(57)【要約】【課題】エンドレスベルトに設けられた導電性発熱体へ安定した給電を行うことのできる加熱装置の提供。【解決手段】導電性発熱体を有するエンドレスベルト１０の内周面に電極ベルト１１を、エンドレスベルト１０と同方向に回転して外周面が電極ベルト１１に接触する導電性プーリ１４をエンドレスベルト１０の内側にそれぞれ設け、これら電極ベルト１１及び導電性プーリ１４の少なくとも一方の接触面を炭素繊維からなる導電性付着部材により構成する。このように、少なくとも一方が導電性付着部材を有する電極ベルト１１又は導電性プーリ１４を介して給電させれば、接触面積が増しかつ接触不良が生じ難くなるので、エンドレスベルト１０の導電性発熱体へ安定的に給電することができるようになる。【選択図】図２
2015158540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性発熱体を有し、回転する無端ベルトと、
前記無端ベルトの内周面に前記導電性発熱体と電気的に接続されて設けられた受電部と、
前記無端ベルトの内周面にその外周面を対向させて配置され、前記無端ベルトと同方向に回転する導電性の回転体と、
前記回転体の外周面に前記受電部と接触させて設けられ、前記受電部に電力を供給する給電部と、を備え、
前記受電部及び前記給電部の少なくとも一方は、他方に向けて立設された導電性の繊維状部材により構成されることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記給電部は、前記回転体の外周面から先端に向かうほど前記回転体の回転方向上流側に傾斜するように立設された前記導電性の繊維状部材により構成されることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記受電部は、前記無端ベルトの内周面から先端に向かうほど前記無端ベルトの回転方向下流側に傾斜するように立設された前記導電性の繊維状部材により構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記導電性の繊維状部材は炭素繊維からなる部材であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記炭素繊維は、カーボンナノチューブであることを特徴とする請求項４に記載の加熱装置。
【請求項６】
前記導電性発熱体は、導電性材料によって前記無端ベルトに一体形成された発熱層であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項７】
電極を有するばね部材をさらに備え、前記回転体は前記ばね部材と接触する接触板を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に搭載される定着装置などの加熱装置に関する。特に、導電性発熱体を有する無端ベルトを備えた加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式などの画像形成装置では、紙等の記録材上に現像されたトナー画像を加熱／加圧することによって当該記録材にトナー画像を定着させている。近年では、プリント時間の短縮や省エネルギの観点から、定着ベルト等の無端ベルトに設けられた導電性発熱体に対して電力供給（給電ともいう）を行い、該導電性発熱体を発熱させて記録材を加熱する、ベルト部材加熱式の加熱装置が提案されている。
【０００３】
ベルト部材加熱式の加熱装置において、外部電源から導電性発熱体への給電は、無端ベルトに設けられた導電性発熱体に接続された受電部に給電部を接触させて行われている。一例として、無端ベルトを張架するローラの外周面に電極（給電部）を設け、該電極を無端ベルトの内周面に設けられた発熱抵抗体よりなる通電発熱片（受電部）に常時接触させて、通電発熱片への給電を行うものがある（特許文献１）。あるいは、無端ベルトの外側（又は内側）に圧接給電ブラシ（給電部）を配設し、該圧接給電ブラシを無端ベルトの外周面（又は内周面）に設けられた導電性材料からなる発熱層（受電部）に常時接触させて、発熱層への給電を行うものがある（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−６４４１４号公報
【特許文献２】特開平５−１７３４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来では、ローラに設けられた給電部と無端ベルトに設けられた受電部とが、凹凸の少ない面で接触するため摺動してしまい、摩耗や削れが生じる可能性がある。また、これにより生じた微粉が受電部と給電部との接触部分に入り込む可能性もある。このような受電部と給電部の摩耗や削れ、微粉の混入が生じると、給電部から受電部への給電安定性が低下してしまう。
【０００６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、無端ベルトに設けられた導電性発熱体への電力供給を安定的に行うことのできる加熱装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る加熱装置は、導電性発熱体を有し、回転する無端ベルトと、前記無端ベルトの内周面に前記導電性発熱体と電気的に接続されて設けられた受電部と、前記無端ベルトの内周面にその外周面を対向させて配置され、前記無端ベルトと同方向に回転する導電性の回転体と、前記回転体の外周面に前記受電部と接触させて設けられ、前記受電部に電力を供給する給電部と、を備え、前記受電部及び前記給電部の少なくとも一方は、他方に向けて立設された導電性の繊維状部材により構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、少なくとも一方が導電性の繊維状部材からなる受電部又は給電部を介して導電性発熱体に電力を供給するため、受電部と給電部との間で摺動が生じにくくなり、もって導電性発熱体へ安定的に給電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る定着装置を示す外観斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る定着装置の全体構成を示す上面概略図である。
【図３】エンドレスベルトの断面を示す拡大図である。
【図４】第１実施形態に係る導電性プーリの構成を示す斜視図である。
【図５】第１実施形態に係る導電性付着部材を示す断面拡大図である。
【図６】導電性付着部材の付着力を説明するための模式図である。
【図７】第１実施形態に係る導電性プーリ及びエンドレスベルトを概略的に示す側面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る定着装置に用いるエンドレスベルトを示す断面拡大図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る定着装置に用いる導電性プーリ及びエンドレスベルトを示す断面拡大図である。
【図１０】第３実施形態に係る導電性プーリ及びエンドレスベルトを概略的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態について、図１乃至図７を用いて説明する。まず、本実施形態に係る定着装置１の概略構成について、図１及び図２を用いて説明する。
【００１１】
加熱装置としての定着装置１は、加熱部２と加圧ローラ５０とを有する。すなわち、定着装置１は、対向配置された加圧ローラ５０と加熱部２とを圧接させて定着ニップ部を形成する。そして、加熱部２は加圧ローラ５０と協働して、未定着トナー像が形成された記録材Ｐを定着ニップ部で搬送する。記録材Ｐは、定着ニップ部を通過する際に加熱部２と加圧ローラ５０とによって加圧されると共に、加熱部２の無端ベルトとしてのエンドレスベルト１０が発熱することで加熱される。こうして、未定着トナー像の形成された記録材Ｐが定着ニップ部を通過する際に、未定着トナーは加熱／加圧され定着画像として記録材Ｐに定着される。
【００１２】
加熱部２は、導電性発熱体を有する無端状のエンドレスベルト１０と、円筒状の張架ローラ１２と、円筒状のテンションローラ１３とを備える。エンドレスベルト１０は、導電性発熱体として導電性材料からなる発熱層を有し、該発熱層は電力供給（給電）を受けることに応じて発熱する。なお、本明細書でベルトと言った場合、フィルム状のものも含む。
【００１３】
＜エンドレスベルト＞
ここで、エンドレスベルト１０について図３を用いて説明する。エンドレスベルト１０は、環状に形成された基体１０ａの外周側に、発熱層１０ｂ、弾性層１０ｃ、表層１０ｄを順に重ねた多層構造になっている。基体１０ａには、耐熱性及び耐屈曲性を必要とすることに鑑みて耐熱性樹脂が用いられる。ただし、後述する発熱層１０ｂと同じ熱膨張率の材質である方が好ましく、また強度、耐熱性、電気絶縁性に優れた材質であることが望まれるので、基体１０ａにはポリイミド樹脂を用いるとよい。さらに、熱容量を小さくする一方で機械的強度を高くする必要があることに鑑みれば、基体１０ａは例えば８０μｍ程度の厚みとするのがよい。
【００１４】
発熱層１０ｂは、電力供給に応じて発熱する導電性材料にて形成される層である。発熱層１０ｂには、所望の電気抵抗（内部抵抗）を持ち、かつ印加する電圧の大小によって発熱時の熱量の変わる導電性材料が用いられる。例えば、エンドレスベルト１０の長手方向（回転方向に交差する方向、図２の左右方向）の長さが２２０ｍｍ、ベルト周長が２００ｍｍ、厚みが２０μｍの発熱層１０ｂを形成する場合には、電気抵抗を約２０Ωに調整できる導電性材料が用いられる。この場合、発熱層１０ｂの両端に１００ボルトの直流電圧又は交流電圧を印加すると、発熱層１０ｂに約５アンペア程度の電流が流れて、発熱層１０ｂは約５００ワットの熱量で発熱する。
【００１５】
発熱層１０ｂを形成する導電性材料は、電圧印加に応じて所望の熱量で発熱する電気抵抗を持つものであればどのようなものであってもよい。ただし、導電性材料を無端状かつフィルム状に加工する必要がある場合には、発熱を繰り返すことによる劣化、電流が流れることによる劣化、さらには屈曲されることによる劣化などへの耐久性を考慮する必要がある。これに鑑みると、導電性材料として主に用いられるのは、耐熱性樹脂にカーボンを分散混入して電気抵抗を調整したカーボン分散タイプと、耐熱性樹脂に金属皮膜をコーティングして電気抵抗を調整した金属皮膜タイプの２種類に大別される。耐熱性樹脂には、熱硬化性ポリイミド、芳香族ポリアミド（アラミド）、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂を用いるとよく、その中でも特に熱硬化性ポリイミドを用いるのが最も好適である。カーボン分散タイプの導電性材料としては、例えばポリイミド樹脂にカーボンを均一に分散させて電気抵抗を調整したカーボン分散ポリイミドなどがある。
【００１６】
他方、金属皮膜タイプの導電性材料は、耐熱性樹脂と金属薄膜とを積層したものである。金属皮膜タイプの導電性材料を製造する方法は公知の方法であってよく、例えば耐熱性樹脂のフィルムと金属箔とを接着剤等によって貼り合わせる方法、耐熱性樹脂フィルム上に電解めっき、無電解めっき、蒸着等の手段により金属薄膜を形成する方法などがある。また、金属薄膜に用いる金属には、例えばモリブデン、ニッケルクロム合金、酸化チタン、酸化インジウムスズなどがある。これら耐熱性樹脂の層と金属薄膜の層の各々は、約１００Å〜１００００Å（オングストローム）程度の範囲内で、発熱層１０ｂとして所望の熱量を発熱し得る電気抵抗が得られる適宜の厚さに形成される。
【００１７】
弾性層１０ｃは、上述した発熱層１０ｂの外周を被覆するシリコーンゴム層である。弾性層１０ｃは記録材Ｐが定着ニップ部を通過する際に、記録材Ｐの表面の凹凸に追従することで、記録材Ｐ上の未定着トナーに対し包み込むようにして均一に熱を与える。弾性層１０ｃがこのように機能することで、高光沢で定着ムラのない良質な画像が得られる。しかし、弾性層１０ｃはその厚みが薄すぎると十分な弾性が得られなくなり、良質な画像を得ることができなくなる。反対に、弾性層１０ｃはその厚みが厚すぎると熱容量が大きくなり、発熱層１０ｂの発熱に応じてベルト表面が所定温度に達するまでに時間がかかる。そのため、発熱層１０ｂの厚みは、３０μｍ〜５００μｍ好ましくは２００μｍ程度とするのが望ましい。記録材Ｐの凹凸への追従性を上げることを重視すれば、発熱層１０ｂは厚く、例えば５００μｍ程度の厚みに形成されればよい。一方、ベルト表面を所定温度まで素早く上昇させることを重視すれば、発熱層１０ｂは薄く形成されればよく、極端であるが形成されなくてもよい。実際には、上記の追従性や温度上昇等が勘案された上で発熱層１０ｂは適宜の厚さに形成されている。
【００１８】
表層１０ｄは、弾性層１０ｃの外周を被覆するフッ素樹脂層である。表層１０ｄは、該エンドレスベルト１０にトナーを付着しにくくするために設けられる。すなわち、表層１０ｄはトナーに対する離型性を維持するためのものである。表層１０ｄは離型層とも呼ばれる。表層１０ｄはフッ素樹脂チューブ（例えばＰＦＡチューブ）で被覆する、もしくはフッ素樹脂からなる塗料（例えばラテックスゴムにフッ素樹脂を混ぜたもの）を塗布する、などして弾性層１０ｃの外周に形成されればよい。表層１０ｄの厚みは、所望の耐久性に応じて５μｍ〜５０μｍ程度であればよい。なお、弾性層１０ｃ及び表層１０ｄは、発熱層１０ｂに対する絶縁層としても機能する。
【００１９】
図１乃至図２の説明に戻り、エンドレスベルト１０の内周面の両端部には、受電部としての導電性の電極ベルト１１が設けられている。電極ベルト１１は導電性材料により構成され、エンドレスベルト１０の発熱層１０ｂと電気的に接続されて発熱層１０ｂに給電し得るようになっている。
【００２０】
エンドレスベルト１０は、複数のローラ間に、ここでは所定の間隔を空けて並行に配置された張架ローラ１２とテンションローラ１３の２つのローラ間に架け渡される。張架ローラ１２は、フレームなどの不図示の固定部分に回転自在に軸支され、外部から駆動力を与えることによって回転するようになっている。ここでは、張架ローラ１２の軸１２ａに駆動ギア１６が設けられ、不図示のモータ等の駆動源から発生される駆動力が駆動ギア１６を介して軸１２ａへ伝達されることにより、張架ローラ１２は回転する。一方、テンションローラ１３は、軸受け部１７に回転自在に軸支されている。軸受け部１７には圧縮コイルばね１８が設けられており、圧縮コイルばね１８はテンションローラ１３を軸受け部１７ごと張架ローラ１２と反対向きに押す。これによって、エンドレスベルト１０は張架ローラ１２とテンションローラ１３との間に緩みのない状態で張架される。
【００２１】
エンドレスベルト１０は、回転する張架ローラ１２との間に生じる摩擦力によって回転される。ここに示す加熱部２では、エンドレスベルト１０と張架ローラ１２間の摩擦力は、テンションローラ１３が圧縮コイルバネ１８によって押圧され、張架ローラ１２とテンションローラ１３との間に十分なテンションが張られることにより、一定以上に保たれる。そして、エンドレスベルト１０と張架ローラ１２との間の摩擦力は、加圧ローラ５０によってさらに増加される。すなわち、加熱部２の張架ローラ１２側には、エンドレスベルト１０を挟んで加圧ローラ５０が対向配置され、加圧ローラ５０は軸受け部５１に回転自在に軸支されている。軸受け部５１には、圧縮コイルばね５２が設けられている。圧縮コイルばね５２は加圧ローラ５０を軸受け部５１ごと張架ローラ１２側に押すので、加圧ローラ５０はエンドレスベルト１０を挟持しつつ張架ローラ１２側に常時加圧された状態となる。このように加圧ローラ５０は張架ローラ１２側に常時加圧された状態にあるので、これによってエンドレスベルト１０と張架ローラ１２との間の摩擦力は増加される。
【００２２】
張架ローラ１２には、回転体としての導電性プーリ１４が軸１２ａの両端部に固定されて取り付けられている。一方、テンションローラ１３には、プーリ１５が軸１３ａの両端部に軸１３ａに対して取り付けられている。なお、プーリ１５は、非導電性とすることが好ましいが、導電性としても良い。導電性とした場合、例えば軸１３ａとの間に絶縁性のブッシュを設けて、プーリ１５を介して軸１３ａに電気が流れないようにする。また、プーリ１５は軸１３ａに回転可能に取り付けるようにしても良い。エンドレスベルト１０が架け渡されたときに、これら導電性プーリ１４及びプーリ１５はともに、エンドレスベルト１０の内周面に設けられた電極ベルト１１に対し外周面が対向する位置に配置されている。つまり、導電性プーリ１４及びプーリ１５は、外周面でエンドレスベルト１０の電極ベルト１１に当接する。そして、導電性プーリ１４及びプーリ１５は、エンドレスベルト１０と同方向に回転する。
【００２３】
上述したように、加圧ローラ５０はエンドレスベルト１０を挟持しつつ張架ローラ１２側に常時加圧された状態にある。ただし、加圧ローラ５０は電極ベルト１１を除いた範囲を加圧している。具体的には、加圧ローラ５０の回転軸方向長さが、エンドレスベルト１０のベルト幅から両端部に設けられた電極ベルト１１のベルト幅の合計を減算して求められる長さ以下に設定される。
【００２４】
導電性プーリ１４の外側（エンドレスベルト１０の反対側）には、板ばね１９が不図示の固定部分に固定配置されている。板ばね１９は、導電率が高く、高い弾性力を有する板状の部材により形成され、電極として機能する。板ばね１９は図示を省略した外部電源に接続されて、該外部電源から電力供給を受ける。そして、板ばね１９は相対する導電性プーリ１４の側面を押圧して、導電性プーリ１４に常時接触した状態を維持する。板ばね１９の導電性プーリ１４に接触する面にはカーボンチップが設けられ、該カーボンチップを導電性プーリ１４に接触させることで、導電性プーリ１４に対して電力を効率的に供給できるようにしている。このようにして、導電性プーリ１４には板ばね１９を通じて外部電源から電力が供給される。なお、導電性プーリ１４は、板ばね１９によって側面が押圧された状態であっても回転できる。
【００２５】
＜導電性プーリ＞
導電性プーリ１４について、図４及び図５を用いて説明する。図４は、導電性プーリの構成を示す斜視図である。図５は、導電性プーリに設けられる導電性付着部材の断面を示す拡大図である。
【００２６】
図４に示すように、導電性プーリ１４は、円板状の接触板１４ａと、該接触板１４ａに取り付けられた円筒部１４ｂと、ブッシュ１４ｃとにより構成されている。そして、張架ローラ１２の軸１２ａを貫通させるための孔が中央部に形成され、ブッシュ１４ｃを介して軸１２ａに支持されている。接触板１４ａは導電性材料で形成され、上述した板ばね１９と接触する。円筒部１４ｂは導電性材料で形成され、ブッシュ１４ｃは絶縁性材料で形成されている。そして、円筒部１４ｂの内側にブッシュ１４ｃが嵌め込まれている。こうして円筒部１４ｂとブッシュ１４ｃとを絶縁することにより、板ばね１９からの電力供給に応じて生ずる電流が軸１２ａに流れることなく、エンドレスベルト１０の発熱層１０ｂに流れるようにしている。
【００２７】
円筒部１４ｂの外周には、給電部としての導電性付着部材１１３が設けられている。より具体的には、導電性付着部材１１３は、露出した繊維状部材としての炭素繊維１１５の先端が外側になるように、導電性の接着剤（不図示）などによって導電性プーリ１４の円筒部１４ｂの外周面に取り付けられている。導電性付着部材１１３は、図５に示すように、カーボンフィラー（不図示）が分散して混練された可撓性樹脂からなるシート状の基層１１４に、多数の炭素繊維１１５が基層１１４の表面に対して垂直方向に立設されて構成される。
【００２８】
炭素繊維１１５としては、例えば直径２０ｎｍ〜１００ｎｍで長さ約２００μｍのカーボンナノチューブを用いるとよい。基層１１４としては、例えば厚さ１００μｍのポリプロピレンを用いるとよい。ただし、基層１１４にはカーボンフィラーが分散して混練されているポリプロピレンを用いる。ポリプロピレンに導電性を有するカーボンフィラーが分散して混練されているが故に、基層１１４はポリプロピレンであっても導電性を有する。
【００２９】
炭素繊維１１５としてのカーボンナノチューブの生成には、触媒処理されたシリコン基板に対してＣＶＤ法などの気相成長プロセスを採用するとよい。気相成長プロセスを採用すると、温度やガス種さらには圧力を調整することによって、シリコン基板上に垂直方向などの一方向に向けて立設した状態で且つ高密度に配列した状態でカーボンナノチューブを成長させることができるので有利である。そして、シリコン基板上に成長させた多数のカーボンナノチューブを、熱圧プレスなどによってシート状の基層１１４に転写し、その後、シリコン基板を除去する。こうして、炭素繊維１１５（カーボンナノチューブ）の先端部が基層１１４に埋没せずに基層１１４の表面から露出した、図５に示す導電性付着部材１１３が得られる。
【００３０】
基層１１４の表面からの炭素繊維１１５の露出量としては、例えば１００μｍ程度にするとよい。ただし、露出量があまりに大きいと、長期使用に伴って炭素繊維１１５が倒れたまま元に戻らなくなるといった、導電性付着部材１１３の潰れの発生が懸念される。この炭素繊維１１５の倒れは、エンドレスベルト１０を張架する張力（テンション）が大きい場合、つまり導電性付着部材１１３にかかる圧力が大きい場合に特に発生しやすい。そこで、その場合には、炭素繊維１１５の露出量を１００μｍよりも短くして見かけの剛性を高めたり、あるいは導電性付着部材１１３の下に導電性の弾性体を敷設し上記圧力を吸収させたりして、炭素繊維１１５の倒れを発生し難くするのがよい。
【００３１】
次に、定着装置１の動作について説明する。まず、不図示のモータ等の駆動源から発生される駆動力によって、駆動ギア１６が回転される。駆動ギア１６が回転すると、駆動ギア１６に軸１２ａが固定されている張架ローラ１２が回転する。張架ローラ１２が回転すると、加圧ローラ５０によって張架ローラ１２との間で摩擦力が増加された状態にあるエンドレスベルト１０が回転する。エンドレスベルト１０は張架ローラ１２と共にテンションローラ１３に架け渡されているので、テンションローラ１３はエンドレスベルト１０に対し従動回転する。つまり、張架ローラ１２とテンションローラ１３とでは回転が同期する。このとき、張架ローラ１２の軸１２ａに取り付けられた導電性プーリ１４、テンションローラ１３の軸１３ａに取り付けられたプーリ１５は、エンドレスベルト１０の内周面両端部に設けられた電極ベルト１１に当接した状態にある。
【００３２】
エンドレスベルト１０は定着ニップ部を通る記録材Ｐを加熱するが、エンドレスベルト１０を発熱させるために、不図示の外部電源から板ばね１９に対して電力が供給される。板ばね１９に電力が供給されると、導電性プーリ１４及び電極ベルト１１を介してエンドレスベルト１０の発熱層１０ｂに電流が流れ、これにより発熱層１０ｂは発熱する。このとき、エンドレスベルト１０の表面温度が所定温度（例えば２００℃）に維持されるように、外部電源から供給される電力は制御され得る。エンドレスベルト１０が発熱した状態で、未定着トナー像の形成された記録材Ｐが定着ニップ部に挟持搬送されることによって、記録材Ｐ上の未定着トナーは加熱／加圧される。すると、未定着トナーは溶融／混色するので、その後、これを冷却することによって未定着トナー像を定着画像として記録材Ｐに定着させる。
【００３３】
上述のように、未定着トナー画像の転写された記録材Ｐは、エンドレスベルト１０と加圧ローラ５０との間の定着ニップ部を通るように挟持搬送される。通常、加圧ローラ５０によって摩擦力が増加された状態にある張架ローラ１２とエンドレスベルト１０は、スリップが生じ難い状態にある。ただし、張架ローラ１２が小径化されたり加圧ローラ５０との間にかかるローラ圧が軽圧化されたりした場合には、エンドレスベルト１０と張架ローラ１２との間の摩擦力が低下してスリップが生じやすくなる。しかし、そうした場合であっても、本発明の第１実施形態に係る定着装置１によれば、導電性プーリ１４が電極ベルト１１を介してエンドレスベルト１０を補助的に回転する。すなわち、導電性プーリ１４がエンドレスベルト１０の回転に補助的に寄与する。これは、導電性プーリ１４が導電性付着部材１１３によって電極ベルト１１と電気的導通を保ちつつ、電極ベルト１１に対し高い付着力で接触しているが故である。このような導電性プーリ１４の補助的な駆動によって、エンドレスベルト１０と張架ローラ１２との間の摩擦力が低くても、スリップを生じさせることなく（或いはスリップを低減させて）エンドレスベルト１０を回転させることができる。
【００３４】
ここで、導電性付着部材１１３の付着力について、図６及び図７を用いて説明する。図６に示すように、垂直に立設した多数の炭素繊維１１５からなる導電性付着部材１１３は、一定以上の圧力で物体に押し当てられると付着力を発現する。これは、ヤモリの足裏構造を参考にした技術である。つまり、夫々の炭素繊維１１５が接触面の形状に追従して、夫々の接触点（炭素繊維１１５の先端部）において分子間力による付着力が発生する現象を応用したものである。導電性付着部材１１３の付着力は、せん断方向（図６中の矢印Ｈ参照）の剥離には強い抗力を示し強い力でないと剥離しないが、垂直方向（図６中の矢印Ｖ参照）の剥離には強い効力を示さず弱い力で剥離する、という特性を有する。そのため、導電性付着部材１１３がせん断方向（矢印Ｈ方向）に移動した場合には、電極ベルト１１との接触面Ｓで発生した分子間力による付着力により、エンドレスベルト１０は同方向へ同じ移動量だけ移動する。
【００３５】
上述のように、付着力は剥離する方向に応じて剥離する際に必要とされる力の大きさが異なる。それからすれば、図７に示すような、電極ベルト１１との接触面に対し導電性付着部材１１３がせん断方向に移動する範囲ＨＡでは、導電性付着部材１１３と電極ベルト１１とは剥離し難い。他方、電極ベルト１１との接触面に対し導電性付着部材１１３が垂直方向にも移動する範囲ＨＢでは、導電性付着部材１１３と電極ベルト１１とは容易に剥離し得る。ところで、電極ベルト１１と導電性付着部材１１３とが接触する範囲ＨＡにおいては、両者が確実に接触するよう、当該範囲ＨＡでの電極ベルト１１の内径よりも、炭素繊維１１５の先端を含むまでの導電性プーリ１４の外径を大きくしている。これにより、範囲ＨＡでは炭素繊維１１５が撓みながら電極ベルト１１に接触してエンドレスベルト１０に対し駆動力を効率良く伝達する。
【００３６】
以上のように、導電性プーリ１４の外周面に炭素繊維１１５からなり、高い付着力を有する導電性付着部材１１３を設けて、導電性付着部材１１３をエンドレスベルト１０の内周面に設けられた電極ベルト１１に接触させている。導電性プーリ１４には、板ばね１９を介して不図示の外部電源から給電され、外部電源から供給された電力は、導電性付着部材１１３及び電極ベルト１１を通じてエンドレスベルト１０の発熱層１０ｂに供給されて、発熱層１０ｂが発熱する。こうして受電部である電極ベルト１１と給電部である導電性付着部材１１３とが高い付着力によって接触しているため、電極ベルト１１と導電性付着部材１１３との間で摺動が生じることを低減或いはなくすことができる。この結果、電極ベルト１１と導電性付着部材１１３との間で摩耗や削れが生じにくくなり、これにより生じる微粉が電極ベルト１１と導電性付着部材１１３との間に混入することも抑制できる。したがって、エンドレスベルト１０の発熱層１０ｂへと安定的に給電することができ、効率良く適正な温度に記録材を加熱することができるようになる。
【００３７】
また、電極ベルト１１に対し多数の炭素繊維１１５をもって接触させているので、電極ベルト１１と導電性プーリ１５とが接触する範囲が増え、導電性プーリ１４から発熱層１０ｂへとより安定した給電を行うことができる。さらに、多数の炭素繊維１１５が電極ベルト１１表面上の細かな凹凸に対し柔軟に追従して電極ベルト１１に接触することも、発熱層１０ｂへの安定した給電に資する。
【００３８】
また、導電性プーリ１４の外周面に設けた導電性付着部材１１３が強い付着力によって電極ベルト１１と接触することから、導電性付着部材１１３を介して導電性プーリ１４から補助的にエンドレスベルト１０に駆動力を伝達できる。この結果、エンドレスベルト１０と張架ローラ１２との間の摩擦力が低い場合であっても、スリップを生じさせることなく（或いはスリップを低減させて）エンドレスベルト１０を回転できる。これにより、記録材Ｐの搬送性を向上させられる。また、導電性付着部材１１３と電極ベルト１１との摩耗が最小限に抑えられるので、定着装置の耐久性が大幅に向上するという効果もある。
【００３９】
さらに、導電性付着部材１１３は高密度に配列された多数の炭素繊維１１５が集まった微視的な柱状構造であることから、所謂ロータス効果が発現しやすい。つまり、導電性付着部材１１３の露出面（電極ベルト１１に対向する面）はロータス効果によって撥水性が高くなり、例え露出面に水分が付着したとしても、付着した水分は導電性プーリ１４の回転に伴って露出面から取り除かれやすい。そうであると、導電性プーリ１４はスリップを生じさせることなくエンドレスベルト１０を回転できるので有利である。
【００４０】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態について、図８を用いて説明する。上述の第１実施形態では、導電性付着部材を導電性プーリ１４（例えば図４参照）に設けたが、本実施形態では、導電性付着部材をエンドレスベルト１０に設けている。図８に、エンドレスベルト１０に受電部としての導電性付着部材（以下、これを便宜的に高付着性電極ベルト２０１と記す）を設けた場合の一例を示す。高付着性電極ベルト２０１は、図５に示した導電性付着部材１１３と同様の構造である。すなわち、図８に示すように、高付着性電極ベルト２０１は、カーボンフィラー（不図示）が分散して混練された可撓性樹脂からなるシート状の基層２１４に、多数の炭素繊維２１５が垂直方向に立設されて形成された構造の繊維状部材である。この高付着性電極ベルト２０１は、露出した炭素繊維２１５の先端が内側を向くように、導電性の接着剤（不図示）などによってエンドレスベルト１０の内周面の両端部に取り付けられる。
【００４１】
本実施形態では、導電性プーリ１４には導電性付着部材を設けていない。このため、受電部としてエンドレスベルト１０の両端部内周面に設けられた高付着性電極ベルト２０１の炭素繊維２１５が、給電部としての導電性プーリ１４の円筒部１４ｂ（図４参照）の外周面に接触する。これにより、高付着性電極ベルト２１０と導電性プーリ１４とが高い付着力によって接触して、高付着性電極ベルト２１０と導電性プーリ１４との間で摺動が生じることを低減或いはなくすことができる。その他の構成及び作用は、上述の第１の実施形態と同様である。
【００４２】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態ついて、図９及び図１０を用いて説明する。上述の各実施形態では、導電性付着部材を導電性プーリ１４とエンドレスベルト１０とのうちの一方に設けた例を説明した。これに対して本実施形態では、導電性付着部材を、導電性プーリ１４及びエンドレスベルト１０の両方に設けている。導電性プーリ１４及びエンドレスベルト１０の両方に導電性付着部材を設けた場合を図９及び図１０に示す。この場合、導電性プーリ１４は図４に示した導電性プーリ１４と同様の構造であってよく、エンドレスベルト１０は図８に示した高付着性電極ベルト２０１を有した構造であってよい。ただし、導電性プーリ１４には、炭素繊維１１５が導電性プーリ１４の外周面に対し垂直にではなく傾斜するように立設されている。
【００４３】
図９に示すように、炭素繊維１１５は導電性プーリ１４の外周面に対し一方向に傾斜して立設している。炭素繊維１１５の傾斜方向は、炭素繊維１１５の根元側がエンドレスベルト１０又は導電性プーリ１４の各回転方向下流側に向くよう設定されている。言い換えれば、導電性プーリ１４の外周面から先端に向かうほど導電性プーリ１４の回転方向上流側に傾斜するように、炭素繊維１１５は立設されている。炭素繊維１１５が傾斜して立設された導電性付着部材１１３は、炭素繊維１１５を基層１１４に転写する熱圧プレス工程において、プレスをかけている最中に、加圧側と固定側を相対的にずらすことによって生成される。
【００４４】
炭素繊維１１５を傾斜して立設することにより、導電性付着部材１１３は高付着性電極ベルト２０１にスムーズに入り込む。また、炭素繊維１１５と炭素繊維２１５とは密に接触するので、導電性プーリ１４とエンドレスベルト１０との間にはより強い付着力が生ずる。すなわち、上述したように導電性付着部材１１３と高付着性電極ベルト２０１は同じ炭素繊維で形成されており、既に説明した通り、それらは極細繊維がもつ分子間力による付着力を有する。図９に示した例では、対向する炭素繊維（１１５、２１５）が相互に入り込んで密に接触するため、分子間力が発現する箇所が増えてより強い付着力を得る。さらに、導電性付着部材１１３と高付着性電極ベルト２０１の炭素繊維（１１５、２１５）が互いに食い込んだ状態で接触するため、せん断方向（図９中の矢印Ｈ方向）の摩擦力がより高くなる。
【００４５】
このように、導電性プーリ１４及びエンドレスベルト１０の両方に導電性付着部材を設けた場合には、炭素繊維（１１５、２１５）が相互に接触する接触部Ｔで発生する分子間力と、炭素繊維（１１５、２１５）の食い込みによる力とがより強くなる。これにより、導電性付着部材１１３のせん断方向への移動に伴い生ずる同方向への力が高付着性電極ベルト２０１に対してより効率的に伝達される。他方、この場合でも、垂直方向（図９中の矢印Ｖ方向）の剥離に大きな力を必要としないことは変わりがない。したがって、導電性プーリ１４及びエンドレスベルト１０の両方に導電性付着部材を設けることは、スリップを生じさせずにエンドレスベルト１０を回転させることをより実現しやすい。
【００４６】
すなわち、図１０に示すように、高付着性電極ベルト２０１に対し導電性付着部材１１３がせん断方向に移動する範囲ＨＡでは、導電性付着部材１１３と高付着性電極ベルト２０１とは剥離し難い。他方、高付着性電極ベルト２０１に対し導電性付着部材１１３が垂直方向に比較的に大きく移動する範囲ＨＢでは、導電性付着部材１１３と高付着性電極ベルト２０１とは容易に剥離し得る。ところで、高付着性電極ベルト２０１と導電性付着部材１１３とが接触する範囲ＨＡにおいては、両者が確実に接触するよう、当該範囲ＨＡでの高付着性電極ベルト２０１の内径より、炭素繊維１１５の先端を含むまでの導電性プーリ１４の外径を大きくしている。これにより、範囲ＨＡでは炭素繊維１１５，２１５がともに撓みながら接触してエンドレスベルト１０に対し駆動力を効率良く伝達する。
【００４７】
また、導電性付着部材１１３の炭素繊維１１５は傾斜して立設されているため、図５に示すように炭素繊維１１５が垂直方向に立設されている場合に比べ、より多くの数の炭素繊維１１５を高付着性電極ベルト２０１の炭素繊維２１５に接触させることができる。すなわち、垂直方向に立設された炭素繊維１１５を対向面へ当接させた場合、炭素繊維１１５を押し潰す力によって座屈して撓みが形成されるが、炭素繊維１１５の長さにはばらつきがあるために、対向面に届かずに接触できないものが生じる場合がある。これに対し、炭素繊維１１５が傾斜していると、押し潰す力に対して全ての炭素繊維の撓む方向が揃うこととなり、個々の繊維が所謂片持ち梁のような弾性力で対向面に接触するため、より多くの炭素繊維１１５を対向面に当接させることができる。
【００４８】
以上のように、導電性付着部材１１３をエンドレスベルト１０に設けても、あるいは導電性プーリ１４とエンドレスベルト１０の両方に設けても、上述した導電性プーリ１４に設けた場合と同様の効果が得られる。特に導電性付着部材１１３を導電性プーリ１４とエンドレスベルト１０の両方に設けると、これらを密に接触し得るので、摺動により生じる微粉を原因とする接触不良を起こすことがなく、エンドレスベルト１０の発熱層１０ｂへ安定的に給電することができる。また、エンドレスベルト１０と導電性プーリ１４とが接触する範囲が増えるので、導電性プーリ１５からエンドレスベルト１０の発熱層１０ｂへとより安定した給電を行うことができる。さらに、エンドレスベルト１０のスリップが生じ難いので記録材Ｐの搬送性を向上させられる。
【００４９】
なお、図９に示した実施例では、導電性プーリ１４に設けた導電性付着部材１１３の炭素繊維１１５だけを傾斜させているがこれに限られない。エンドレスベルト１０に設けた高付着性電極ベルト２０１の炭素繊維２１５を傾斜させた場合や、双方の炭素繊維１１５，２１５をともに傾斜させても同様の効果を得ることができる。導電性付着部材１１３における炭素繊維１１５の傾斜方向は前述の通り、定着ニップ部へのスムーズな侵入のため、炭素繊維１１５の根元側がエンドレスベルト１０又は導電性プーリ１４の各回転方向（図１０の矢印Ａ参照）下流側に向くよう設定するとよい。一方、導電性付着部材１１３から駆動を受ける高付着性電極ベルト２０１は炭素繊維２１５が座屈しないよう、炭素繊維２１５の根元側がエンドレスベルト１０又は導電性プーリ１４の各回転方向（図１０の矢印Ａ参照）上流側に向くよう設定するとよい。言い換えれば、エンドレスベルト１０の内周面から先端に向かうほどエンドレスベルト１０の回転方向下流側に傾斜するように立設されているとよい。
【００５０】
なお、上述した定着装置では、板ばね１９を張架ローラ１２に設けた導電性プーリ１４に接触させ、該導電性プーリ１４を介してエンドレスベルト１０を発熱させるようにしたがこれに限らない。例えば、テンションローラ１３に設けたプーリ１５を導電性として、これにテンションローラ１３に設けた板ばね１９を介して不図示の外部電源から給電させ、エンドレスベルト１０を発熱させるようにしてもよい。
【００５１】
なお、上述した加熱部２では、エンドレスベルト１０の両端部にエンドレスベルト１０とは別体の電極ベルト（１１、２０１）を設けた例を示したがこれに限らず、電極ベルト（１１、２０１）はエンドレスベルト１０に一体形成されてもよい。また、導電性発熱体として、エンドレスベルト１０に一体形成された導電性材料からなる発熱層１０ｂを例に示したがこれに限らず、例えばフィルム状の発熱抵抗体よりなる通電発熱片などの公知の他の部材であってもよい。
【００５２】
なお、本発明に係る加熱部２を定着装置１に適用した例を示したがこれに限られない。例えば、加熱部２は、未定着トナー像の形成された記録材を予め所定温度まで加熱してから定着装置へと送り出すプレ加熱装置に適用してもよい。即ち、このプレ加熱装置に本発明の加熱装置の構成を適用してもよい。さらには、定着装置を通ることによって生じ得る記録材のカールを低減するために、トナー像を転写する以前に記録材を加熱するカセットヒータなどとしても適用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１…定着装置、２…加熱部、１０…エンドレスベルト、１０ｂ…発熱層、
１１…電極ベルト、１２…張架ローラ、１３…テンションローラ、１４…導電性プーリ、
１５…プーリ、１９…板ばね、５０…加圧ローラ、１１３…導電性付着部材、
１１５（２１５）…炭素繊維、２０１…高付着性電極ベルト、Ｐ…記録材
【図１】
2015158540.tif 000003
【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】
2015158540.tif 000008
【図７】
2015158540.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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