(57)【要約】【課題】定着ベルトで印刷媒体を加熱する際に、ベルト中央よりベルト端部の方が熱発散の度合いが大きいため、そのベルト端部の温度が低下し、印刷媒体に対して接触する場所によって温度分布に差が生じ印刷面への現像剤の定着性が一様でない点を解決すること。【解決手段】  現像剤７を印刷媒体８上に定着させるための無端状の定着ベルト２に接触して支持する支持体３と、前記支持体３に支持されて定着ベルト２に接触して定着ベルト２を加熱する面状発熱体４と、前記面状発熱体４と前記支持体３との間に熱伝導部６を有している。【選択図】    図１
2011112687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を印刷媒体上に定着させるための無端状の定着ベルトに接触して支持する支持部と、
前記支持部に支持されて定着ベルトに接触して定着ベルトを加熱する発熱体と、
前記発熱体と前記支持部との間に熱調整部とを有していることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記熱調整部は、熱伝導率の異なる領域が２箇所以上設けられて前記発熱体の少なくとも中央部の熱を端部と均一化すべく支持体に伝達する熱伝導部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】
前記熱調整部は、前記発熱体の中央部に対応する位置に熱伝導率の高い熱伝導部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記熱伝導部は熱伝導率が一様であり、前記熱伝導部と支持部材との間に熱伝導補助部を備え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５】
前記熱伝導補助部の熱伝導率は、前記熱伝導部の熱伝導率よりも高いことを特徴とする請求項１または請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
現像剤を印刷媒体上に定着させるための無端状の定着ベルトに接触して支持する支持部と、
前記支持部に支持されて定着ベルトに接触して定着ベルトを加熱する発熱体と、
前記発熱体と前記支持部との間に熱調整部とを有している定着装置を備えてい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、プリンタや複写機等の画像形成装置及び定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ等に備えられている定着装置においては、印刷媒体上に帯電微粒子であるトナー等の現像剤を転写し加熱定着させる際の高速化や省力化を図るため、発熱体によって加熱させた無端状の定着ベルトを、対峙する２つの加圧ローラの間に掛合し回転走行させることによって、印刷媒体を加圧ローラ間に通すと同時に定着ベルトに接触させて加熱加圧し、現像剤を印刷媒体に定着させる技術が知られている。
【０００３】
このような定着装置に関する技術としては、例えば、下記特許文献１に開示されている。
この定着装置は、現像剤を印刷媒体に定着させるために、定着ベルトを介して前記印刷媒体を加圧する第１の加圧ローラと、前記第１の加圧ローラに対向して前記定着ベルトの外周面に接触させることによりニップ領域（加圧ローラ同士を圧接させた接合面）を形成し、搬送された前記印刷媒体を加圧する第２の加圧ローラと、前記ニップ領域のベルト走行方向上流側で前記定着ベルトに接触して前記定着ベルトを加熱する面状発熱体とを有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７―３２２８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の定着装置の面状発熱体は、発熱体本体の端部に電源と接続され電圧の供給を受ける電極が形成され、発熱体本体の全体が同じ抵抗値で構成されて支持体に取り付けられており、電源から一定の電圧が供給されることによって発熱体本体が一様に発熱する。
しかし、面状発熱体の全体が一様に発熱しても、その熱は発熱体本体の中央部に比べて端部側の方が周囲に発散する度合いが大きいため、定着ベルトを加熱する際にベルト中央部の温度よりベルト端部側の温度が低下する。特に、面状発熱体の熱は支持体を通って逃げる傾向が大きく、その結果、印刷媒体の温度分布に差が生じて、印刷媒体の現像剤の定着が均一になりにくくなる。所謂、印刷面上の現像剤に定着斑が生じるといった問題があった。
【０００６】
（発明の目的）
そこで本発明は、上記の如き問題に鑑みなされたもので、印刷媒体の両端側に発生するコールドオフセットを少なくして印刷面への現像剤の定着性をより均一にすることが可能となる定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。ここでのコールドオフセットとは、印刷媒体に現像剤を加熱加圧して定着する際、加熱温度が不十分であると現像剤が十分溶けず、定着ベルトの接着力により現像剤の一部が定着ベルトに吸着する現象のことである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、現像剤を印刷媒体上に定着させるための無端状の定着ベルトに接触して支持する支持部と、前記支持部に支持されて定着ベルトに接触して定着ベルトを加熱する発熱体と、前記発熱体と前記支持部との間の熱調整部とを有している。
【発明の効果】
【０００８】
上記のように構成することにより、熱調整部が発熱体の熱分布を均一化して熱を定着ベルトに伝達できるため、印刷媒体の両端側に発生するコールドオフセットが少なくなり、印刷面への現像剤の定着性を均一にして現像剤の定着斑を無くすことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１の熱伝導部が設けられる支持体の分解斜視図である。
【図２】（ａ）は本発明の画像形成装置全体を示す概略図であり、（ｂ）は本発明の画像形成装置の一部を示す概略図である。
【図３】本発明の定着装置を示す説明図である。
【図４】（ａ）は本発明の定着装置の定着ローラを示す断面図であり、（ｂ）は同じく定着ローラの変形例を示す断面図である。
【図５】本発明の定着装置の加圧ローラを示す断面図である。
【図６】（ａ）は本発明の定着装置の面状発熱体を示す斜視図であり、（ｂ）は同じく定着装置の面状発熱体の変形例を示す斜視図である。
【図７】本発明の定着装置の抵抗発熱体を示す平面図である。
【図８】同実施例１の熱伝導部の発熱領域を表す斜視図である。
【図９】（ａ）は本発明の定着装置の定着ベルトの一部を拡大した側面図であり、（ｂ）は同じく定着ベルトの変形例を示す側面図である。
【図１０】本発明の実施例２の熱伝導部が設けられる支持体の分解斜視図である。
【図１１】図１０におけるＣ−Ｃ’線断面図である。
【図１２】本発明の実施例３の熱伝導部が設けられる支持体の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の定着装置及び画像形成装置の実施例について、プリンタに適用して図面に基づき説明する。
【実施例１】
【００１１】
図２（ａ）は本発明のプリンタの内部構造を示す概略図である。
このプリンタＰは、図２（ａ）に示すように、装置内部に、ブラック（Ｋ），シアン（Ｃ），マゼンダ（Ｍ），イエロー（Ｙ）からなるカラー用の各画像形成ユニット９と、これらの画像形成ユニット９に夫々対応する転写ローラ１６ａ及び各画像形成ユニット９の下部に印刷媒体８の搬送を行うための無端状のベルトを有する搬送部１６と、定着ローラ１と加圧ローラ５を対峙させて印刷媒体８を加熱及び加圧して印刷媒体８上に現像剤（トナー）７（図３参照）の定着を行う定着部１１とを備えている。
【００１２】
画像形成ユニット９は、図２（ｂ）に示すように、感光体ドラム１２の表面を一様に帯電するための帯電ローラ１３と、帯電された感光体ドラム１２の表面にＬＥＤにて光を照射して静電潜像を形成する露光部１４と、現像ローラやトナータンク及びトナー供給用スポンジローラ等を有する現像部１５と、転写後のトナー７を除去するクリーニングブレード１０とから構成されている。
【００１３】
定着部１１は、図３に示すように、定着ローラ１と、この定着ローラ１に対峙して設けられる加圧ローラ５と、定着ローラ１と支持体３に張架される定着ベルト２とを有している。この定着部１１は、搬送部１６から送られてきた、トナー７がまだ未定着の印刷媒体８を、回転する定着ベルト２と加圧ローラ５との間に挟持して加熱加圧することによりトナー７を印刷媒体８上に定着させる。
【００１４】
定着ローラ１は、図４（ａ）に示すように、回転軸１ａに嵌合されるドラム状の芯金１７と、この芯金１７の外周に同じくドラム状に設けられる弾性層１８とからなる。芯金１７は、一定の剛性を保持するアルミニウム、鉄またはステンレス等の金属製パイプから形成されている。弾性層１８は、通常シリコン系、またはフッ素系などの耐熱性の高いゴム材からなる。この弾性層１８の上に定着ベルト２との離型性を良くするために、図４（ｂ）に示すような離型層１９を設ける場合もある。
この定着ローラ１は、図３に示すように、支持体３との間に張架される定着ベルト２を介在して加圧ローラ５との間にニップ領域Ｎができる程度に圧接して矢印Ａ方向に回転するように設けられている。
【００１５】
加圧ローラ５は、図５に示すように、定着ローラ１と同様に、回転軸５ａに嵌合されるドラム状の芯金２７と、この芯金２７の外周に同じくドラム状に設けられる弾性層２８とからなる。芯金２７は、一定の剛性を保持するアルミニウム、鉄またはステンレス等の金属製パイプから形成されている。弾性層２８は、通常シリコン系、またはフッ素系などの耐熱性の高いゴム材からなる。この加圧ローラ５は、定着ローラ１を圧接して矢印Ｂ方向に回転駆動するように設けられている。
【００１６】
支持体３は、定着ローラ１に張架する定着ベルト２を支持するためのもので、図３に示すように、定着ローラ１に沿って湾曲したアルミニウムまたは銅などの熱伝導性及び加工性の高い金属板或いはこれ等を主成分とする合金、若しくは耐熱性、剛性の高い鉄、鉄系の合金類、ステンレス等のプレートによって形成されている。また、この支持体３の両側部（定着ベルト２が張架される方向に対して直角方向）は定着部１１の図示しないハウジングに取り付けられ固定されている。
【００１７】
そして、この支持体３の上部湾曲面には、面状発熱体４とこの面状発熱体４の下部に熱調整部としての熱伝導部６とを有している。この支持体３と面状発熱体４とは熱伝導部６を挟んで密着している。そして、支持体３は、面状発熱体４及び熱伝導部６と一体化して、定着ベルト２の支持手段として、定着ローラ１の回転駆動に伴い定着ベルト２が一定の圧力でその上面を摺動できるように構成されている。
【００１８】
面状発熱体４は、図６（ａ）の斜視図に示すように、ＳＵＳ４３０（フェライト系ステンレス）などの基板２１上に薄いガラス膜からなる電気絶縁層２２が形成され、その上にニッケル・クロム合金或いは銀・パラジウム合金の粉末をスクーリン印刷によってペースト状に抵抗発熱体２３が形成され、更に、その端部に銀等化学的に安定で電気抵抗の低い金属やタングステンなどの高融点金属によって形成された電極２４が設けられている。
図７は、この面状発熱体４の抵抗発熱体２３を上から見た平面図である。この電極２４に図示しない電源から所定の電圧が供給されることにより、抵抗発熱体２３は発熱（ここでは８００Ｗ）する。また、この抵抗発熱体２３の上面には、ガラス或いはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）、ＦＥＰ（パーフルオロエチレン・プロペンコポリマー）等の代表的なフッ素系樹脂による保護層２５で保護したものが用いられる。
【００１９】
熱伝導部６は、図１の分解斜視図で示すように、例えば、シリコン系、フッ素系などの耐熱性の高いグリス、シリコン樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、フッ素樹脂など、耐熱性の高い樹脂製のシート、或いはそれらのグリスにカーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラファイトなどの充填材に銅、アルミニウムまたは銀などの金属紛やアルミナなどの金属酸化物の粉末を混錬して熱伝導率を向上させたものが用いられる。
また、シート状に成型されたグラファイト、錫または錫を主成分とした合金製の低融点金属シートなども用いられる。この熱伝導部６は、図３に示すように、支持体３と面状発熱体４との微小な隙間を無くすように充填されている。
シート状の熱伝導部６の場合は、その中央部の熱伝達率を高めるため、厚さは０．０５ｍｍ以上が好ましい。また、この熱伝導部６は、熱抵抗を低くするためには厚さ０．５ｍｍ以下とする。
【００２０】
そして、熱伝導部６は、図８に示すように、例えば、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の領域に分かれており、夫々の幅Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３については面状発熱体４の温度分布に従って適宜決定される。この場合、領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の各熱伝導率λ１、λ２、λ３は、面状発熱体４における発熱領域両端部の熱が熱伝導部６を通って支持体３に流れることを制限するために、充填材の添加率を調整することによりλ１＜λ２、λ３＜λ２に設定している。その添加率の調整には、充填材を一定にして上記の銅やアルミニウム等の金属紛の配合を変えることにより熱伝導率を変えている。例えば、金属紛の配合を多くすると熱伝導率は高く、また、金属紛の配合を少なくすることにより、熱伝導率を低く抑えることができる。一方、金属紛の配合を一定にして充填材の量を変えることにより熱伝導率を変えることができる。充填材の量を少なくすると熱伝導率は高く、また充填材の量を多くすると熱伝導率は低く抑えることができ、温度調整をしている。
【００２１】
定着ベルト２は、図９（ａ）のベルト側部の一部を拡大して表した側面図に示すように、薄いニッケル、ステンレスまたはポリイミド等からなる基体２０ａの上にシリコンゴムやフッ素樹脂等からなる弾性層２０ｂを有している。基体２０ａは、強度と可撓性を両立させるために、厚さを３０〜１５０μｍ位に設定されている。また、弾性層２０ｂは低硬度と高熱伝導性を両立するために厚さを５０〜３００μｍ程度に設定するのが好ましい。そして、この定着ベルト２は、その横幅が定着ローラ１の幅と略同じ寸法からなる無端状の輪の内径が４５ｍｍに形成され、定着ローラ１と支持体３との間に一定の圧力を持たせて掛合されている。
【００２２】
更に、この定着ベルト２には、弾性層２０ｂの上に離型層２０ｃを設けることにより印刷媒体８との離型性をより高めることができる。また、図９（ｂ）に示すように、定着ベルト２は、弾性層２０ｂを設けずに基体２０ａ上に離型層２０ｃを設けた場合でもよく、定着ローラ１及び支持体３に対して離型層２０ｃが外側になるように張架されている。離型層２０ｃは、定着ローラ１の離型層２０ｃと同様に、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）、ＦＥＰ（パーフルオロエチレン・プロペンコポリマー）等の代表的なフッ素系樹脂といった耐熱性が高く、また、成型後の表面自由エネルギーが低い樹脂によって厚さ１０〜５０μｍに形成されている。
【００２３】
トナー７は、結着樹脂としてポリスチレン、スチレン／プロピレン共重合体、スチレン／ビニルナフタレン共重合体、スチレン／アクリル酸メチル共重合体、ポリエステル系重合体、ポリウレタン系重合体、エポキシ系重合体、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂等を用い、これらを単独或いは混合し、その他染料、離型剤等からなる。
また、このトナー７には、定着時のオフセットを防止する目的でワックスを含有させる場合もあるが、このワックスとしては、ポリエチレンワックス、プロピレンワックス、カルナウバワックスの他各種エステル系のものが用いられる。
【００２４】
次に、この実施例１の動作について説明する。
図３に示すように、トナー７が転写された印刷媒体８が搬送部１６によって定着部１１に送られてくると、定着部１１の定着ベルト２は、搬送部１６の動作に連動されて、支持体３及び面状発熱体４を摺動しながら定着ローラ１及び加圧ローラ５にて矢印Ａ方向に回転駆動する。同時に面状発熱体４に８００Ｗの電力が供給されることで面状発熱体４との接触部が加熱される。
加熱温度は、図示しない温度検知手段によって定着ベルト２の表面温度を検知し、この検出温度を基に、図示しない制御部によって面状発熱体４への供給電力は制御され、印刷媒体８が送られて来た時に定着ベルト２の表面を所定の適正温度（Ｔ＝１７０℃）に維持するように設定されている。
【００２５】
加圧ローラ５は、定着ベルト２を挟んで定着ローラ１を押圧し、ニップ部Ｎを形成する。トナー７が転写された印刷媒体８は、定着ベルト２と加圧ローラ５とのニップ部Ｎを通して搬送されると、印刷媒体８上のトナー７が定着ベルト２及び加圧ローラ５によって、加熱及び加圧され、これにより印刷媒体８にトナー７が定着する。
この時、面状発熱体４で発熱した熱は、熱伝導部６の熱伝導領域に従って支持体３に流れる。この熱伝導部６は、図８に示すように、発熱領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に相当する熱伝導率（λ１＜λ２、λ３＜λ２）の関係から、発熱領域の両端部の熱は中央部に比べて支持体３に流れにくくなり、面状発熱体４の両端部の温度低下を抑制し、定着ベルト２への熱の供給を均一にすることができる。その結果、印刷媒体８へのトナー７の定着斑が無くなる。
【００２６】
表１は、以下の評価条件で印刷媒体８の全面にトナー７を転写し、定着させた場合に、面状発熱体の左下端部、中央下部、右下端部でのコールドオフセット発生状況を○×で示している。この評価結果から、熱伝導部６がある場合は、ない場合に比べて印刷媒体８の両端部にコールドオフセットが発生する温度が１０℃低下しており、印刷媒体８へのトナー７の定着性をより均一にすることができる。
【００２７】
＜評価条件＞
定着ベルト：内径４５ｍｍ、ポリイミド９０μｍ、シリコンゴム２００μｍ、ＰＦＡ３０
μｍ
定着ローラ：外径３０φ、弾性層シリコンスポンジ８ｍｍ、ＡＳＫＥＲ  Ｃ硬度３５度
加圧ローラ：外径３０φ、離型層３０μｍＰＦＡ、弾性層シリコンスポンジ８ｍｍ、ＡＳＫＥＲ  Ｃ硬度３５度
加圧力：１２ｋｇ・ｆ
面状発熱体：ステンレスヒータ幅１２ｍｍ  ８００Ｗ  押圧荷重１．０ｋｇ・ｆ
支持体：アルミニウム、厚さ１．５ｍｍ  接触長さ３０ｍｍ（面状発熱体含む）
熱伝導部：ＰＴＦＥ  厚さ０．１ｍｍ、充填材カーボンブラック
Ｗ１  ３０ｍｍ充填材充填率５０％
Ｗ２  １７０ｍｍ充填材充填率３０％
Ｗ３  ３０ｍｍ充填材充填率５０％
トナー：イエロー、マゼンダ、シアン、ブラック
印刷媒体：６４ｇ／ｍ２ｍ２  Ａ４サイズ横送り
転写トナー量：１．５±０．１ｇ／枚
ニップ幅：９ｍｍ
周速度：１００ｍｍ／ｓ
【００２８】
【表１】
2011112687.tif 000003
コールドオフセットなし○
コールドオフセットあり×
左下端部、中央下部、右下端部
【実施例２】
【００２９】
次に、本発明に係る定着装置及び画像形成装置の実施例２を図面に基づき説明する。
実施例２でも、実施例１と同様にプリンタに適用して説明し、構成上実施例１と同じ部分については同符号を付している。
【００３０】
定着部１１は、図１に示すように、定着ローラ１と、この定着ローラ１に対峙して設けられる加圧ローラ５と、定着ローラ１と支持体３に張架される定着ベルト２を有している。この定着部１は、搬送部１６から送られてきたトナー７が未定着の印刷媒体８を回転する定着ベルト２と加圧ローラ５との間に挟持して加熱加圧することによりトナー７を印刷媒体８上に定着させる。
【００３１】
定着ローラ１は、図４（ａ）に示すように、回転軸１ａに嵌合されるドラム状の芯金１７とこの芯金１７の外周に同じくドラム状に設けられる弾性層１８からなる。芯金１７は、一定の剛性を保持するアルミニウム、鉄またはステンレス等の金属製パイプから形成されている。弾性層１８は、通常シリコン系、またはフッ素系などの耐熱性の高いゴム材からなる。この弾性層１８の上に定着ベルト２との離型性を良くするために、図４（ｂ）に示すような離型層１９を設ける場合もある。
この定着ローラ１は、支持体３との間に張架される定着ベルト２を介在して加圧ローラ５との間にニップ領域ができる程度に圧接して矢印方向に回転するように設けられている。
【００３２】
加圧ローラ５は、定着ローラ１と同様に、図５に示すように、回転軸５ａに嵌合されるドラム状の芯金２７とこの芯金の外周に同じくドラム状に設けられる弾性層２８からなる。芯金２７は、一定の剛性を保持するアルミニウム、鉄またはステンレス等の金属製パイプから形成されている。弾性層２８は、通常シリコン系、またはフッ素系などの耐熱性の高いゴム材からなる。
【００３３】
支持体３は、定着ローラ１に張架する定着ベルト２を支持するためのもので、図３に示すように、定着ローラ１に沿って湾曲したアルミニウムまたは銅などの熱伝導性及び加工性の高い金属板或いはこれ等を主成分とする合金、若しくは耐熱性、剛性の高い鉄、鉄系の合金類、ステンレス等のプレートによって形成されている。また、この支持体３の両側部（定着ベルト２が張架される方向に対して直角方向）は定着部１１の図示しないハウジングに取り付けられ固定されている。
【００３４】
そして、この支持体３の上部湾曲面には、面状発熱体４とこの面状発熱体４の下部に熱調整部としての熱伝導部３６と更にその下部に熱伝導補助部２６を有している。この支持体３と面状発熱体４とは熱伝導部３６及び熱伝導補助部２６を挟んで密着している。そして、支持体３は、面状発熱体４、熱伝導部６及び熱伝導補助部２６と一体化して、定着ベルト２の支持手段として、定着ローラ１の回転駆動に伴い定着ベルト２が一定の圧力でその上面を摺動できるように構成されている。
【００３５】
面状発熱体４は、図６（ａ）の斜視図で示すように、ＳＵＳ４３０（フェライト系ステンレス）などの基板上に電気絶縁層として薄いガラス膜が形成され、その上にニッケル・クロム合金或いは銀・パラジウム合金の粉末をスクーリン印刷によってペースト状に抵抗発熱体が形成され、更に、その端部に銀等化学的に安定で電気抵抗の低い金属やタングステンなどの高融点金属によって電極２４が形成されている。
この電極２４に図示しない電源から所定の電圧が供給されることにより、面状発熱体４は発熱（ここでは８００Ｗ）する。また、この面状発熱体４の上面には、ガラス或いはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）、ＦＥＰ（パーフルオロエチレン・プロペンコポリマー）等の代表的なフッ素系樹脂による保護層２５で保護したものが用いられる。
【００３６】
熱伝導部３６は、図１０の分解斜視図で示すように、例えば、シリコン系、フッ素系などの耐熱性の高いグリス、シリコン樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、フッ素樹脂など、耐熱性の高い樹脂製のシート、或いはそれらのグリスにカーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラファイトなどの充填材に銅、アルミニウムまたは銀などの金属紛やアルミナなどの金属酸化物の粉末を混錬して熱伝導率を向上させたものが用いられる。また、シート状に成型されたグラファイト、錫または錫を主成分とした合金製の低融点金属シートなども用いられる。この熱伝導部３６は、図３に示すように、支持体３と面状発熱体４との微小な隙間を無くすように充填されている。
シート状の熱伝導部３６の場合は、熱伝達率を高めるため厚さは０．０５ｍｍ以上が好ましい。また、この熱伝導部３６は、熱抵抗を低くするために厚さ０．５ｍｍ以下とする。
ここでの熱伝導部３６は、実施例１の場合と異なり、熱伝導率は均一である。
【００３７】
熱伝導補助部２６は、熱伝導部３６と同様にシリコン系、フッ素系などの耐熱性の高いグリス、シリコン樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、フッ素樹脂など、耐熱性の高い樹脂製のシート、或いはそれらのグリスにカーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラファイトなどの充填材に銅、アルミニウムまたは銀などの金属紛やアルミナなどの金属酸化物の粉末を混錬して熱伝導率を向上したものが用いられる。
また、熱伝導補助部２６にはシート状に成型されたグラファイト、錫または錫を主成分とした合金製の低融点金属シートなども用いられる他、アルミニウム、銅、銀などの金属箔でもよく、厚さ０．０５ｍｍ以上が好ましい。
【００３８】
この熱伝導補助部２６は熱伝導部３６よりも薄く、熱伝導率は熱伝導部３６よりも高い。この熱伝導補助部２６の幅Ｗ２と支持体３から差し引いたＷ１、Ｗ３は、面状発熱体４の温度分布に従って適宜決定する。
図１１に、熱伝導補助部２６の無いＲ１と熱伝導補助部２６の有るＲ２の境界部分を断面図で表している。この場合、Ｒ２においては熱伝導部３６の厚さは熱伝導補助部２６があることでＲ１よりも薄くなっている。これによって、面状発熱体４において、熱伝導補助部２６は、熱伝導率が熱伝導部３６よりも高いことから発熱領域両端部の熱が熱伝導部３６を通って支持体３に流れることを制限している。
【００３９】
定着ベルト２は、図９（ａ）のベルト側部の一部を拡大して表した側面図に示すように、薄いニッケル、ステンレスまたはポリイミド等からなる基体２０ａの上にシリコンゴムやフッ素樹脂等からなる弾性層２０ｂを有している。基体２０ａは、強度と可撓性を両立させるために、厚さを３０〜１５０μｍ位に設定されている。また、弾性層２０ｂは低硬度と高熱伝導性を両立するために厚さを５０〜３００μｍに設定するのが好ましい。そして、この定着ベルト２は、その横幅が定着ローラ１の幅と略同じ寸法からなる無端状に形成され、定着ローラ１と支持体３との間に一定の圧力を持たせて掛合されている。
【００４０】
更に、この定着ベルト２には、弾性層２０ｂの上に離型層２０ｃを設けることにより印刷媒体８との離型性をより高めることができる。また、図９（ｂ）に示すように、定着ベルト２は、弾性層２０ｂを設けずに基体２０ａ上に離型層２０ｃを設けた場合でもよく、定着ローラ１及び支持体３に対して離型層２０ｃが外側になるように張架されている。離型層２０ｃは、定着ローラ１の離型層２０ｃと同様に、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）、ＦＥＰ（パーフルオロエチレン・プロペンコポリマー）等の代表的なフッ素系樹脂といった耐熱性が高く、また、成型後の表面自由エネルギーが低い樹脂によって厚さ１０〜５０μｍに形成されている。
【００４１】
トナー７は、結着樹脂としてポリスチレン、スチレン／プロピレン共重合体、スチレン／ビニルナフタレン共重合体、スチレン／アクリル酸メチル共重合体、ポリエステル系重合体、ポリウレタン系重合体、エポキシ系重合体、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂等を用い、これらを単独或いは混合し、その他染料、離型剤等からなる。また、このトナー７には、定着時のオフセットを防止する目的でワックスを含有させる場合もあるが、このワックスとしては、ポリエチレンワックス、プロピレンワックス、カルナウバワックスの他各種エステル系のものが用いられる。
【００４２】
次に、この実施例２の動作について説明する。
実施例１と同様に図１に示すように、トナー７が転写された印刷媒体８が定着部１１に送られてくると、定着部１１の定着ベルト２は、支持体３及び面状発熱体４を摺動しながら定着ローラ１及び加圧ローラ５にて矢印Ａ方向に回転駆動され、面状発熱体４に８００Ｗの電力が供給されることで面状発熱体４との接触部が加熱される。
加熱温度は、図示しない温度検知手段によって定着ベルト２の表面温度を検知し、この検出温度を基に、図示しない制御部によって面状発熱体４への供給電力は制御され、定着ベルト２の表面を所定の適正温度（Ｔ＝１７０℃）に維持する。
【００４３】
加圧ローラ５は、定着ベルト２を挟んで定着ローラ１を押圧しニップ部Ｎを形成する。トナー７が転写された印刷媒体８は、定着ベルト２と加圧ローラ５とのニップ部Ｎを通して搬送されると、印刷媒体８上のトナー７は定着ベルト２及び加圧ローラ５によって、加熱及び加圧され印刷媒体８に定着する。
この場合、面状発熱体４の発熱領域で生じた熱は熱伝導部３６を通って支持体３に流れるが、このとき、Ｒ２では、熱伝導補助部２６を経由することにより中央部の熱は両端部Ｒ１及びＲ３に比べて支持体３により流れることになる。逆に、発熱領域の両端部の熱は中央部に比べて流れにくくなり温度低下を抑制することができ、定着ベルト２に伝達される面状発熱体４からの熱は全体として平均化することになる。その結果、印刷媒体８へのトナー７の定着性をより均一にして定着斑をなくすことができる。
【００４４】
表２は、以下の評価条件で印刷媒体８の全面にトナー７を転写し、定着させた場合に、面状発熱体の左下端部、中央下部、右下端部でのコールドオフセット発生状況を○×で示している。
【００４５】
＜評価条件＞
定着ベルト：内径４５ｍｍ、ポリイミド９０μｍ、シリコンゴム２００μｍ、ＰＦＡ３０
μｍ
定着ローラ：外径３０φ、弾性層シリコンスポンジ８ｍｍ、ＡＳＫＥＲ  Ｃ硬度３５度
加圧ローラ：外径３０φ、離型層３０μｍＰＦＡ、弾性層シリコンスポンジ８ｍｍ、ＡＳＫＥＲ  Ｃ硬度３５度
加圧力：１２ｋｇ・ｆ
面状発熱体：ステンレスヒータ幅１２ｍｍ  ８００Ｗ  押圧荷重１．０ｋｇ・ｆ
支持体：アルミニウム、厚さ１．５ｍｍ  接触長さ３０ｍｍ（面状発熱体含む）
熱伝導部：ＰＴＦＥ  厚さ０．１ｍｍ、充填材  カーボンブラック  充填材充填率３０％
熱伝導補助部：アルミニウム箔  厚さ０．０５ｍｍ
Ｗ１  ３０ｍｍ
Ｗ２  １７０ｍｍ
Ｗ３  ３０ｍｍ
トナー：イエロー、マゼンダ、シアン、ブラック
印刷媒体：６４ｇ／ｍ２  Ａ４サイズ横送り
転写トナー量：１．５±０．１ｇ／枚
ニップ幅：９ｍｍ
周速度：１００ｍｍ／ｓ
【００４６】
【表２】
2011112687.tif 000004
コールドオフセットなし○
コールドオフセットあり×
左下端部、中央下部、右下端部
【実施例３】
【００４７】
次に、本発明に係る定着装置及び画像形成装置の実施例３を図面に基づき説明する。
実施例３でも、実施例１と同様にプリンタに適用させて説明し、構成上実施例１と同じ部分については同符号を付している。
定着部１１は、図１に示すように、定着ローラ１と、この定着ローラ１に対峙して設けられる加圧ローラ５と、定着ローラ１と支持体３に張架される定着ベルト２を有している。この定着部１１は、搬送部１６から送られてきたトナー７が未定着の印刷媒体８を回転する定着ベルト２と加圧ローラ５との間に挟持して加熱加圧することによりトナー７を印刷媒体８上に定着させる。
【００４８】
定着ローラ１は、図３（ａ）に示すように、回転軸１ａに嵌合されるドラム状の芯金１７とこの芯金１７の外周に同じくドラム状に設けられる弾性層１８からなる。芯金１７は、一定の剛性を保持するアルミニウム、鉄またはステンレス等の金属製パイプから形成されている。弾性層１８は、通常シリコン系、またはフッ素系などの耐熱性の高いゴム材からなる。この弾性層１８の上に定着ベルト２との離型性を良くするために、図３（ｂ）に示すような離型層１９を設ける場合もある。
この定着ローラ１は、支持体３との間に張架される定着ベルト２を介在して加圧ローラ５との間にニップ領域ができる程度に圧接して矢印Ａ方向に回転するように設けられている。
【００４９】
加圧ローラ５は、定着ローラ１と同様に、図４に示すように、回転軸５ａに嵌合されるドラム状の芯金２７とこの芯金２７の外周に同じくドラム状に設けられる弾性層２８からなる。芯金２７は、一定の剛性を保持するアルミニウム、鉄またはステンレス等の金属製パイプから形成されている。弾性層２８は、通常シリコン系、またはフッ素系などの耐熱性の高いゴム材からなる。
【００５０】
支持体３は、定着ローラ１に張架する定着ベルト２を支持するためのもので、図１に示すように、定着ローラ１に沿って湾曲したアルミニウムまたは銅などの熱伝導性及び加工性の高い金属板或いはこれ等を主成分とする合金、若しくは耐熱性、剛性の高い鉄、鉄系の合金類、ステンレス等のプレートによって形成されている。また、この支持体３の両側部（定着ベルト２が張架される方向に対して直角方向）は定着部１１の図示しないハウジングに取り付けられ固定されている。
そして、この支持体３の上部湾曲面には、面状発熱体４とこの面状発熱体４の下部に熱調整部としての熱伝導部４６とを有している。この支持体３と面状発熱体４とは熱伝導部４６を挟んで密着している。そして、支持体３は、面状発熱体４及び熱伝導部４６と一体化して、定着ベルト２の支持手段として、定着ローラ１の回転駆動に伴い定着ベルト２が一定の圧力でその上面を摺動できるように構成されている。
【００５１】
面状発熱体４は、図６（ａ）に示すように、ＳＵＳ４３０（フェライト系ステンレス）などの基板２１上に電気絶縁層２２として薄くガラス膜が形成され、その上にニッケル・クロム合金或いは銀・パラジウム合金の粉末をスクーリン印刷によってペースト状に抵抗発熱体２３が形成され、更に、その端部に銀等化学的に安定で電気抵抗の低い金属やタングステンなどの高融点金属によって電極２４が形成されている。この電極２４に図示しない電源から所定の電圧が供給されることにより、面状発熱体４は発熱（ここでは８００Ｗ）する。また、この面状発熱体４の上面には、ガラス或いはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）、ＦＥＰ（パーフルオロエチレン・プロペンコポリマー）等の代表的なフッ素系樹脂による保護層２５で保護したものが用いられる。
【００５２】
熱伝導部４６は、図１２の分解斜視図で示されるように、例えば、シリコン系、フッ素系などの耐熱性の高いグリス、シリコン樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、フッ素樹脂など、耐熱性の高い樹脂製のシート、或いはそれらのグリスにカーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラファイトなどの充填材に銅、アルミニウムまたは銀などの金属紛やアルミナなどの金属酸化物の粉末を混錬して熱伝導率を向上したものが用いられる。また、シート状に成型されたグラファイト、錫または錫を主成分とした合金製の低融点金属シートなども用いられる。
この熱伝導部４６は、支持体３と面状発熱体４との微小な隙間を無くすように充填されている。シート状の面状発熱体４の場合は、中央部の熱伝達率を高めるため、厚さは０．０５ｍｍ以上が好ましい。また、この熱伝導部４６は、熱抵抗を低くするために厚さ０．５ｍｍ以下とする。
【００５３】
そして、熱伝導部４６は、図１２に示すように、例えば、Ｒ２の領域に位置する個所に備えられており、その幅については面状発熱体４の温度分布の幅Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３に従って適宜決定される。これにより、面状発熱体４における発熱領域の熱は、両端部よりも中央部の方が熱伝導部４６を通って支持体３に流れ易くなることになり、定着ベルト２に伝達される面状発熱体４からの熱は全体として平均化することになる。その結果、印刷媒体８へのトナー７の定着性をより均一にして定着斑をなくすことができる。
【００５４】
定着ベルト２は、図９（ａ）の拡大断面図で示すように、薄いニッケル、ステンレスまたはポリイミド等からなる基体２０ａの上にシリコンゴムやフッ素樹脂等からなる弾性層２０ｂを有している。基体２０ａは、強度と可撓性を両立させるために、厚さを３０〜１５０μｍ位に設定されている。また、弾性層２０ｂは低硬度と高熱伝導性を両立するために厚さを５０〜３００μｍに設定するのが好ましい。そして、この定着ベルト２は、その横幅が定着ローラ１の幅と略同じ寸法からなる無端状に形成され、定着ローラ１と支持体３との間に一定の圧力を持たせて掛合されている。
【００５５】
更に、この定着ベルト２には、弾性層２０ｂの上に離型層２０ｃを設けることにより印刷媒体８との離型性をより高めることができる。また、図４（ｂ）に示すように、定着ベルト２は、弾性層２０ｂを設けずに基体２０ａ上に離型層２０ｃを設けた場合でもよく、定着ローラ１及び支持体３に対して離型層２０ｃが外側になるように張架されている。離型層２０ｃは、定着ローラ１の離型層２０ｃと同様に、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）、ＦＥＰ（パーフルオロエチレン・プロペンコポリマー）等の代表的なフッ素系樹脂といった耐熱性が高く、また、成型後の表面自由エネルギーが低い樹脂によって厚さ１０〜５０μｍに形成されている。
【００５６】
トナー７は、結着樹脂としてポリスチレン、スチレン／プロピレン共重合体、スチレン／ビニルナフタレン共重合体、スチレン／アクリル酸メチル共重合体、ポリエステル系重合体、ポリウレタン系重合体、エポキシ系重合体、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂等を用い、これらを単独或いは混合し、その他染料、離型剤等からなる。また、このトナーには、定着時のオフセットを防止する目的でワックスを含有させる場合もあるが、このワックスとしては、ポリエチレンワックス、プロピレンワックス、カルナウバワックスの他各種エステル系のものが用いられる。
【００５７】
次に、この実施例３の動作について説明する。
実施例１と同様に、図３に示すように、トナー７が転写された印刷媒体８が定着部１１に送られてくると、定着部１１の定着ベルト２は、支持体３及び面状発熱体４を摺動しながら定着ローラ１及び加圧ローラ５にて矢印Ａ方向に回転駆動され、面状発熱体４に８００Ｗの電力が供給されることで面状発熱体４との接触部が加熱される。加熱温度は、図示しない温度検知手段によって定着ベルト２の表面温度を検知し、この検出温度を基に、図示しない制御部によって面状発熱体４への供給電力は制御され、定着ベルト２の表面を所定の適正温度（Ｔ＝１７０℃）に維持する。
【００５８】
加圧ローラ５は、定着ベルト２を挟んで定着ローラ１を押圧し、ニップ部Ｎを形成する。トナー７が転写された印刷媒体８は、定着ベルト２と加圧ローラ５とのニップ部Ｎを通して搬送されると、印刷媒体８上のトナー７は定着ベルト２及び加圧ローラ５によって、加熱及び加圧され印刷媒体８に定着する。この場合、面状発熱体４の発熱領域で生じた熱は支持体３に流れるが、このとき、Ｒ２では、熱伝導部４６を経由することにより中央部の熱は両端部Ｒ１及びＲ３に比べて支持体３により流れることになる。逆に、発熱領域の両端部Ｒ１及びＲ３の熱は相対的に中央部に比べて流れにくくなり温度低下を抑制することができ、定着ベルトに伝達される面状発熱体４からの熱は全体として平均化することになる。その結果、印刷媒体８へのトナー７の定着性をより均一にして定着斑をなくすことができる。
【００５９】
本発明の上記各実施例においては、熱伝導部６と面状発熱体４との関係を両端側（長手方向）について説明したが、本発明はこれに限らず、面状発熱体４の発熱領域の中央部に対しその周囲との関係から、熱伝導部６と面状発熱体４との関係は前後方向についても同様の作用効果が得られる。
また、本発明においては定着ベルト２の内面に接触する面状発熱体４の面は保護層２５側について説明したが、これに限らず、図６（ｂ）に示すように、基板２０の片側の面を凸状に湾曲させて形成し、この面に定着ベルト２の内面を接触させる構成にしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の定着装置及び画像形成装置について各実施例ではプリンタに適用したが、これに限らず複写機又はＭＦＰに適用してもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１    定着ローラ
２    定着ベルト
３    支持体
４    面状発熱体
５    加圧ローラ
６    熱伝導部
７    トナー
８    印刷媒体
１１  定着部
【図１】
2011112687.tif 000005
【図２】
2011112687.tif 000006
【図３】
2011112687.tif 000007
【図４】
2011112687.tif 000008
【図５】
2011112687.tif 000009
【図６】
2011112687.tif 000010
【図７】
2011112687.tif 000011
【図８】
2011112687.tif 000012
【図９】
2011112687.tif 000013
【図１０】
2011112687.tif 000014
【図１１】
2011112687.tif 000015
【図１２】
2011112687.tif 000016