(57)【要約】【課題】従来の定着装置よりも熱効率が高い定着装置および当該定着装置を備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】本発明に係る定着装置１５では、定着ベルト３０３は、内周面から外周面に向かって断熱層３２１および断熱層３２１よりも熱伝導率が高い導熱層３２２をこの順に備え、導熱層３２２内には、加圧部材と定着ベルト３０３との間を通過する所定サイズの記録材の端部に相当する位置に、導熱層３２２よりも熱伝導率が低い隔熱層３２３が埋設され、隔熱層３２３は、断熱層３２１と同一材料から形成され、かつ、断熱層３２１の導熱層３２２側への突起部として設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着部材と支持部材とに張架された無端状の定着ベルトと、当該定着ベルトの外周面から当該定着ベルトを加熱する加熱部材と、当該定着ベルトを介して上記定着部材に圧接される加圧部材とを備え、上記定着ベルトを介して上記定着部材と上記加圧部材とが圧接される領域に記録材を通過させて当該記録材上の未定着画像を定着させる定着装置であって、
上記定着ベルトは、内周面から外周面に向かって断熱層および当該断熱層よりも熱伝導率が高い導熱層をこの順に備え、
上記導熱層内には、上記加圧部材と上記定着ベルトとの間を通過する所定サイズの記録材の端部に相当する位置に、上記導熱層よりも熱伝導率が低い隔熱層が埋設され、
上記隔熱層は、上記断熱層と同一材料から形成され、かつ、上記断熱層の上記導熱層側への突起部として設けられていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
上記定着ベルトの幅方向の断面における上記隔熱層の形状が半円状であ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】
上記定着ベルトの幅方向の断面における上記隔熱層の形状が三角状であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
上記加熱部材は、上記定着ベルトにおける上記所定サイズの記録材の通過領域を加熱する第１発熱体と、少なくとも当該通過領域以外の領域を加熱する第２発熱体とを備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
上記加熱部材は、上記導熱層の上記隔熱層が設けられた領域である隔熱区域に、上記導熱層の当該隔熱区域以外の領域よりも多くの熱量を与えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項６】
上記加圧部材の内部にはヒータランプが設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項７】
上記定着ベルトは、上記導熱層の上記断熱層と接する面とは反対面に離型層がさらに設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の定着装置を備えた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、定着装置および当該定着装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置としては、近年、定着ローラと加熱ローラとの間に定着ベルトを掛け渡し、定着ベルトを介して定着ローラと加圧ローラとを圧接させた構成のベルト定着方式が使用されるようになってきた。
【０００３】
特許文献１および２には、外部加熱手段である加熱ローラによって定着ベルトに熱を供給する定着装置が開示されている。このような定着装置では、加熱ローラによって熱容量の小さい定着ベルトを加熱するため、従来の定着装置と比べてウォームアップ時間を短縮できる。また、定着部材である定着ローラの内部に熱源を設ける必要がないので、定着ローラの表面にスポンジゴム等からなる低硬度の弾性層を厚く設けることができる。その結果、特許文献１および２に開示された定着装置では、広いニップ幅を確保することができる。
【０００４】
一方で、特許文献１および２に開示された定着装置では、定着ローラの内部に熱源が設けられていないため、定着ローラが十分に加熱されていない状態から連続印字を行うと、定着ベルトに供給された熱が定着ローラに急速に奪われてアンダーシュートし、定着不良が発生してしまう。このため、特許文献１および２に開示された定着装置では、ウォームアップ中やレディ待機中にも定着ベルトを回転駆動し、定着ベルトを介して加熱ローラの熱を定着ローラに供給することで定着ローラを加熱している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３０７４９６号公報（１９９８年１１月１７日公開）
【特許文献２】特開２００５−４９５１２号公報（２００５年０２月２４日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１および２に開示された定着装置では、定着ベルトの幅方向の全体を加熱するため、熱効率が低いという課題を有している。具体的に説明すると、特許文献１および２に開示された定着装置では、例えば、Ａ４サイズの用紙を通紙する場合であっても定着ベルトの幅方向の全体を加熱するので、Ａ３サイズの用紙を通紙する場合とほぼ同じ熱量が必要となる。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来の定着装置よりも熱効率が高い定着装置および当該定着装置を備えた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】
【０００８】
定着部材と支持部材とに張架された無端状の定着ベルトと、当該定着ベルトの外周面から当該定着ベルトを加熱する加熱部材と、当該定着ベルトを介して上記定着部材に圧接される加圧部材とを備え、上記定着ベルトを介して上記定着部材と上記加圧部材とが圧接される領域に記録材を通過させて当該記録材上の未定着画像を定着させる定着装置であって、上記定着ベルトは、内周面から外周面に向かって断熱層および当該断熱層よりも熱伝導率が高い導熱層をこの順に備え、上記導熱層内には、上記加圧部材と上記定着ベルトとの間を通過する所定サイズの記録材の端部に相当する位置に、上記導熱層よりも熱伝導率が低い隔熱層が埋設され、上記隔熱層は、上記断熱層と同一材料から形成され、かつ、上記断熱層の上記導熱層側への突起部として設けられていることを特徴としている。
【０００９】
定着ベルトにおける所定サイズの記録材の通過領域（以降では単に「通過領域」とする）だけを加熱したい場合、従来の定着装置では、定着ベルト全体を加熱するか、通過領域のみを加熱できたとしても、定着ベルトにおける通過領域以外の領域に流れていく熱量を加味して加熱する必要がある。しかし、本発明の上記構成によれば、通過領域だけを加熱したい場合、導熱層よりも熱伝導率が低い隔熱層が、上記加圧部材と上記定着ベルトとの間を通過する所定サイズの記録材の端部に相当する位置に設けられているので、定着ベルト全体を加熱する必要はなく、通過領域を加熱すれば、隔熱層が熱伝導を遮断して、通過領域以外の領域には熱が流れにくくなる。よって、本発明の定着装置は、従来よりも少ない熱量で、定着ベルトにおける所定サイズの記録材の通過領域を加熱することができる。
【００１０】
ここで、隔熱層が、加圧部材と定着ベルトとの間を通過する、画像形成装置において最も多く使用されると想定される記録材の端部に相当する位置に、設けられていることが好ましい。なぜなら、この最も多く使用されると想定される記録材が通過する領域を、他の領域と分けて適切に加熱することができるからである。また、隔熱層を、加圧部材と定着ベルトとの間を通過するそれぞれのサイズの記録材の端部に相当する位置に応じて複数設けていてもよい。もちろん、隔熱層の設置位置はこれらに限定されない。
【００１１】
つまり、上記構成によれば、定着ベルトの導熱層における熱伝導を隔熱層によって区別することができる。このため、加圧部材と定着ベルトとの間を通過する記録材のサイズに応じて隔熱層を設ければ、定着ベルトに供給する熱量を効率よく制御することができる。
【００１２】
また、本発明に係る定着装置は、定着ベルトの定着部材に接する内周面側が断熱層からなるので、定着ベルトの外周面から加熱部材により定着ベルトに供給された熱が定着部材に奪われ難く、効率よく熱を記録材に与えることができる。このため、ウォームアップ中やレディ待機中に定着ベルトを回転駆動して定着部材を加熱する時間を短縮することができる。あるいは、ウォームアップ中やレディ待機中の加熱温度を従来よりも低い温度にすることができる。その結果、ウォームアップ中やレディ待機中の電力を低減することができる。
【００１３】
よって、上記構成により、従来の定着装置よりも熱効率がよい定着装置を提供することができる。
【００１４】
また、通常、定着ベルトは金型を用いて製造される。上記構成によれば、金型を用いて、上記隔熱層と上記断熱層とを一括して形成することができる。このため、容易に定着ベルトを製造することができる。
【００１５】
本発明に係る定着装置では、上記定着ベルトの幅方向の断面における上記隔熱層の形状が半円状であることが好ましい。
【００１６】
また、本発明に係る定着装置では、上記定着ベルトの幅方向の断面における上記隔熱層の形状が三角状であることが好ましい。
【００１７】
隔熱層が設けられた断熱層を製造するために用いる金型を作製する際に、当該金型に半円状または三角状の突起を設けることは容易である。そして、このような金型を用いれば、半円状または三角状の隔熱層が設けられた断熱層を容易に製造することができる。従って、容易に定着ベルトを製造することができる。
【００１８】
本発明に係る定着装置では、上記定着ベルトにおける上記所定サイズの記録材の通過領域を加熱する第１発熱体と、少なくとも当該通過領域以外の領域を加熱する第２発熱体とを備えていることが好ましい。
【００１９】
本発明の上記構成によれば、記録材の大きさによって作動させる発熱体を切り替えることができる。よって、本発明の定着装置は、従来よりも少ない熱量で、定着ベルトにおける所定サイズの記録材の通過領域を加熱することができる。
【００２０】
本発明に係る定着装置では、上記加熱部材は、上記導熱層の上記隔熱層が設けられた領域である隔熱区域に、上記導熱層の当該隔熱区域以外の領域よりも多くの熱量を与えることが好ましい。
【００２１】
上記隔熱区域は、上記導熱層に埋設された隔熱層の厚さの分だけ、上記導熱層の当該隔熱区域以外の領域（以降では単に「隔熱区域以外の領域」とする）よりも導熱層の厚さがが薄い。このため、上記隔熱区域は、上記隔熱区域以外の領域よりも熱が伝導し難くなっている。しかし、本発明の上記構成によれば、熱が伝導し難くい上記隔熱区域に対して、上記隔熱区域以外の領域よりも多くの熱量を供給することができる。このため、定着ベルトの上記導熱層における熱分布を均一にすることができる。
【００２２】
本発明に係る定着装置では、上記加圧部材の内部にはヒータランプが設けられていることが好ましい。
【００２３】
加圧部材にヒータランプが設けられていない従来の定着装置では、加圧部材に奪われて定着ベルトの温度が急速に低下し、トナーの定着不良が発生しないように、ウォームアップ中やレディ待機中にも定着ベルトを回転駆動し、定着ベルトを介して加圧部材を加熱しておく必要があった。しかし、本発明の上記構成によれば、定着ベルトと加圧部材とを独立に所定の温度にコントロールすることが可能となる。このため、常に安定した定着性を確保することができる。
【００２４】
本発明に係る定着装置では、上記定着ベルトは、上記導熱層の上記断熱層と接する面とは反対面に離型層がさらに設けられていることが好ましい。
【００２５】
本発明の上記構成によれば、トナーが定着ベルトから乖離しやすくなるため、定着不良が発生し難くなる。このため、より安定した定着性を確保することができる。
【００２６】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る定着装置を備えたことを特徴としている。
【００２７】
本発明に係る定着装置は、上述したように、従来の定着装置よりも熱効率が高い。よって、上記構成により、従来の定着装置よりも熱効率がよい定着装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る定着装置では、上記定着ベルトは、内周面から外周面に向かって断熱層および当該断熱層よりも熱伝導率が高い導熱層をこの順に備え、上記導熱層内には、上記加圧部材と上記定着ベルトとの間を通過する所定サイズの記録材の端部に相当する位置に、上記導熱層よりも熱伝導率が低い隔熱層が埋設され、上記隔熱層は、上記断熱層と同一材料から形成され、かつ、上記断熱層の上記導熱層側への突起部として設けられているという構成である。また、本発明に係る画像形成装置は、上記の定着装置を備えている。それゆえ、従来よりも熱効率が高い定着装置および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】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態である定着装置の構成を模式的に表す図である。
【図２】本発明の実施形態である定着ベルトの幅方向の層の断面を模式的に表す図であり、（ａ）に示す定着ベルトは隔熱層の断面の形状が半円状であり、（ｂ）に示す定着ベルトは隔熱層の断面の形状が三角状である。
【図３】本発明の実施形態である定着ベルトと、加熱ローラに設けられたヒータランプの発熱抵抗との対応を模式的に表す図である。
【図４】本発明の実施形態である定着ベルトと、ヒータランプＡのみを加熱した場合の定着ベルトにおける熱量との対応を表すグラフである。
【図５】定着ベルトにおける仮想熱分布を示すグラフであり、実線は非均熱ヒータランプを用いた場合の仮想熱分布のグラフを表し、破線は均熱ヒータランプを用いた場合の仮想熱分布のグラフを表す。
【図６】本発明の実施形態である画像形成装置の構成を模式的に表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の実施の形態について説明すれば以下の通りであるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３１】
なお、本明細書中において数値範囲を示す「Ａ〜Ｂ」は、「Ａ以上、Ｂ以下」であることを示す。
【００３２】
〔１．本発明に係る定着装置〕
本発明の実施形態である定着装置１５の構成の一例を図２に基づき説明する。図２は、本発明の実施形態である定着装置１５の構成を模式的に表す図である。
【００３３】
図２に示すように、定着装置１５は、定着部材である定着ローラ３０１と、加圧部材である加圧ローラ３０２と、支持部材である支持ローラ３０４と、定着ローラ３０１と支持ローラ３０４とに張架された無端状の定着ベルト３０３と、定着ベルト３０３を加熱するための加熱部材である加熱ローラ３０５とを備えている。加熱ローラ３０５の内部には熱源であるヒータランプ３０９が設けられ、加圧ローラ３０２の内部には熱源であるヒータランプ３１０が設けられている。定着ベルト３０３、加圧ローラ３０２、および定着ローラ３０１の近傍には、これらの部材の温度を検出する温度センサとしてのサーミスタ３１１が設けられている。
【００３４】
定着装置１５において、未定着トナー像３０７を担持した記録材３０６は、定着ベルト３０３と加圧ローラ３０２とが圧接する定着ニップ部３０８に、所定の定着速度および複写速度で矢印Ｃの方向に搬送され、熱と圧力とによって記録材３０６上の未定着トナー像３０７が記録材３０６に定着される。尚、本実施形態において、定着速度は２２０ｍｍ／ｓｅｃ、複写速度は５０枚／分（Ａ４横送りの場合）であるが、本発明はこれに限定されない。
【００３５】
定着ベルト３０３は、加熱ローラ３０５によって所定の温度に加熱されて、定着ニップ部３０８を通過する際に、未定着トナー像３０７が形成された記録材３０６を加熱するためのものである。定着ベルト３０３は、定着ローラ３０１に従動して矢印Ｂの方向に回転する。本実施形態において、定着ベルト３０３は、直径５０ｍｍの無端状のベルトであるが、本発明はこれに限定されない。
【００３６】
ここで、本発明の実施形態である定着ベルト３０３の構成の一例を図１に基づき説明する。図１は、本発明の実施形態である定着ベルト３０３の幅方向の層の断面を模式的に表す図である。図１の（ａ）に示す定着ベルト３０３は隔熱層３２３の断面の形状が半円状であり、（ｂ）に示す定着ベルト３０３は隔熱層３２３の断面の形状が三角状である。
【００３７】
図１に示すように、定着ベルト３０３は、断熱層３２１および導熱層３２２の二層からなり、断熱層３２１および導熱層３２２としては、それぞれ異なる熱伝導率を有するゴム材料が用いられる。定着ベルト３０３において、定着ローラ３０１に接触する内周面は熱伝導し難い断熱層３２１からなり、記録材３０６に接触する外周面は熱伝導し易い導熱層３２２からなる。定着ベルト３０３は、加熱ローラ（図２に示す）によって導熱層３２２側から加熱される。断熱層３２１の熱伝導率は非常に低いため、加熱ローラ３０５（図２に示す）によって供給された熱のほとんどは導熱層に伝えられ、断熱層には伝わり難い。このため、定着ローラ３０１（図２に示す）に熱を奪われることなく、導熱層３２２内に熱を蓄積することができる。
【００３８】
さらに、導熱層３２２内には、加圧ローラ３０２と定着ベルト３０３との間を通過する所定サイズの記録材の端部に相当する位置に隔熱層３２３が埋設されている。隔熱層３２３の導熱層３２２における具体的な配置位置については後述する。隔熱層３２３としては、断熱層３２１と同じく熱伝導し難いゴム材料が用いられる。導熱層３２２に隔熱層３２３を設けることによって、導熱層３２２における熱の伝導が隔熱層３２３によって遮断されるため、隔熱層３２３によって規定された領域を効率よく加熱することができる。
【００３９】
隔熱層３２３の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、半円状、三角状、矩形状等とすることができる。しかし、隔熱層３２３がアンダーカット形状であれば、定着ベルト３０３を製造するために用いる金型の作製が複雑になる。また、形成された隔熱層３２３および断熱層３２１を金型から容易に抜き出すことができない。このため、隔熱層３２３の幅方向の断面の形状は、半円状（図１の（ａ））または三角状（図１の（ｂ））であることが好ましい。
【００４０】
導熱層３２２の厚さに対する隔熱層３２３の厚さの割合は、６５〜７５％であることが好ましい。導熱層３２２の厚さに対する隔熱層３２３の厚さが６５％以上であれば、導熱層３２２における熱の伝導を効率よく遮断することができる。また、導熱層の強度を維持する観点から、導熱層３２２の厚さに対する隔熱層３２３の厚さは、できる限り薄くすることが好ましい。導熱層３２２の厚さに対する隔熱層３２３の厚さが７５％以下であれば、導熱層の強度が維持されるため好ましい。尚、上記「隔熱層の厚さ」とは、隔熱層３２３における最大の厚さを指し、図１のｔで示した部分を意図している。
【００４１】
また、導熱層３２２の幅に対する隔熱層３２３の幅の割合は、できる限り小さくすることが好ましく、２％〜５％であることが好ましい。導熱層３２２の幅に対する隔熱層３２３の幅が４％以上であれば、導熱層３２２における熱の伝導を効率よく遮断することができる。尚、上記「隔熱層の幅」とは、隔熱層３２３における最大の幅を指し、図１のｓで示した部分を意図している。
【００４２】
本実施形態では、断熱層３２１として、ＭＧベルトが用いられる。ＭＧベルトは、保温性および断熱性に優れ、且つ熱が伝わり難い（熱伝導率は、０．０３９５ｋｗ／ｍ）。さらに、ＭＧ材料のベルトは軽量で、柔軟性に富んでいるため、取り扱い性および加工性に優れることから、断熱層３２１として好適に用いることができる。ＭＧベルトは、市販のものを用いることができる。断熱層３２１の材料としては、ＭＧベルトに限定されるものではなく、導熱層３２２の熱伝導率より低い熱伝導率の物質、例えば、ブチルゴム材料のベルト等のような断熱性に優れるものであれば本実施形態と略同様の効果が得られる。
【００４３】
導熱層３２２としては、耐熱性のフィルム状ポリイミド樹脂のゴム（熱伝導率は、０．２９ｋｗ／ｍ）が用いられる。導熱層３２２のポリイミド樹脂には、フッ素樹脂を内添してもよい。これにより、加熱ローラ３０５（図２に示す）との間の摩擦係数がより低減され、その結果、定着ベルト３０３の寄り力を低減することができる。導熱層３２２の材料としては、ポリイミド樹脂のゴムに限定されるものではなく、例えば、ブチルゴム等のような導熱性に優れるものであれば本実施形態と略同様の効果が得られる。尚、導熱層３２２としてブチルゴムを用いる場合は、隔熱層３２３および断熱層３２１として、ブチルゴムよりも高断熱性を有するＭＧ材料のベルトを用いることができる。
【００４４】
隔熱層３２３としては、断熱層３２１と同様に、ＭＧベルトが用いられるが、これに限定されるものではなく、導熱層３２２の熱伝導率より低い熱伝導率の物質、例えば、ブチルゴム材料のベルト等のような断熱性に優れるものであれば本実施形態と略同様の効果が得られる。断熱層３２１と隔熱層３２３とが同一材料からなる場合は、定着ベルト３０３を金型を用いて製造する際に、隔熱層３２３と断熱層３２１とを一括して形成することができるため、定着ベルト３０３の製造が容易である。尚、断熱層３２１と隔熱層３２３とが同一材料からなる場合は、隔熱層３２３を、断熱層３２１の導熱層３２２側への突起部として設けることもできる。
【００４５】
ここで、定着ベルト３０３の製造方法について、以下に説明する。定着ベルト３０３は、通常の金型を用いる方法によって製造される。例えば、金型を用いて、隔熱層３２３が設けられた断熱層３２１を作製し、係る断熱層３２１における隔熱層３２３が設けられた側の面に、導熱層３２２を貼り合わせることによって、定着ベルト３０３を製造することができる。
【００４６】
本実施形態において、定着ベルト３０３の幅は、３４０ｍｍであるが、本発明はこれに限定されない。定着ベルト３０３の幅は、定着対象となる記録材の大きさ等に応じて適宜設定することができる。
【００４７】
また、隔熱層３２３が設けられる位置や数についても、加圧ローラ３０２と定着ベルト３０３との間を通過する所定サイズの記録材３０６の端部に相当する位置、通過する所定サイズの記録材の定着ニップ部３０８に対向する辺の長さ等に応じて適宜設定することができる。尚、以下、上記「記録材の定着ニップ部３０８に対向する辺の長さ」を単に「記録材の幅」と称するが、記録材の定着ニップ部３０８に対向する辺の長さが他方の辺の長さと比べて短い場合には、この辺の長さを「横幅」と称し、長い場合には「縦幅」と称する。図１に示すように、本実施形態では、『加圧ローラ３０２と定着ベルト３０３との間を通過する所定サイズの記録材３０６の端部に相当する位置』として加圧ローラ３０２と定着ベルト３０３との間を縦送りで通過するＡ４サイズの記録材の短い方の辺の長さ（横幅）の端部に相当する位置に、隔熱層３２３を設けている。また、本実施形態では、定着ベルト３０３の中央基準で記録材を通過させるため、隔熱層３２３を２つ設けている。つまり、本実施形態においては、隔熱層３２３の間隔（図１のＷで表した幅）がＡ４サイズの記録材の横幅となっている。そして、記録材Ｘが加圧ローラ３０２と定着ベルト３０３との間を通過時、Ａ４サイズの記録材の横幅を基準として、記録材Ｘの幅が、この横幅よりも大きいグループ１（例えば、Ａ３サイズ、Ｂ４サイズ、Ａ４横サイズ等）と、小さいグループ２（例えば、Ａ４縦サイズ、Ｂ５サイズ、Ａ５サイズ等）との２つのグループに分類されて、後述のように定着温度が制御される。尚、上記「Ａ４横サイズ」とは、Ａ４サイズの記録材が加圧ローラ３０２と定着ベルト３０３との間を横送りで通過する場合の記録材の主走査方向の幅を指し、上記「Ａ４縦サイズ」とは、Ａ４サイズの記録材が加圧ローラ３０２と定着ベルト３０３との間を縦送りで通過する場合の記録材の主走査方向の幅を指す。
【００４８】
尚、記録材３０６が、加圧ローラ３０２と定着ベルト３０３との間を、定着ベルト３０３の中央基準で通過する場合の一例を示したが、記録材３０６が定着ベルト３０３の端基準で通過する場合は、定着ベルトの３０３の端（例えば、左端）を基準として所定サイズの記録材３０６の端部に相当する位置に隔熱層３２３を１つ設ければよい。
【００４９】
また、１種類の記録材のサイズを基準として隔熱層３２３を設ける場合の一例を説明したが、記録材のサイズをさらに細分化して分類し、複数のサイズの記録材を基準として隔熱層３２３を設ける場合は、これに応じて導熱層３２２に埋設する隔熱層３２３の数を増やすことができる。
【００５０】
定着ベルト３０３の他の実施形態としては、導熱層３２２の上に離型層として耐熱性および離型性に優れた合成樹脂材料（例えば、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂）が形成された３層構造とすることができる。これによって、定着ベルトからトナーが乖離しやすくなるため、定着不良が発生し難くなる。
【００５１】
図２に示すように、本発明の実施形態である定着装置１５においては、定着ベルト３０３を加熱するための加熱部材として加熱ローラ３０５が備えられている。
【００５２】
加熱ローラ３０５は、アルミニウムや鉄系材料等からなる中空円筒状の金属製芯材からなる。なお、定着ベルト３０３の寄り力を低減するために、金属製芯材の表面にフッ素樹脂等のコーティングを施してもよい。尚、本実施形態の加熱ローラ３０５は、直径２８ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのアルミニウム製芯材の表面に、厚さ２０μｍのＰＴＦＥコートを施したものを用いているが、本発明はこれに限定されない。
【００５３】
加熱ローラ３０５の内部には、熱源としての複数のヒータランプ３０９が設けられており、制御回路（図示しない）が電源回路（図示しない）からそれぞれのヒータランプ３０９に電力を供給（通電）させることによって、ヒータランプ３０９が発光し、ヒータランプ３０９から赤外線が放射される。これによって、加熱ローラ３０５の内周面が赤外線を吸収して加熱され、加熱ローラ３０５全体が加熱される。ヒータランプとしては、ハロゲンランプ等を用いることができる。
【００５４】
また、本実施形態では、熱源としてヒータランプ３０９を用いているが、本発明はこれに限定されない。
【００５５】
加熱ローラ３０５の内部に設けられたヒータランプ３０９の構成は特に限定されるものではないが、熱効率を高める観点から、定着ベルト３０３における隔熱層３２３（図１に示す）によって規定された領域のみ加熱できる構成となっていることが好ましい。
【００５６】
ここで、加熱ローラ３０５の内部に設けられたヒータランプ３０９の構成の一例を図３に基づき説明する。図３は、本発明の実施形態である定着ベルト３０３と加熱ローラ３０５に設けられたヒータランプ３０９の発熱抵抗との対応を模式的に表す図である。図３に示すように、加熱ローラ３０５の内部には、ヒータランプ３０９として、異なる発熱抵抗の分布を有する２つのヒータランプ（ヒータランプＡおよびヒータランプＢ）が設けられている。ヒータランプＡは、隔熱層３２３によって規定された領域を加熱するためのヒータランプであり、ヒータランプＢは、隔熱層３２３によって規定された領域以外の領域を加熱するためのヒータランプである。上述したグループ１の記録材を通過させる場合にはヒータランプＡのみが作動し、グループ２の記録材を通過させる場合には、ヒータランプＡおよびヒータランプＢが共に作動する。
【００５７】
ここで、（ｉ）グループ１の記録材（以下、単に「記録材Ａ」とする）に対して単面印刷する場合、および（ｉｉ）グループ２の記録材（以下、単に「記録材Ｂ」とする）に対して単面印刷する場合について、それぞれ具体的に説明する。
【００５８】
（ｉ）記録材Ａに対して単面印刷する場合
記録材Ａの現象プロセス処理が終了すると、トナーが記録材Ａに付着した状態で、定着装置に搬送される。このとき、記録材Ａのサイズに合わせて、コントローラのユニット（ＰＣＵ／ＭＣＵ）からのコマンドによって、図３に示すヒータランプＡとヒータランプＢとが共に通電され、発熱することによって定着ベルト３０３全体が加熱される。記録材Ａが定着ベルト３０３に接触し、加圧ローラ３０２（図２に示す）によって定着ベルト３０３に圧接されることによって、空間的に均等な熱量および圧力を受けて、トナーが確実に付着される。記録材Ａの加熱プロセスが終了後、記録材Ａが排紙装置に搬送される。一方、排紙センサが紙を検知してから、ヒータランプのコントローラ機構（ＭＣＵ／ＰＣＵ）に情報が伝達される。その後、コントローラユニット（ＭＣＵ／ＰＣＵ）がヒータランプＡとヒータランプＢに流れる電流を遮断し、二つのヒータランプの発熱効果を抑え、定着ベルト３０３を冷却させる。
【００５９】
（ｉｉ）記録材Ｂに対して単面印刷する場合
記録材Ｂの現象プロセス処理が終了すると、トナーが記録材Ｂに付着した状態で、定着装置に搬送される。このとき、記録材Ｂのサイズに合わせて、コントローラユニット（ＰＣＵ／ＭＣＵ）からのコマンドによって、図３に示すヒータランプＡのみが通電される。ヒータランプＡが通電され、発熱することによって定着ベルト３０３が加熱される。一方、コントローラユニット（ＰＣＵ／ＭＣＵ）は、ヒータランプＢには通電のコマンドを指示しないので、ヒータランプＢは加熱されない。
【００６０】
図４は、本発明の実施形態である定着ベルトと、ヒータランプＡのみを加熱した場合の定着ベルトにおける熱量との対応を表すグラフである。グラフの縦軸は、定着ベルトに付与された熱量Ｑを表す。図４に示すように、ヒータランプＡのみに通電した場合、ヒータランプＡからの熱量が隔熱層３２３によって規定された領域の外側に拡散する量は、非常に少ないので、隔熱層３２３によって規定された領域の熱量が多く、隔熱層３２３の外側の熱量は少なくなる。
【００６１】
記録材Ｂが定着ベルト３０３の隔熱層３２３によって規定された領域に接触し、加圧ローラ３０２（図２に示す）によって定着ベルト３０３に圧接されることによって、空間的に均等な熱量および圧力を受けて、トナーが確実に付着される。記録材Ｂの加熱プロセスが終了後、記録材Ｂが排紙ユニットに搬送される。一方、排紙センサが紙を検知してから、ヒータランプのコントローラ機構（ＭＣＵ／ＰＣＵ）に情報が伝達される。その後、コントローラユニット（ＭＣＵ／ＰＣＵ）がヒータランプＡに流れる電流を遮断し、ヒータランプＡの発熱効果を抑え、定着ベルト３０３を冷却させる。
【００６２】
但し、隔熱層３２３が設けられた部分における導熱層３２２（以下、「隔熱区域３２４」と称する）の厚さは、隔熱区域３２４以外の部分の導熱層３２２の厚さよりも薄い。このため、導熱層３２２における熱分布が不均一になる可能性がある。
【００６３】
そこで、図３に示すように、隔熱区域３２４に供給される熱量が他の部分よりも多くなるよう、ヒータランプＢの隔熱区域３２４に対応する部分の発熱抵抗を他の部分より高く設定することが好ましい。図５は、定着ベルト３０３における仮想熱分布を示すグラフである。図５において、実線は非均熱ヒータランプを用いた場合の仮想熱分布のグラフを表し、破線は均熱ヒータランプを用いた場合の仮想熱分布のグラフを表している。また、グラフの縦軸は、定着ベルトに付与された熱量Ｑを表している。図５に示すように、ヒータランプＢの発熱抵抗を上記の構成にすることによって、熱量吸収しにくい隔熱層３２３に多くの熱量を供給することができる。このため、定着ベルト３０３における熱分布を均一になるよう補正することができる。
【００６４】
尚、図２に示すように、本実施形態では、２つのヒータランプ３０９は、定着ベルト３０３と加熱ローラ３０５とが当接する面に対して平行に並べて配置されているが、本発明はこれに限定されない。ヒータランプ３０９は、定着ベルト３０３と加熱ローラ３０５とが圧接する面に対して垂直に並べて配置されてもよい。
【００６５】
以上、加熱部材の一実施形態として加熱ローラ３０５の構成について説明したが、定着ベルト３０３を加熱することができる限り、加熱部材はローラ形状の部材である必要はない。例えば、加熱ローラ３０５の内部に設けられたヒータランプ３０９を加熱部材として定着ベルト３０３を雰囲気加熱することもできる。
【００６６】
但し、本実施形態に示すように、加熱部材をローラ形状（加熱ローラ３０５）とすることによって、定着ベルト３０３を容易に回転させることができる。また、加熱ローラ３０５は、内部に設けられたヒータランプ３０９によって供給された熱を効率よく吸収するので、ヒータランプ３０９の熱が定着ベルト３０３に効率よく供給される。このため、加熱ローラ３０５を介して定着ベルト３０３の加熱を行うことが好ましい。
【００６７】
定着部材である定着ローラ３０１は、回転可能に設けられ、図示しない駆動モータ（駆動手段）によって回転駆動する。定着ローラ３０１は、定着ベルト３０３を介して加圧ローラ３０２に圧接することで定着ニップ部３０８を形成する。また、定着ローラ３０１が回転駆動することによって定着ベルト３０３を搬送する。
【００６８】
定着ローラ３０１は直径が３０ｍｍであり、その内側から順に芯金、弾性層が形成された２層構造からなる。定着ローラ３０１の芯金には、例えば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属またはこれらの合金等が用いられる。また、弾性層には、例えば、シリコンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性を有するゴム材料が用いられる。尚、本実施形態においては、定着ローラ３０１の芯金として直径２０ｍｍのステンレス鋼、弾性層として厚さ５ｍｍのシリコンスポンジゴムを用いているが、本発明はこれに限定されない。
【００６９】
加圧部材である加圧ローラ３０２は、定着ベルト３０３を介して定着ローラ３０１に圧接可能に設けられている。加圧ローラ３０２は、加圧ばね３１５によって、定着ベルト３０３を介して、定着ローラ３０１に対して所定の荷重（例えば、４００Ｎ）で圧接されて、定着ローラ３０１と加圧ローラ３０２とが互いに圧接する部分（以下「定着ニップ部３０８」と称する）を形成する。
【００７０】
本実施形態では、定着ニップ部３０８におけるニップ幅は７．５ｍｍである。未定着トナー像３０７を担持した記録材３０６が定着ニップ部３０８を通過する際、定着ベルト３０３は記録材３０６のトナー像３０７が形成された面に当接し、加圧ローラ３０２は記録材３０６におけるトナー像３０７が形成された面とは反対側の面に当接する。これによって、トナー像３０７に熱と圧力とが加えられ、記録材３０６にトナー像３０７が定着される。
【００７１】
加圧ローラ３０２の内部には、熱源であるヒータランプ３１０が設けられており、制御回路（図示しない）が電源回路（図示しない）からそれぞれのヒータランプ３１０に電力を供給（通電）させることによって、ヒータランプ３１０が発光し、ヒータランプ３１０から赤外線が放射される。これによって、加圧ローラ３０２の内周面が赤外線を吸収して加熱され、加圧ローラ３０２全体が加熱される。ヒータランプの例および、熱源の例としては、上述したとおりであるのでここでは説明を省略する。
【００７２】
加圧ローラ３０２の内部に設けられたヒータランプ３１０の構成は特に限定されるものではないが、加熱ローラ３０５に設けられたヒータランプ３０９と同様、熱効率を高める観点から、定着ベルト３０３における隔熱層３２３（図１に示す）によって規定された領域のみ加熱できる構成となっていることが好ましい。
【００７３】
加圧ローラ３０２は、その内側から順に芯金、弾性層、離型層が形成された３層構造からなる。芯金には、例えば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属またはこれらの合金等等が用いられる。弾性層には、例えば、シリコンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性を有するゴム材料が用いられる。また離型層には、例えば、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂が用いられる。本実施形態においては、加圧ローラ３０２の直径は３０ｍｍであり、芯金として直径２８ｍｍ、肉厚１ｍｍの鉄（ＳＴＫＭ）、弾性層として厚さ１ｍｍのシリコンソリッドゴム、離型層として厚さ３０μｍの導電性ＰＦＡチューブを用いているが、本発明はこれに限定されない。
【００７４】
加圧ローラ３０２には定着ローラ３０１に対する荷重を自動的に解除するための自動圧力解除機構が設けられている。具体的には、図２に示すように、加圧ローラ３０２は、中心軸３１３の周りに回動する加圧レバー３１２に取り付けられ、加圧ローラ３０２がカム３１６の回転（矢印Ｄの方向）による位相変化と加圧ばね３１５によって矢印Ａの方向に移動可能に作動するよう構成されている。
【００７５】
さらに、加圧ローラ３０２は、定着ローラ３０１との間でギアによって連結されており（図示せず）、定着ローラ３０１の回転駆動に伴って、定着ローラ３０１とは逆の方向に回転駆動するよう構成されている。これは、定着ローラ３０１のみを回転駆動させることよって定着ベルト３０３、加熱ローラ３０５および加圧ローラ３０２を従動回転させた場合、定着ローラ３０１に加わる負荷が非常に大きくなり、通常、スポンジゴム等の耐久性に劣る被覆層を有している定着ローラ３０１が壊れる危険性を回避し、定着ローラ３０１の寿命を伸ばすためである。
【００７６】
但し、定着ローラ３０１と加圧ローラ３０２とを別々の駆動手段によって駆動させたのでは、構成が複雑になると同時に両者の回転速度を合わせることも困難となる。そこで、本実施形態においては、上記のように定着ローラ３０１の駆動手段が加圧ローラ３０２の駆動手段も兼ねる構成とすることによって、定着装置１５の構成を簡略化し、且つ定着ローラ３０１および加圧ローラ３０２の回転速度を一致させることができる。
【００７７】
一方、定着ローラ３０１に対する加圧ローラ３０２の圧力が解除された状態においては、加圧ローラ３０２と定着ローラ３０１との間のギアの連結が離れ、加圧ローラ３０２が回転しないように構成されている。これは、加圧ローラ３０２の内部にはヒータランプ３１０が設けられているので、定着ベルト３０３に圧接して従動回転することによって加熱されなくともヒータランプ３１０によって加圧ローラ３０２が均一に加熱されるためである。
【００７８】
支持部材である支持ローラ３０４は、図２に示すように、定着部材と共に定着ベルト３０３を張架するために設けられている。支持ローラ３０４は、アルミニウムや鉄系材料等からなる中空円筒状の金属製芯材からなる。金属製芯材の表面には、定着ベルト３０３の寄り力を低減するためにフッ素樹脂等のコーティングを施してもよい。尚、本実施形態において、支持ローラ３０４は、直径２８ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのアルミニウム製芯材の表面に、厚さ２０μｍのＰＴＦＥコートを施したものを用いているが、本発明はこれに限定されない。また、本実施形態では支持部材としてローラ形状の部材を用いているが、定着ベルト３０３を回転駆動可能なように張架することができる限り、その形状は特に限定されない。
【００７９】
〔２．本発明に係る画像形成装置〕
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る定着装置を備えている。ここで、本発明の実施形態である画像形成装置１００の構成の一例を図６に基づき説明する。なお、本発明に係る定着装置については、「１．定着装置」で説明したとおりであるので、ここでは省略する。
【００８０】
図６は、本発明の実施形態である画像形成装置１００の構成を模式的に表す図である。図６に示すように、画像形成装置１００は、光学系ユニットＥ、４組の可視像形成ユニットｐａ、ｐｂ、ｐｃ、ｐｄ、中間転写ベルト１１、二次転写ユニット１４、定着装置１５、内部給紙ユニット１６および手差し給紙ユニット１７とを備えている。
【００８１】
画像形成の工程について以下に説明する。まず、感光体ドラム１０１ａの表面が帯電ユニット１０３ａによって一様に帯電される。その後、光学系ユニットＥにより感光体ドラム１０１ａ表面が画像情報に応じてレーザー露光され、静電潜像が形成される。感光体ドラム１０１ａの表面を一様に、且つオゾンを極力発生させることなく帯電させるために、帯電ユニット１０３ａとしては、帯電ローラ方式が採用されている。
【００８２】
その後、現像ユニット１０２ａにより感光体ドラム１０１ａ上の静電潜像に対しトナー像が現像される。顕像化されたトナー像は、トナーとは逆極性のバイアス電圧が印加された一次転写ユニット１３ａによって中間転写ベルト１１上に転写される。他の３組の可視像形成ユニットｐｂ、ｐｃ、ｐｄも同様に動作し、順次、中間転写ベルト１１上にトナー像が転写される。中間転写ベルト１１上のトナー画像は二次転写ユニット１４まで搬送され、別途、内部給紙ユニット１６の給紙ローラ１６ａまたは手差し給紙ユニット１７の給紙ローラ１７ａから給紙され、トナーとは逆極性のバイアス電圧が印加された記録材に転写される。記録材に転写されたトナー像は定着装置１５に搬送され、定着ローラ３０１および加圧ローラ３０２によって十分に加熱されて記録材上に融着し、外部へ排出される。
【００８３】
可視画像形成ユニットｐａは、トナー像担持体となる感光体ドラム１０１ａの周囲に、帯電ユニット１０３ａ、現像ユニット１０２ａ、クリーニングユニット１０４ａが配置されている。一次転写ユニット１３ａは中間転写ベルト１１を介して、感光体ドラム１０１ａに対向して配置されている。他の３組の可視像形成ユニットｐｂ、ｐｃ、ｐｄは、可視画像形成ユニットｐａと同様の構成であり、各可視像形成ユニットｐの現像ユニット１０２には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）のトナーがそれぞれ収容されている。
【００８４】
光学系ユニットＥは、光源４からのデータが４組の感光体ドラム１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄに届くように配置されている。中間転写ベルト１１はテンションローラ１１ａおよび１１ｂによってたわむことなく配置され、テンションローラ１１ｂ側に廃トナーボックス１２、テンションローラ１１ａ側に二次転写ユニット１４が当接して配置されている。定着装置１５は、二次転写ユニット１４の下流に配置されている。
【００８５】
本発明に係る画像形成装置１００において用いられる現像剤は特に限定されない。例えば、非磁性トナーを含む非磁性一成分現像剤、非磁性トナーおよびキャリアを含む非磁性二成分現像剤、磁性トナーを含む磁性現像剤等の現像剤を用いることができる。
【００８６】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、複写機やプリンタなどの電子写真方式における画像形成装置に用いられる定着装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１５  定着装置
１００  画像形成装置
３０１  定着ローラ
３０２  加圧ローラ
３０３  定着ベルト
３０４  支持ローラ
３０５  加熱ローラ
３２１  断熱層
３２２  導熱層
３２３  隔熱層
３２４  隔熱区域
【図１】
2011048197.tif 000003
【図２】
2011048197.tif 000004
【図３】
2011048197.tif 000005
【図４】
2011048197.tif 000006
【図５】
2011048197.tif 000007
【図６】
2011048197.tif 000008