(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗発熱層を含む無端状のベルトの周回経路内側に遊挿された第１ローラを、前記ベルトの外側から当該ベルトを介して第２ローラで押圧して、当該ベルト表面と当該第２ローラとの間に定着ニップを形成すると共に、前記ベルトを周回させつつ、前記抵抗発熱層を発熱させて、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、前記未定着画像の熱定着を行う定着装置であって、
前記ベルトの外周面のシート通紙領域を挟んで設けられた１対の輪環状の電極に、給電部材を接触させて前記抵抗発熱層に給電する構成を有し、
前記給電部材を、
前記定着ニップよりも前記ベルトの周回方向の上流側であって、
前記給電部材の接触面のベルト周回方向における前記定着ニップ側の端と前記第１ローラの中心を結んだ線分と、第１および第２ローラの回転中心を結んだ線分とがなす角度が、ベルトの周回方向と逆の方向において、３０°以上、６０°以下の範囲となる位置に設けることにより、
当該定着ニップから前記接触位置に至る前記ベルト部分を、ベルト周回中において、前記第１ローラに密着させることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記給電部材は、ブロック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】
請求項１または２に記載の定着装置を備える画像形成装置。
【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用いた画像形成装置に関し、特に、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において、当該定着ベルトの長寿命化を図る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリンタ等の画像形成装置では、ハロゲンヒータを熱源とする定着装置よりも省エネルギー化を図るという観点から、抵抗発熱層を含む定着ベルトを用いた定着装置を採用するものが提案されている。（例えば、特許文献１）
図８は、このような定着装置５００の構成例を示す概略斜視図である。
同図に示すように、定着装置５００は、定着ベルト５５４、押圧ローラ５５０、加圧ローラ５６０および交流電源に接続された一対の給電ローラ５７０などを備えている。
【０００３】
定着ベルト５５４は、抵抗発熱層５５４ｂを含む円筒状の弾性変形可能なベルトであって、幅方向（Ｙ軸方向）の両端部の外周において、抵抗発熱層５５４ｂ上に電極５５４ｅが形成されたものである。
押圧ローラ５５０は、芯金５５１の表面が弾性層５５２で覆われており、定着ベルト５５４の周回経路内側に遊挿されている。
【０００４】
加圧ローラ５６０は、定着ベルト５５４の周回経路外側に配され、定着ベルト５５４を介して押圧ローラ５５０を押圧し、定着ニップ５３０を形成する。
また、加圧ローラ５６０は、駆動モータ（不図示）からの駆動力を受けて同図の矢印Ｐ方向に回転する。この駆動力が定着ベルト５５４を介して押圧ローラ５５０に伝わることにより、定着ベルト５５４と押圧ローラ５５０とが同図の矢印Ｑ方向に従動回転する。
【０００５】
一対の給電ローラ５７０は、定着ベルト５５４の周回経路外側から当該定着ベルト５５４の電極５５４ｅに接触して、同図の下方に押し付けるように構成されており、これにより、定着ベルト５５４の抵抗発熱層５５４ｂに給電される。
以上の構成において、定着ベルト５５４が周回駆動されつつ、給電ローラ５７０を介して電極５５４ｅに電力が供給されると、電気抵抗としては、電極５５４ｅの方が抵抗発熱層５５４ｂよりも遥かに小さく、電極５５４ｅにおける電圧降下は無視できるほどなので、電流が電極５５４ｅの周方向全体に流れ込み、抵抗発熱層５５４ｂ全体にＹ軸方向の電流が流れて発熱する。
【０００６】
なお、電流Ｉの向きは周期的に逆転するため、図８における電流Ｉの向きは、ある一瞬における状態を例示したものである。
このとき、定着ベルト５５４は、定着ニップ５３０と給電ローラ５７０に押し付けられている部分以外で、他の部材との接触が生じておらず、熱が周囲に逃げにくいので、ジュール発熱により定着ニップ５３０の領域が効率的に昇温され、記録シート（不図示）上に形成されたトナー像が定着ニップ５３０を通過する際に、加熱、加圧されて当該記録シートに熱定着される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１０９９９７号公報
【特許文献２】特開平９−１６０１３号公報
【特許文献３】特開平８−２０２１８３号公報
【特許文献４】特開平８−２７２２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、加圧ローラ５６０を、定着ベルト５５４を介して押圧ローラ５５０に押し付けた状態で回転駆動させると、定着ベルト５５４が楕円状に変形する上、定着ベルト５５４および給電ローラ５７０との間に生じる摩擦などの影響により、定着ベルト５５４の走行状態が不安定となり、当該定着ベルト５５４に生じている弛み部分の走行軌跡に変動が生じる（以下、「波打ち現象」という。）。
【０００９】
図９（ａ）および（ｂ）は、定着ベルト５５４において、波打ち現象が生じている様子をやや誇張して示す図である。
図９（ａ）に示すように、給電ローラ５７０は、通常、圧縮ばね５７１などによって、押圧ローラ５５０方向へと付勢されており、弛み部分の盛り上り部５５４ａを乗り越えるときに、押圧ローラ５５０から遠ざかる方向に跳ね上げられた後、元に位置に戻ろうとするが、定着ベルト５５４の動きに追従するのが遅れると、図９（ｂ）に示すように、給電ローラ５７０と定着ベルト５５４との間に隙間Ｓが生じる。
【００１０】
このとき、給電ローラ５７０と定着ベルト５５４との電位差により、隙間Ｓにおいてスパーク放電が生じて、定着ベルト５５４表面に小さな穴を開けてしまい、定着ベルト５５４の寿命が短くなるという問題がある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、抵抗発熱層とこれに給電するための電極とが形成された定着ベルトを有し、当該定着ベルトの周回経路内側に押圧ローラが遊挿されている抵抗発熱式の定着装置および画像形成装置において、定着ベルトの長寿命化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、抵抗発熱層を含む無端状のベルトの周回経路内側に遊挿された第１ローラを、前記ベルトの外側から当該ベルトを介して第２ローラで押圧して、当該ベルト表面と当該第２ローラとの間に定着ニップを形成すると共に、前記ベルトを周回させつつ、前記抵抗発熱層を発熱させて、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、前記未定着画像の熱定着を行う定着装置であって、前記ベルトの外周面のシート通紙領域を挟んで設けられた１対の輪環状の電極に、給電部材を接触させて前記抵抗発熱層に給電する構成を有し、前記給電部材を、前記定着ニップよりも前記ベルトの周回方向の上流側であって、前記給電部材の接触面のベルト周回方向における前記定着ニップ側の端と前記第１ローラの中心を結んだ線分と、第１および第２ローラの回転中心を結んだ線分とがなす角度が、ベルトの周回方向と逆の方向において、３０°以上、６０°以下の範囲となる位置に設けることにより、当該定着ニップから前記接触位置に至る前記ベルト部分を、ベルト周回中において、前記第１ローラに密着させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成により、第１と第２のローラの回転により上記ベルトを定着ニップ側に引き込もうとする際に、ベルトと給電部材の接触による発生する摩擦力に起因して張力が生じ、これにより、ベルトが第１ローラ周面に押し付けられて、ベルトが第１ローラ周面に密着させることが可能となり、定着ニップから給電部材との接触位置に到るまでのベルトの走行軌跡が安定して波打ち現象が生じない。
【００１３】
このため、給電部材とベルトの間に隙間が生じて放電することが抑制され、ベルトの長寿命化を図ることが可能となる。
【００１４】
また、前記給電部材は、ブロック状であることが望ましい。
なお、本発明は、上記定着装置を備えた画像形成装置としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明における実施の形態に係る定着装置を備える画像形成装置の一例であるタンデム型カラープリンタの構成を説明するための概略図である。
【図２】上記定着装置の構成を示す一部切り欠き斜視図である。
【図３】上記定着装置の定着ベルトの積層構造を示す断面図である。
【図４】上記定着装置の断面図である。
【図５】給電部材の配設位置を、定着ニップＮよりも定着ベルトの周回方向における下流側に設けた構成における定着ベルトの走行状態を示す図である。
【図６】給電部材の配設位置をさらに下流側に変更した場合における、定着ベルトのある一瞬の走行状態を示す図である。
【図７】定着ベルトの給電部材の配設位置を変化させて、電極層および給電部材間のベルト駆動中における抵抗値の変動率を求めた結果示す図である。
【図８】従来の画像形成装置における定着装置の斜視図である。
【図９】（ａ）および(ｂ)は、従来の定着装置において、定着ベルトの弛み部分の走行軌跡が変動している状況を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る定着装置及び画像形成装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
＜画像形成装置の構成＞
図１は、本発明の実施の形態に係る定着装置を備える画像形成装置の一例であるタンデム型カラープリンタ（以下、単に「プリンタ」という）の構成を説明するための概略図である。
【００１７】
同図に示すように、このプリンタ１は、画像プロセス部３、給紙部４、定着部５および制御部６０を備えており、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、マゼンタ、シアンおよびブラックからなるトナー像を形成し、これらを多重転写してフルカラーの画像形成を実行する。
【００１８】
以下、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各再現色をＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋと表し、各再現色に関連する構成部分の番号にこのＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを添字として付加する。
＜画像プロセス部＞
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３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ、光学部１０、中間転写ベルト１１などを備えている。
【００１９】
作像部３０Ｙは、感光体ドラム３１Ｙ、その周囲に配設された帯電器３２Ｙ、現像器３３Ｙ、一次転写ローラ３４Ｙ、感光体ドラム３１Ｙを清掃するためのクリーナ３５Ｙなどを備えており、感光体ドラム３１Ｙ上にＹ色のトナー像を作像する。他の作像部３０Ｍ〜３０Ｋについても、作像部３０Ｙと同様の構成になっており、同図では符号の表記を省略している。
【００２０】
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６０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、感光体ドラム３１Ｙ〜３１Ｋを露光走査させる。
【００２１】
この露光走査により、帯電器３２Ｙ〜３２Ｋにより帯電された感光体ドラム３１Ｙ〜３１Ｋ上に静電潜像が形成される。各静電潜像の形成は、現像器３３Ｙ〜３３Ｋにより現像して得られた感光体ドラム３１Ｙ〜３１Ｋ上の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。
【００２２】
一次転写ローラ３４Ｙ〜３４Ｋ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方向に移動する。
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。
【００２３】
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。
＜定着部の構成＞
図２は、上記定着部５の構成を示す部分断面斜視図である。
【００２４】
同図に示すように、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１７０とを備える。
押圧ローラ１５０は、定着ベルト１５４に遊挿されると共に、押圧ローラ１５０と加圧ローラ１６０とが平行に配置されており、定着ベルト１５４を介して加圧ローラ１６０を不図示の付勢機構で押圧ローラ１５０側に付勢することにより、定着ベルト１５４と加圧ローラ１６０との間に定着ニップが形成され、この定着ニップを記録シートＳが通過することにより記録シートＳ上に形成されたトナー像が溶融・加圧されて定着するようになっている。
【００２５】
以下、定着部５の各部の構成について、詳細に説明する。
＜加圧ローラの構成＞
押圧ローラ１５０は、不図示の駆動機構により矢印Ｃ方向に回転駆動されると共に、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。
これにより、定着ベルト１５４と押圧ローラ１５０とが矢印Ｄ方向に従動回転する。
【００２６】
加圧ローラ１６０は、図２に示すように、芯金１６１と、これの両端部を除く部分を覆う弾性体層１６２とを有している。
芯金１６１は、不図示の駆動機構により回転駆動され、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス等からなる、外径が３０ｍｍの中実シャフトである。
なお、このような中実シャフトに替えて、厚みが０．１ｍｍ〜１０ｍｍの中空シャフト、もしくは、当該中空部分の内部に断面がＹ字状の補強リブを有する構造であってもよい。
【００２７】
弾性体層１６２は、シリコーンゴムからなる円筒体であり、厚みとしては、１ｍｍ以上、２０ｍｍ以下が望ましい。
本実施の形態では、弾性体層１６２の厚みは、３ｍｍに設定されており、外径が３６ｍｍとなっている。
また、弾性体層１６２のＹ軸方向の長さは、３７４ｍｍとなっている。
＜押圧ローラ＞
押圧ローラ１５０は、図２に示すように、長尺で円柱状の芯金１５１の周囲に弾性層１５２が形成されてなる。
【００２８】
芯金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２０ｍｍの中実シャフトであり、その軸方向における両端部は、図示しない定着部５の本体側フレームの軸受部に回転自在に軸支されている。
なお、このような中実シャフトに替えて、厚みが０．１ｍｍ〜１０ｍｍの中空シャフト、もしくは、当該中空の内部に断面がＹ字状の補強リブを有する構造であってもよい。
【００２９】
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の材料からなり、その厚みは、１ｍｍ〜２０ｍｍであり、これにより押圧ローラ１５０の外径は、２０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下に設定されるが、ここでは、３０ｍｍに設定されている。
また、弾性層１５２のＹ軸方向の長さは、３７４ｍｍとなっている。
【００３０】
無論、弾性層１５２のＹ軸方向の長さは、記録シートＳの最大通紙幅よりも大きく設定されている。
なお、弾性層１５２の硬度は、加圧ローラ１６０の弾性体層１６２の硬度よりも小さく設定されており、ニップ部Ｎにおいては、主に弾性層１５２が弾性変形する構成となっている。
＜定着ベルト＞
図３は、定着ベルト５１の積層構造を示す部分断面図である。
【００３１】
なお、同図は定着ベルト５１のローラ軸方向の一方の端部に着目したものであるが、他方の端部においても定着ベルト５１は同様の構成を備えている。
また、同図では、理解を容易にするために、やや厚みを誇張して示しており、各部材の寸法は下記に例示する寸法と、必ずしも対応が取れているものではない。
定着ベルト１５４は、積層構造を有する弾性変形可能な無端ベルトであり、同図に示すように、絶縁層１５４ａの外周面に、抵抗発熱層１５４ｂが積層されており、また、抵抗発熱層１５４ｂの外周面におけるＹ軸方向の両端部には、電極層１５４ｅが積層されている。
【００３２】
さらに、抵抗発熱層１５４ｂの外周面であって、電極層１５４ｅが積層されていない部分には、弾性層１５４ｃと離型層１５４ｄとが、この順で積層されている。
以下、定着ベルト１５４を構成する各層について詳細に説明する。
絶縁層１５４ａは、導電性を有しない材料、例えば、ＰＩ（polyimide）、ＰＰＳ（Poly(phenylene sulfide))、ＰＥＥＫ（polyetheretherketone）などのいずれかからなり、その厚みは約５０μｍであり、Ｙ軸方向の長さは、３７４ｍｍとなっている。
【００３３】
抵抗発熱層１５４ｂは、Ｙ軸方向の両端部に電位差が生じることにより電流が流れて、ジュール発熱する筒状の発熱体である。
より具体的には、抵抗発熱層１５４ｂは、厚みが、５μｍ以上、１００μｍ以下であって、ＰＩ（ポリイミド）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均一に分散させてなる。
【００３４】
また、抵抗発熱層１５４ｂのＹ軸方向の長さは、絶縁層１５４ａと同様の３７４ｍｍとなっている。
抵抗発熱層１５４ｂに用いるベースの材料（以下、「ベース材」という。）として、他にもＰＰＳおよびＰＥＥＫなどを使用することができる。
ここで、導電フィラーとしては、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、ＭｇおよびＮｉなどの金属粉末、または、グラファイト、カーボンブラック、カーボンナノファイバーおよびカーボンナノチューブなどの炭素化合物粉末、もしくは、ヨウ化銀、ヨウ化銅などの無機化合物中の高イオン導電体が挙げられ、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るために、繊維状にすることが望ましい。
【００３５】
本実施の形態では、形状が繊維状の導電フィラー、例えば、Ｎｉを上記ベース材に均一に分散させている。
ここで、抵抗発熱層１５４ｂの体積抵抗率は、１０×１０＾−６〜１．０×１０＾−２  Ω・ｍ程度が望ましく、さらに、本実施の形態における定着部５の仕様においては、体積抵抗率を１．０×１０＾−５〜５．０×１０＾−３  Ω・ｍに設定することが望ましい。
【００３６】
弾性層１５４ｃ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１５４ｃ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１５４ｄ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り、厚みは、５μｍ以上、１００μｍ以下である。
【００３７】
電極層１５４ｅは、抵抗発熱層１５４ｂのＹ軸方向における両端部の外周を一周するように形成されており、抵抗発熱層１５４ｂに給電するための１対の輪環状の電極として機能する。
また、電極層１５４ｅは、例えば、抵抗発熱層１５４ｂよりも電気抵抗率の低いＣｕ、Ａｌ、Ｎｉ、真鍮、リン青銅等の金属を、抵抗発熱層１５４ｂの外周面の両端部に化学めっき、もしくは、電気めっき等を行って形成されてなる。
【００３８】
この他にも、上記材料からなる帯状のシートを、電極層１５４ｅを抵抗発熱層１５４ｂのＹ軸方向の両端部に、導電性を有する接着剤などで貼り付けても良い。
そして、電極層１５４ｅの幅（Ｙ軸方向の長さ）が１８ｍｍとなっている。
さらに、電極層１５４ｅの厚みは、適度の強度を有しつつ、特に定着ニップＮにおけるベルトの変形に追従するために必要な柔軟性を確保するため、５μｍ以上、１００μｍ以下が望ましく、ここでは、２０μｍに設定されている。
＜給電部材＞
図２に戻って、給電部材１７０は、リード線１７５を介して外部の交流電源１８０に電気的に接続されており、定着ベルト１５４の後述する１対の電極層１５４ｅに摺接して、これに給電するためのものである。
【００３９】
リード線１７５には、不図示の継断器（リレースイッチ）を介して交流電源１８０に接続されており、不図示の温度センサで検出された定着ベルト１５４の表面温度に基づいて制御部６０が当該継断器をＯＮ・ＯＦＦ制御することにより、定着ベルト１５４が所定の目標温度となるように構成されている。
給電部材１７０は、ブラシ部１７１、弾性部材１７２、支持板１７３およびシャフト部１７４からなる。
【００４０】
ブラシ部１７１は、例えば、厚み３０ｍｍ、Ｙ軸方向における幅１０ｍｍ、摺動方向の長さ５ｍｍのブロック状の導電体であって、摺動性および導電性を共に備える銅黒鉛質、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。
電極層１５４ｅに大電流が流れて穴が開く不具合の発生は、給電部材１７０および電極層１５４ｅ間に放電が生じた場合だけでなく、例えば、一時的に両者の接触面積が極端に小さくなり、局所的に電流密度が高くなった場合も考えられる。
【００４１】
上述のように、ブロック状のブラシ部１７１を電極層１５４ｅに押し当てることで、通電面積を広く確保することができ、両者の接触状態が不安定になった場合でも、一時的に接触面積が極端に小さくなる確率を低くすることができる。
シャフト部１７４は、金属などからなる導電性を有するシャフトであって、一方の端部が、ブラシ部１７１に埋め込まれて固定されており、もう一方の端部が、リード線１７５に接続されている。
【００４２】
支持板１７３は、定着部５の本体側フレームに接合されており、貫通穴（不図示）を有し、この貫通穴にシャフト部１７４が摺動自在な状態で挿入されている。
弾性部材１７２は、例えば、圧縮コイルばねであり、ブラシ部１７１と支持板１７３の間に介挿されており、図２示すように、ブラシ部１７１を電極層１５４ｅの外周に押し付けている。
【００４３】
図４は、図２における断面部をＹ方向から見たときの図であり、給電部材１７０の配設位置を示している。なお、この図では、図面が見やすいように断面を示すハッチングは意図的に省略している。
給電部材１７０は、図４に示すように、定着ニップＮよりも定着ベルト１５４の周回方向の上流側であって、かつ、給電部材１７０の定着ベルト１５４の外周面に接触する領域における定着ベルト１５４の周方向（以下、「ベルト周方向」という。）の定着ニップ側の端Ｐ２と押圧ローラ１５０の回転中心Ｏ１とを結んだ線分Ｌ２が、押圧ローラ１５０の回転中心Ｏ１を中心にして、押圧ローラ１５０および加圧ローラ１６０の回転中心Ｏ１、Ｏ２を結んだ直線Ｌ１から、前記周回方向と逆の方向において８０°以下となる範囲Ｍ内に設けられている。
【００４４】
ここで、定着ニップＮよりも定着ベルト１５４の周回方向の上流側において、線分Ｌ１と線分Ｌ２とが成す角度を、角度θ１と定義する。
以下、このように給電部材１７０の配設位置の有効性について説明する。
本願の発明者は、先ず、図５に示すように、給電部材１７０を、定着ニップＮよりも定着ベルト１５４の周回方向における下流側であって、かつ、押圧ローラ１５０および加圧ローラ１６０の回転中心Ｏ１、Ｏ２を結んだ直線Ｌ１と、定着ベルト１５４の外周面に接触する領域におけるベルト周方向の定着ニップ側の端Ｐ１と押圧ローラ１５０の回転中心Ｏ１を結んだ線分Ｌ３とが成す角度θ２が、約５０[°]となる構成において、定着ベルト１５４の走行状態を確認した。
【００４５】
同図は、このときの定着ベルト１５４の走行状態を示す図である。
当該構成では、定着ベルト１５４は、定着ニップＮの出口付近において、定着ベルト１５４を周回方向下流側へ押し出す力ｆ0に対して、定着ベルト１５４と給電部材１７０との間に生じる摩擦力ｆ１が逆に作用して、その間の定着ベルト１５４に小さな弛み部Ｆが生じ易く、これが波打ち現象を惹起する。
【００４６】
そのため、電極層１５４ｅと給電部材１７０との接触状態が不安定となり、両者の間に放電が生じ易くなって、定着ベルト１５４の寿命を縮めることになる。
さらに、角度θ２の値を、徐々に拡大していくと、従来技術の状態に近付いていき、ニップ部Ｎ下流側と給電部材の接触位置までの距離が長くなり、その部分の弛み量も大きくなって、その周回軌道が不安定になって波打ち現象がより生じやすくなり、電極層１５４ｅと給電部材１７０との接触状態が悪くなる。
【００４７】
図６は、給電部材１７０の定着ベルト１５４の外周面に接触する領域におけるベルト周方向の中心位置と押圧ローラ１５０の回転中心Ｏ１とを結んだ直線ＣＬとが成す角度の値を１８０[°]としたときの定着ベルト１５４のある一瞬の走行状態を示す図である。
同図に示すように、給電部材１７０のベルト周方向の両側には、それぞれ弛み部ＧおよびJが存在している。
【００４８】
定着ベルト１５４が周回駆動されると、これら弛み部ＧおよびJの走行軌跡が、弛み部Ｇ’およびＪ’の走行軌跡のようになり、不安定となっていることが、電極層１５４ｅと給電部材１７０との接触状態を安定させない理由と考えられる。
そこで、発明者は、図４に示すように、給電部材１７０を、定着ニップＮよりも定着ベルト１５４の周回方向における上流側であって、かつ、押圧ローラ１５０および加圧ローラ１６０の回転中心Ｏ１、Ｏ２を結んだ直線Ｌ１と、給電部材１７０の定着ベルト１５４の外周面に接触する領域における定着ベルト１５４のベルト周方向の定着ニップ側の端Ｐ２と押圧ローラ１５０の回転中心Ｏ１とを結んだ線分Ｌ２とが成す角度θ１が、５０[°]となる構成において、定着ベルト１５４の走行状態を確認した。
【００４９】
すると、定着ベルト１５４を周回駆動させた状態において、定着ニップＮから給電部材１７０が定着ベルト１５４に接触する位置に至るまでの定着ベルト１５４の部分が、押圧ローラ１５０の外周面に密着して、電極層１５４ｅと給電部材１７０との間の接触状態が安定し、両者の間に放電が生じることもなかった。
これは次の理由によるものと考えられる。すなわち、押圧ローラ１５０と加圧ローラ１６０の回転により定着ベルト１５４を定着ニップＮに引き込もうとする際に、定着ベルト１５４と給電部材１７１の接触により発生する摩擦力に起因して定着ベルト１５４に張力が生じ、これにより、定着ベルト１５４が押圧ローラ１５０の周面に押し付けられて密着するため、定着ニップＮから給電部材１７１との接触位置に到るまでの間では定着ベルト１５４の走行軌跡が安定して波打ち現象が生じない。したがって、給電部材１７１と定着ベルト１５４における電極との間に隙間が生じる余地がなくなり、そのためにスパーク放電が生じなくなったからである。
【００５０】
そこで、発明者は、電極層１５４ｅと給電部材１７０とが安定的に接触できる角度θ１の大きさをどこまで大きくできるかについて実験を試みた。
この実験では、定着ベルト１５４を駆動している時の電極層１５４ｅおよび給電部材１７０間の抵抗値の最大値をＲ１とし、定着ベルト１５４を停止している時における電極層１５４ｅおよび給電部材１７０間の抵抗値をＲ２とし、角度θ１の値を変化させつつ、Ｒ１およびＲ２の値を計測した。
【００５１】
そして、これらＲ１およびＲ２の計測値を以下に示す式２に代入して、電極層１５４ｅと給電部材１７０ととの間の抵抗値の変動率（以下、「抵抗変動率」という。）Ｈ[％]を求めた。
（式２）  Ｈ＝（Ｒ１−Ｒ２）／Ｒ２×１００
ここで、抵抗変動率Ｈ[％]が小さい場合は、電極層１５４ｅと給電部材１７０との接触状態が安定していることを意味し、その逆は、上記接触状態が不安定であることを意味する。
【００５２】
図７は、上記実験の結果を示す図である。
当該実験に使用した定着装置は、本実施の形態における定着部５と基本的に同一であり、給電部材の配位置のみを変更している。
同図に示すように、θ１が２０[°]から８０[°]までの範囲では、抵抗変動率Ｈ[％]の値が２％〜４％と低い値となっており、電極層１５４ｅと給電部材１７０との接触状態が安定していることがわかる。
【００５３】
一方、θ１が８０[°]を越えると、抵抗変動率Ｈ[％]の値が急上昇し、電極層１５４ｅと給電部材１７０との接触状態が不安定になっている。
これは、θ１が８０[°]以下の範囲では、ニップ部Ｎおけるベルトの引き込み力が支配的であると共に、給電部材で押圧しなくても、もともと押圧ローラ１５０外周面と定着ベルト１５４の内周面との距離が短い範囲であるので、押圧ローラ１５０と定着ベルト１５４との密着性が維持しやすかったが、θ１が８０[°]〜１７０[°]の範囲では、給電部材で押圧しない場合には押圧ローラ１５０外周面と定着ベルト１５４の内周面との距離がますます大きくなる範囲であり、かつ、それよりもベルト周回方向上流側で発生しているたわみ部分の起動の変動の影響を強く受けて、定着ベルト１５４が押圧ローラ１５０表面から離れやすくなるためであると考えられる。
【００５４】
以上のような理由から、θ１が２０[°]〜８０[°]の範囲では、定着ベルト１５４を周回駆動した状態において、給電部材１７０が定着ベルト１５４に接触する位置から定着ニップＮに至るまでの定着ベルト１５４の部分と、押圧ローラ１５０の外周面との密着状態が安定的に維持されるため、電極層１５４ｅと給電部材１７０との接触状態を安定させて、定着ベルト１５４の長寿命化を図ることができるものである。
【００５５】
さらに、同図に示すように、θ１の値が５０[°]のときに、抵抗変動率Ｈの値が最低となっており、当該角度の前後における変動率Ｈの変化も小さくなっていることから、θ１の値が３０[°]以上、６０[°]以下の範囲にあることがより望ましい。
ここで、θ１の値が５０[°]から２０[°]に近付くにつれ、抵抗変動率Ｈの値が、次第に大きくなっているのは、ニップ部Ｎの変形による影響を受け易くなるからだと考えられる。
【００５６】
なお、給電部材１７０の配設位置を、定着ニップＮよりも定着ベルト１５４の周回方向の上流側とし、θ１が２０［°］未満のデータがないのは、それ以上θ１を小さくすると定着ニップＮに給電部材１７０が干渉してしまうからである。
＜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。
【００５７】
（１）上記実施の形態では、定着ベルト１５４は、絶縁層１５４ａと、抵抗発熱層１５４ｂと、弾性層１５４ｃと、離型層１５４ｄと、電極層１５４ｅとを有していたが、これに限らず、少なくとも抵抗発熱層１５４ｂと電極層１５４ｅとを有していればよい。
例えば、モノクロの複写機では、カラーの複写機に比べ、定着ニップ幅を小さく設定しても、定着品質の劣化がそれほど目立たないため、定着ベルト１５４内の弾性層１５４ｃを省略することが考えられる。
【００５８】
（２）また、上記実施の形態では、給電部材１７０は、ブロック状のブラシ部１７１を、ブラシ部１７１の電極層１５４ｅに当接させていたが、これに限らず、場合によっては、ブラシ部１７１の代わりに金属ローラを用いて、電極層１５４ｅとの電気的接触を保ってもよい。
なお、金属ローラを用いることで、定着ベルト１５４に作用する摩擦抵抗が小さくなり、給電部材１７０と定着ベルト１５４との接触位置から定着ニップＮに至るまでの定着ベルト１５４の部分の張力が、減少するものと考えられる。
【００５９】
当該張力は、押圧ローラ１５０の外周面に密着させ、電極層１５４ｅおよび給電部材１７０間の接触状態の安定化に寄与しているものと考えられるため、上記張力を確保したい場合には、金属ローラに回転軸に板ばね等を当接させて、上記摩擦抵抗を増加することが望ましい。
（３）また、上記実施の形態のように、加圧ローラ１６０を回転駆動させ、押圧ローラ１５０を従動回転させていたが、この構成に限られない。
【００６０】
例えば、押圧ローラ１５０を回転駆動させ、加圧ローラ１６０を従動回転させても構わず、また、押圧ローラ１５０および加圧ローラ１６０の両方を回転駆動させてもよい。
（４）上記実施の形態では、押圧ローラ１５０の弾性層１５２の硬度は、加圧ローラ１６０の弾性体層１６２の硬度よりも低く設定されており、定着ニップＮでの変形は、主に押圧ローラ１５０の弾性層１５２において生じるとしたが、これに限られず、場合によっては、定着品質が低下しなければ、弾性層１５２の硬度を弾性体層１６２の硬度よりも高く設定しても良いし、弾性層１５２および弾性体層１６２を同等の硬度に設定しても良い。
【００６１】
（５）なお、上記実施の形態では、本発明に係る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、モノクロプリンタなどでもよく、要するに、抵抗発熱層とこれに給電するための電極層を含む定着ベルトの周回経路内に押圧ローラが遊挿された抵抗発熱式の定着装置および、当該定着装置を備える画像形成装置一般に適用することができる。
【００６２】
また、上記実施の形態および上記変形例の内容をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、押圧ローラが、抵抗発熱層とこれに給電するための電極とを含む定着ベルトの周回経路内側に遊挿されており、上記周回経路の外側から加圧ローラにより定着ベルトを介した状態で押圧されて定着ニップが形成される定着装置および画像形成装置に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１    プリンタ
３    画像プロセス部
４    給紙部
５    定着部
１０    光学部
１１    中間転写ベルト
１２    駆動ローラ
１３    従動ローラ
３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ    作像部
３１    感光体ドラム
３２    帯電器
３３    現像器
３４    一次転写ローラ
３５    クリーナ
４１    給紙カセット
４２    ローラ
４３    搬送路
４４    タイミングローラ対
４５    二次転写ローラ
４６    二次転写位置
５１    定着ベルト
６０    制御部
７１    排出ローラ対
７２    排出トレイ
１５０    押圧ローラ
１５１、１６１    芯金
１５２    弾性層
１５４    定着ベルト
１５４ａ  絶縁層
１５４ｂ  抵抗発熱層
１５４ｃ  弾性層
１５４ｄ  離型層
１５４ｅ  電極層
１６０    加圧ローラ
１６２    弾性体層
１７０    給電部材
１７１    ブラシ部
１７２    弾性部材
１７３    支持板
１７４    シャフト部
１７５    リード線
１８０    交流電源
【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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【図８】
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【図９】
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