(57)【要約】【解決課題】電磁誘導加熱による非通紙部での発熱を、実質的に略ゼロにすることができ、発熱効率を向上させることが可能な定着ベルト及びこれを用いた定着装置を提供することを課題とする。【解決手段】電磁誘導により発熱する導電層を有する定着ベルトにおいて、前記定着ベルトは、耐熱性樹脂からなる基層の上に、導電層を積層して構成され、前記導電層の幅は、当該定着ベルトで定着処理される記録媒体の最大幅と同じ  か、又はそれ以上で基層の幅よりも短い幅に設定して課題を解決した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁誘導により発熱する導電層を有する定着ベルトにおいて、
前記定着ベルトは、耐熱性樹脂からなる基層の上に、導電層を積層して構成され、前記導電層の幅は、当該定着ベルトで定着処理される記録媒体の最大幅と同じか、又はそれ以上で基層の幅よりも短い幅に設定されていることを特徴とする定着ベルト。
【請求項２】
請求項１記載の定着ベルトにおいて、
前記基層の厚さは、４０〜１００μｍに、前記導電層の厚さは、５〜１５μｍに設定されていることを特徴とする定着ベルト。
【請求項３】
導電層を有する薄肉の定着ベルトを、磁界発生手段が発生する磁界によって誘導加熱し、前記加熱ベルトと相対して設けられる加圧部材とのニップ部で、記録媒体上の未定着トナー像を定着する定着装置において、
前記定着ベルトは、耐熱性樹脂からなる基層の上に、導電層を積層して構成され、前記導電層の幅は、前記記録媒体の最大幅と同じか、又はそれ以上で基層の幅よりも短い幅に設定されていることを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真方式を採用した複写機やプリンター、あるいはファクシミリ等の画像形成装置において、未定着トナー像を加熱・加圧定着するのに用いられる定着装置及びこれに用いられる定着用ベルトに係わり、特に電磁誘導により発熱する導電層を含む定着用ベルト及びこれを用いた定着装置に関するものである。
【０００２】
【特許文献１】特開平８−１６００５号公報
【特許文献２】特開平９−２６７１６号公報
【特許文献３】特開平９−２６７１９号公報
【特許文献４】特開平９−３０５０４３号公報
【特許文献５】特開２００１−１４７６０６号公報
【特許文献６】特開２００２−２３１４３４号公報
【０００３】
【従来の技術】
従来、上記電子写真方式を採用した複写機やプリンター、あるいはファクシミリ等の画像形成装置において、未定着トナー像を加熱・加圧定着するのに用いられる定着装置としては、少なくとも金属製のコアを有する加熱ロールの内部に、ハロゲンランプ等の加熱源を設けて、加熱ロールを内部から加熱するとともに、前記加熱ロールに加圧ロールを圧接させた状態で配設し、これら加熱ロールと加圧ロールとのニップ部間を、未定着トナー像が転写された記録媒体を通過させることにより、記録媒体上に未定着トナー像を熱及び圧力で定着させ、定着画像を得るように構成したものが、主に用いられている。
【０００４】
ところが、近年の定着装置においては、省エネルギーの観点や、画像形成装置の使用時にユーザーを待たせない等の観点から、加熱部材を瞬時に所定の温度に加熱することができ、待ち時間（ウオームアップタイム）を略ゼロとした装置が求められており、従来の加熱ロールや加圧ロールを用いたロールタイプの定着装置に代わって、熱容量の小さい定着ベルトを用いたベルトタイプの定着装置が増加してきている。
【０００５】
上記ベルトタイプの定着装置としては、電磁誘導加熱により発熱する導電層を含む定着ベルトを用いたものが、種々提案されている。これらの提案に係るベルトタイプの定着装置に関する技術のうち、定着ベルトのニップ長手方向における温度分布を均一化する技術としては、例えば、特開平８−１６００５号公報、特開平９−２６７１６号公報、特開平９−２６７１９号公報、特開平９−３０５０４３号公報、特開２００１−１４７６０６号公報、特開２００２−２３１４３４号公報等に開示されているものがある。
【０００６】
上記特開平８−１６００５号公報に係る加熱装置は、磁場発生手段により導電部材に磁場を作用させて該導電部材に発生する渦電流による該導電部材の発熱により被加熱部材を加熱する電磁誘導加熱方式の加熱装置であり、前記磁場発生手段の励磁コイルが巻かれる複数の芯材の材質が１種類以上であるように構成したものである。
【０００７】
また、上記特開平９−２６７１６号公報に係る像加熱装置は、電気抵抗材からなる円筒フィルムの表面に離型層を被覆した回転加熱部材と、これに内包される励磁コイルと、上記回転加熱部材とニップを形成する回転加圧部材とを有する像加熱装置において、上記励磁コイルはニップを周回するように巻いてあって、この励磁コイルの電源供給線は円筒フィルムの両端から引き出されるように構成したものである。
【０００８】
さらに、上記特開平９−２６７１９号公報に係る像加熱装置は、発熱層を有する回転体と、この回転体とニップを形成する加圧部材と、前記発熱層に磁場を入れることで渦電流を発生させるための交番磁場を発生させる励磁コイルと、を有し、回転体と加圧部材間に画像担持体を挟持搬送させることで画像担持体に熱エネルギーを付与する像加熱装置において、回転体の回転方向と直交する方向で励磁コイルと発熱層との間の距離が変化するように構成したものである。
【０００９】
又、上記特開平９−３０５０４３号公報に係る加熱装置は、導電体及び該導電体に磁界を作用させて発熱させる励磁コイルを具備する第１部材と、該第１部材に直接又は介在部材を挟んで相互圧接して圧接ニップ部を形成する第２部材とを有し、該圧接ニップ部内を搬送せられる被加熱部材に該導電体からの熱を付与する電磁加熱方式の加熱装置であって、上記圧接ニップ部の被加熱部材の搬送方向と直交する方向をニップ長手方向としたとき、該ニップ長手方向において上記励磁コイルの端部が上記誘電体の端部よりも外側に配設されるように構成したものである。
【００１０】
更に、上記特開２００１−１４７６０６号公報に係る加熱装置は、磁場発生手段の磁場の作用で電磁誘導発熱する回転体の発熱で被加熱材を加熱する加熱装置であり、作動液を注入した金属容器とこれに外嵌する金属パイプから成るヒートパイプを有しており、前記ヒートパイプは前記回転体に加圧されて回転するように構成したものである。
【００１１】
また、上記特開２００２−２３１４３４号公報に加熱装置は、磁束発生手段と、少なくとも該磁束発生手段の発生磁束の作用により電磁誘導発熱する誘導発熱部材を有するフィルムからなる誘導発熱体と、該誘導発熱体に当接し、被加熱材を挟持して搬送を補助する回転加圧部材とを有する加熱装置において、磁束発生手段と誘導発熱体とで形成される発熱領域における間隔を維持する間隙維持部材を有するように構成したものである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記特開平８−１６００５号公報、特開平９−２６７１６号公報、特開平９−２６７１９号公報、特開平９−３０５０４３号公報、特開２００１−１４７６０６号公報、特開２００２−２３１４３４号公報等に開示された技術の場合には、磁場発生手段の励磁コイルが巻かれる複数の芯材の材質を異ならせたり、励磁コイルの電源供給線を、円筒フィルムの両端から引き出されるように構成したり、回転体の回転方向と直交する方向で励磁コイルと発熱層との間の距離が変化するように構成したり、ニップ長手方向において励磁コイルの端部が誘電体の端部よりも外側に配設されるように構成したり、ヒートパイプを当接させることで温度分布を均一にしたり、磁束発生手段と誘導発熱体とで形成される発熱領域における間隔を維持する間隙維持部材を有するように構成したものである。
【００１３】
そのため、上記特開平８−１６００５号公報、特開平９−２６７１６号公報、特開平９−２６７１９号公報、特開平９−３０５０４３号公報、特開２００１−１４７６０６号公報、特開２００２−２３１４３４号公報等に開示された技術の場合には、図７に示すように、通紙領域の温度を略均一にすることが可能であるが、非通紙部では温度が低下しているものの、発熱されている。そのため、上記提案に係る定着装置の場合には、電磁誘導加熱による非通紙部での発熱を、実質的に略ゼロにすることができず、非通紙部での熱は定着に寄与せず、無駄になってしまい、発熱効率が悪いという問題点を有していた。したがって、上記従来の定着装置の場合には、同じ電力を供給しても、ウオームアップ時間が長くなったり、ウオームアップ時間が同じであれば、非通紙部ので発熱が無駄になる分だけ、多くの電力を供給しなければならないという問題点を有していた。
【００１４】
さらに説明すると、誘導加熱により発熱する導電層を有する従来の定着ベルトとしては、基層と発熱層を兼ねて、鉄・コバルト・ニッケル等の磁性金属が主に使用されているが、磁性金属の場合には、薄膜化すると誘導加熱が起こりにくくなり、フレキシビリテイを必要とする定着ベルトには不向きであるのに加え、基層そのものが発熱層を構成しているため、必然的に発熱層が用紙幅よりも長くなってしまう。そのため、上記定着ベルトを磁場発生手段としてのコイルにより発熱させ、用紙幅で均一な温度分布を得るためには、図７に示すように、用紙幅より外側の領域も発熱させる必要があり、その部分の熱は無駄になっていた。
【００１５】
そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、電磁誘導加熱による非通紙部での発熱を、実質的に略ゼロにすることができ、発熱効率を向上させることが可能な定着ベルト及びこれを用いた定着装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１に記載の発明は、電磁誘導により発熱する導電層を有する定着ベルトにおいて、前記定着ベルトは、耐熱性樹脂からなる基層の上に、導電層を積層して構成され、前記導電層の幅は、当該定着ベルトで定着処理される記録媒体の最大幅と同じか、又はそれ以上で基層の幅よりも短い幅に設定されていることを特徴とする定着ベルトである。
【００１７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の定着ベルトにおいて、前記基層の厚さは、４０〜１００μｍに、前記導電層の厚さは、５〜１５μｍに設定されていることを特徴とする定着ベルトである。
【００１８】
さらに、請求項３に記載の発明は、導電層を有する薄肉の定着ベルトを、磁界発生手段が発生する磁界によって誘導加熱し、前記加熱ベルトと相対して設けられる加圧部材とのニップ部で、記録媒体上の未定着トナー像を定着する定着装置において、前記定着ベルトは、耐熱性樹脂からなる基層の上に、導電層を積層して構成され、前記導電層の幅は、前記記録媒体の最大幅と同じか、又はそれ以上で基層の幅よりも短い幅に設定されていることを特徴とする定着装置である。
【００１９】
上記ベルトの導電層を形成する材料としては、例えば、銅やアルミニウムなどの種々の材料を用いることができるが、その中でも銅は、導電率が高いため、薄層化することによって、単位面積あたりの抵抗値を所定の値に設定することができ、発熱効率を向上させることができる。
【００２０】
すなわち、上記導電層を有する薄肉の加熱ベルトは、磁界の強度及び周波数を一定とすれば、単位面積あたりの抵抗値によって発熱量が決まり、鉄やニッケルなどの比較的導電率が低い材料を用いた場合には、導電層の厚さをある程度（約５０〜７０μｍ）程度に厚く設定しないと、所定の抵抗値が得られない。このように、鉄やニッケルなどからなる導電層の厚さをある程度厚くすると、必然的に加熱ベルト自体の剛性が高くなり、当該加熱ベルトは、柔軟性（フレキシビリティ）を失うことになる。上記加熱ベルトは、剛性が高くなり、柔軟性（フレキシビリティ）を失うと、前記加熱ベルトの内部に、弾性層を有する押圧部材を設け、当該押圧部材を加熱ベルトを介して加圧部材に押圧することにより、定着のためのニップ部を形成する際に、加熱ベルトが加圧部材の表面形状に沿って変形し難くなる。その結果、加熱ベルトと加圧部材との間に形成されるニップ部の内部において、圧力が局所的に高くなったり、圧力分布が意に反して不均一となるため、ニップ部における用紙等の記録媒体の搬送不良や、ニップ部の出口における剥離不良などが発生する虞れがある。
【００２１】
更に説明すると、上記加熱ベルトの剛性については、例えば、当該加熱ベルトの基材として用いられるポリイミドの物性値（ヤング率Ｅ）は、各メーカ・各種類により異なるが、２〜６Ｇｐａ程度である。ちなみに、ニッケルのヤング率Ｅは、２０５Ｇｐａである。これに対して、銅の物性値（ヤング率Ｅ）は１２３Ｇｐａであるが、ポリイミド層の厚さが例えば７５μｍに対して、銅からなる導電性層の厚みは、５μｍ程度であるため、剛性（ＥＩ：Ｉは厚さの３乗で効く）に対しては、たかだか１〜２％の寄与であり、加熱ベルトの剛性は、基材であるポリイミド層などによって決まる。
【００２２】
また、上記加圧部材としては、例えば、加圧ロールが用いられるが、この加圧ロールは、金属製コアの外周に弾性体層を有しないものであっても、弾性体層を有するものであっても何れでも良い。
【００２３】
さらに、上記押圧部材としては、例えば、加熱ベルトの内部に固定して配置されるパッド部材が用いられ、このパッド部材は、シリコンゴム等からなる弾性層と、当該弾性層を支持する金属等からなる支持部材などから構成されたものが用いられる。また、上記押圧部材としては、加熱ベルトの内部に回転自在に配置され、加圧部材に圧接するロール状の押圧部材を用いても良い。このロール状の押圧部材は、例えば、加圧ロールが金属製コアの外周に弾性体層を有しないものである場合には、金属製コアの表面に弾性体層を有するものを用いるのが望ましく、加圧ロールが金属製コアの外周に弾性体層を有するものである場合には、金属製コアの表面に弾性体層を有するものであっても、弾性体層を有しないものであっても何れでも良い。
【００２４】
さらに、上記押圧部材として、例えば、シリコンゴム等からなる弾性層と、当該弾性層を支持する金属等からなる支持部材などから構成されたパッド部材を用いた場合には、弾性層と支持部材の厚みを一定に設定して、ニップ部内の圧力分布を対称に設定したり、ニップ部の入口側の弾性層の厚みを薄く設定するとともに、相対的にニップ部の出口側の弾性層の厚みを厚く設定することにより、ニップ部内の圧力分布を、前記加熱ベルトの移動方向に沿って当該ニップ部の出口側の圧力が大きくなるように非対称に設定することもできる。
【００２５】
【作用】
請求項１乃至５に記載の発明については、電磁誘導により発熱する導電層を有する定着ベルトにおいて、前記定着ベルトは、耐熱性樹脂からなる基層の上に、導電層を積層して構成され、前記導電層の幅は、当該定着ベルトで定着処理される記録媒体の最大幅と同じか、又はそれ以上で基層の幅よりも短い幅に設定されていることで、定着ベルトにおいて記録媒体の幅より外側の定着に寄与しない部分は発熱させないようにする。そうすることで、発熱した熱のすべてを定着に使用できることになり、熱のロスが無くなる。
【００２６】
また、請求項２に記載の発明については、基層の厚さを、４０〜１００μｍに、前記導電層の厚さを、５〜１５μｍに設定することで、基層としての剛性、導電層としての発熱効率を確保しつつ、定着ベルト全体のフレキシビリテイを維持することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００２８】
実施の形態１
図１は、この発明の実施の形態１に係る定着ベルトを備えた定着装置を示す模式的な断面図である。
【００２９】
図１において、１は加熱定着部材としての定着ベルトを示すものであり、この定着ベルト１は、導電層を有する無端状のベルトから構成されている。上記定着ベルト１は、図２に示すように、その内側から、基層としての耐熱性樹脂層２と、電磁誘導により発熱する発熱層としての導電層３と、最も上層となるトナー離型層４とからなり、矢印方向に回動する。この実施の形態では、定着ベルト１として、耐熱性樹脂層２と、導電層３と、トナー離型層４の３層からなる直径φ３０ｍｍのシームレスベルトが使用されている。
【００３０】
上記定着ベルト１の基層２の材料としては、耐熱性樹脂であるポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケトン、ポリサルフォン、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリアミド等の樹脂が使用される。この実施の形態では、基層２としてポリイミドからなるものを用いている。また、上記基層２の厚さは、当該基層２としての剛性とベルト全体としてのフレキシビリテイを両立させるために、４０〜１００μｍであることが望ましく、例えば、８０μｍに設定される。
【００３１】
また、上記の樹脂からなる基層２の上に積層される導電層３としては、薄層化された非磁性金属が用いられている。非磁性金属は、薄層化しても誘導発熱するため、導電層３としては、銅、アルミニウム等の非磁性金属をできるだけ薄くしたものが好適である。この実施の形態では、導電層３として、導電率の高い銅を、上述のポリイミドからなる基層２上に蒸着により形成したものが用いられている。また、この導電層３の厚さは、発熱層としての発熱効率とベルト全体のフレキシビリテイを両立させるために、５〜１５μｍであることが望ましい。
【００３２】
ところで、上記導電層３の幅は、図３に示すように、使用される用紙の最大幅Ｗと同じか、当該使用される最大幅以上で基層２より短い幅に設定されている。この実施の形態では、導電層３の幅が、使用される記録媒体としての用紙の最大幅Ｗ（例えば、２９７ｍｍ）と同じ幅よりも僅かに長い３００ｍｍに設定されている。このように導電層３の幅を設定するには、基層２であるポリイミド上で導電層３を設けない部分にマスキングを施した状態で、銅を蒸着することによって、所望の幅の導電層３を得ることができる。
【００３３】
さらに、上記表面離型層４は、記録媒体Ｐ上に転写された未定着トナー像Ｔ１と、直接接する層であるため、離型性の良い材料を使用する必要がある。この表面離型層４を構成する材料としては、例えば、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重合体（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、シリコン共重合体、またはこれらの複合層等が挙げられる。上記表面離型層４は、これらの材料のうちから適宜選択されたものを、１〜５０μｍの厚さでベルトの最上層に設けたものである。この表面離型層４の厚さは、薄すぎると、耐磨耗性の面で耐久性が悪く、定着ベルト１の寿命が短くなってしまい、逆に、厚すぎると、ベルトの熱容量が大きくなってしまう、つまりウオームアップが長くなってしまうため、望ましくない。
【００３４】
この実施の形態では、耐磨耗性と、ベルトの熱容量のバランスを考慮して、加熱ベルト１の表面離型層４として、厚さ３０μｍの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重合体（ＰＦＡ）が使用されている。
【００３５】
上記定着ベルト１の構成は、これに限定されるものではなく、例えば、カラー定着用のベルトとしては、導電層３と表面離型層４との間に、弾性体からなる弾性層を設けることで、ベタの画像部と非画像部との段差が大きくカラートナーを定着する際に、ベルト表面が追従し、光沢ムラのないカラー定着像を得ることができる。また、各層の間にプライマー層を介在させても良い。
【００３６】
また、この実施の形態では、図４に示すように、定着ベルト１がベルトガイド５によって周方向に周回自在に保持されている。このベルトガイド５は、ベルトの長手方向両端部にて定着ベルト１を保持するエッジガイド６と、それ以外の位置の定着ベルト１より小径で加圧に対して永久変形を起こさない剛性を有するパッド支持部材７とで構成されている。このエッジガイド６とパッド支持部材７とからなるベルトガイド５は、それ自身の誘導加熱を避けるため、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などの耐熱性樹脂によって形成されている。
【００３７】
上記エッジガイド６は、無端状のベルトからなる定着ベルト１の両端部を、当該エッジガイド６に突き当てることによって、定着ベルト１の蛇行を規制するように構成されている。このエッジガイド６は、図４に示すように、定着ベルト１の内径よりも若干小さな外径を有する円筒状部８と、当該円筒状部８の端部に設けられたフランジ部９と、当該フランジ部９の外側に突設された円筒状あるいは円柱状の保持部１０とから構成されている。上記エッジガイド６は、両フランジ部９の内壁面間の距離が、定着ベルト１の軸方向に沿った長さよりも若干長くなるように、当該定着ベルト１の両端部に固定した状態で配設されている。そのため、上記基層２としては、定着ベルト１の回転中に、ニップ部以外の部分では、それ自身がつぶれることなく略円柱状の形状を保ち、当該定着ベルト１の端部がエッジガイド６に突き当たった場合でも、この定着ベルト１に座屈等が生じない程度の剛性を有する必要があり、例えば、厚さ８０μｍのポリイミド製のシートが使用されている。
【００３８】
さらに、上記の如く構成される定着ベルト１の内部には、図１に示すように、例えば、シリコーンゴム等の弾性層１１を有する押圧部材としてのパッド部材１２が設けられている。このパッド部材１２の形状は、表面が円弧状になっており、相対する定着ベルトとは反対の曲率を有している。さらに、ニップの出口側に相当する側の弾性層の厚さが、入口側よりも厚くなるように構成するのが望ましい。また、上記パッド部材１２は、図１に示すパッド支持部材７に保持された状態で、当該定着ベルト１を介して、後述の加圧ロールに押圧されて、定着ニップを形成する。
【００３９】
このように、上記パッド部材１２は、定着装置のパッド支持部材７に固定した状態で配置されているが、弾性層１１が所定の押圧力で後述する加圧ロールの表面に圧接するように、図示しないスプリング等の付勢手段によって、加圧ロールの表面に向けて押圧してもよい。
【００４０】
そして、上記定着装置は、パッド部材１２と加熱ベルト１を介して対向する部分に、加圧部材１３が設けられている。この加圧部材１３は、当該加圧部材１３とパッド部材１２とで定着ベルト１を挟持した状態に保持してニップ部１４を形成し、当該ニップ部１４を未定着トナー像Ｔ１が転写された記録媒体Ｐを通過させることにより、熱及び圧力で未定着トナー像Ｔ１を記録媒体Ｐ上に定着して、定着トナー像Ｔ２を形成するようになっている。
【００４１】
上記加圧部材としての加圧ロール１３は、芯金の外周にシリコーンゴムやフッ素ゴムといった耐熱性に優れた弾性層を被覆したものが一般的に用いられている。また、上記弾性層の上にフッ素樹脂やシリコーン樹脂等の離型性に優れた樹脂をコーテイングしても良い。この実施の形態では、直径φ２０ｍｍの中実の鉄製シャフト１５の表面に、弾性層１６として、厚さ４ｍｍのシリコンスポンジ層が形成され、さらにその外側に、最上層として、表面離型層が厚さ５０μｍの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重合体（ＰＦＡ）を被覆した、外径φ２８ｍｍの加圧ロールが使用されている。このように、弾性層１６として、ソリッドゴムではなく、スポンジとすることで、比較的低荷重で定着性を満足させることができる。この加圧ロール１５は、２０ｋｇｆの荷重で定着ベルト１を介して押圧部材１２に圧接されている。
【００４２】
上記の加圧ロール１３に付与される荷重から、定着ベルト１に要求される剛性が求まる。一般的には、荷重が大きい程、ベルト長手方向の寄り力が大きくなるので、低荷重であることが望ましい。この実施の形態のように、荷重が２０ｋｇｆであり、定着ベルト１の径がφ３０ｍｍである場合、寄り力によって定着ベルト１が座屈しない曲げ剛性ＥＩの下限値は、およそ３．２×１０-3ｋｇｆ・ｍｍ2 であることが実験から分かっている。ただし、ここでの曲げ剛性とは、板を想定したものであり、ベルトとしてのものではない。また、Ｅは弾性率、Ｉは断面２次モーメントであり、断面２次モーメントは、単位幅当たりの値を採用している。この実施の形態では、基層２としてポリイミドを用いているので、ポリイミドの弾性率として代表的な値である６００ｋｇｆ・ｍｍ2 を使用すると、寄り力によってポリイミドのみからなる定着ベルト１が座屈しないためのポリイミドの厚さの下限値は、４０μｍと導出されている。
【００４３】
また、カラー定着では、一般的に用紙を剥離するために記録媒体Ｐの曲率分離を用いているが、この剥離方式を実現するためには、定着ベルト１がフレキシビリテイを有している必要がある。ポリイミドを基層２として用いる場合、上記のフレキシビリテイを有する厚さの上限値は、１００μｍである。このことから、樹脂からなる基層２の厚さは、上述したように、４０〜１００μｍであることが望ましい。
【００４４】
上記基層２の上に設けられる非磁性金属からなる導電層３は、定着ベルト１全体としてのフレキシビリテイを確保するためにできるだけ薄い方が良いが、あまり薄いと抵抗が高くなり過ぎ、渦電流が流れ難くなり、誘導発熱が起こらなくなる。一方、導電層３が厚すぎると、定着ベルト１としてのフレキシビリテイが無くなり、自由に定着ベルト１と変形させることができなくなると共に、今度は抵抗が低くなり過ぎ、渦電流は流れるもののジュール発熱が起こらなくなる。そのため、定着ベルト１としてのフレキシビリテイと発熱効率を両立させるための導電層３の厚さは、５〜１５μｍであることが実験により分かっている。このことから、非磁性金属からなる導電層３の厚さは、５〜１５μｍであることが望ましい。
【００４５】
ところで、この実施の形態では、導電層を有する薄肉の加熱ベルトを、磁界発生手段が発生する磁界によって誘導加熱するように構成されている。
【００４６】
上記磁界発生手段２０は、定着ベルト１の回転方向と直交する方向を長手方向とする横長に形成された部材であり、上方から見ると、中央部には空間が空いている楕円形状をしており、また断面方向で見ると、ベルトの外形形状に沿ったアールを有する形状となっており（図１参照）、被加熱部材である定着ベルト１と０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度のギャップを保持して、定着ベルト１に相対して設置されている。この実施の形態では、定着ベルトの外側に配置される構成となっているが、ベルトの内側に設けても良い。
【００４７】
上記磁界発生手段２０としては、例えば、励磁コイル２１と、当該励磁コイル２１を保持するコイル支持部材２２とで形成されている。
【００４８】
上記励磁コイル２１としては、例えば本実施例では、相互に絶縁された直径φ０．５ｍｍの銅線材を１６本束ねたリッツ線を、上記形状となるように巻いたものが用いられる。本実施例では、当該コイルを接着剤にて固めており、それ自身で形状を維持できるようになっており、図示しないホルダーに部分的に保持された状態で、当該ベルトに対して所定のギャップが得られるように設置されている。もちろん、磁束を強めるために、コイルの中央部分にフェライトなどの強磁性体を設けても良いし、耐熱性を有する樹脂等をボビンとして、それにコイルを巻き付けた状態で使用しても良い。
【００４９】
この励磁コイル２１には、図示しない励磁回路によって、所定の周波数の交流電流を印加することにより、当該励磁コイル２１の周囲には変動磁界Ｈが発生し、この変動磁界Ｈが、定着ベルト１の導電層３を横切るときに、電磁誘導作用によって、その磁界Ｈの変化を妨げる磁界を生じるように、定着ベルト１の導電層３に渦電流Ｂが生じる。上記励磁コイル２１に印加する交流電流の周波数は、例えば、１０〜５０ｋＨｚに設定されるが、この実施の形態では、交流電流の周波数が３０ｋＨｚに設定されている。すると、この渦電流Ｂが定着ベルト１の導電層３を流れることにより、当該導電層３の抵抗に比例した電力（Ｗ＝Ｉ2 Ｒ）でジュール熱が発生し、加熱部材である定着ベルト１を加熱するものである。
【００５０】
上記コイル支持部材２２としては、耐熱性のある非磁性材料を用いるのが望ましく、例えば、耐熱ガラスや、ポリカーボネート等の耐熱性樹脂が用いられる。
【００５１】
上記定着装置では、加熱定着後、記録媒体５が定着ベルト１から剥離される必要があるが、カラー定着像のようにトナーの量が多いと、ニップ部１４で溶融したトナーと定着ベルト１との付着力が大きいので、記録媒体Ｐと定着ベルト１を分離する手段、または方法が必要となる。記録媒体Ｐと定着ベルト１を確実に分離する手段としては、例えば、接触式分離爪がある。この手段は、分離爪を定着ベルト１に接触させて記録媒体Ｐと強制的に分離させるものであり、記録媒体Ｐを確実に定着ベルト１から分離させることができるという利点がある一方、定着ベルト１に傷を付けてしまう、または記録媒体Ｐを分離させるときに定着像と分離爪が接触し、定着像に傷（フィンガーマーク）が付いてしまうといった問題点がある。よって、この分離爪は、高品質な定着像が要求されるカラー定着には不向きである。
【００５２】
また、記録媒体Ｐと定着ベルト１を分離させるもう一つの方法としては、記録媒体Ｐの曲率分離を用いる方法がある。これは、定着ベルト１と記録媒体Ｐの分離位置において定着ベルト１を大きく湾曲させる、すなわち、曲率を大きくすることにより、記録媒体Ｐ自体の剛性を利用して記録媒体Ｐを定着ベルト１から分離させる方法であり、この方法を用いることで接触式の分離手段が不要となるので、高品位な定着像を得ることができる。
【００５３】
以上の構成において、この実施の形態に係る定着ベルトを用いた定着装置では、次のようにして、電磁誘導加熱による非通紙部での発熱を、実質的に略ゼロにすることができ、発熱効率を向上させることが可能となっている。
【００５４】
すなわち、この実施の形態に係る定着装置では、図１に示すように、加圧ロール１３が所定のプロセススピードで、図示しない駆動源により矢印方向に沿って回転駆動される。また、定着ベルト１は、上記加圧ロール１３に圧接しており、当該加圧ロール１３の移動速度と等しい速度で循環移動するようになっている。
【００５５】
そして、上記定着装置では、図１に示すように、図示しない転写装置により、未定着トナーＴ１が転写された記録媒体Ｐを、定着ベルト１と加圧ロール１３との間に形成されたニップ部１４を通過させ、当該ニップ部１４内を記録媒体Ｐが通過する間に、定着ベルト１と加圧ロール１３とによって加熱及び加圧されることにより、トナー像Ｔ２が記録媒体Ｐ上に定着されるようになっている。
【００５６】
その際、上記定着装置では、定着ベルト１の温度が、励磁コイル２１に流す高周波電流の周波数などにより、定着動作時は、ニップ部１４の入口において、１８０℃〜２００℃程度に制御される。
【００５７】
ところで、この実施の形態に係る定着ベルト１は、図１に示すように、基層２の上に積層される発熱層としての導電層３が、磁界発生手段２０によって発生される磁界による電磁誘導作用によって発熱されるが、当該導電層３の幅は、図３に示すように、使用される用紙の最大幅Ｗと同じか、当該使用される最大幅以上で基層２より短い幅に設定されている。そのため、上記定着ベルト１は、図５に示すように、例えば、使用される最大サイズの記録媒体Ｐと同じ幅の領域しか発熱しないので、磁界発生手段２０に通電される電力を、そのまま記録媒体Ｐの加熱に使用することができ、電磁誘導加熱による非通紙部での発熱を、実質的に略ゼロにすることができ、発熱効率を向上させることが可能となっている。なお、図６は、励磁コイル２１と定着ベルト１の導電層３との位置関係を示すものである。
【００５８】
これに対して、従来の定着ベルトでは、基層と発熱層を兼ねて、鉄・コバルト・ニッケル等の磁性金属が使用されているため、定着ベルトが全幅にわたって発熱してしまい、必然的に発熱層が用紙幅よりも長くなってしまう。そのため、上記定着ベルトを磁場発生手段としてのコイルにより発熱させ、用紙幅で均一な温度分布を得るためには、図７に示すように、用紙幅より外側の領域も発熱させる必要があり、その部分の熱は無駄になっていた。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明してきたように、この発明によれば、電磁誘導加熱による非通紙部での発熱を、実質的に略ゼロにすることができ、発熱効率を向上させることが可能な定着ベルト及びこれを用いた定着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の実施の形態１に係る定着ベルトを用いた定着装置を示す構成図である。
【図２】図２はこの発明の実施の形態１に係る定着装置で使用する定着ベルトを示す断面構成図である。
【図３】図３は定着ベルトを示す構成図である。
【図４】図４はベルトガイドを示す構成図である。
【図５】図５はこの発明の実施の形態１に係る定着ベルトの発熱状態を示す説明図である。
【図６】図６はこの発明の実施の形態１に係る定着ベルトと励磁コイルとの関係を示す説明図である。
【図７】図７は従来の定着装置の発熱状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１：定着ベルト、２：基材層、３：導電層、４：表面離型層、５：エッジガイド、１２：パッド部材、１３：加圧ロール、２０：磁界発生手段、Ｐ：記録媒体。
【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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