(57)【要約】【課題】定着ベルトに設けられた抵抗発熱層に外部から安定した電力供給を行うことができる定着装置を提供すること。【解決手段】定着ベルトの抵抗発熱層上であり、通紙領域Ｍを挟んで軸方向の両側に設けられた一対の電極層１５９ａ、１５９ｂは、これらを平面展開して平面視したときに、通紙領域側の側縁１８１ａ、１８１ｂの形状が、軸方向Ｙに振幅Ｗ、周方向に周期Ｔを有する正弦波の形状であり、周方向にどの位置においても電極層１５９ａと１５９ｂ間の軸方向における電極間距離Ｕが同じ長さになるように形成されている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗発熱層が設けられた第１回転体とこれに圧接される第２回転体の間に定着ニップを確保し、給電部からの電力により前記抵抗発熱層に通電して当該抵抗発熱層を発熱させ、未定着画像の形成されたシートを前記定着ニップに通して熱定着する定着装置であって、
前記抵抗発熱層の周面の、前記第１回転体の軸方向に前記シートの通紙領域を挟んだ第１と第２の位置のそれぞれにおいて周方向に沿って延設され、前記給電部から受電した電力を前記抵抗発熱層に与える第１と第２の電極層を有し、
前記第１の電極層の、前記シートの通紙領域側の側縁を第１側縁、前記第２の電極層の、前記シートの通紙領域側の側縁を第２側縁としたとき、
前記第１側縁と第２側縁の少なくとも一方は、
平面展開したときに平面視で、前記軸に直交する仮想直線に対して斜めに交差する部分を含む形状に形成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記平面視において前記第１側縁と第２側縁の両方が周方向に沿って蛇行して伸びる蛇行形状に形成され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】
前記蛇行形状は、
周期関数で表される形状であることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記周期関数で表される形状は、
正弦波であることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記平面視において前記第１側縁と第２側縁の両方が、前記仮想直線に対して所定の角度で傾斜する直線形状に形成され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６】
前記第１側縁と第２側縁の前記軸方向における間隔が、前記周方向のどの位置でも等しい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】
前記第１と第２の電極層のそれぞれが前記抵抗発熱層の全周に亘って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】
前記第１回転体は、基層を有する無端ベルトであり、
前記抵抗発熱層は、前記基層の表面側に設けられており、
前記第１と第２の電極層は、前記抵抗発熱層の表面に設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の定着装置を備え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、未定着画像が形成されたシートを定着ニップに通して、当該未定着画像を当該シート上に熱定着する定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１は、従来の画像形成装置の定着装置に用いられる筒状の定着ベルトの構成例を示す図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）は縦断面図を示している。
両図に示すように、定着ベルト５００は、筒状の基層５５５の外周面に抵抗発熱層５５６が積層され、抵抗発熱層５５６の外周面には軸Ｏに平行な方向（軸方向）両端部を除く中央部に離型層５５７が積層され、両端部には、離型層５５７に代えて電極層５５９ａ、５５９ｂが全周に亘って積層されてなる。
【０００３】
電極層５５９ａ、５５９ｂには、給電ブラシ５７０ａ、５７０ｂが当接しており、この給電ブラシ５７０ａ、５７０ｂに外部電源５８０からの電力が供給されると、給電ブラシ５７０ａ、５７０ｂから電極層５５９ａ、５５９ｂを介して抵抗発熱層５５６に通電されることにより、抵抗発熱層５５６が発熱する。
定着ベルト５００を用いる構成では、ベルト自体が発熱するので、別の専用ヒータでベルトを加熱する構成よりも熱容量が小さくて済み、昇温速度が速くなって目標の定着温度に達するまでに要する時間を短縮できるというメリットがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２７２２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の定着ベルト５００を用いると、電極層５５９ａから抵抗発熱層５５６を介して電極層５５９ｂに電流が流れるときに、電極層５５９ａ、５５９ｂにおいて、軸方向に相手側の電極層に近い側の端部（内側端部：図１１（ｂ）の丸印で示す部分）５６０の電流密度が局所的に大きくなることが生じる。
このように局所的に電流密度が大きくなるのは、軸方向に電極層５５９ａから抵抗発熱層５５６を介して電極層５５９ｂに至るまでの間では、電極層５５９ａの内側端部と電極層５５９ｂの内側端部との間を通るルートが最小の電気抵抗値になるので、電極層５５９ａから抵抗発熱層５５６を介して電極層５５９ｂに電流が流れる際に、電流がその最小の電気抵抗値のルートを通ろうとして集中するからである。
【０００６】
電極層５５９ａ、５５９ｂは、抵抗発熱層５５６よりも電気抵抗値が小さいので、電極層５５９ａ、５５９ｂの内部では電流が流れても抵抗発熱層５５６に比べると発熱量が少なく、抵抗発熱層５５６の内部では、図１１（ｂ）に示すように電流が分散するので、電流が局所的に集中することが生じない。
電流が流れることによる発熱量（ジュール熱）は、電流値の二乗に比例して大きくなるので、電流が集中して、かつ抵抗値の大きい部分、すなわち抵抗発熱層５５６において電極層５５９ａ、５５９ｂの内側端部（エッジ）と接触している部分（丸印の部分）５６０が局所的に過剰に昇温されることが生じる（過昇温）。
【０００７】
定着ベルトに局所的な過昇温が生じると、早期のベルト破損に繋がるおそれがあり、ベルト寿命が短くなるという問題がある。このような問題は、抵抗発熱層が定着ベルトに設けられる構成に限られず、ローラなどの回転体に設けられる構成について同様に生じる。
本発明は、回転体に設けられた抵抗発熱層の局所的な過昇温をできるだけ防止することにより、回転体の長寿命化を図ることが可能な定着装置および画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、抵抗発熱層が設けられた第１回転体とこれに圧接される第２回転体の間に定着ニップを確保し、給電部からの電力により前記抵抗発熱層に通電して当該抵抗発熱層を発熱させ、未定着画像の形成されたシートを前記定着ニップに通して熱定着する定着装置であって、前記抵抗発熱層の周面の、前記第１回転体の軸方向に前記シートの通紙領域を挟んだ第１と第２の位置のそれぞれにおいて周方向に沿って延設され、前記給電部から受電した電力を前記抵抗発熱層に与える第１と第２の電極層を有し、前記第１の電極層の、前記シートの通紙領域側の側縁を第１側縁、前記第２の電極層の、前記シートの通紙領域側の側縁を第２側縁としたとき、前記第１側縁と第２側縁の少なくとも一方は、平面展開したときに平面視で、前記軸に直交する仮想直線に対して斜めに交差する部分を含む形状に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、前記平面視において前記第１側縁と第２側縁の両方が周方向に沿って蛇行して伸びる蛇行形状に形成されていることを特徴とする。
ここで、前記蛇行形状は、周期関数で表される形状であることを特徴とする。
さらに、前記周期関数で表される形状は、正弦波であることを特徴とする。
また、前記平面視において前記第１側縁と第２側縁の両方が、前記仮想直線に対して所定の角度で傾斜する直線形状に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
さらに、前記第１側縁と第２側縁の前記軸方向における間隔が、前記周方向のどの位置でも等しいことを特徴とする。
また、前記第１と第２の電極層のそれぞれが前記抵抗発熱層の全周に亘って設けられていることを特徴とする。
さらに、前記第１回転体は、基層を有する無端ベルトであり、前記抵抗発熱層は、前記基層の表面側に設けられており、前記第１と第２の電極層は、前記抵抗発熱層の表面に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る画像形成装置は、上記の定着装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
このように構成すれば、従来の構成に比べて、電極層の側縁の長さを長くとることができ、側縁に電流が集中してもその側縁が長くなる分、単位長さ当たりの電流密度が抑制され、電流密度が抑制されると、その電流の抑制量の二乗分、ジュール熱による発熱量が低減することになり、温度上昇を従来よりも低く抑えることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】プリンタ全体の構成を示す断面概略図である。
【図２】プリンタに備えられる定着部の構成を示す一部切り欠き斜視図である。
【図３】定着部の側面図である。
【図４】定着部の軸方向における縦断面図である。
【図５】定着部に備えられる定着ベルトの平面図である。
【図６】定着ベルトに設けられる電極層の平面展開図である。
【図７】ベルト端部の過昇温の様子を示すグラフである。
【図８】電極エッジ長と温度ギャップの関係を示すグラフである。
【図９】電極エッジの形状の変形例を示す平面展開図である。
【図１０】変形例に係る定着ベルトの構成例を示す斜視図である。
【図１１】従来の定着ベルトの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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を、タンデム型カラーデジタルプリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）を例にして説明する。
〔１〕プリンタの全体構成
図１は、プリンタ１の全体の構成を示す図である。
同図に示すように、プリンタ１は、電子写真方式により画像を形成するものであり、画像プロセス部３と、給紙部４と、定着部５と、これらの動作を統括的に制御する制御部６などを備え、ネットワーク（例えばＬＡＮ）に接続されて、外部の端末装置（不図示）からの印刷（プリント）ジョブの実行指示を受け付けると、その指示に基づいてイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）色からなるカラーの画像形成を実行する。
【００１５】
画像プロセス部３は、Ｙ〜Ｋ色のそれぞれに対応する作像部３Ｙ〜３Ｋを備えている。
作像部３Ｙは、感光体ドラム３１と、その周囲に配設された帯電器３２、現像器３３、一次転写ローラ３４、感光体ドラム３１を清掃するためのクリーナ３５などを備えており、感光体ドラム３１上にＹ色のトナー像を作像する。他の作像部３Ｍ〜３Ｋについても、作像部３Ｙと同様の構成になっており、同図では符号を省略している。
【００１６】
中間転写ベルト１１は、無端状のベルトであり、駆動ローラ１２と従動ローラ１３に張架されて矢印Ａ方向に回転駆動される。
光学部１０は、レーザダイオードなどの発光素子を備え、制御部６からの駆動信号によりＹ〜Ｋ色の画像形成のためのレーザ光Ｌを発し、作像部３Ｙ〜３Ｋ毎に感光体ドラム３１を露光走査させる。
【００１７】
この露光走査により、作像部３Ｙ〜３Ｋ毎に、帯電器３２により帯電された感光体ドラム３１上に静電潜像が形成される。各静電潜像は、作像部３Ｙ〜３Ｋ毎に、現像器３３により現像されて感光体ドラム３１上にＹ〜Ｋ色のトナー像が、中間転写ベルト１１上の同じ位置に重ね合わせて一次転写されるようにタイミングをずらして実行される。
作像部３Ｙ〜３Ｋ毎に、一次転写ローラ３４により作用する静電力により中間転写ベルト１１上に各色のトナー像が順次、転写されて、フルカラーのトナー像が形成され、さらに二次転写位置４６の方向に向かって移動する。
【００１８】
一方、給紙部４は、記録シートＳを収容する給紙カセット４１と、給紙カセット４１内の記録シートＳを搬送路４３上に１枚ずつ繰り出す繰り出しローラ４２と、繰り出された記録シートＳを二次転写位置４６に送り出すタイミングをとるためのタイミングローラ対４４などを備えており、中間転写ベルト１１上のトナー像の移動タイミングに合わせて給紙部４から記録シートＳを二次転写位置４６に給送し、二次転写ローラ４５の作用により中間転写ベルト１１上のトナー像が一括して記録シートＳ上に二次転写される。
【００１９】
二次転写位置４６を通過した記録シートＳは、定着部５に搬送され、記録シートＳ上のトナー像（未定着画像）が、定着部５における加熱・加圧により記録シートＳに定着された後、排出ローラ対７１を介して排出トレイ７２上に排出される。
〔２〕定着部５の構成
図２は、定着部５の構成を示す部分断面斜視図であり、図３は、その側面図であり、図４は、図３のＣ−Ｃ´線で切断したときの断面図である。
【００２０】
各図に示すように、定着部５は、定着ベルト１５４と、押圧ローラ１５０と、加圧ローラ１６０と、給電部材１７０ａ、１７０ｂとを備える。
定着ベルト１５４は、筒状であり、押圧ローラ１５０は、定着ベルト１５４に内嵌（ベルト周回経路の内側に配置）されている。加圧ローラ１６０は、定着ベルト１５４の外側（ベルト周回経路の外側）に配置されており、定着ベルト１５４の外側から定着ベルト１５４を介して押圧ローラ１５０を押圧する。
【００２１】
これにより、加圧ローラ１６０表面と定着ベルト１５４表面との間に定着ニップＮが確保される。定着ニップＮが確保されている状態で、定着ベルト１５４の裏面のうち、周方向に定着ニップＮ以外の部分が押圧ローラ１５０の表面（外周面）と離間しており、定着ベルト１５４の裏面と押圧ローラ１５０の表面との間に空間１５３が形成されている。
この空間１５３を有する構成をとることにより、定着ベルト１５４の裏面全体が押圧ローラ１５０の表面に密着している構成に比べて、定着ベルト１５４から発せられる熱が押圧ローラ１５０に逃げるのを抑制して、さらなる小熱容量化を図ることができる。
【００２２】
以下、各部材の構成を具体的に説明する。
＜押圧ローラについて＞
押圧ローラ１５０は、長尺で円柱状のローラ軸１５１の周囲に弾性層１５２が形成されてなる。
ローラ軸１５１は、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス等からなる外径が約１８ｍｍの円柱体であり、その軸方向における両端部は、図示しない定着部５の本体フレームの軸受部に回転自在に軸支されている。
【００２３】
弾性層１５２は、耐熱性及び断熱性の高い、例えば、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の発泡弾性体などからなり、その厚みは、１ｍｍ以上、２０ｍｍ以下であり、ここでは５ｍｍに設定されている。押圧ローラ１５０の外径は、２０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下に設定される。弾性層１５２のＹ軸（ローラ軸）方向長さは、３５０ｍｍとなっている。
＜加圧ローラについて＞
加圧ローラ１６０は、ローラ軸１６１の周面に、弾性層１６２と、接着層１６３と、離型層１６４とが、この順に離型層１６４が外周側となるように積層されてなり、外径が例えば２０〜１００ｍｍのものが用いられている。
【００２４】
ローラ軸１６１は、その軸方向における両端部が定着部５の本体フレームの軸受部に回転自在に軸支されており、不図示の駆動機構により回転駆動され、例えば、外径が約３０ｍｍのアルミニウム製の中実シャフトである。
弾性層１６２は、耐熱性の高いシリコーンゴムやフッ素ゴムからなる円筒体であり、Ｙ軸方向の長さは、ここでは３１０ｍｍとなっており、Ｙ軸方向における通紙領域Ｍ（最大サイズのシートのシート幅に相当）よりもやや長くなっている。なお、弾性層１６２の材料は、シリコーンゴムの他、フッ素ゴムなどの耐熱性の高い材料を用いてもよい。弾性層１６２の厚みとしては、１ｍｍ以上、２０ｍｍ以下が望ましく、ここでは、２ｍｍに設定されている。
【００２５】
離型層１６４は、厚みが５μｍ以上、１００μｍ以下のＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）またはＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等のフッ素系樹脂からなる。
接着層１６３は、シリコーン接着剤などからなり、当該接着剤が弾性層１６２の表面に塗布されることにより形成される。弾性層１６２、接着層１６３、離型層１６４のＹ軸方向の長さは、３１０ｍｍとなっており、記録シートの最大通紙幅よりも大きく設定されている。
＜給電部材について＞
給電部材１７０ａ、１７０ｂは、Ｙ軸方向に定着ベルト１５４の両端側に配置されており、それぞれがリード線１７５ａ、１７５ｂを介して外部の電源１８０に電気的に接続され、定着ベルト１５４のＹ軸方向両端に設けられた１対の電極層１５９ａ、１５９ｂに接触して、電源１８０からの電力を与えるものである。
【００２６】
電源１８０は、例えば電圧１００Ｖ、周波数が５０Ｈｚもしくは６０Ｈｚの商用電源である。なお、リード線１７５ａには、制御部６の指示でＯＮ・ＯＦＦするリレースイッチ（不図示）が挿設されており、必要に応じて通電される構成になっている。
給電部材１７０ａは、ブラシ部１７１ａと板バネ１７２ａからなり、ブラシ部１７１ａは、例えばＹ軸方向における長さが１２ｍｍ、Ｙ軸方向と直交する方向の幅が１０ｍｍ、厚みが１５ｍｍの直方体状のブロックであり、摺動性と導伝性を有する銅黒鉛質、炭素黒鉛質などの材料からなる、いわゆるカーボンブラシである。
【００２７】
板バネ１７２ａは、導電性および弾性を有する、りん青銅やステンレスなどからなる矩形の板体であって、一方の端部が装置本体側の絶縁体（不図示）に固定されており、他方の端部が導電性を有する接着剤などでブラシ部１７１ａと電気的に接続されている。
給電部材１７０ｂは、ブラシ部１７１ｂと板バネ１７２ｂからなり、基本的に給電部材１７０ａと同じ構成になっている。
【００２８】
板バネ１７２ａは、ブラシ部１７１ａを定着ベルト１５４の電極層１５９ａの外周面に弾性力で押し付け、板バネ１７２ｂは、ブラシ部１７１ｂを定着ベルト１５４の電極層１５９ｂの外周面に弾性力で押し付けることにより、ブラシ部１７１ａと電極層１５９ａを電気的に接続させると共に、ブラシ部１７１ｂと電極層１５９ｂを電気的に接続させる。
＜定着ベルトについて＞
図４に示すように、定着ベルト１５４は、内側から外側にかけて補強層１５５、抵抗発熱層１５６、弾性層１５７、離型層１５８がこの順に積層されてなり、材質の異なる膜体が複数積層されてなる弾性変形可能な無端ベルトである。なお、弾性層１５７と離型層１５８は、Ｙ軸方向両端部を除く中央領域にのみ設けられており、Ｙ軸方向両端部には、電極層１５９ａ、１５９ｂが設けられている。
【００２９】
補強層１５５は、絶縁性の材料、例えばＰＩ（ポリイミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂)、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などのいずれかからなる膜体であって、その厚みは５μｍ以上、２００μｍ以下が望ましく、ここでは、７０μｍに設定されている。
抵抗発熱層１５６は、厚みが約５〜１００μｍの膜体であり、ベース材としてのＰＩ製樹脂に、電気抵抗率の異なる導電フィラーを一種類もしくは複数種類分散させてなる。ベース材は、ＰＩに限られず、例えばＰＰＳやＰＥＥＫなどの耐熱性絶縁樹脂を使用することもできるが、ＰＩがもっとも高い耐熱性を有するので、ＰＩを用いることが望ましい。
【００３０】
導電フィラーとしては、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、ＭｇおよびＮｉなどの金属、もしくは、グラファイト、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブなどのカーボン系の炭素化合物粉末と、ヨウ化銀、ヨウ化銅等の無機化合物中の高イオン導電体粉末を用いることが望ましい。その形状としては、単位含有量あたりの導電フィラー同士の接触する確率を高めたり、導電フィラーにベース材を浸透させ易くしたりするために、繊維状にすることが望ましい。
【００３１】
導電フィラーの構成要素である、上述の金属は、温度が上昇するにつれて体積抵抗値が上昇するＰＴＣ(positive temperature coefficient )特性を有しており、また、炭素化合物粉末および高イオン導電体粉末は、温度が上昇するにつれて体積抵抗値が減少するＮＴＣ(negative temperature coefficient )特性を有しているので、性質の相反するこれらフィラーの配合比率を調整することにより、所望の体積抵抗率に設定される。
【００３２】
金属微粒子は、特に針状やフレーク状の銀やニッケルが望ましく、粒径は０．０１〜１０μｍが好ましい。炭素化合物や高イオン導電体と線状に絡み合うことで均一な体積抵抗率を有する抵抗発熱体層を成型できる。耐熱樹脂中に分散される導電フィラーは、耐熱樹脂重量に対して金属微粒子が５０〜３００重量％、炭素化合物と高イオン導電体が５〜１００重量％であることが好ましい、
電気抵抗率は、抵抗発熱層１３２への印加電圧、供給電力、層厚、定着ベルトの径、定着ベルトのローラ軸方向長さなどにより予め適正値が決められる。例えば、１．０×１０−６〜１．０×１０−２Ω・ｍ程度、より望ましくは、１．０×１０−５〜５．０×１０−３Ω・ｍとするとしても良い。
【００３３】
弾性層１５７は、例えばシリコーンゴムなどの弾性および耐熱性を有する材料からなり、その厚みは約２００μｍである。なお、弾性層１５７の材質は、シリコーンゴムの他、フッ素ゴム等を用いても構わない。
離型層１５８は、例えばＰＴＦＥもしくはＰＦＡ等のフッ素系樹脂などの離型性を有する材料からなる膜体であり、厚みは、５μｍ以上、１００μｍ以下である。弾性層１５７と離型層１５８のＹ軸方向長さは、ここでは３１０ｍｍになっている。
【００３４】
電極層１５９ａ、１５９ｂは、抵抗発熱層１５６より電気抵抗率の低い材料、例えばＣｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｍｇ、真鍮、リン青銅等、もしくはそれらの合金などを材料とする膜体であり、抵抗発熱層１５６の外周面の、弾性層１５７と離型層１５８の設けられていない両端側（軸方向に通紙領域Ｍを挟んだ第１と第２の位置）に周方向の全周に亘って設けられており、抵抗発熱層１５６と電気的に接続されている。電極層１５９ａ、１５９ｂは、例えばメッキもしくはこれらの金属が分散された導電性インキなどを塗布して乾燥させることなどにより形成される。特に、ＣｕやＮｉが望ましく、Ｃｕを化学メッキ、電気メッキした上に、Ｎｉメッキを施すとさらに良い。また、ＣｕやＮｉ箔を導電性接着剤で接着する構成でも良い。
【００３５】
体積抵抗率としては、１．０×１０−８Ω・ｍ〜１．０×１０−４Ω・ｍが望ましく、厚みは、１μｍ以上、１００μｍ以下であることが望ましく、ここでは２０μｍに設定されている。
電極層１５９ａ、１５９ｂには、電源１８０からの電力が給電部材１７０ａ、１７０ｂを介して供給され、この供給された電力が電極層１５９ａ、１５９ｂから抵抗発熱層１５６に供給される。ここでは、定着ベルト１５４の周囲に、定着ベルト１５４の表面温度を検出するためのセンサー（不図示）が配置されており、センサーによる検出値に基づいて定着ベルト１５４の表面温度が定着の目標温度に維持されるように、リレースイッチの断続による抵抗発熱層１５６に供給される電力量が制御される。
【００３６】
図５は、電極層１５９ａ、１５９ｂを図４の矢印Ｆで示す方向から見たときの平面図であり、図６は、電極層１５９ａ、１５９ｂをＹ軸に沿って切り開いたときの平面展開図である。なお、図５における軸Ｏは、定着ベルト１５４を円筒形にした場合における中心軸を示しており、図６における符号Ｐは、電極層１５９ａ、１５９ｂを周方向における位置ＰでＹ軸に沿って切ったときのその切断位置を示している。
【００３７】
両図に示すように電極層１５９ａ、１５９ｂは、Ｙ軸方向において通紙領域Ｍ側に位置する側縁１８１ａ、１８１ｂがそれぞれ、Ｙ軸方向に同じ大きさの振幅をもって周方向に蛇行して伸びる蛇行形状の例として、ここでは中心線１９１ａ、１９１ｂに対して振幅Ｗを有し、同じ周期の正弦波の形状に形成されている。中心線１９１ａ、１９１ｂは、平面展開時において軸方向に直交する仮想直線に相当し、側縁１８１ａ、１８１ｂは、電極層１５９ａ、１５９ｂにおける通紙領域側の輪郭線であり、電極層の縁（エッジ）に相当する。以下、側縁を電極エッジという。
【００３８】
図６に示すように、電極エッジ１８１ａ、１８１ｂの平面視形状である正弦波の周期Ｔが、電極層１５９ａ、１５９ｂの周長Ｑの半分であり、電極層１５９ａ、１５９ｂのＹ軸方向における間隔（電極間距離）Ｕが、周方向のどの位置でも同じ長さになっている。
このように電極エッジ１８１ａ、１８１ｂの形状を正弦波とする構成をとることにより、従来の直線（中心線１９１ａ、１９１ｂに相当）形状とする構成よりも電極エッジの周方向長さ（電極エッジ長）を長くすることができる。すなわち、従来の直線形状の場合、電極エッジ長は、図６の周長Ｑに等しくなるが、本実施の形態のように正弦波形状とすることにより、電極エッジ長を周長Ｑよりも長くとることができる。
【００３９】
直線形状の構成と正弦波形状の構成とで、電極層に流れる電流量を同じとすると、電極エッジから抵抗発熱層１５６に流れる、電極エッジの単位長さ当たりの電流量は、正弦波形状の方が直線形状よりも電極エッジ長が長くなった分だけ、少なくなる。
一方で、電極エッジ長を長くすると、その分、温度の上昇する部分が増えることになるが、電極エッジでの発熱量は、電流値が低減した分の二乗に反比例して小さくなる。
【００４０】
例えば、電流量が同じと仮定して、電極エッジ長を２倍にすると電極エッジの単位長さ当たりの電流量が１／２倍になり、単位長さ当たりの発熱量は１／４に低減する。電極エッジ長が２倍に長くなると、その分、エッジ全長からの発熱量は増えるはずであるが、単位長さ当たりの発熱量が１／４に低減しているので、電極エッジ長が２倍になっても、電極エッジでの全体の発熱量は、元の発熱量の１／２倍に抑制されることになる。
【００４１】
このことから、電極エッジ長をより長くとることにより、電極エッジと抵抗発熱層との接触部分における局所的な過昇温の防止を図ることができる。
また、電極エッジを平面展開したときに直線形状の構成をとれば、定着ベルト１５４が回転しても、電極エッジの位置がＹ軸方向に変化しない。従って、図４に示すようにＹ軸方向に電極エッジ１８１ａの位置する部分だけに電極エッジ１８１ａを流れる電流により生じる熱が集中して、電極エッジ１８１ａが局所的に過昇温に至り易くなる。このことは、他方の電極エッジ１８１ｂ側でも同じことである。
【００４２】
これに対して、本実施の形態のように振幅Ｗを有する正弦波形状とすることにより、定着ベルト１５４が回転すれば、図４に示すようにＹ軸方向に幅２Ｗの範囲内で電極エッジ１８１ａの位置が変位するので、電極エッジ１８１ａからの熱が定着ベルト１５４の内周面と押圧ローラ１５０の外周面とが接している領域１５２ａに伝わりつつその領域１５２ａに分散され易くなる。このことは、他方の電極エッジ１８１ｂでも同じである。
【００４３】
従って、電極エッジ１８１ａ、１８１ｂの温度が過昇温に至らない範囲内で、ある程度高くなっても、直線形状の構成のように一部分だけに熱が集中することがないので、局所的に過昇温に至るためにベルト寿命が短くなるといったことを防止することができる。
また、電極エッジ１８１ａ、１８１ｂの形状を正弦波形状にするには、電極層１５９ａ、１５９ｂを例えばメッキにより形成する場合にそのマスキング領域の電極エッジに相当する側縁の形状を従来の直線形に代えて上記のような正弦波形になるようにマスキングを行えば良い。他の導電性インキの塗布により形成する場合などでも、塗布する際の形状が変わるだけであり、製造方法自体が従来と変わることはなく、極めて簡易である。
【００４４】
そして、電極間距離Ｕが全周に亘ってどの位置でも同じ長さになるように形成することにより、一方の電極層から抵抗発熱層１５６を介して他方の電極層に電流が流れる際の、周方向のそれぞれの位置における抵抗発熱層１５６を流れる電流の電流密度を均等化することができる。これにより、抵抗発熱層１５６において、周方向においてどの位置でも発熱量を同程度にすることができ、定着ニップＮの温度が定着ベルト１５４の１周の間に発熱量の違いにより変動するといったことが生ぜず、定着ニップＮの温度変動による定着ムラの発生を防止することもできる。
【００４５】
図７は、定着ニップＮにおけるＹ軸方向の温度分布の様子を示すグラフであり、横軸がＹ軸方向、縦軸が温度を示す。同図では、実験において定着ニップＮの通紙領域における温度が目標温度（例えば、１８０℃）まで昇温する途中における５０℃、１００℃、１５０℃の各温度になった時点での温度波形を別々に例示している。
同図に示すように、各温度波形を見ると、横軸の方向の両側に温度が極端に上昇している部分（ピーク）が存在するが、このピークの温度が電極エッジの部分の温度である。
【００４６】
例えば、１００℃に対応する温度波形を見ると、横軸の方向の中央部（定着ニップＮにおける通紙領域に相当）の温度が約１００℃付近であるのに対して、電極エッジの部分の温度は、１２０℃を少し超える温度にまで上昇していることが判る。なお、電極エッジよりも横軸の方向に外側（両端側）に移るに連れて温度がピークから急激に低下しているが、これは電極エッジよりも外側に移るほど電極層から抵抗発熱層１５６に流れる電流量が少なくなるため、それに合わせて発熱量も少なくなっていくからである。
【００４７】
１００℃に対応する温度波形と同様に、他の５０℃、１５０℃に対する温度波形もピーク部分の温度が中央部の温度よりも約２０℃程度高くなっており、この実験機では目標温度に達するまでの間、電極エッジと中央部との両者間に約２０℃の温度差が生じていることになる。この温度差は、図示していないが、中央部の温度が目標温度に達してからも同様に存在する。以下、この温度差を温度ギャップという。
【００４８】
図８は、電極エッジ長と温度ギャップの関係を示す図であり、横軸が電極エッジ長〔ｍｍ〕を、縦軸が温度ギャップ〔℃〕を示している。ここでは、実験において電極エッジ長が異なる５つの定着ベルトを用意し、上記の定着部５において定着ベルトだけを順に置き換えて、定着ベルト毎に、その定着ベルトを装着したときの温度ギャップを測定した結果をプロット８０〜８４でそれぞれ示している。各定着ベルトに対して同じ大きさ（１０００Ｗ）の電力を供給し、１５０〔℃〕に達したときの温度ギャップを測定した。
【００４９】
同図のプロット８０（電極エッジ長＝９５〔ｍｍ〕）が、電極エッジを直線形状にした構成（比較例）の測定結果であり、プロット８１〜８４（電極エッジ長＝１０２、１１０、１１８、１２５〔ｍｍ〕）が、電極エッジを正弦波形状にした構成（実施例）の測定結果である。
プロット８０〜８４から比較例と実施例の温度ギャップの大きさを見ると、比較例の温度ギャップ（プロット８０）が約２２℃で最も大きく（図７のピーク波形に相当）、これよりも電極エッジ長が長くなる実施例では、電極エッジ長が長くなるに連れて温度ギャップが段々小さくなっていき、電極エッジ長が最も長い構成の温度ギャップ（プロット８４）で約１０℃まで低減していることが判る。同図の曲線のグラフは、プロット８０〜８４から電極エッジ長と温度ギャップの関係を曲線近似して示したものである。
【００５０】
実施例において電極エッジ長が長くなるほど温度ギャップが低減しているのは、電極エッジ長が長くなるほど、上記のように電極エッジにおける全体の発熱量が抑制されると共に、電極エッジのＹ軸方向における振幅量が大きくなって、定着ニップＮにおける熱の分散が促進されるからであると考えられる。
このように本実施の形態では、定着ベルト１５４における電極エッジの部分の温度を、従来よりも下げることができるようになり、過昇温によるベルト寿命の低下を抑制して高寿命化を図ることができ、さらに、熱変形を抑制することができる。
【００５１】
〔変形例〕
本発明は、上述のような実施の形態に限られるものではなく、次のような変形例も実施することができる。
（１）上記実施の形態では、電極エッジ１８１ａ、１８１ｂの平面展開時の形状を周期関数の一例としての正弦波の形状とした例を説明したが、従来の直線形状（仮想直線：中心線１９１ａ、１９１ｂに相当）に対して、これよりも電極エッジ長が長くなる構成であれば良い。例えば、矩形波形状などが考えられる。なお、正弦波の周期Ｔや振幅Ｗの大きさが上記のものに限られず、装置構成に応じて適した周期等が実験などから設定される。
【００５２】
また、電極エッジ１８１ａ、１８１ｂの平面展開時の形状が周期関数を示す形状に限られることもない。平面展開したときに仮想直線に対して斜めに交差する部分を含む形状に電極エッジを形成すれば、上記の単位長さ当たりにおける電流密度の低減を実現することができる。
例えば、図９（ａ）のように電極エッジ１８１ａ、１８１ｂをそれぞれ、平面展開したときの平面視でＶ字状になるように形成するとしても良い。Ｖ字状に代えて、円弧状とすることもできる。また、図９（ｂ）に示すように中心線１９１ａ、１９１ｂに対して所定の角度で傾斜する直線形状とするとしても良い。なお、電極間距離Ｕは、上記同様に周方向にどの位置でも同じになるようにすることが望ましいが、これに限られることもない。
【００５３】
すなわち、電極エッジの形状を周方向においてある位置と別の位置とで電極間距離Ｕが異なるように形成する場合でも、従来の直線形状よりも電極エッジ長を長くとれれば、少なくとも電極エッジにおける電流集中による温度上昇を従来よりも低減することができるという効果を得ることができるからである。この意味で、例えば、一対の電極層１５９ａ、１５９ｂのうち、平面展開したときの平面視において、一方の電極層の電極エッジを仮想直線に対して斜めに交差する部分を含む形状（正弦波、蛇行など）にすると共に、他方の電極層の電極エッジを従来相当の直線形状とする構成でも、電流集中による温度上昇の抑制という効果をある程度は得られることになる。
【００５４】
なお、電極間距離Ｕが周方向において、ある位置では極端に短く、別の位置では極端に長くなるなどの構成をとれば、電極間距離Ｕの短い部分では電流が流れ易く、電極間距離Ｕの長い部分では流れ難くなって、周方向の位置によって発熱量が異なり、その発熱量の差分による温度ムラが生じ易くなることが考えられる。従って、電極間距離Ｕが周方向の位置によって異なる構成において、周方向の位置によって発熱量に差が生じるような場合には、その発熱量の差分の大きさが熱定着に支障のない範囲内に収まるように、電極エッジの形状および電極間距離Ｕの可変量の大きさを実験などから決めることが望ましい。
【００５５】
（２）上記実施の形態では、定着ベルト１５４は、基層としての補強層１５５と、抵抗発熱層１５６と、弾性層１５７と、離型層１５８と、電極層１５９とを有していたが、これに限らず、少なくとも抵抗発熱層１５６と電極層１５９とを有していればよい。
また、定着ベルト１５４の周回経路内側に押圧ローラ１５０を配置し、定着ベルト１５４の内径が押圧ローラ１５０の外径よりも大きくなるように構成することにより、定着ニップＮ以外の部分において周方向に沿って定着ベルト１５４の内周面と押圧ローラ１５０の外周面とが離間する構成をとったが、これに限られない。例えば、定着ベルト１５４の周回経路内側に押圧ローラと、これとは別の張架部材（ローラなど）を配置して、これら２つの部材で定着ベルト１５４を張架する構成をとっても良い。また、定着ベルト１５４の内周面と押圧ローラ１５０の外周面が密着する構成としても良い。
【００５６】
さらに、第１回転体としての定着ベルト１５４に抵抗発熱層１５６を設けるとしたが、これに限られない。例えば、定着ベルト１５４を備えずに、定着ローラと加圧ローラとで定着ニップを確保する構成であれば、この定着ローラを第１回転体として、加圧ローラを第２回転体として、第１回転体としての定着ローラに抵抗発熱層を設けると共に一対の電極層を軸方向に通紙領域Ｍを挟んで設ける構成をとるとしても良い。また、第１回転体を押圧して定着ニップを確保する第２回転体として、加圧ローラ１６０を用いた構成例を説明したが、これに限られず、例えばベルトを用いるとしても良い。
【００５７】
（３）上記実施の形態では、外部電源からの電力を電極層１５９ａ、１５９ｂに給電する構成として、ブロック状のブラシ部１７１ａ、１７１ｂが定着ベルト１５４の電極層１５９ａ、１５９ｂを摺動する構成例を説明したが、これに限らない。例えば、ブラシ部の代わりに金属ローラを用いて、摩擦を低減させながら、電極層との電気的接触を保つ構成をとることもできる。
【００５８】
また、図１０に示すように誘導電流を利用する構成をとることもできる。すなわち、電源１８０にリード線１７５を介して１次コイル２７１を接続し、定着ベルト２５４には軸方向一方の端部に２次コイル２７２を巻き付けるようにして設ける。そして、２次コイル２７２を構成する巻き線の一方の端２７２ａを電極層１５９ａに電気的に接続し、巻き線の他方の端２７２ｂを電極層１５９ｂに電気的に接続する。
【００５９】
１次コイル２７１と２次コイル２７２を対向配置するようにして、１次コイル２７１に交流電流を流して、２次コイルに誘導電流を発生させ、発生した誘導電流を電極層１５９ａ、１５９ｂを介して抵抗発熱層１５６に供給するものである。外部電源と電極層とを非接触状態にして給電を行うことができる。
（４）上記実施の形態では、抵抗発熱層１５６を導電フィラーの構成要素であるＰＴＣ特性を有する材料と、ＮＴＣ特性を有する材料の配合比率を調整して所望の体積抵抗率に設定するとしたが、これ以外の目的で配合比率を調整しても構わない。
【００６０】
例えば、多数枚の小サイズのシートを連続してプリントする場合、定着ベルト１５４のうち、ベルト幅方向に当該シートが通過しない両端側の部分（非通紙部）の温度が、当該シートに熱が奪われないために温度が上昇する傾向にあるが、非通紙部にＮＴＣ特性の導電フィラーを多く含有させることで、非通紙部の温度が上がったときに非通紙部の抵抗値が低下して、通紙領域に比べて非通紙領域の発熱量が低下することにより、非通紙部の温度を上昇し難くすることができる。特に高イオン導電体としてＡｇＩまたはＣｕＩを用いた場合、抵抗変化率が大きく変化するので、過昇温の防止効果が顕著になる。
【００６１】
（５）上記実施の形態では、一対の電極層１５９ａ、１５９ｂは、それぞれが定着ベルト１５４の周方向に全周に亘って延設されるとしたが、給電が可能であれば全周に限らず、例えば一周のうち、周方向の一部に電極層の設けられていない絶縁部分が存在する形状であっても良い。
また、電極層１５９ａ、１５９ｂが定着ベルト１５４の外周に設ける構成に限られず、例えば内周に設ける構成であって良い。この場合、ブラシ部１７１ａ、１７１ｂも定着ベルト１５４の周回経路内側において、その電極層１５９ａ、１５９ｂに接触される。
【００６２】
（６）上記実施の形態では、本発明に係る定着装置および画像形成装置をタンデム型カラーデジタルプリンタに適用した場合の例を説明したが、これに限られない。カラーやモノクロの画像形成に関らず、抵抗発熱層を有する第１の回転体を、第２の回転体で押圧して第１と第２の回転体間に定着ニップを確保すると共に、給電部により抵抗発熱層に給電して抵抗発熱層に流れる電流により抵抗発熱層を発熱させる構成の定着装置、およびこの定着装置を備える画像形成装置であれば、例えば複写機、ＦＡＸ、ＭＦＰ（Multiple Function Peripheral）等に適用できる。
【００６３】
また、定着ベルト１５４、押圧ローラ１５０、加圧ローラ１６０、電極層１５９ａ、１５９ｂ、給電部材１７０ａ、１７０ｂなどの各部材の形状、材料、大きさ、長さ、厚みなどが上記のものに限られないことはいうまでもなく、装置構成に応じて、その構成に適した形状、材料、寸法等が決められる。抵抗発熱層１５６に供給される電力も交流に限られず、直流の構成をとるとしても良い。
【００６４】
また、上記実施の形態及び上記変形例の内容をそれぞれ組み合わせるとしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、抵抗発熱層とこれに給電するための電極層を含むベルトを用いた定着装置および当該定着装置を用いた画像形成装置に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１      プリンタ
５      定着部
１５０      押圧ローラ
１５１、１６１      ローラ軸
１５４、２５４      定着ベルト
１５６      抵抗発熱層
１５９ａ、１５９ｂ      電極層
１６０      加圧ローラ
１７０ａ、１７０ｂ      給電部材
１８０      電源
１８１ａ、１８１ｂ      電極エッジ（電極層の、シートの通紙領域側の側縁）
１９１ａ、１９１ｂ      中心線（仮想直線）
Ｍ      シートの通紙領域
Ｎ      定着ニップ
Ｏ      軸
Ｑ      電極層の周長
Ｓ      記録シート
Ｔ      周期
Ｕ      電極間距離
Ｗ      振幅
【図１】
2011252946.tif 000003
【図２】
2011252946.tif 000004
【図３】
2011252946.tif 000005
【図４】
2011252946.tif 000006
【図５】
2011252946.tif 000007
【図６】
2011252946.tif 000008
【図７】
2011252946.tif 000009
【図８】
2011252946.tif 000010
【図９】
2011252946.tif 000011
【図１０】
2011252946.tif 000012
【図１１】
2011252946.tif 000013