニップ側の表面に伝達される。
具体的には、本実施例では、定着ベルト４５の断熱層７０の厚さｄａが１００μｍに設定されるのに対し、定着ベルト４５の伝熱層７４の厚さｄｂは３００μｍに設定され、断熱層７０の厚さｄａが伝熱層７４の厚さｄｂよりも小さくされている。つまり、断熱層７０の温度上昇に必要な熱量は、伝熱層７４の温度上昇に必要な熱量に比して少なくなる。
【００４３】
しかも、この断熱層７０は、上述した低熱伝導シリコンゴムで構成され、その熱伝導率λａは０．１Ｗ／ｍＫに設定されている。これに対し、高熱伝導シリコンゴムで構成された伝熱層７４は、その熱伝導率λｂが０．５Ｗ／ｍＫに設定されており、断熱層７０の熱伝導率λａも伝熱層７４の熱伝導率λｂに比して小さな値に設定されている。つまり、発熱層７２で生じた熱は、断熱層７０よりも伝熱層７４に伝わり易くなる。
【００４４】
換言すれば、断熱層７０において、その熱伝導率λａを厚さｄａで除した値λａ／ｄａは１０００Ｗ／ｍ２Ｋになる。一方、伝熱層７４において、その熱伝導率λｂを厚さｄｂで除した値λｂ／ｄｂは１６６７Ｗ／ｍ２Ｋになるので、断熱層７０のλａ／ｄａが伝熱層７４のλｂ／ｄｂよりも小さくなる。
ここで、当該熱伝導率λを厚さｄで除した値の逆数は接触熱抵抗に相当する。
【００４５】
つまり、接触熱抵抗の大きさは、層の厚さｄに比例するのに対し、層の熱伝導率λに反比例し、接触熱抵抗の値が大きくなるに連れて、当該層における熱の移動が困難になる。
この点を本実施例について云えば、断熱層７０の接触熱抵抗ｄａ／λａは０．００１ｍ２Ｋ／Ｗになり、伝熱層７４の接触熱抵抗ｄｂ／λｂは０．０００６ｍ２Ｋ／Ｗになることから、発熱層７２で生じた熱は、断熱層７０よりも伝熱層７４に伝わり易く、定着ベルト４５から定着ローラ４６への熱移動を抑制できるのである。
【００４６】
より詳しくは、本実施例の定着ベルト４５、及び、比較例の定着ベルトの表面温度が１８０℃に到達するまでに要する時間（昇温時間）をそれぞれ計測した。
この比較例の定着ベルトは、その断熱層の厚さだけが上記断熱層７０よりも厚い５００μｍで形成されているが、その熱伝導率は断熱層７０と同じであり、また、その伝熱層の厚さや熱伝導率の大きさも上記伝熱層７４と同じである。
【００４７】
そして、これらの昇温時間を計測した結果、図５に示されるように、比較例の定着ベルトでは３０秒必要であったのに対し、本実施例の定着ベルト４５では２７秒で済み、本実施例の昇温時間が１割程度短縮された。
このように、ベルト昇温時間は、少なくとも断熱層の厚さだけを薄くすれば、短縮できることが分かる。
【００４８】
〔定着ユニットの他の構造例〕
ところで、昇温時間を短くできる定着ベルト４５を備えた定着ユニット１４には、上述の実施例のみならず、種々の態様が考えられる（図６，７）。
詳しくは、これら図６及び図７の実施例については、上記実施例と同一機能を奏する構成には同一の符号を付してその説明を省略すると、まず、図６の定着ユニット１４では、ＩＨコイルユニット５０に替えて加熱ローラ５０Ａを備えている。
【００４９】
加熱ローラ５０Ａの内部にはハロゲンヒータが設置されており、このハロゲンヒータの熱で定着ベルト４５を加熱している。なお、ＩＨコイルユニット５０を用いればハロゲンヒータよりも発熱効率が良いが、加熱ローラ５０Ａのスペースのみで済むため、画像形成装置１の省スペース化に寄与する。
次に、上記各実施例では、定着ベルト４５の内側に定着ローラ４６がそれぞれ設けられていた。
【００５０】
しかしながら、定着ユニット１４の低熱容量化を図る点を鑑みれば、バックアップ部材には、定着ローラ４６に替えて定着ベルト４５と接する側に断熱層を有した摺動部材（押圧部材）８０であってもよい（図７）。
この例の摺動部材８０の両端は、定着ローラ４６と同様に定着ユニット１４の図示しないカバー等に支持され、摺動部材８０の下面部分が回転する定着ベルト４５の内面に擦れ合って接触し、定着ベルト４５と加圧ローラ４４との間にフラットな定着ニップを形成している。
【００５１】
以上のように、上記各実施例によれば、バックアップ部材（図２，６の定着ローラ４６、図７の摺動部材８０）が定着ベルト４５の内面に接触し、定着ベルト４５は軸線方向に亘って加圧ローラ４４からの押圧力を受ける。これにより、定着ベルト４５と加圧ローラ４４との間にはトナー画像を用紙に定着させる定着ニップが形成される。
【００５２】
ここで、定着ベルト４５は、その内側から視て断熱層７０、発熱層７２、伝熱層７４、及び表面離型層７６の順に構成され、断熱層７０は発熱層７２で生じた熱のバックアップ部材４６，８０への伝達を抑える一方、伝熱層７４は発熱層７２で生じた熱を定着ニップに伝達する機能をそれぞれ有しており、断熱層７０の厚さｄａ＜伝熱層７４の厚さｄｂを満たす。
【００５３】
このように、定着ベルト４５の断熱層７０の厚さｄａを伝熱層７４の厚さｄｂよりも小さくすれば、定着ベルト４５の熱容量は少なくなるため、従来に比して定着ベルトの昇温に要する時間が短くて済み、さらなるウォームアップタイムの削減及び省エネルギー化に寄与する。
また、発熱層７２の内側に位置する断熱層７０が外側に位置する伝熱層７４よりも薄いため、定着ベルト４５の変形量が大きくなり、トナーを加熱するのに必要な定着ニップ幅を容易に確保できる。
【００５４】
さらに、定着ベルト４５とバックアップ部材４６，８０との間の接触熱抵抗を大きくすれば、定着ベルト４５の昇温に要する時間がより短くなる。この接触熱抵抗は、熱伝導率λを厚さｄで除した値の逆数に相当する。
そこで、定着ベルト４５の断熱層７０の熱伝導率λａを伝熱層７４の熱伝導率λｂよりも小さく、さらに、断熱層７０側の接触熱抵抗の逆数λａ／ｄａを伝熱層７４側の接触熱抵抗の逆数λｂ／ｄｂよりも小さく設定し、断熱層７０側の接触熱抵抗を伝熱層７４側の接触熱抵抗よりも大きくする。
【００５５】
この結果、定着ベルト４５の発熱層７２で生じた熱は、その内側に位置する断熱層７０には移動し難く、外側に位置する伝熱層７４に移動し易くなるので、定着ベルト４５からバックアップ部材４６，８０への熱移動量が減り、定着ベルト４５の昇温に要する時間のさらなる短縮化を確実に達成できる。
さらにまた、図２，６の実施例の如く弾性層を有した定着ローラ４６を用いれば、この弾性層によって定着ニップ幅を増やすことができる。また、定着ローラ４６は定着ベルト４５とは擦れ合わないため、定着ベルト４５の耐久性が向上するし、この定着ベルト４５の搬送性も向上する。
【００５６】
また、図７の実施例の如く摺動部材８０を用いれば、定着ベルト４５のより一層の低熱容量化を図ることができるし、さらに、この摺動部材８０が断熱層を有するため、摺動部材８０が定着ベルト４５で生じた熱を奪う量は少ない。
さらに、少ない定着熱容量でトナー画像が形成される結果、画像形成装置１の信頼性が向上する。
【００５７】
本発明は上述した実施形態に制約されることなく、種々に変形して実施可能である。
例えば本実施例では画像形成装置としてプリンタに具現化した例を示しているものの、本発明の画像形成装置は、複合機、複写機やファクシミリ等にも当然に適用可能である。
【００５８】
そして、これらいずれの場合にも上記と同様に、低熱容量化を図ってさらなるウォームアップタイムの短縮化を達成できるとの効果を奏する。
【符号の説明】
【００５９】
１  プリンタ（画像形成装置）
７  画像形成部
１４  定着ユニット（定着装置）
４４  加圧ローラ（加圧回転体）
４５  定着ベルト（定着ベルト部材）
４６  定着ローラ（回転体、バックアップ部材）
５０  ＩＨコイルユニット（外部加熱）
５０Ａ  加熱ローラ（外部加熱）
７０  断熱層
７２  発熱層
７４  伝熱層
８０  摺動部材（押圧部材、バックアップ部材）
【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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