(57)【要約】【課題】ウォームアップ時間を短縮し、かつ、長時間連続的に使用する場合であっても、所望の定着特性を発揮することのできる定着装置および画像形成装置を提供すること。【解決手段】定着装置９０は、第１のヒータ９３を備えた加圧ローラ９１と、加圧ローラ９１の外周面に接触するように循環回転可能に設けられた無端ベルト９２と、無端ベルト９２の内側に設けられた第２のヒータ９４とを有し、第１のヒータ９３および第２のヒータ９４は、それぞれ、多孔質セラミックスにより構成された発熱体９３１、９４１を備え、未定着像Ｔを担持する記録媒体Ｐをニップ部Ｎに通過させて、記録媒体Ｐを加圧および加熱することで、未定着像Ｔを記録媒体Ｐに定着させるように構成されている。【選択図】図２
2008233569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により発熱する第１のヒータを備え、回転可能に設けられたローラと、
前記ローラの外周面に接触するように循環回転可能に設けられた無端ベルトと、
前記無端ベルトの内側に設けられた、通電により発熱する第２のヒータとを有し、
前記第１のヒータおよび前記第２のヒータは、それぞれ、多孔質セラミックスにより構成された発熱体と、該発熱体に通電するための１対の電極とを備え、
未定着像を担持する記録媒体を前記加圧ローラと前記無端ベルトとの間に通過させて、前記記録媒体を加圧・加熱することで、前記未定着像を前記記録媒体に定着させるように構成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記無端ベルトの内側には、前記無端ベルトを前記ローラの外周面に押圧する押圧部材が設けられている請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記押圧部材は、前記無端ベルトが所定の経路に沿って循環回転するのを案内するガイド部材を兼ねている請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記押圧部材には、凹部が形成され、該凹部内に前記第２のヒータが収納されている請求項２または３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記押圧部材は、断熱性を有している請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記押圧部材を前記下圧ローラ側へ向けて付勢する付勢手段を有している請求項２ないし５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
前記付勢手段は、前記無端ベルトの内側に設けられている請求項６に記載の定着装置。
【請求項８】
前記第２のヒータは、前記無端ベルトの内周面に接触している請求項１ないし７のいずれかに記載の定着装置。
【請求項９】
前記第２のヒータは、前記無端ベルトと対向する面を覆うように形成された摺動性を有する低摩擦層を備えており、該低摩擦層の表面と前記無端ベルトの内周面とが摺動するように構成されている請求項１ないし８のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１０】
前記ローラは、円筒状または円柱状をなす基体と、該基体の外周面を覆うように形成された弾性層とを有し、前記第１のヒータの前記発熱体は、前記基体と前記弾性体との間に介在している請求項１ないし９のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１１】
前記ローラは、前記基体と前記第１のヒータの前記発熱体との間に、断熱性を有する断熱層を備えている請求項１０に記載の定着装置。
【請求項１２】
通電により発熱する第１のヒータを備え、回転可能に設けられたローラと、
前記ローラの外周面に接触するように循環回転可能に設けられた無端ベルトと、
前記無端ベルトの内側に設けられた、通電により発熱する第２のヒータとを有し、
前記第１のヒータおよび前記第２のヒータは、それぞれ、多孔質セラミックスにより構成された発熱体と、該発熱体に通電するための１対の電極とを備え、
未定着像を担持する記録媒体を前記加圧ローラと前記無端ベルトとの間に通過させて、前記記録媒体を加圧・加熱することで、前記未定着像を前記記録媒体に定着させるように構成されている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、定着装置および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用するプリンタ、複写機、ファクシミリなどの画像形成装置は、露光、現像、転写、定着のプロセスにより、紙などの記録媒体上に、トナーからなる画像を形成する（例えば、特許文献１参照）。このような画像形成装置には、トナーにより形成されたトナー像を未定着状態で担持する紙等の記録媒体に加熱および加圧することにより、前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置が備えられている。
【０００３】
このような定着装置として、回転可能に設けられたローラと、このローラに接触しかつ循環回転する無端ベルトと、無端ベルトを加熱するハロゲンヒータとを有しているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような定着装置は、ハロゲンヒータによって無端ベルトを加熱しつつ、ローラと無端ベルトの間（ニップ部）に、未定着像を担持した記録媒体を通紙することで、記録媒体を加熱・加圧して、記録媒体上に未定着像を定着させるように構成されている。
【０００４】
また、ハロゲンヒータの替わりに、ハロゲンヒータよりも昇温速度を速めるために多孔質セラミックスで構成されたセラミックヒータを用いているものも知られている（例えば、特許文献２参照）。
しかし、このような定着装置では、記録媒体を加熱するための熱源（ハロゲンヒータやセラミックヒータ）が無端ベルトの内部にしか設けられていないため、例えば、（１）定着装置の起動が開始されてからニップ部の温度が所定の温度に達するまでの時間（ウォームアップ時間）が長くなってしまったり、（２）複数枚の記録媒体を連続してニップ部に通過させる場合に、ニップ部の熱が各記録媒体によって奪われてしまい、ニップ部の温度が徐々に低下し、所望の定着特性を発揮することが困難であったりする。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３０１０１４号公報
【特許文献２】特開２００４−２２２８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ウォームアップ時間を短縮し、かつ、長時間連続的に使用する場合であっても、所望の定着特性を発揮することのできる定着装置および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】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の定着装置は、通電により発熱する第１のヒータを備え、回転可能に設けられたローラと、
前記ローラの外周面に接触するように循環回転可能に設けられた無端ベルトと、
前記無端ベルトの内側に設けられた、通電により発熱する第２のヒータとを有し、
前記第１のヒータおよび前記第２のヒータは、それぞれ、多孔質セラミックスにより構成された発熱体と、該発熱体に通電するための１対の電極とを備え、
未定着像を担持する記録媒体を前記加圧ローラと前記無端ベルトとの間に通過させて、前記記録媒体を加圧・加熱することで、前記未定着像を前記記録媒体に定着させるように構成されていることを特徴とする。
これにより、ウォームアップ時間を短縮し、かつ、長時間連続的に使用する場合であっても、所望の定着特性を発揮することのできる定着装置を提供することができる。
【０００８】
本発明の定着装置では、前記無端ベルトの内側には、前記無端ベルトを前記ローラの外周面に押圧する押圧部材が設けられていることが好ましい。
これにより、確実に、前記ローラと前記無端ベルトの間を通過する前記記録媒体を加圧することができる。
本発明の定着装置では、前記押圧部材は、前記無端ベルトが所定の経路に沿って循環回転するのを案内するガイド部材を兼ねていることが好ましい。
これにより、前記無端ベルトを円滑に循環回転させることができる。
【０００９】
本発明の定着装置では、前記押圧部材には、凹部が形成され、該凹部内に前記第２のヒータが収納されていることが好ましい。
これにより、定着装置の小型化を図ることができる。
本発明の定着装置では、前記押圧部材は、断熱性を有していることが好ましい。
これにより、より効率的に、前記第２のヒータの熱を前記無端ベルトに伝達することができる。そのため、ウォームアップ時間を短縮し、かつ、長時間連続的に使用する場合であっても、所望の定着特性を発揮することができる。
【００１０】
本発明の定着装置では、前記押圧部材を前記下圧ローラ側へ向けて付勢する付勢手段を有していることが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で、確実に記録媒体を加圧することができる。
本発明の定着装置では、前記付勢手段は、前記無端ベルトの内側に設けられていることが好ましい。
これにより、定着装置の小型化を図ることができる。
【００１１】
本発明の定着装置では、前記第２のヒータは、前記無端ベルトの内周面に接触していることが好ましい。
これにより、前記第２のヒータからの熱によって、前記無端ベルトを効率的に加熱することができる。そのため、ウォームアップ時間を短縮することができる。
本発明の定着装置では、前記第２のヒータは、前記無端ベルトと対向する面を覆うように形成された摺動性を有する低摩擦層を備えており、該低摩擦層の表面と前記無端ベルトの内周面とが摺動するように構成されていることが好ましい。
これにより、前記無端ベルトを円滑に循環回転させることができる。
【００１２】
本発明の定着装置では、前記ローラは、円筒状または円柱状をなす基体と、該基体の外周面を覆うように形成された弾性層とを有し、前記第１のヒータの前記発熱体は、前記基体と前記弾性体との間に介在していることが好ましい。
これにより、簡単な構成でかつ効率的に、前記第１のヒータの熱で前記ローラを加熱することができる。そのため、ウォームアップ時間を短縮し、かつ、長時間連続的に使用する場合であっても、所望の定着特性を発揮することができる。
【００１３】
本発明の定着装置では、前記ローラは、前記基体と前記第１のヒータの前記発熱体との間に、断熱性を有する断熱層を備えていることが好ましい。
これにより、通電によって発生する前記第１のヒータからの熱を効率的に前記ローラの外周面に伝達することができる。その結果、定着装置の省電力化を図りつつ、ウォームアップ時間を短縮することができる。
【００１４】
本発明の画像形成装置は、通電により発熱する第１のヒータを備え、回転可能に設けられたローラと、
前記ローラの外周面に接触するように循環回転可能に設けられた無端ベルトと、
前記無端ベルトの内側に設けられた、通電により発熱する第２のヒータとを有し、
前記第１のヒータおよび前記第２のヒータは、それぞれ、多孔質セラミックスにより構成された発熱体と、該発熱体に通電するための１対の電極とを備え、
未定着像を担持する記録媒体を前記加圧ローラと前記無端ベルトとの間に通過させて、前記記録媒体を加圧・加熱することで、前記未定着像を前記記録媒体に定着させるように構成されている定着装置を備えることを特徴とする。
これにより、ウォームアップ時間を短縮し、かつ、長時間連続的に使用する場合であっても、所望の定着特性を発揮することのできる定着装置を備える画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の定着装置およびこれを備える画像形成装置の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
≪画像形成装置≫
図１は、本発明の第１実施形態にかかる画像形成装置を示す全体構成の模式的断面図である。
【００１６】
図１に示す本実施形態の画像形成装置１０は、露光・現像・転写・定着を含む一連の画像形成プロセスによって、紙やＯＨＰシート等の記録媒体に画像を形成するものである。このような画像形成装置１０は、図１に示すように、静電的な潜像を担持し図示矢印方向に回転する感光体２０を有し、その回転方向に沿って順次、帯電ユニット３０、露光ユニット４０、現像ユニット５０、一次転写ローラ６０、クリーニングユニット７５が配設されている。また、画像形成装置１０は、図１にて下部に、紙などの記録媒体Ｐを収容する給紙トレイ８２が設けられ、その給紙トレイ８２に対して記録媒体Ｐの搬送方向下流に、二次転写ローラ８０、定着装置９０が記録媒体Ｐの搬送方向に沿って順次配設されている。また、画像形成装置１０には、記録媒体の両面に画像を形成する場合に、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを表裏反転させて二次転写ローラ８０へ帰還させるための搬送部８８が設けられている。
【００１７】
以下、前述したような画像形成装置１０を構成する各部を順次説明する。
感光体２０は、円筒状の導電性基材（図示せず）と、その外周面に形成された感光層（図示せず）とを有し、その軸線まわりに図１中矢印方向に回転可能となっている。
帯電ユニット３０は、コロナ帯電などにより感光体２０の表面を一様に帯電するための装置である。
【００１８】
露光ユニット４０は、図示しないパーソナルコンピュータなどのホストコンピュータから画像情報を受けこれに応じて、一様に帯電された感光体２０上に、レーザを照射することによって、静電的な潜像を形成する装置である。
現像ユニット５０は、ブラック現像装置５１と、マゼンタ現像装置５２と、シアン現像装置５３と、イエロー現像装置５４との４つの現像装置を有し、これらの現像装置を感光体２０上の潜像に対応して選択的に用いて、前記潜像をトナー像として可視化する装置である。ブラック現像装置５１はブラック（Ｋ）トナー、マゼンタ現像装置５２はマゼンタ（Ｍ）トナー、シアン現像装置５３はシアン（Ｃ）トナー、イエロー現像装置５４はイエロー（Ｙ）トナーを用いて現像を行う。
【００１９】
本実施形態におけるＹＭＣＫ現像ユニット５０は、前述の４つの現像装置５１、５２、５３、５４を選択的に感光体２０に対向するように、回転可能となっている。具体的には、このＹＭＣＫ現像ユニット５０は、軸５０ａを中心として回転可能な保持体５５の４つの保持部５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄにそれぞれ４つの現像装置５１、５２、５３、５４が保持されており、保持体５５の回転により、４つの現像装置５１、５２、５３、５４が相対位置関係を維持したまま、感光体２０に選択的に対向するようになっている。
【００２０】
中間転写体６１は、エンドレスベルト状の中間転写ベルト７０を有し、この中間転写ベルト７０は、一次転写ローラ６０と駆動ローラ７１と従動ローラ７２とで張架されており、駆動ローラ７１の回転により、図１に示す矢印方向に、感光体２０とほぼ同じ周速度にて回転駆動される。
一次転写ローラ６０は、感光体２０に形成された単色のトナー像を中間転写ベルト７０に転写するための装置である。
【００２１】
中間転写ベルト７０上には、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのうちの少なくとも１色のトナー像が担持され、例えばフルカラー画像の形成時に、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの４色のトナー像が順次重ねて転写されて、フルカラーのトナー像が形成される。本実施形態では、駆動ローラ７１が、後述する二次転写ローラ８０のバックアップローラとしても機能する。また、一次転写ローラ６０、駆動ローラ７１、従動ローラ７２は、基体７３によって支持されている。
【００２２】
二次転写ローラ８０は、中間転写ベルト７０上に形成された単色やフルカラーなどのトナー像を、紙、フィルム、布等の記録媒体Ｐに転写するための装置である。
定着装置９０は、前記トナー像の転写を受けた記録媒体Ｐを加熱および加圧することにより、前記トナー像を記録媒体Ｐに融着させて永久像として定着させるための装置である。なお、定着装置９０については、後に詳述する。
【００２３】
クリーニングユニット７５は、一次転写ローラ６０と帯電ユニット３０との間で感光体２０の表面に当接するゴム製のクリーニングブレード７６を有し、一次転写ローラ６０によって中間転写ベルト７０上にトナー像が転写された後に、感光体２０上に残存するトナーをクリーニングブレード７６により掻き落として除去するための装置である。
搬送部８８は、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを挟持搬送する搬送ローラ対８８Ａ、８８Ｂと、搬送ローラ対８８Ａ、８８Ｂによって搬送される記録媒体Ｐを表裏反転しつつレジローラ８６へ向け案内する搬送路８８Ｃとを備えている。これにより、記録媒体の両面に画像形成する場合に、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを表裏反転して二次転写ローラ８０へ帰還させる。
【００２４】
次に、このように構成された画像形成装置１０の動作を説明する。
まず、図示しないホストコンピュータからの指令により、感光体２０、現像ユニット５０に設けられた現像ローラ（図示せず）、および中間転写ベルト７０が回転を開始する。そして、感光体２０は、回転しながら、帯電ユニット３０により順次帯電される。
感光体２０の帯電された領域は、感光体２０の回転に伴って露光位置に至り、露光ユニット４０によって、第１色目、例えばイエローＹの画像情報に応じた潜像が前記領域に形成される。
【００２５】
感光体２０上に形成された潜像は、感光体２０の回転に伴って現像位置に至り、イエロー現像装置５４によってイエロートナーで現像される。これにより、感光体２０上にイエロートナー像が形成される。このとき、ＹＭＣＫ現像ユニット５０は、イエロー現像装置５４が、前記現像位置にて感光体２０と対向している。
感光体２０上に形成されたイエロートナー像は、感光体２０の回転に伴って一次転写位置（すなわち、感光体２０と一次転写ローラ６０との対向部）に至り、一次転写ローラ６０によって、中間転写ベルト７０に転写（一次転写）される。このとき、一次転写ローラ６０には、トナーの帯電極性とは逆の極性の一次転写電圧（一次転写バイアス）が印加される。なお、この間、二次転写ローラ８０は、中間転写ベルト７０から離間している。
【００２６】
前述の処理と同様の処理が、第２色目、第３色目および第４色目について繰り返して実行されることにより、各画像信号に対応した各色のトナー像が、中間転写ベルト７０に重なり合って転写される。これにより、中間転写ベルト７０上にはフルカラートナー像が形成される。
一方、記録媒体Ｐは、給紙トレイ８２から、給紙ローラ８４、レジローラ８６によって二次転写ローラ８０へ搬送される。
【００２７】
中間転写ベルト７０上に形成されたフルカラートナー像は、中間転写ベルト７０の回転に伴って二次転写位置（すなわち、二次転写ローラ８０と駆動ローラ７１との対向部）に至り、二次転写ローラ８０によって記録媒体Ｐに転写（二次転写）される。このとき、二次転写ローラ８０は中間転写ベルト７０に押圧されるとともに二次転写電圧（二次転写バイアス）が印加される。
記録媒体Ｐに転写されたフルカラートナー像は、定着装置９０によって加熱および加圧されて記録媒体Ｐに融着される。その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対８７によって画像形成装置１０の外部へ排出される。
【００２８】
一方、感光体２０は一次転写位置を経過した後に、クリーニングユニット７５のクリーニングブレード７６によって、その表面に付着しているトナーが掻き落とされ、次の潜像を形成するための帯電に備える。掻き落とされたトナーは、クリーニングユニット７５内の残存トナー回収部に回収される。
記録媒体の両面に画像形成する場合には、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを一旦排紙ローラ対８７により挟持した後に、排紙ローラ対８７を反転駆動するとともに、搬送ローラ対８８Ａ、８８Ｂを駆動して、当該記録媒体Ｐを搬送路８８Ｃを通じて表裏反転して二次転写ローラ８０へ帰還させ、前述と同様の動作により、記録媒体Ｐの他方の面に画像を形成する。
【００２９】
≪定着装置≫
ここで、本発明にかかる定着装置９０を図２ないし図４に基づいて詳細に説明する。
図２は、図１に示す画像形成装置が備える定着装置の模式的断面図、図３は、図２に示す定着装置が備える加圧ローラの模式的縦断面図、図４は、図２に示す定着装置が備える第２のヒータの模式的斜視図である。なお、以下、説明の便宜上、図２および図３の紙面上側を「上」とし、紙面下側を「下」とし、紙面右側を「右」とし、紙面左側を「左」とする。
【００３０】
定着装置９０は、いわゆるベルト定着方式を採用している。
図２に示すように、定着装置９０は、内部に第１のヒータ９３を備える加圧ローラ（ローラ）９１と、加圧ローラ９１に接触するように設けられた無端ベルト９２と、無端ベルト９２の内側に設けられたガイド部材（押圧部材）９５と、ガイド部材９５に収納された第２のヒータ９４と、ガイド部材９５を加圧ローラ９１側へ向けて付勢するバネ部材（付勢手段）９６とを有している。
【００３１】
定着装置９０は、加圧ローラ９１および無端ベルト９２が互いに圧接することにより形成されるニップ部Ｎ（すなわち、加圧ローラ９１と無端ベルト９２との接触部）にて、トナー像を未定着状態で担持する記録媒体Ｐを挟持搬送することにより、記録媒体Ｐを加熱および加圧して、トナー像を記録媒体Ｐに定着させるように構成されている。なお、以下、説明の便宜上、記録媒体Ｐに担持された未定着状態のトナー像を「未定着像Ｔ」ともいう。
【００３２】
以下、定着装置９０を構成する各部を順次説明する。
加圧ローラ９１は、円筒状または円柱状をなし、その軸線まわりに回転可能となっている。本実施形態では、加圧ローラ９１は、図示しないモータなどの駆動手段の駆動力により回転するようになっている。
図２に示すように、加圧ローラ９１は、円筒状をなす基部（芯金）９１１と、基部９１１の外周面を覆う断熱層９１２と、断熱層９１２の外周面を覆う第１のヒータ９３と、第１のヒータ９３の外周面を覆う弾性層９１３と、弾性層９１３の外周面を覆う離型層９１４とを有している。
【００３３】
図３に示すように、基部９１１の両端部の内側には、１対の軸部材９１５、９１５が圧入されている。さらに、基部９１１の両端には、１対のフランジ部材９１６、９１６が固定されている。
このような基部９１１の構成材料としては、とくに限定されず、例えば、Ｓｉや、ガラスや、セラミックスや、Ｍｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄなどの各種金属材料や、各種熱硬化性樹脂材料や、各種熱可塑性樹脂材料などを好適に用いることができる。基部９１１が前記金属材料など導電性材料で構成する場合には、その表面を絶縁処理することが好ましい。また、基部９１１が前記セラミックスや前記樹脂材料などの断熱性を有する材料で構成する場合には、断熱層９１２を省略してもよい。
【００３４】
断熱層９１２は、第１のヒータ９３からの熱が加圧ローラ９１の外周面以外から放出されてしまうことを抑制するための層である。そのため、通電によって発生する第１のヒータ９３からの熱を効率的に加圧ローラ９１の外周面に伝達することができる。その結果、定着装置９０の省電力化を図りつつ、ウォームアップ時間を短縮することができる。
このような断熱層９１２としては、その熱伝導率が基部９１１の熱伝導率よりも低ければ、特に限定されず、例えば、市販原料のアラミド等を主成分とした耐熱フェルトや、不織布で構成されてもよく、ガラス繊維等の耐熱性繊維から構成されてもよく、シリコーン発泡ゴム等の耐熱ゴムで構成されていてよい。これにより、加圧ローラ９１の外周面の弾性を確保しつつ、第１のヒータ９３の熱を効率的に加圧ローラ９１の外周面に伝達することができる。
【００３５】
第１のヒータ９３は、加圧ローラ９１を加熱するためのヒータである。このような第１のヒータ９３は、断熱層９１２の外周面を覆う筒状の発熱体９３１と、発熱体９３１の両端面に接触する１対の環状の電極９３２、９３３とを備えている。
発熱体９３１は、導電性の多孔質セラミックスで構成されている。これにより、例えば、発熱体９３１を多孔質でないセラミックスで構成した場合と比較して、発熱体９３１の熱容量を小さくすることができる。そのため、省電力化を図りつつ、発熱体９３１から効率的に熱を発生させることができる。その結果、定着装置９０は、発熱体９３１の昇温速度を向上させてウォームアップ時間を短縮することができる。
【００３６】
導電性を有する多孔質セラミックスは、例えば、無機質バインダーと有機質バインダー（増粘材）と導電性フィラーとを主成分とする混合物（以下、「原料混合物Ａ」ともいう）を、混練工程と形成工程と乾燥工程と焼成工程とを含む工程で処理することで得ることができる。ここで、原料混合物Ａには、無機質バインダー、有機質バインダー、導電性フィラーの他に、さらに主材料として耐熱性無機質材料と耐熱性有機質材料とが含まれていてもよい。以下、各材料について順次説明する。
【００３７】
前記無機質バインダーは、焼成工程により自らセラミックス成分となり、さらに、前記耐熱性無機質材料を相互に固結しうる材料である。このような無機質バインダーとしては、例えば、ガラスフリット、コロイダルシリカ、アルミナゾル、シリカゾル、珪酸ソーダ、チタニアゾル、珪酸リチウム、水ガラスなどが挙げられる。なお、これらのうちの２種以上を組み合わせて使用することもできる。
【００３８】
前記有機質バインダーは、原料混合物Ａを形成する段階（すなわち、形成工程）での原料混合物Ａの可塑性の調節、強度向上などの取り扱い性を改良するために用いられるものである。なお、このような有機質バインダーは、焼成工程にて焼失する。
このような有機質バインダーとしては、例えば、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルアルコール、フェノール樹脂、ポリアクリル酸エルテル、ポリアクリル酸ソーダ、エポキシ樹脂などが挙げられる。なお、これらのうちの２種以上を組み合わせて使用することもできる。
また、このような有機質バインダーの原料混合物Ａ中の含有量は、無機質バインダー１００重量部に対して、２〜１００重量部であることが好ましく、１０〜５０重量部であることがより好ましく、１５〜２５重量部であることがさらに好ましい。これにより、多孔質セラミックスの強度向上などの取り扱い性を向上させることができる。
【００３９】
前記導電性フィラーとしては、例えば、黒鉛、カーボンブラック、鉄、銅、アルミニウム、ステンレス、黄銅、亜鉛、金、銀、白金、窒化珪素、鉛粉およびこれらの合金、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズなどの金属酸化物、あるいは、非導電性物質の粒子の表面に金属粒子や金属メッキ層を被覆したものなどが挙げられる。このような導電性フィラーの形状は、特に限定されず、例えば、粉体であってもよいし、球形であってもよいし、繊維状であってもよいし、鱗片状であってもよい。
また、このような導電性フィラーの原料混合物Ａ中の含有量は、目標とする体積低効率を考慮して適宜決定されるが、無機質バインダー１００重量部に対して５〜５００重量部であることが好ましく、１０〜１００重量部であることがより好ましく、２０〜５０重量部であることがさらに好ましい。
【００４０】
前記耐熱性無機質材料としては、例えば、アルミナシリカ繊維、アルミナ繊維、カーボンファイバー、ガラス繊維、シリカ繊維、スラグウール、ジルコニア繊維などの繊維状耐熱性無機質材料や、クレー、炭化カルシウム、タルク、シリカ、アルミ、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、ジルコニア、チタニア、ゼオライト、多孔質炭素などの粒子状耐熱性無機質材料等が挙げられる。なお、これらのうちの２種以上を組み合わせて使用することもできる。
このような耐熱性無機質材料を主材料の１つとして用いることで、耐熱性および機械的強度を向上させることができる。ただし、このような耐熱性無機質材料は、省略してもよい。
【００４１】
また、このような耐熱性無機質材料の原料混合物Ａ中の含有量は、無機質バインダー１００重量部に対して、０〜５００重量部であることが好ましく、３０〜２００重量部であることがより好ましく、５０〜１００重量部であることがさらに好ましい。これにより、多孔質セラミックスの耐熱性および機械的強度を向上させることができる。
前記耐水性有機質材料は、多孔質セラミックスの形成性の向上や、多孔質セラミックスの内部気孔率の増加などを図るためのものである。
【００４２】
このような耐水性有機質材料としては、例えば、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレン、アクリル樹脂、フェノール樹脂などの耐水性合成樹脂や、木材、竹材、その他天然有機物などが挙げられる。なお、これらのうちの２種以上を組み合わせて使用することもできる。また、このような耐水性有機質材料の形状は、特に限定されず、例えば、繊維状であってもよいし、粒子状であってもよい。
また、このような耐水性有機質材料の原料混合物Ａ中の含有量は、目標とする内部気孔率を考慮して適宜決定されるが、無機質バインダー１００重量部に対して、０〜３００重量部であることが好ましく、０〜１５０重量部であることがより好ましく、０〜１００重量部であることがさらに好ましい。
【００４３】
以上、原料混合物Ａについて説明した。次に、原料混合物Ａから多孔質セラミックスを生成する工程を説明する。
まず、原料混合物Ａを高速ミキサーなどによって、所定量（例えば、原料混合物Ａの質量に対して５０〜２００重量％）の水と混合する（混練工程）。次に、混練工程で得られた混合物を押出成形法、プレス成形法などを用いて、所定の形状（本実施形態では、筒状）に形成した形成体を得る（形成工程）。次に、形成工程で筒状に形成された形成体を常温下で乾燥させて、水分を除去するとともに、形成体を硬化させる（乾燥工程）。最後に、乾燥した形成体を４００〜１０００℃の高温で焼成し（焼成工程）、多孔質セラミックスが得られる。
【００４４】
このようにして得られた多孔質セラミックスの内部気孔率（空孔率）は、２０〜９０％であることが好ましく、４０〜８０％でるのがより好ましい。このような条件を満たすことで、多孔質セラミックスの耐久性を十分に確保しつつ、発熱体９３１から効率的に熱を発生させることができる。
また、前記多孔質セラミックスの嵩密度（ｇ／ｃｍ３）は、０．２〜１．９５（ｇ／ｃｍ３）であることが好ましく、０．４〜１．５（ｇ／ｃｍ３）であることがより好ましい。このような条件を満たすことで、発熱体９３１から効率的に熱を発生させることができる。
【００４５】
また、前記多孔質セラミックスの体積抵抗率（Ω・ｃｍ）は、０．０１〜１０００００（Ω・ｃｍ）であることが好ましく、０．１〜１００００（Ω・ｃｍ）であることがより好ましい。このような条件を満たすことで、発熱体９３１から発生する熱を比較的簡単に制御することができる。すなわち、ニップ部Ｎを所定の温度に保つことが容易となる。
このような多孔質セラミックスで構成された発熱体９３１の両端面には、１対の電極９３２、９３３が固定されている。図３に示すように、電極９３２は、発熱体９３１の左側の端面とフランジ部材９１６との間に設けられており、その一部が加圧ローラ９１の外周面に露出している。同様に、電極９３３は、発熱体９３１の右側の端面とフランジ部材９１６との間に設けられており、その一部が加圧ローラ９１の外周面に露出している。ただし、電極９３２、９３３の形状や配置としては、発熱体９３１に通電することがでれば特に限定されない。例えば、筒状の発熱体９３１の内周面を覆うように電極９３２を形成し、発熱体９３１の外周面を覆うように電極９３３を形成してもよい。
【００４６】
このような各電極９３２、９３３と接触するように、図示しない電極（例えば、ブラシ電極）が固定されており、この電極は、図示しない電源回路に接続されている。そして、電極９３２、９３３を介して発熱体９３１に通電することが可能となっている。
このような各電極９３２、９３３の構成材料としては、特に限定されず、各種電極材料を用いることができるが、特に、各電極９３２、９３３の構成材料としては、銀ペーストを好適に用いることができる。各電極９３２、９３３の構成材料として銀ペーストを用いると、導電性の接着剤等を用いなくても、各電極９３２、９３３と発熱体９３１とを接合することができる。
【００４７】
弾性層９１３は、ニップ部Ｎの幅（加圧ローラ９１の周方向での長さ）を大きくするための層である。このような弾性層９１３の厚さは、特に限定されないが、０．３〜１０ｍｍであるのが好ましく、０．６〜８ｍｍであるのがより好ましい。これにより、弾性層９１３の耐久性を優れたものとしつつ、ニップ部Ｎの幅を十分なものとすることができる。
このような弾性層９１３の構成材料としては、例えば、シリコーンゴム、ＥＰＤＭ、フッ素ゴムなどを好適に用いることができる。
【００４８】
離型層９１４は、ニップ部Ｎを通過し終えた記録媒体Ｐと加圧ローラ９１との離型性を向上させるための層である。このような離型層９１４の厚さは、特に限定されないが、１０〜８０μｍであるのが好ましく、２０〜５０μｍであるのがより好ましい。これにより、離型層９１４に必要な強度を保ちつつ、弾性層９１３の弾性を十分に発揮させることができる。
このような離型層９１４の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、ＰＴＦＥ、ＰＦＡなどを好適に用いることができる。
【００４９】
以上説明した加圧ローラ９１の外周面に接触するように無端ベルト９２が設けられている。このような無端ベルト９２は、前記駆動手段の作動による加圧ローラ９１の回転駆動に伴って従動回転する。
無端ベルト９２の構成材料としては、特に限定されないが、第２のヒータ９４の熱に対し耐熱性を有している材料が好適に用いられ、例えば、ステンレスやニッケル合金等の金属、ＰＴＦＥ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シリコーン系樹脂等の樹脂などが好適に用いられる。
【００５０】
また、無端ベルト９２の厚さは、無端ベルト９２の構成材料に応じて決定され、特に限定されないが、例えば、１０〜１００μｍであるのが好ましく、２０〜５０μｍであるのが好ましい。これにより、無端ベルト９２の耐久性を優れたものとしつつ、無端ベルト９２の熱容量を少なくすることができ、ウォームアップ時間の短縮を図ることができる。
このような無端ベルト９２の内側には、前述したように、ガイド部材９５と、ガイド部材９５に収納された第２のヒータ９４と、ガイド部材９５を第２のヒータ９４とともに加圧ローラ９１側に付勢するバネ部材９６とが設けられている。
【００５１】
第２のヒータ９４は、ニップ部Ｎを介して加圧ローラ９１と対向して設けられている。これにより、無端ベルト９２を介して第２のヒータ９４の熱をニップ部Ｎに効率的に伝達することができ、ニップ部Ｎを効率的に加熱することができる。そのため、定着装置９０のウォームアップ時間を短縮することができる。
第２のヒータ９４は、その下面がガイド部材９５から露出するようにガイド部材９５に収納されている。また、第２のヒータ９４は、その下面が無端ベルト９２の内周面と接触するように設けられている。これにより、第２のヒータ９４の熱を効率的に無端ベルト９２に伝達することができる。その結果、ウォームアップ時間を短縮することができる。
【００５２】
図４に示すように、第２のヒータ９４は、導電性の多孔質セラミックで構成された長尺状の発熱体９４１と、発熱体９４１の長手方向の両端面に固定された１対の電極９４２、９４３と、発熱体９４１の下面を覆う低摩擦層９４４とを備えている。
発熱体９４１の横断面形状は、長方形状をなしている。そして、発熱体９３１は、その横断面における長手方向が記録媒体Ｐの搬送方向と平行となるように設けられている。
このような発熱体９４１を構成する多孔質セラミックスとしては、前述した第１のヒータ９３の発熱体９３１を構成する多孔質セラミックスと同様であるため、その説明を省略する。
【００５３】
１対の電極９４２、９４３は、発熱体９４１の長手方向にて狭持するように設けられている。ただし、電極９４２、９４３の形状や配置は、発熱体９４１に通電することができれば、特に限定されず、例えば、発熱体９４１をその厚さ方向（図２にて上下方向）にて狭持するように１対の電極９４２、９４３を形成してもよい。
電極９４２には、配線９４５が接合され、電極９４３には、配線９４６が接合されている。これらの配線９４５、９４６は、図示しない電源回路に接続されていて、１対の電極９４２、９４３を介して発熱体９４１に通電することが可能となっている。
このような各電極９４２、９４３の構成材料としては、前述した第１のヒータ９３が備える電極９３２、９３３と同様であるため、その説明を省略する。
【００５４】
発熱体９４１の下面（すなわち、加圧ローラ９１側の面）には、摺動性を有する低摩擦層９４４が形成されている。そして、この低摩擦層９４４の表面と無端ベルト９２の内周面とが接触している。これにより、無端ベルト９２の内周面と第２のヒータ９４の下面とを円滑に摺動させることができる。つまり、無端ベルト９２を円滑に従動回転させることができる。
【００５５】
このような低摩擦層９４４の構成材料としては、例えば、ガラス、ＰＴＦＥ、ＰＦＡなどを好適に用いることができる。また、低摩擦層９４４の形成方法としては、特に限定されず、例えば、上記材料を主材料とするシート状物を貼付して低摩擦層９４４を形成してもよいし、スプレーコート法により塗布し乾燥させて低摩擦層９４４を形成してもよい。
以上のような第２のヒータ９４を収納するガイド部材９５は、無端ベルト９２を加圧ローラ９１の外周面に押圧するように設けられている。これにより、ニップ部Ｎを通過する記録媒体Ｐを確実に加圧することができる。
【００５６】
また、このガイド部材９５は、無端ベルト９２が所定の経路に沿って循環回転するのを案内する部材でもある。言い換えれば、ガイド部材９５は、無端ベルト９２の回転経路を定める部材でもある。このようなガイド部材９５を設けることで、無端ベルト９２を円滑に循環回転させることができる。
ガイド部材９５の下面には、凹部９５１が形成されており、この凹部９５１に第２のヒータ９４が収納されている。具体的には、ガイド部材９５は、第２のヒータの下面をガイド部材９５から露出させるようにして第２のヒータ９４を収納している。これにより、定着装置９０の小型化を図ることができる。
【００５７】
また、ガイド部材９５の無端ベルト９２と対向する面の横断面（図２に対応する断面）形状は、加圧ローラ９１側に凸の湾曲凸面をなしている。また、ガイド部材９５の幅方向（無端ベルト９２の回転方向）の両端部は、丸み付けされている。そのため、無端ベルト９２の過剰な変形を防止し、極めて円滑に、無端ベルト９２を循環回転させることができる。
【００５８】
このようなガイド部材９５は、断熱性を有していることが好ましい。ガイド部材９５が断熱性を有することで、第２のヒータ９４の熱が第２のヒータ９４の下面以外から放出してしまうことを抑制することができる。そのため、極めて効率的に、第２のヒータ９４（発熱体９４１）の熱を低摩擦層９４４を介して無端ベルト９２に伝達することができる。
このようなガイド部材９５の構成材料としては、特に限定されず、例えば、ガラスや、シリコンや、Ｍｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄなどの各種金属材料や、各種樹脂材料などを好適に用いることができる。これらの中でも、ガラスや、耐熱性の樹脂材料などを用いることが好ましい。これにより、断熱性を有するガイド部材９５を簡単に形成することができる。
【００５９】
以上のようなガイド部材９５は、バネ部材９６によって、加圧ローラ９１側に向けて付勢されている。そのため、ガイド部材９５に収納されている第２のヒータも、バネ部材９６によって加圧ローラ９１側に向けて付勢されている。これにより、無端ベルト９２の外周面と加圧ローラ９１の外周面とを圧接させることができ、比較的簡単な構成で、確実にニップ部Ｎを形成することができる。
【００６０】
また、バネ部材９６は、無端ベルト９２の内側に設けられているため、定着装置９０の小型化を図ることができる。だたし、ガイド部材９５を加圧ローラ９１側に付勢する付勢手段としては、バネ部材９６に限定されず、例えば、弾性を有する弾性部材や、アクチュエータなどを用いてもよい。また、バネ部材９６は、無端ベルト９２の外側に設けられていてもよい。
【００６１】
以上説明したような構成を有する定着装置９０にあっては、図示しない電源回路が１対の電極９３２、９３３に電圧を印加する。これにより、発熱体９３１に通電が行われ、発熱体９３１が発熱する（すなわち、第１のヒータ９３から熱が発生する）。このようにして発熱した第１のヒータ９３の熱は、加圧ローラ９１の弾性層９１３および離型層９１４を介して加圧ローラの外周面に伝達される。これにより、ニップ部Ｎが加熱される。
【００６２】
これと同時に、図示しない電源回路が１対の配線９４５、９４６を通じて、１対の電極９４２、９４３に電圧を印加する。これにより、発熱体９４１に通電が行われ、発熱体９４１が発熱する（すなわち、第２のヒータ９４から熱が発生する）。このようにして発熱した第２のヒータ９４の熱は、低摩擦層９４４を介して無端ベルト９２に伝達される。これにより、ニップ部Ｎが加熱される。
【００６３】
一方、図示しない駆動手段の駆動力により加圧ローラ９１が図２中矢印方向へ回転駆動する。これにより、無端ベルト９２と第２のヒータ９４の低摩擦層９４４の表面とが摺動しながら、無端ベルト９２が図２中矢印方向へ従動回転する。
そして、未定着像Ｔを担持する記録媒体Ｐをニップ部Ｎの右側からニップ部Ｎに導入すると、記録媒体Ｐは、加圧ローラ９１および無端ベルト９２により狭持搬送されながら加圧・加熱される。これにより、未定着像Ｔは、記録媒体Ｐに融着されて定着される。
【００６４】
以上説明したような画像形成装置１０によれば、第１のヒータ９３の発熱体９３１および第２のヒータ９４の発熱体９４１がそれぞれ多孔質セラミックスで構成されているため、第１のヒータ９３と第１のヒータ９３とから効率的に熱を発生させることができ、定着装置９０のウォームアップ時間を短縮することができる。すなわち、画像形成装置１０のクイックスタートが可能となる。
【００６５】
また、ニップ部Ｎを挟んで設けられた第１のヒータ９３および第２のヒータ９４によって、ニップ部Ｎを十分に加熱することができるため、ニップ部Ｎを通過する記録媒体Ｐによって奪われるニップ部Ｎの熱を確実に補うことができる。つまり、長時間連続して作動させる場合（すなわち、複数枚の記録媒体を連続してニップ部Ｎに通過させる場合）でも、ニップ部Ｎの温度低下を防止することができ、所望の定着特性を発揮（維持）することができる。
【００６６】
また、また、ニップ部Ｎを挟んで設けられた第１のヒータ９３および第２のヒータ９４によって、ニップ部Ｎを十分に加熱することができるため、通紙領域（すなわち、ニップ部Ｎの記録媒体Ｐと接触する部分）と非通紙領域（すなわち、ニップ部Ｎの記録媒体Ｐと接触する部分）との温度差を抑制することができる。そのため、ニップ部Ｎの温度分布をほぼ均一にすることができる。その結果、例えば、サイズの異なる記録媒体を連続してニップ部Ｎに通過させるような場合でも、所望の定着特性を発揮することができる。
【００６７】
特に、定着装置９０がベルト定着方式を採用しているため、ローラ方式などの定着方式と比較して、第２のヒータ９４からの熱を記録媒体Ｐに効率的に伝達することができる。
以上、本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、本発明の画像形成装置を構成する各部は、同様の機能を発揮する任意のものと置換、または、その他の構成を追加することもできる。
また、前述した実施形態では、付勢手段によって、ガイド部材を加圧ローラ側に付勢する構成について説明したが、これに限定されず、例えば、付勢手段によって、加圧ローラをガイド部材側に付勢するように構成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる画像形成装置を示す全体構成の模式的断面図である。
【図２】図１に示す画像形成装置が備える定着装置の模式的断面図である。
【図３】図２に示す加圧ローラの模式的縦断面図である。
【図４】図２に示す第２のヒータの模式的斜視図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０‥‥画像形成装置  ２０‥‥感光体  ３０‥‥帯電ユニット  ４０‥‥露光ユニット  ５０‥‥現像ユニット  ５０ａ‥‥軸  ５１‥‥ブラック現像装置  ５２‥‥マゼンタ現像装置  ５３‥‥シアン現像装置  ５４‥‥イエロー現像装置  ５５‥‥保持体  ５５ａ〜５５ｄ‥‥保持部  ６０‥‥一次転写ローラ  ６１‥‥中間転写体  ７０‥‥中間転写ベルト  ７１‥‥駆動ローラ  ７２‥‥従動ローラ  ７３‥‥基体  ７５‥‥クリーニングユニット  ７６‥‥クリーニングブレード  ８０‥‥二次転写ローラ  ８２‥‥給紙トレイ  ８４‥‥給紙ローラ  ８６‥‥レジローラ  ８７‥‥排紙ローラ対  ８８‥‥搬送部  ８８Ａ、８８Ｂ‥‥搬送ローラ対  ８８Ｃ‥‥搬送路  ９０‥‥定着装置  ９１‥‥加圧ローラ  ９１１‥‥基部（芯金）  ９１２‥‥断熱層  ９１３‥‥弾性層  ９１４‥‥離型層  ９１５‥‥軸部材  ９１６‥‥フランジ部材  ９２‥‥無端ベルト  ９３‥‥第１のヒータ  ９４‥‥第２のヒータ  ９３１、９４１‥‥発熱体  ９３２、９３３、９４２、９４３‥‥電極  ９４４‥‥低摩擦層  ９４５、９４６‥‥配線  ９５‥‥ガイド部材  ９５１‥‥凹部  ９６‥‥バネ部材（付勢手段）  Ｎ‥‥ニップ部  Ｐ‥‥記録媒体  Ｔ‥‥未定着像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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