(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
未定着トナー像を担持する記録紙に圧接して回転する一対の定着ローラと加圧ローラとを備え、
前記定着ローラは、少なくとも、芯金と、前記芯金の外周面上に形成された絶縁層と、前記絶縁層の外周面上に形成され、通電により発熱する発熱体と、表面の離型層とが積層されて構成されており、
所定の搬送方向に搬送される記録紙上に未定着トナー像を前記発熱体による熱により定着し、当該定着の際の温度が所定の温度になるように前記発熱体への通電制御を行う定着装置において、
前記発熱体は、温度上昇により電気抵抗値が低下するＮＴＣ特性を有し、前記記録紙に平行で、かつ、前記記録紙の搬送方向に垂直な方向である幅方向に延びており、前記発熱体の幅方向の長さが前記記録紙の幅よりも広く、
前記発熱体の幅方向の両端部に、前記発熱体に接続された電極部を設け、
前記発熱体の幅方向の両端部に設けられた一方の電極部から他方の電極部に向けて前記発熱体に通電し、
前記発熱体の前記幅方向の長さが前記絶縁層の前記幅方向の長さよりも短く、かつ、前記絶縁層の前記幅方向の端部は、前記発熱体および電極部の前記幅方向の端部よりも前記幅方向にはみ出ていること特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記搬送方向に垂直な方向の幅が異なる複数種類の記録紙に対して未定着トナー像を定着可能であり、
前記電極部間の前記発熱体の幅方向の長さが、前記複数種類の記録紙のうちの最大幅よりも広く、
前記発熱体には、前記複数種類の記録紙の全てが通過する範囲において温度センサが設けられており、当該温度センサに基づいて前記発熱体への通電制御を行うこと特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
記録紙の未定着トナー像を担持する面に接触する定着ベルトと、
前記記録紙を介して前記定着ベルトに押圧される加圧部材と、
前記定着ベルト内側に設けられ、前記定着ベルトを支持する複数の支持部材とを備え、
前記定着ベルトは、少なくとも、基材と、前記基材の外周面上に形成された絶縁層と、前記絶縁層の外周面上に形成され、通電により発熱する層状の発熱体と、表面の離型層とが積層されて構成されており、
所定の搬送方向に搬送される記録紙上に未定着トナー像を前記発熱体による熱により定着し、当該定着の際の温度が所定の温度になるように前記発熱体への通電制御を行う定着装置において、
前記発熱体は、温度上昇により電気抵抗値が低下するＮＴＣ特性を有し、前記記録紙に平行で、かつ、前記記録紙の搬送方向に垂直な方向である幅方向に延びており、前記発熱体の幅方向の長さが前記記録紙の幅よりも広く、
前記発熱体の幅方向の両端部に、前記発熱体に接続された電極部を設け、
前記発熱体の幅方向の両端部に設けられた一方の電極部から他方の電極部に向けて前記発熱体に通電し、
前記発熱体の前記幅方向の長さが前記絶縁層の前記幅方向の長さよりも短く、かつ、前記絶縁層および前記基材の両方の前記幅方向の端部が、前記発熱体および電極部の前記幅方向の端部よりも前記幅方向にはみ出ていること特徴とする定着装置。
【請求項４】
前記電極部は、前記発熱体に接続され、前記発熱体の幅方向における両端部の外周面上に設けられ、
前記電極部上には前記離型層を積層せず、前記電極部へ電流が給電されることを特徴とする請求項３記載の定着装置。
【請求項５】
記録紙上に形成される未定着のトナー像を定着する請求項１から請求項４の何れか１項に記載の定着装置を備えた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、複写機やファクシミリ装置、レーザープリンタ、マルチファンクショナルプリンタ等の画像形成装置、特に画像形成部の定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機やファクシミリ装置等の画像形成装置には、電子写真記録方式が広く採用されている。電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体上に形成された潜像を現像してトナー像を形成し、このトナー像を転写材に静電転写させ、転写材に転写されたトナー像は、定着装置で熱と圧力が加えられ、転写材に定着される。
【０００３】
これに対して、特許文献１には、定着装置の発熱体に正温度特性（ＰＴＣ：Positive Temperature Coefficient）特性を有する抵抗体を用い、記録紙の搬送方向と垂直方向に加熱電圧を印加する構成が開示されている。正温度特性とは、温度上昇に伴って抵抗値が直線的に増加する特性である。即ち、温度が高くなると、抵抗値も高くなる。
【特許文献１】特開２００６−３５０２４１号公報（２００６年１２月２８日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、記録紙の通過範囲外で記録紙に熱を奪われない部分の温度が上昇してしまう。この状態では、特許文献１の構成において、発熱体がＰＴＣ特性を有するため記録紙の通過範囲外の抵抗値が上昇することになる。記録紙の通過範囲外の抵抗値が上昇した状態で、記録紙の搬送方向と垂直に電流を印加すると、記録紙の通過範囲外の高抵抗部分と記録紙の通過範囲内の低抵抗部分とが直列に接続された回路となるので、記録紙の通過範囲外の高抵抗部分と記録紙の通過範囲内の低抵抗部分に等しい電流が流れるため、記録紙の通過範囲外の高抵抗部分においては、記録紙の通過範囲内の低抵抗部分よりも発熱量が大きくなる。このため、記録紙の通過範囲外と記録紙の通過範囲内の温度分布をさらに拡大するという問題が生じてしまう。これにより、記録紙の通過範囲外の部材の耐久性の確保や、小幅紙の高スループット（throughput：処理量）での通紙直後に広幅紙を通紙して均一で高品位な定着像を得ることは困難であった。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みでなされたものであり、その目的は、前記短所を解消し、記録紙の通過範囲外の部材への耐久性の確保や、小幅記録紙の高スループットでの通紙直後に広幅記録紙を通紙しても均一で高品位な定着像を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る定着装置は、上記課題を解決するために、通電により発熱する発熱体を備え、所定の搬送方向に搬送される記録紙上に未定着トナー像を前記発熱体による熱により定着し、当該定着の際の温度が所定の温度になるように前記発熱体への通電制御を行う定着装置において、前記発熱体は、温度上昇により電気抵抗値が低下するＮＴＣ特性を有し、前記記録紙に平行で、かつ、前記記録紙の搬送方向に垂直な方向である幅方向に延びており、前記発熱体の幅方向の長さが前記記録紙の幅よりも広く、前記発熱体の幅方向の両端部に、前記発熱体に接続された電極部を設け、前記発熱体に通電する電流の方向が前記搬送方向に対し略垂直であること特徴としている。
【０００７】
定着装置に前記記録紙を通紙した場合、前記記録紙の通過範囲外は前記記録紙に熱を奪われないために発熱体の温度が上昇する。ＮＴＣ特性の前記発熱体に温度分布が生じた場合、温度の高い部分の抵抗値が低くなる。このため、幅方向に温度分布が生じたＮＴＣ特性を有する前記発熱体の幅方向に電流を流すことにより、温度が高く抵抗値が低い部分（高温低抵抗部）と温度が相対的に低く抵抗値が高い部分（低温高抵抗部）とを直列接続回路として通電することができる。この状態では、高温低抵抗部と低温高抵抗部とに同じ電流が流れることとなる。このため、高温低抵抗部では、低温高抵抗部よりも相対的に発熱量が低下する。これにより、幅方向において、定着装置に前記記録紙を通過したことにより生じた温度ムラを低減することができ、発熱体の両端部（記録紙の通過範囲外）の温度が上がりすぎることを防止できる。
【０００８】
また、前記発熱体が、前記記録紙に平行で、かつ、前記記録紙の搬送方向に垂直な方向である幅方向に延びており、前記発熱体の幅方向の長さが前記記録紙の幅よりも広いことにより、前記記録紙の通過範囲の温度を均一に加熱することができるので、均一で高品位な定着トナー像を得ることができる。さらに、上記のように前記発熱体中の電流の方向が全体として前記搬送方向に対し略垂直であることにより、幅方向の温度ムラを抑制して、均一で高品位な定着トナー像を得ることができる。
【０００９】
本発明に係る定着装置では、前記搬送方向に垂直な方向の幅が異なる複数種類の記録紙に対して未定着トナー像を定着可能であり、前記電極部間の前記発熱体の幅方向の長さが、前記複数種類の記録紙のうちの最大幅よりも広く、前記発熱体には、前記複数種類の記録紙の全てが通過する範囲において温度センサが設けられており、当該温度センサに基づいて前記発熱体への通電制御を行うことが好ましい。
【００１０】
上記の構成によれば、前記電極部間の発熱体の幅方向の長さが，前記複数種類の記録紙のうちの最大幅よりも広いことにより、最大幅の記録紙の通過する範囲の温度を均一に加熱することができるので、均一で高品位な定着トナー像を得ることができる。また、全ての幅の記録紙の通過範囲内に温度制御用の温度センサを設けることにより、記録紙の通過範囲の温度を直接高精度に制御することができるので、高品位な定着像を安定して得ることができる。
【００１１】
なお、ここで、記録紙の通過範囲（通紙範囲）とは、記録紙をその法線方向および／または搬送方向に平行移動させたときに、記録紙と重なる発熱体の領域である。
【００１２】
本発明に係る定着装置では、未定着トナー像を担持する前記記録紙に圧接して回転する一対の定着ローラと加圧ローラとを備え、前記定着ローラが、少なくとも、芯金と、層状の前記発熱体と、表面の離型層とを積層して構成されていることが好ましい。
【００１３】
すなわち、定着ローラは、少なくとも、芯金と、層状の発熱体と、離型層とを備え、表面が離型層である。
【００１４】
上記の構成によれば、定着ローラの芯金の外側に前記発熱体を備えることにより、前記発熱体からトナー像に接触する定着面である離型層表面までの熱伝導距離が短くなる。このため、前記発熱体の発熱による定着ローラ表面の温度制御性が向上し、定着ローラ表面の温度をより高精度に制御することができる。これにより、前記定着ローラの温度を所定の温度に保つことができるので、定着されたトナー像をより均一で高品位な画像とすることができる。
【００１５】
一般的には、熱伝導距離が短く加熱応答性が高い場合、記録紙の通過範囲と両端部とでの温度ムラが顕著になりやすい。
【００１６】
しかしながら、上記の構成によれば、ＮＴＣ特性を有する前記発熱体へ記録紙の搬送方向と垂直な幅方向に電流を印加するため、両端部の過昇温を防止することができる。
【００１７】
また、前記発熱体の外側でトナー像に接触する面に離型層を有するので、定着ローラにトナーが付着することを防止できる。
【００１８】
本発明に係る定着装置では、前記定着ローラが、少なくとも、芯金と、絶縁層と、層状の前記発熱体と、表面の離型層とを積層して構成され、前記電極部は、前記発熱体に接続され、前記発熱体の幅方向における両端部の外周面上に設けられ、前記電極部上には前記離型層を積層せず、前記電極部より電流が給電されることが好ましい。
【００１９】
前記発熱体として、アルミや鉄などの安価で高強度な金属材料よりも電気抵抗が高いものを使用する場合、発熱体と芯金が直接接触している場合には、発熱体でなく芯金を電流が流れるために発熱体が発熱しなくなる。
【００２０】
上記の構成によれば、前記定着ローラは芯金と発熱体の間に絶縁層を積層するので、発熱体に電圧を印加しても芯金に電流が流れることを防止でき、発熱体を発熱させることができる。これにより、芯金にアルミや鉄などの安価で高強度な金属材料を用いることができる。
【００２１】
また、前記電極部は、前記発熱体に接続され、前記発熱体の幅方向における両端部の外周面上に設けられ、前記電極部上には前記離型層を積層せず、前記電極部より電流が給電されることにより、定着ローラのＮＴＣ特性を有する前記発熱体に、記録紙の搬送方向と垂直なローラの軸方向に電流を流すことができるため、発熱体の幅方向の温度ムラを抑制できるので、均一で高品位な定着トナー像を得ることができる。
【００２２】
本発明に係る定着装置では、前記記録紙の未定着トナー像を担持する面に接触する定着ベルトと、前記記録紙を介して前記定着ベルトに押圧される加圧部材と、前記定着ベルト内側に設けられ、前記定着ベルトを支持する複数の支持部材とを備え、前記定着ベルトが、少なくとも、基材と、層状の前記発熱体と、表面の前記離型層とから構成されていることが好ましい。
【００２３】
上記の構成によれば、前記定着ベルトに前記発熱体を備えることにより、前記発熱体からトナー像に接触する定着面である離型層表面までの熱伝導距離が短くなる。このため、前記発熱体の発熱による前記定着ベルト表面の温度制御性が向上し、前記定着ベルト表面の温度をより高精度に制御することができる。これにより、前記定着ベルトの温度を所定の温度に保つことができるので、定着されたトナー像をより均一で高品位な画像とすることができる。
【００２４】
一般に、発熱部材が前記定着ベルトのように低熱容量で、熱伝導距離が短く加熱応答性が高い場合、前記記録紙の通過範囲と両端部での温度ムラが顕著になりやすい。しかしながら、上記の構成によれば、前記発熱体に記録紙の搬送方向と垂直に電流を印加するため、前記発熱体の両端部の過昇温を防止することができる。
【００２５】
また、前記発熱体の外側でトナー像に接触する面に離型層を有するので、定着ベルトにトナーが付着することを防止できる。
【００２６】
さらに、一般に発熱体が摩耗すると発熱体としての電気抵抗が変化するので、温度ムラを生じてしまうことになる。しかしながら、上記の構成によれば、前記発熱体の外側でトナー像に接触する面に離型層を有するので、定着ベルトにトナーが付着することを防止できると同時に、発熱体の摩耗を防止することができ、長期間にわたって安定して均一に発熱させることができる。
【００２７】
本発明に係る定着装置では、前記電極部は、前記発熱体に接続され、前記発熱体の幅方向における両端部の外周面上に設けられ、前記電極部上には前記離型層を積層せず、前記電極部へ電流が給電されていることが好ましい。
【００２８】
上記の構成によれば、前記定着ベルトの前記発熱体に、記録紙の搬送方向と垂直なベルトの軸方向（前記発熱体の幅方向）に電流を流すことができる。また、上述のように、前記発熱体の電流の方向が全体として搬送方向に対し略垂直であることにより、幅方向の温度ムラを抑制して、均一で高品位な定着トナー像を得ることができる。
【００２９】
本発明に係る定着装置では、前記電極部は、前記発熱体に接続され、前記発熱体の幅方向における両端部の内周面側に設けられることが好ましい。
【００３０】
上記の構成によれば、前記電極部は、前記発熱体に接続され、前記発熱体の幅方向における両端部の内周面側に設けられることにより、電極部に記録紙上のトナー及び浮遊トナーが付着することを防止できる。これにより、本体から定着ベルトへの給電を安定して行うことができる。
【００３１】
また、発熱体が摩耗すると発熱体としての電気抵抗が変化するので、温度ムラを生じてしまう。しかしながら、本発明では、発熱体の内周面側の外側に保護層を有するので、発熱体の摩耗を防止することができ、長期間にわたって安定して均一に発熱させることができる。
【００３２】
本発明に係る定着装置では、前記支持部材の前記搬送方向に垂直な方向の両端部の外周面側において、前記定着ベルトの前記電極部に接触し、前記定着ベルトとともに回転する給電部材を備えることが好ましい。
【００３３】
上記の構成によれば、前記支持部材の前記搬送方向に垂直な方向の両端部の外周面側において、前記定着ベルトの前記電極部に接触し、前記定着ベルトとともに回転する給電部材を備えることにより、電極部と給電部材が摺動することなく給電することができる。このため、電極部、給電部材の摩耗を防止でき、長期間にわたって電流の給電を安定して行うことができる。
【００３４】
本発明に係る定着装置では、前記記録紙の未定着トナー像を担持する面に接触する定着ベルトと、前記記録紙を介して定着ベルトに押圧される加圧部材と、前記定着ベルト内側に設けられ、定着ベルトを支持する複数の支持部材とを備え、前記複数の支持部材のうちの一つが、前記発熱体を備えた加熱部材であり、前記加熱部材が、少なくとも、基材と、層状の前記発熱体と、保護層とを積層して構成されていることが好ましい。
【００３５】
上記の構成によれば、前記定着ベルトの内周面に接触する発熱部材の基材の外側に前記発熱体を備えることにより、前記発熱体からトナー像に接触する定着面である定着ベルト表面までの熱伝導距離が短くなる。このため、前記発熱体の発熱による前記定着ベルト表面の温度制御性が向上し、前記定着ベルト表面の温度をより高精度に制御することができる。これにより、前記定着ベルトの温度を所定の温度に保つことができるので、定着されたトナー像をより均一で高品位な画像とすることができる。
【００３６】
また、上記の構成によれば、定着ベルトが発熱体を有しないことにより、定着ベルトの回転による屈曲疲労による発熱体の亀裂、劣化を防止することができる。これにより、長期間にわたって発熱体を安定して発熱させることができる。
【００３７】
本発明に係る定着装置では、前記加熱部材が回転せず、前記定着ベルトの内周面に対して摺擦し、加熱部材の定着ベルトと接触する面に保護層を設けることが好ましい。
【００３８】
前記加熱部材が回転しないことにより、発熱体へ給電する部分で電気接点に摺動する箇所をなくすことができる。これにより、発熱体へ、長期間にわたり安定して給電することができる。
【００３９】
また、発熱体が摩耗すると発熱体としての電気抵抗が変化するので、温度ムラを生じてしまう。上記の構成によれば、前記発熱体の外側で定着ベルトに接触する面に保護層を有するので、加熱部材と定着ベルトが摺動しても発熱体の摩耗を防止することができ、長期間にわたって安定して均一に発熱させることができる。
【００４０】
また、前記定着ベルトの内周面に接触することにより、前記定着ベルト回転方向の定着ベルトと加熱部材の接触範囲を長く形成することができ、加熱部材から定着ベルトへの熱伝達を促進することができる。
【００４１】
本発明に係る画像形成装置では、記録紙上に形成される未定着のトナー像を定着する上記定着装置を備えたことを特徴としている。
【００４２】
上記の構成によれば、定着装置において、発熱体の幅方向の温度ムラを抑制して、均一で高品位な定着トナー像を得ることができる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明に係る定着装置は、通電により発熱する発熱体を備え、所定の搬送方向に搬送される記録紙上に未定着トナー像を前記発熱体による熱により定着し、当該定着の際の温度が所定の温度になるように前記発熱体への通電制御を行う定着装置において、前記発熱体は、温度上昇により電気抵抗値が低下するＮＴＣ特性を有し、前記発熱体が、前記記録紙に平行で、かつ、前記記録紙の搬送方向に垂直な方向である幅方向に延びており、前記発熱体の幅方向の長さが前記記録紙の幅よりも広く、前記発熱体の幅方向の両端部に、前記発熱体に接続された電極部を設け、前記発熱体に通電する電流の方向が前記搬送方向に対し略垂直である。
【００４４】
それゆえ、前記発熱体の幅方向の温度ムラを抑制して、均一で高品位な定着トナー像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１から図６に基づいて説明すると以下の通りである。
【００４６】
（１−１  カラー画像形成装置）
図２は、本発明の実施の形態に係る定着装置４０が適用されるカラー画像形成装置を説明する図である。カラー画像形成装置は、図２に示すように、４色の可視像形成ユニット１０を記録媒体搬送路に沿って配列したいわゆるタンデム式のプリンタである。具体的には、記録紙Ｐ（被加熱材）の供給トレイ２０と定着装置４０とを繋ぐ記録紙Ｐの搬送路に沿って４組の可視像形成ユニット１０Ｙ・１０Ｍ・１０Ｃ・１０Ｂを配設し、記録紙搬送手段３０の無端状の搬送ベルト３３によって搬送される記録紙Ｐに各色トナーを多重転写した後、定着装置４０によって各色トナーを記録紙Ｐに定着してフルカラー画像を形成するものである。
【００４７】
記録紙搬送手段３０は、一対の駆動ローラ３１及びアイドリングローラ３２によって架張され、所定の周速度に制御されて回動する無端状の搬送ベルト３３を有し、この搬送ベルト３３上に記録紙Ｐを静電吸着させて搬送する。
【００４８】
各可視像形成ユニット１０は、感光体ドラム１１の周囲に帯電ローラ１２・レーザ光照射手段１３・現像器１４・転写ローラ１５・クリーナー１６を配置しており、各ユニットの現像器１４にはイエロー（Ｙ）・マゼンタ（Ｍ）・シアン（Ｃ）・ブラック（Ｂ）の各色トナーが収容されている。各色トナーは、非磁性一成分現像剤（非磁性トナー）、非磁性二成分現像剤（非磁性トナーおよびキャリア）、磁性現像剤（磁性トナー）等の現像剤（以下、トナーとも称する）である。
【００４９】
そして各可視像形成ユニット１０Ｙ・１０Ｍ・１０Ｃ・１０Ｂは、以下の工程によりトナー画像を記録紙Ｐ上に形成する。すなわち感光体ドラム１１表面が帯電ローラ１２で一様に帯電された後、レーザ光照射手段１３により感光体ドラム１１表面を画像情報に応じてレーザ露光させ、静電潜像が形成される。その後、現像器１４により感光体ドラム１１上の静電潜像に対してトナー像を現像し、この顕像化されたトナー画像は、トナーの極性とは逆極性のバイアス電圧が印加された転写ローラ１５により、搬送手段３０によって搬送されてくる記録紙Ｐに順次転写される。
【００５０】
その後、記録紙Ｐは、駆動ローラ３１の曲率により搬送ベルト３３から剥離された後、定着装置４０に搬送される。そこで所定の温度に保たれた定着ローラにより適度な温度と圧力が与えられる。そして、トナーは記録紙Ｐに定着され堅牢な画像となる。
【００５１】
（１−２  画像形成装置の定着装置）
次に、本発明の実施の形態に係る定着装置４０の構成を図３に基づいて説明する。
【００５２】
本実施の形態に係る定着装置４０は、未定着のトナー画像が表面に形成された記録紙Ｐに対し、熱および圧力によりトナー画像を定着させるものである。未定着のトナー画像は、非磁性一成分現像剤（非磁性トナー）、非磁性二成分現像剤（非磁性トナーおよびキャリア）、磁性現像剤（磁性トナー）等の現像剤（以下、トナーとも称する）によって形成される。
【００５３】
図３は、本実施の形態に係る定着装置４０の構成を示す断面図である。図３に示すように、本実施の形態に係る定着装置４０は、定着ニップ部４３を形成する定着部材としての定着ローラ４１と、記録紙Ｐを介して定着部材に押圧される加圧部材としての加圧ローラ４２とを備えている。さらに、定着ローラ４１および加圧ローラ４２のそれぞれの温度を検出する温度検出手段を構成する温度制御用の温度センサ（温度検知部材）３８Ａ・Ｂが備えられている。
【００５４】
定着ローラ４１および加圧ローラ４２は、所定の荷重（ここでは３００Ｎ）で互いに圧接されて、それらの間に定着ニップ部４３（定着ローラおよび加圧ローラが互いに当接する部分）が形成されている。記録紙Ｐは、この定着ニップ部４３を通過することで、トナー画像が定着されるようになっている。記録紙Ｐが定着ニップ部４３を通過する時には、定着ローラ４１は記録紙Ｐの未定着トナー画像の形成面に当接する一方、加圧ローラ４２は記録紙Ｐにおけるトナー画像の形成面とは反対の面に当接するようになっている。
【００５５】
次に、本実施の形態に係る定着装置４０の定着ローラ４１の概略構成について、図１に基づいて詳細に説明する。ここで、図１は回転軸を含む端部の構成を示す断面図である。
【００５６】
定着ローラ４１は、図１に示すように、厚さ０．８ｍｍの薄肉のローラ芯金４４に、断熱性かつ弾性の機能を有する厚さ５００μｍのシリコンゴム層からなる絶縁層４５、厚さ２００μｍの発熱層（発熱体）４６、さらにＰＴＦＥやＰＦＡ等の厚さ３０μｍのフッ素樹脂層からなる離型層４７を順次に積層して形成されている。
【００５７】
そして、定着ローラ４１は、記録紙Ｐに平行で、かつ、記録紙Ｐの搬送方向に垂直な方向（本明細書では、幅方向という）に延びている。そして、定着ローラ４１の幅方向の長さは、記録紙の幅（搬送方向に垂直な方向の長さ）よりも広い。
【００５８】
ローラ芯金４４は、本実施形態において、鉄芯金が用いられているが、これに限らず、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム等の金属あるいはそれらの合金等が用いられてもよい。ローラ芯金４４の両端に軸受け３７が設けられている。
【００５９】
絶縁層４５は、断熱かつ絶縁かつ弾性の機能と有するシリコンゴムが用いられていることを説明したが、これに限らず、フッ素ゴムが用いられてもよい。
【００６０】
発熱層４６は、ＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）特性を有する発熱層である。ＮＴＣ特性とは、温度上昇に伴って抵抗値が減少する特性である。即ち、温度が高くなると、抵抗値も低くなる。発熱層４６は、１００Ｖで１０００Ｗの発熱量を得るために、電極間の抵抗値が１０Ωになるように設けられている。発熱層４６の抵抗値は、５〜６０Ωが望ましく、さらには８〜４５Ωが好適である。なお、発熱層４６の抵抗値は、印加する電圧と所定の発熱電力によって決まる。
【００６１】
離型層４７は、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂およびこれらの混成材料が適している。
【００６２】
そして、絶縁層４５、発熱層４６、離型層４７は、ローラ芯金４４の表面にこの順で積層されており、記録紙に平行で、かつ、記録紙の搬送方向に垂直な幅方向に延びている。
【００６３】
また、図１に示すように、定着ローラ４１の両端部に全円周方向にわたって給電手段としての銅やアルミなどの良導電体からなる電極部４８と、この電極部４８に摺動して給電する複数の電気接点４９が設けられ、定着ローラ４１の軸方向、つまりは記録紙Ｐの搬送方向と垂直な方向に通電する構成とされている。
【００６４】
電極部４８は、発熱層４６に接続され、発熱層４６の幅方向の両端部（記録紙の通過範囲外）の外周面側に設けられ、電極部４８には離型層４７を積層せず、複数の電気接点４９を介して電源３６と接続されている。ここで、記録紙の通過範囲とは、搬送される記録紙と対向する範囲のことであり、記録紙の通過範囲外とは、通過範囲以外の領域のことをいう。
【００６５】
発熱層４６への通電により発熱層４６は、温度上昇し、熱伝導により定着ローラ４１表面を加熱する。ここで、発熱層４６のうち発熱に実質的に寄与するのは、両端に形成された２つの電極部の内側間である。定着ローラ４１の発熱層４６の幅（電極部の内側間寸法）は、３３０ｍｍであり、記録紙Ｐとして最大の幅を持つＡ３の記録紙Ｐの横幅（Ａ３記録紙の縦送りの横幅）が２９７ｍｍである。すなわち、定着装置４０は、搬送方向に垂直な方向の幅が異なる複数種類の記録紙に対して未定着トナー像を定着可能であり、当該複数種類の記録紙のうちの最大幅が２９７ｍｍである。そして、発熱体として機能する発熱層４６の幅（すなわち、電極部の内側間寸法）は、Ａ３の記録紙Ｐの横幅よりも広い。
【００６６】
画像形成時には、定着ローラ４１は、所定の表面温度（ここでは１９０℃）に加熱され、定着装置４０の定着ニップ部４３を通過する未定着トナー画像が形成された記録紙Ｐを加熱する。
【００６７】
また、加圧ローラ４２の内部には加圧ローラ４２を内部から加熱するためのヒータランプ５０が設けられている。ヒータランプ５０は、加圧ローラ４２の全幅にわたる発熱幅を有し、定格加熱電力は４５０Ｗである。
【００６８】
加圧ローラ４２は、定着ローラ４１と同様、鉄鋼、ステンレス鋼、アルミニウム等のローラ芯金の外周表面にシリコンゴム等の弾性層を有し、更にその上にＰＦＡ等からなる離型層が形成されている。
【００６９】
次に、温度検知手段としてのサーミスタ３８Ａ・Ｂについて説明する。サーミスタ３８Ａ・Ｂは、定着ローラ４１および加圧ローラ４２のそれぞれの外周面に配設されており、各部の表面温度を検出するものである。
【００７０】
サーミスタ３８Ａは、定着ローラ４１の外周面の中央部に設けられており、定着ローラ４１の中央部の表面温度を検知するように設けられている。サーミスタ３８Ｂは、加圧ローラ表面に設けられている。なお、サーミスタ３８Ａは、定着ローラ４１の中央部の記録紙の通過範囲に設けられた非接触サーミスタである。そして、各サーミスタ３８Ａ・Ｂにより検出された温度データに基づいて、温度制御手段としての制御回路（図示せず）が、各部の温度が所定の温度となるように発熱層４６、加圧ローラ４２のヒータランプ５０への通電を各々制御する。ここで、定着ローラ４１の発熱層４６と、ヒータランプ５０は独立した通電回路となっている。
【００７１】
また、図３には示していないが、定着ニップ部４３を記録紙Ｐが通過するように、定着ローラ４１を回転駆動する駆動モータ（駆動手段）が設けられている。また、加圧ローラ４２は、定着ローラ４１の回転に従動して回転する構成になっている。定着ローラ４１および加圧ローラ４２は、逆方向（定着ニップ対向面は同方向）に回転される。そして、定着ニップ部４３に所定の定着速度および複写速度（定着速度はいわゆるプロセス速度のことで、例えば、ここでは２００ｍｍ／ｓｅｃ、また複写速度は、１分あたりのコピー枚数のことで、例えば、ここではＡ４横送りで３０枚/分）で未定着トナー像が形成された記録紙Ｐが搬送され、熱と圧力により定着が行われる。
【００７２】
（１−３  本発明の発熱層への通電による発熱特性）
次に、図４から図５を用いて、本発明のＮＴＣ特性（温度係数が負の特性）を有する発熱層４６を用いて発熱量のコントロールを詳細に説明する。
【００７３】
図４は、定着ローラ４１の外周面における発熱層４６の電極部４８の内側間の幅と記録紙の通過範囲とにおいて、発熱量、温度、抵抗値の分布を示す図である。
【００７４】
図４（ａ）は、記録紙Ｐの通過前、発熱層４６の幅方向（定着ローラ４１の軸方向と並行する）において発熱量の分布を示す図であり、図４（ｂ）は、記録紙Ｐの通過前、発熱層４６の幅方向において温度の分布を示す図であり、図４（ｃ）は、記録紙Ｐの通過後、発熱層４６の幅方向において温度の分布を示す図であり、図４（ｄ）は、記録紙Ｐの通過後、発熱層４６の幅方向において抵抗値の分布を示す図であり、図４（ｅ）は、図４（ｄ）に示すような抵抗値の分布に通電することにより、発熱層４６の幅方向において発熱量の分布を示す図である。
【００７５】
記録紙Ｐの通過前、図４（ａ）に示すように、発熱層４６の幅方向にほぼ均一な発熱量の分布が示されている。発熱層の幅方向に均一の発熱量であるため、図４（ｂ）に示すようにほぼ均一な温度分布となる。ここに、定着装置４０に記録紙Ｐを通過した場合、記録紙Ｐの通過範囲外（定着ローラの端部）は記録紙Ｐに熱を奪われないが、記録紙Ｐの通過範囲内（定着ローラの中央）は記録紙Ｐに熱を奪われるため、図４（ｃ）に示すように、記録紙Ｐの通過範囲内の部分の温度が低下することになる。本発明は、ＮＴＣ特性の発熱体を構成する発熱層４６を用いているので、上記のように温度分布が生じた場合、図４（ｄ）に示すように、温度の高い部分の抵抗値が低くなり、温度の低い部分の抵抗値が高くなる。この状態は、図５において模式的に示すように、温度が相対的に高く抵抗値が低い部分（高温低抵抗部）と温度が相対的に低く抵抗値が高い部分（低温高抵抗部）とが直列接続回路になっている。このため、幅方向に温度分布が生じたＮＴＣ特性の発熱層の幅方向に電流を流すことは、高温低抵抗部と低温高抵抗部を図５に示す直列接続回路として通電することである。つまり、この状態では、高温低抵抗部と低温高抵抗部とに同じ電流が流れることとなる。このため、記録紙Ｐの通過範囲内に設けたサーミスタ３８Ａを有する温度センサによる温度制御を行えば、図４（ｅ）に示すように、高温低抵抗部では低温高抵抗部よりも相対的に発熱量を低下することができる。これにより、幅方向に生じた温度ムラを低減することができ、定着ローラ４１の端部の温度が上がりすぎることも防止できる。
【００７６】
一方、記録紙Ｐの搬送方向に平行に電流を流す場合には、図６に模式的に示すように端部の高温低抵抗部と中央の低温高抵抗部を並列回路として電流を流すこととなる。この場合には、同じの電圧を印加することで高温低抵抗部により多くの電流が流れるため、高温低抵抗部の温度がさらに上昇して温度ムラをさらに顕著にしてしまう。
【００７７】
また、電極部の内側間の発熱層４６（すなわち、発熱に実質的に寄与する部分）は、記録紙Ｐの搬送方向に垂直な幅方向の長さが、画像形成装置で印刷可能な記録紙Ｐの最大の幅（搬送方向に垂直な方向の長さ）よりも広いことにより、記録紙Ｐの通過範囲の温度を均一に加熱することができるので、均一で高品位な定着トナー像を得ることができる。また、記録紙Ｐの通過範囲内にサーミスタ３８Ａを設けることにより、記録紙Ｐの通過範囲の温度を直接高精度に制御することができるので、高品位な定着像を安定して得ることができる。さらに、上記のように発熱層中の電流の方向が全体として搬送方向に対し略垂直であることにより、幅方向の温度ムラを抑制して、均一で高品位な定着トナー像を得ることができる。
【００７８】
また、電極部４８を全円周方向にわたって設けるため、発熱層全面を均一に発熱させることができ、円周方向の発熱ムラもなく、円周方向にも均一な温度分布を実現することができる。
【００７９】
また、発熱層４６に電流を印加する電極部４８が発熱層の幅方向において記録紙の通過範囲外の一方と記録紙通過範囲外の他方とに設けられることにより、発熱層中の電流の方向を記録紙Ｐの通紙方向に垂直に規定することができる。上述のように発熱層中の電流の方向が全体として記録紙Ｐの搬送方向に対し略垂直であることにより、発熱層の幅方向の温度ムラを抑制して、均一で高品位な定着トナー像を得ることができる。
【００８０】
また、定着ローラ４１の芯材の外側に発熱層４６を備えることにより、発熱層４６からトナー像に接触する定着面である離型層４７の表面までの熱伝導距離が短くなっている。このため、発熱層４６の発熱による定着ローラ４１の表面の温度制御性が向上でき、定着ローラ４１の表面の温度をより高精度に制御することができる。これにより、定着ローラ４１の温度を所定の温度に保つことができるので、定着されたトナー像をより均一で高品位な画像とすることができる。
【００８１】
一般に、熱伝導距離が短く加熱応答性が高い場合、記録紙Ｐの通過範囲内と通過範囲外での温度ムラが顕著になりやすいが、本発明では、ＮＴＣ特性を有する発熱層に記録紙Ｐの搬送方向と垂直に電流を印加するため、記録紙Ｐの通過範囲外の過昇温を防止することもできる。
【００８２】
また、発熱層４６の外側でトナー像に接触する面に離型層４７を有するので、定着ローラ４１にトナーが付着することを防止できる。
【００８３】
また、発熱層４６は、アルミや鉄などの安価で高強度な金属材料よりも電気抵抗が高いために、発熱層とローラ芯金とが直接接触している場合には、発熱層でなくローラ芯金を電流が流れるために発熱層が発熱しなくなる。しかしながら、本実施形態では、ローラ芯金４４と発熱層４６の間にゴム層からなる絶縁層４５が積層されているので、発熱層４６に電圧を印加してもローラ芯金４４に電流が流れることを防止でき、発熱層４６を発熱させることができる。これにより、ローラ芯金４４にもアルミや鉄などの安価で高強度な金属材料を用いることができる。
【００８４】
また、電極部４８は、発熱層５５に接続され、定着ローラ４１にある発熱層５５の幅方向における両端部の外周面上に設けられ、電極部４８には離型層４７を積層せず、電極部４８へ画像形成装置本体から電流が、複数個の摺動接点である電気接点４９を介して給電されることにより、定着ローラ４１の発熱層４６に、記録紙Ｐの搬送方向と垂直なローラの軸方向に電流を流すことができる。
【００８５】
なお、本実施の形態では、定着ローラに弾性の機能を有する絶縁層（弾性層）を用いたカラー画像形成装置について述べたが、定着ローラに弾性層を設けず、芯金上に離型層を形成したハードローラを用いて、単色のトナーのみを用いる単色画像形成装置として構成することも可能である。
【００８６】
また、発熱層の下に、例えば、フッ素樹脂、ポリイミド、ポリアミド等よりなる絶縁層またはこれらの材料の組み合わせよりなる絶縁層を設ければ、発熱層をシリコンゴム層のような弾性層の下層に設けることもできる。この場合には、ゴムの変形による発熱層の変形がないので、発熱層の耐久性を向上することができる。
【００８７】
〔実施の形態２〕
本実施の形態では、上記実施の形態１との相違点について説明するため、説明の便宜上、実施の形態１で説明した部材と同様の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８８】
図７と図８を用いて、カラー画像形成装置に適用される本実施の形態に係る定着装置４０Ａについて説明する。
【００８９】
図７は、定着ベルト５７の軸方向の定着装置４０Ａの構成を示す断面図であり、図８は、定着ベルト５７の端部の軸を含む断面図である。
【００９０】
図７に示すように、本実施の形態では、実施の形態１と異なり、定着ニップ部４３Ａを形成するトナー像に接触する定着部材として薄肉の定着ベルト５７を用いる構成としている。それ以外の他の構成は実施の形態１と同様である。
【００９１】
定着ベルト５７は、定着ベルト５７に所定の張力を付与する第１の支持ローラ５１と、定着ベルト５７を介して加圧ローラ４２と圧接するバックアップローラである第２の支持ローラ５２との支持部材により支持されている。また、温度検知手段としての非接触サーミスタ３８Ａを定着ベルト５７の外周面の支持ローラ５１と支持ローラ５２との間に懸架された部分に対向させて設け、画像形成動作中においてベルト外周面の温度が１９０℃となるように、発熱層５５への通電を制御する。
【００９２】
定着ベルト５７は、図８に示すように、厚さ９０μｍのポリイミドからなる基材５３に厚さ２００μｍのシリコンゴム層からなる絶縁層５４、厚さ２００μｍのＮＴＣ特性を有する発熱層５５と表層のＰＴＦＥやＰＦＡからなるフッ素樹脂層の離型層５６を積層したものである。定着ベルト５７の両端には図８に示すように、金属等の導体からなる電極部４８をベルト端部の全円周にわたって印刷等により形成される。電極部４８は、発熱層５５に接続され、発熱層５５の幅方向における両端部の外周面側に設けられ、電極部４８には離型層５６を積層せず、電気接点４９を介して電源３６と接続されている。つまり、電源３６は、電気接点４９と電極部４８とを介して、発熱層５５に接続されている。この電極部４８は、金属粉を分散したポリイミドをコーティングすることにより形成することもできる。
【００９３】
第１の支持ローラ５１には厚さ０．３ｍｍの薄肉のアルミニュームパイプを用いている。第２の支持ローラ５２は、アルミニウム製の芯金に厚さ５ｍｍの発泡シリコンゴムからなるスポンジ層を積層して構成している。
【００９４】
図７において、第１の支持ローラ５１に巻き付いた部分の定着ベルト５７の電極部４８に摺動して給電する複数の電気接点４９を設け、定着ベルトの軸方向、つまりは記録紙Ｐの搬送方向と垂直な方向に通電する構成としている。この発熱層５５への通電により発熱層５５は温度上昇し、熱伝導により熱伝導により定着ベルト５７の表面が加熱される。定着ベルト５７の発熱層部分の幅は３２０ｍｍであり、用いる印刷記録紙Ａ３幅の２９７ｍｍよりも広い。電極部４８に摺擦する発熱層５５は、１００Ｖで１０００Ｗの発熱量を得るために、電極間の抵抗値として１０Ωとしている。この抵抗値は５〜６０Ωが望ましく、さらには８〜４５Ωが好適である。この抵抗値は、印加する電圧と所定の発熱電力で決まる。
【００９５】
また、温度検知手段としての非接触サーミスタ３８Ａを定着ベルト５７の外周面の支持ローラ５１と支持ローラ５２との間に懸架された部分に対向させて設け、画像形成動作中においてベルト外周面の温度が１９０℃となるように、発熱層５５への通電を制御している。定着ベルト５７は熱容量が小さく、制御応答性が高いため、定着ニップ４３Ａへ入る定着ベルト５７の温度を安定かつ高精度に保つことができると同時に、起動時のウォームアップ時間を短縮することができる。また、電極部４８の間で制御温度を測定しているので、定着ベルト５７が停止しているときにも加熱制御することが可能で、画像形成装置の待機時に保温動作ができ、待機状態からの画像形成を短時間で開始することができる。
【００９６】
また、本実施形態では、薄肉の定着ベルト５７において支持部材である支持ローラ５１・５２に接触していない部分の発熱層５５も発熱するため、定着ベルト５７の該部分の温度が支持ローラ５１・５２に接触している部分よりも急激に上昇する。このため、支持ローラ５１・５２に接触している部分での温度検知に基づいて加熱制御を行う場合には、定着ベルト５７の、支持ローラ５１と５２との間に懸架された部分の温度が高くなりすぎ、定着ベルト５７の耐熱温度を超える場合がある。本実施形態では、定着ベルト５７の温度を検知する温度検知手段３８Ａを、定着ベルト５７の、支持ローラ５１と支持ローラ５２との間に懸架された部分に対向して設けることにより、温度が急激に変化する支持ローラ５１と支持ローラ５２との間に懸架された部分での温度検知に基づいて加熱制御を行うことが出来るので、定着ベルト５７の、支持ローラ５１と支持ローラ５２との間に懸架された部分の温度が高くなりすぎて定着ベルト５７の耐熱温度を超えることを防止できる。これにより、長期間にわたり安定して高品位な定着画像を得ることができる。
【００９７】
また、定着ベルト５７は熱容量が小さく、制御応答性が高いため、定着ニップ部４３Ａへ入る定着ベルトの温度を安定かつ高精度に保つことができると同時に、起動時のウォームアップ時間で短縮することができる。また、通電電極間で制御温度を測定しているので、定着ベルト５７が停止しているときにも加熱制御することが可能で、画像形成装置の待機時に保温動作ができ、待機状態からの画像形成を短時間で開始することができる。
【００９８】
本実施の形態では、Ａ３の記録紙だけではなく、幅の狭いＡ４縦やＢ４、Ｂ５縦等の複数の紙幅を使用することができる。例としてＡ４縦を通紙する場合についての本実施形態の作用効果について図９を用いて説明する。
【００９９】
図９（ａ）は、記録紙Ｐの通過前、発熱層５５の幅方向（第１支持ローラ５１の軸方向と平行する）において発熱量の分布を示す図であり、図９（ｂ）は、記録紙Ｐの通過前、発熱層５５の幅方向において温度の分布を示す図であり、図９（ｃ）は、記録紙Ｐの通過後、発熱層５５の幅方向において温度の分布を示す図であり、図９（ｄ）は、記録紙Ｐの通過後、発熱層５５の幅方向において抵抗値の分布を示す図であり、図９（ｅ）は、図９（ｄ）に示すような抵抗値の分布がある発熱層に通電することにより、発熱層５５の幅方向の発熱量の分布を示す図である。
【０１００】
図９（ａ）に示すように、記録紙Ｐの通過前は、発熱層５５の幅方向にほぼ均一な発熱量の分布が示されている。発熱層５５の幅方向に均一の発熱量であるため、図９（ｂ）に示すようにほぼ均一な温度分布となる。ここに、定着装置４０Ａに記録紙Ｐを通紙した場合、記録紙Ｐの通過範囲外（定着ベルトの端部）は記録紙Ｐに熱を奪われないが、記録紙Ｐの通過範囲内（定着ベルトの中央）は記録紙Ｐに熱を奪われるため、図９（ｃ）に示すように、通過範囲内の部分の温度が低下することになる。本実施形態は、ＮＴＣ特性の発熱体を構成する発熱層５５を用いている。上記のように温度分布が生じた場合、図９（ｄ）に示すように、温度の高い部分の抵抗値が低くなり、温度の低い部分の抵抗値が高くなる。この状態は、高温低抵抗部と低温高抵抗部とを図５に模式的に示す直列接続回路になっている。つまり、この状態では、高温低抵抗部と低温高抵抗部とに同じ電流が流れることとなる。このため、記録紙Ｐの通過範囲内に設けた温度制御用の温度センサによる温度制御を行えば、図９（ｅ）に示すように、高温低抵抗部では低温高抵抗部よりも相対的に発熱量が低下することができる。これにより、幅方向に生じた温度ムラを低減することができ、定着ベルト５７の端部の温度が上がりすぎることも防止できる。
【０１０１】
一方、記録紙Ｐの搬送方向に平行に電流を流す場合には、端部の高温低抵抗部と中央の低温高抵抗部を並列回路として電流を流すこととなる。この場合には、高温低抵抗部により多くの電流が流れるために、高温低抵抗部の温度がさらに上昇して温度ムラをさらに顕著にしてしまう。この温度ムラにより、定着するための構成部材の耐熱温度を超えるおそれがある。また、端部の温度上昇を抑制するために幅の狭い記録紙でのスループットを大きく低下させることが必要となる。
【０１０２】
上記の構成によれば、発熱層５５が、搬送方向に垂直な幅方向の長さが、用いる記録紙の最大幅よりも広い、最大幅の記録紙の通過する範囲の温度を均一かつ所定温度に加熱することができるので、均一で高品位な定着トナー像を得ることができる。また、全ての幅の記録紙Ｐの通過範囲内に温度制御用の温度センサを設けることにより、記録紙の通過範囲の温度を直接高精度に制御することができるので、高品位な定着像を安定して得ることができる。
【０１０３】
また、電極部４８を全円周方向にわたって設けるため、発熱層全面を均一に発熱させることができ、円周方向の発熱ムラもなく、円周方向にも均一な温度分布を実現することができる。
【０１０４】
また、薄肉の定着ベルト５７に発熱層５５を備えることにより、発熱層５５からトナー像に接触する定着面である離型層５６の表面までの熱伝導距離が短くなる。このため、発熱層５５の発熱による定着ベルト表面の温度制御性が向上し、定着ベルト５７の表面の温度をより高精度に制御することができる。これにより、定着ベルト５７の温度を所定の温度に保つことができるので、定着されたトナー像をより均一で高品位な画像とすることができる。
【０１０５】
一般に、発熱部材がベルトのように低熱容量で、熱伝導距離が短く加熱応答性が高い場合、一般的には記録紙Ｐの通過範囲内と通過範囲外での温度ムラが顕著になりやすい。本実施形態では、ＮＴＣ特性を有する発熱層５５に記録紙の搬送方向と垂直に電流を印加するため、記録紙の通過範囲外の過昇温を防止することができる。
【０１０６】
また、発熱層５５の外周面側でトナー像に接触する面に離型層５６を有するので、定着ベルト５７にトナーが付着することを防止できる。
【０１０７】
また、電極部４８は、発熱層５５に接続され、発熱層５５の幅方向における両端部の外周面上に設けられ、定着ベルト５７の両端付近に設けられた電極部４８を備え、電極部４８上には離型層を設けず、装置本体から電極部４８へ電流が給電されることにより、定着ベルト５７の発熱層５５に、記録紙の搬送方向と垂直な方向すなわち定着ベルト５７の軸方向に電流を流すことができる。本発明では、上述のように、発熱層５５の電流の方向が全体として搬送方向に対し略垂直であることにより、幅方向の温度ムラの発生が抑制できるため、均一で高品位な定着トナー像を得ることができる。
【０１０８】
また、一般に発熱層が摩耗すると発熱層としての電気抵抗が変化するので、温度ムラを生じてしまうことがある。本実施形態では、発熱層５５の外側でトナー像に接触する面に離型層を有するので、定着ベルト５７にトナーが付着することを防止できると同時に、発熱層５５の摩耗を防止することができ、長期間にわたって安定して均一に発熱させることができる。
【０１０９】
また、第１の支持ローラ５１に巻き付いた部分で定着ベルト５７の電極部４８に給電するので、電極の接触が安定するので、長期間にわたって均一で安定した加熱を実現することができる。
【０１１０】
なお、本実施の形態では、定着ベルト５７の基材５３に耐熱性樹脂としてのポリイミドを用いたが、ステンレスやニッケル等の薄肉の金属ベルトを用いても良い。この場合には、基材５３と発熱層５５との間に絶縁層を設けることが必要である。
【０１１１】
また、第２の支持ローラとして、定着ニップ部４３Ａを形成するスポンジからなるバックアップローラを設け、定着ベルト５７が、第２の支持ローラ５２により加圧ローラ４２に接触する部分を定着ニップとする構成と説明したが、本実施形態は、これに限らず、第２の支持ローラ５２を第１の支持ローラ５１と同様のステンレス製の硬いローラとし、支持ローラ間に張架された部分を用いて定着ベルト５７が加圧ローラ４２に接触する部分を定着ニップとする構成にも適用することができる。この場合には、第１の支持ローラ５１、第２の支持ローラとも加圧ローラに圧接しない構成となる。
【０１１２】
〔実施の形態３〕
本実施の形態では、上記実施の形態１と上記実施形態２との相違点について説明するため、説明の便宜上、実施の形態１と実施の形態２で説明した部材と同様の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１１３】
図１０と図１１とを用いて、カラー画像形成装置に適用される定着装置４０Ｂについて説明する。
【０１１４】
図１０は、定着ベルト５８の軸方向の定着装置４０Ｂの構成を示す断面図であり、図１１は、定着ベルト５８の端部の軸を含む断面図である。
【０１１５】
本実施形態は、実施形態２に対して、発熱層５５への通電方式が異なるものである。具体的には、前記実施形態２では、定着ベルト５７は、内側から基材５３、絶縁層５４、発熱層５５、離型層５６を順に積層され、電極部４８は、発熱層５５に接続され、発熱層５５の幅方向における両端部の外周面側に設けられていることに対して、本実施形態では、定着ベルト５８は、内側から基材５３、発熱層５５、絶縁層５４、離型層５６を順に積層されている。電極部４８は、発熱層５５に接続され、発熱層５５の幅方向における両端部の内周面側に設けられている。
【０１１６】
また、温度検知手段としての非接触サーミスタ３８Ａを定着ベルト５８の外周面の支持ローラ５１と支持ローラ５２との間に懸架された部分に対向させて設け、画像形成動作中においてベルト外周面の温度が１９０℃となるように、発熱層５５への通電を制御する。
【０１１７】
また、定着ベルト５８の外周面の全面が離型層５６で被覆されている。さらに、第１の支持ローラ５１ＢをＰＰＳ等の絶縁性材料で構成し、第１の支持ローラ５１Ｂの両端部で定着ベルト５８の電極部４８に接触する部分を、電源の異極に接続された銅等の良導電体でからなる通電電極（給電部材）５９で構成している。通電電極５９は、定着ベルト５８の電極部４８に接触する部分である給電部５９Ａを備える。なお、定着装置以外の他の構成は実施の形態１と同様である。
【０１１８】
発熱層５５に接続され、定着ベルト５８の両端付近の内周面側に設けられた電極部４８を備え、電極部４８へ電流が給電されることにより、定着ベルトの発熱層に、記録紙の搬送方向と垂直なベルトの軸方向に電流を流すことができる。
【０１１９】
本実施形態では、上述のように、発熱層５５の電流の方向が全体として搬送方向に対し略垂直であることにより、幅方向の温度ムラを抑制して、均一で高品位な定着トナー像を得ることができる。また、電極部を定着ベルト内周面側に設けることにより、電極部に記録紙上のトナー及び浮遊トナーが付着することを防止できる。これにより、本体から定着ベルトへの給電を安定して行うことができる。
【０１２０】
また、一般に発熱層が摩耗すると発熱層としての電気抵抗が変化するので、温度ムラを生じてしまうこともある。本実施形態では、発熱層５５の内周面側の外側に基材を有するので、発熱層の摩耗を防止することができ、長期間にわたって安定して均一に発熱させることができる。
【０１２１】
また、定着ベルト５８の内周面の電極部４８に接触して定着ベルト５８とともに回転する給電部材５９は、定着ベルトの電極部４８に接触して給電する給電部５９Ａを備えることにより、電極部４８と給電部５９Ａが摺動することなく給電することができる。このため、電極部４８、給電部５９Ａの摩耗を防止でき、長期間にわたって電流の給電を安定して行うことができる。
【０１２２】
なお、第一の支持ローラの端部の給電部分（電気接点４９と給電部材５９との接触する部分）には、サンドブラスト（Sand Blast）等で凹凸を付けることにより、局所的な圧力を高め、電気的な接触を確実にすることが望ましい。
【０１２３】
また、温度検知手段としての非接触サーミスタ３８Ａを定着ベルト５８の外周面の支持ローラ５１Ｂと支持ローラ５２との間に懸架された部分に対向させて設け、画像形成動作中においてベルト外周面の温度が１９０℃となるように、発熱層５５への通電を制御している。定着ベルト５８は熱容量が小さく、制御応答性が高いため、定着ニップ４３Ａへ入る定着ベルト５８の温度を安定かつ高精度に保つことができると同時に、起動時のウォームアップ時間を短縮することができる。また、電極部４８の間で制御温度を測定しているので、定着ベルト５８が停止しているときにも加熱制御することが可能で、画像形成装置の待機時に保温動作ができ、待機状態からの画像形成を短時間で開始することができる。
【０１２４】
また、本実施形態では、薄肉の定着ベルト５８において支持部材である支持ローラ５１Ｂ・５２に接触していない部分の発熱層５５も発熱するため、定着ベルト５８の該部分の温度が支持ローラ５１Ｂ・５２に接触している部分よりも急激に上昇する。このため、支持ローラ５１Ｂ・５２に接触している部分での温度検知に基づいて加熱制御を行う場合には、定着ベルト５８の、支持ローラ５１Ｂと支持ローラ５２との間に懸架された部分の温度が高くなりすぎ、定着ベルト５７の耐熱温度を超える場合がある。本実施形態では、定着ベルト５８の温度を検知する温度検知手段３８Ａを、定着ベルト５８の、支持ローラ５１Ｂと支持ローラと５２間に懸架された部分に対向して設けることにより、温度が急激に変化する支持ローラ５１Ｂと支持ローラ５２との間に懸架された部分での温度検知に基づいて加熱制御を行うことが出来るので、定着ベルト５８の、支持ローラ５１Ｂと支持ローラ５２との間に懸架された部分の温度が高くなりすぎて定着ベルト５７の耐熱温度を超えることを防止できる。これにより、長期間にわたり安定して高品位な定着画像を得ることができる。
【０１２５】
〔実施の形態４〕
本実施の形態では、上記実施の形態３との相違点について説明するため、説明の便宜上、実施の形態３で説明した部材と同様の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１２６】
図１２と図１３とを用いて、カラー画像形成装置に適用される定着装置４０Ｃについて説明する。
【０１２７】
図１２は、定着ベルト６０の軸方向の定着装置４０Ｃの構成を示す断面図であり、図１３は、定着ベルト６０の端部の軸を含む断面図である。
【０１２８】
本実施の形態では、実施の形態３と異なり、定着ベルト６０に発熱層を設けず、第１の支持ローラである発熱ローラ６４に発熱層５５を設ける構成としている。また、電極部４８は、発熱層５５に接続され、発熱層５５の幅方向における両端部の外周面側に設けられている。それ以外の他の構成は実施の形態１と同様である。
【０１２９】
支持ローラとしての発熱ローラ（加熱部材）６４は、基材の厚さ１００μｍのＰＰＳパイプ６３に厚さ２００μｍの発熱層５５を設け、さらに厚さ３０μｍのフッ素樹脂による保護層６１を設けている。発熱ローラ６４の端部には、銅等の良導電体からなる電極部４８を設け、給電する複数の給電電極を摺動させている。
【０１３０】
薄肉の定着ベルトの内周面に接触する、ローラ基材の外側に発熱層５５を備えることにより、発熱層５５からトナー像に接触する定着面である定着ベルト６０の表面までの熱伝導距離が短くなる。このため、発熱層５５の発熱による定着ベルト表面の温度制御性が向上し、定着ベルト表面の温度をより高精度に制御することができる。これにより、定着ベルトの温度を所定の温度に保つことができるので、定着されたトナー像をより均一で高品位な画像とすることができる。
【０１３１】
また、本実施形態の構成によれば、薄肉の定着ベルトが発熱層５５を有しない、発熱ローラ６４に発熱層５５を設けることにより、定着ベルト６０の回転による屈曲疲労による発熱層の亀裂、劣化を防止することができる。これにより、長期間にわたって発熱層を安定して発熱させることができる。
【０１３２】
なお、本実施形態においても、温度センサ３８Ａは、発熱層の中央、すなわち記録紙通過範囲上に設置されている。定着ベルト６０は、第２の支持ローラ５２の回転とともに回転駆動され、記録紙と接触する。定着ベルト６０の幅方向の長さは、記録紙の最大幅よりも大きく設定されているので、定着ベルト６０の幅方向の両端付近は、記録紙と接触しない。ここで、定着ベルト６０において記録紙と接触可能な範囲を記録紙の通過範囲とする。そして、本実施形態において発熱層５５の記録紙の通過範囲とは、発熱層５５において、定着ベルト６０の当該通過範囲と対向する領域のことである。言い換えると、記録紙をその法線方向および搬送方向に平行移動させたときに、記録紙と重なる発熱層５５の領域である。これにより、発熱層５５の温度制御を安定して行うことができる。
【０１３３】
〔実施の形態５〕
本実施の形態では、上記実施の形態との相違点について説明するため、説明の便宜上、実施の形態４で説明した部材と同様の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１３４】
図１４と図１５とを用いて、カラー画像形成装置に適用される定着装置４０Ｄについて説明する。
【０１３５】
図１４は、定着ベルト６０の軸方向の定着装置４０Ｄの構成を示す断面図であり、図１５は、定着ベルト６０の端部の軸を含む断面図である。
【０１３６】
本実施の形態では、実施の形態４と異なり、支持部材としての発熱部材を、ローラ形状ではなく、記録紙の搬送方向に垂直な面で切ったときに、中心角が約２４０度の略半円形である断面形状を有する加熱部材６５で構成している。加熱部材６５は、定着ベルト６０の内周面に接触して定着ベルト６０を懸架する固定で回転しないものである。以外の他の構成は実施の形態１と同様である。
【０１３７】
支持部材としての加熱部材６５は、基材６７の厚さ１００μｍのＰＰＳ半円形パイプに厚さ２００μｍの発熱層５５を設け、さらに厚さ３０μｍのフッ素樹脂による保護層６１を設けている。加熱部材６５の両端部には、銅等の良導電体からなる電極部４８を設け、給電する複数の電気接点４９を固定させている。加熱部材６５の両端は電源の異なる電極に接続されて、半円形パイプの抵抗体からなる発熱層５５には軸方向に通電される。定着ベルト６０は加熱部材６５の表面のフッ素樹脂からなる保護層６１と摺動しながら加熱される。
【０１３８】
加熱部材６５が回転しないことにより、画像形成装置本体から発熱層へ給電する部分で電気接点に摺動する箇所をなくすことができる。これにより、本体から発熱層へ、長期間にわたり安定して給電することができる。
【０１３９】
また、発熱層が摩耗すると発熱層としての電気抵抗が変化するので、温度ムラを生じてしまうことがある。本実施形態では、発熱層５５の外側で定着ベルトに接触する面に保護層６１を有するので、加熱部材６５と定着ベルト６０が摺動しても発熱層の摩耗を防止することができ、長期間にわたって安定して均一に発熱させることができる。
【０１４０】
また、定着ベルト６０の内周面に接触することにより、回転方向の定着ベルト６０と加熱部材６５の接触範囲を長く形成することができ、加熱部材６５から定着ベルト６０への熱伝達を促進することができる。
【０１４１】
また、上記各実施形態では紙を搬送する搬送ベルトを用いたが、記録紙上に未定着像を形成する方法はこれに限らず、中間転写ベルトを用いた構成や、感光体から記録紙に転写する単色構成でも同様に実現可能である。
【０１４２】
さらに、上記の実施の形態では、記録紙上にトナー像を静電転写した後に定着装置により加圧加熱して定着する構成と説明したが、これに限るものではない、記録紙への転写と同時にトナー像を加圧加熱する転写定着構成としても、本発明は同様に実施可能である。
【０１４３】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１４４】
本発明は、均一で高品位な定着像を得ることができる定着装置を備える画像形成装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】本発明の実施の形態１に係るものであり、定着ローラの回転軸を含む端部の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る定着装置が適用されるカラー画像形成装置を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るものであり、定着装置の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るものであり、定着ローラの外周面における発熱層の電極部の内側間の幅と記録紙の通過範囲とにおいて、発熱量、温度、抵抗値の分布を示す図である。（ａ）は、記録紙Ｐの通過前、発熱層の幅方向における発熱量の分布を示す図であり、（ｂ）は、記録紙Ｐの通過前、発熱層の幅方向の温度の分布を示す図であり、（ｃ）は、記録紙Ｐの通過後、発熱層の幅方向において温度の分布を示す図であり、（ｄ）は、記録紙Ｐの通過後、発熱層の幅方向において抵抗値の分布を示す図であり、（ｅ）は、（ｄ）に示すような抵抗値の分布がある発熱層に通電することにより、発熱層の幅方向において発熱量の分布を示す図である。
【図５】定着ローラの端部の高温低抵抗部と中央の低温高抵抗部を直列回路として電流を流すことを説明する模式図である。
【図６】定着ローラの端部の高温低抵抗部と中央の低温高抵抗部を並列回路として電流を流すことを説明する模式図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係るものであり、定着ベルトの軸方向の定着装置の構成を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係るものであり、定着ベルトの端部の軸を含む断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係るものであり、定着ローラの外周面における発熱層の電極部の内側間の幅と記録紙の通過範囲とにおいて、発熱量、温度、抵抗値の分布を示す図である。（ａ）は、記録紙Ｐの通過前、発熱層の幅方向の発熱量の分布を示す図であり、（ｂ）は、記録紙Ｐの通過前、発熱層の幅方向において温度の分布を示す図であり、（ｃ）は、記録紙Ｐの通過後、発熱層の幅方向において温度の分布を示す図であり、（ｄ）は、記録紙Ｐの通過後、発熱層の幅方向において抵抗値の分布を示す図であり、（ｅ）は、図（ｄ）に示す抵抗値の分布がある発熱層に通電することにより、発熱層の幅方向の発熱量の分布を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係るものであり、定着ベルトの軸方向の定着装置の構成を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係るものであり、定着ベルトの端部の軸を含む断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態４に係るものであり、定着ベルトの軸方向の定着装置の構成を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態４に係るものであり、定着ベルトの端部の軸を含む断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態５に係るものであり、定着ベルトの軸方向の定着装置の構成を示す断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態５に係るものであり、定着ベルトの端部の軸を含む断面図である。
【符号の説明】
【０１４６】
３６  電源
３８Ａ・Ｂ  サーミスタ（温度センサ）
４０、４０Ａ・Ｂ・Ｃ・Ｄ  定着装置
４１  定着ローラ
４２  加圧ローラ
４３、４３Ａ  定着ニップ部
４４  ローラ芯金
４５、５４  絶縁層
４６、５５  発熱層（発熱体）
４７、５６  離型層
４８  電極部
４９  電気接点
５０  ヒータランプ
５１、５１Ｂ  第１の支持ローラ
５２  第２の支持ローラ
５３  基材
５７、５８、６０  定着ベルト
５９  給電部材（通電電極）
５９Ａ  給電部
６１  保護層
６４  発熱ローラ
６５  加熱部材
Ｐ  記録紙
【図１】
0004712788.tif 000002
【図２】
0004712788.tif 000003
【図３】
0004712788.tif 000004
【図４】
0004712788.tif 000005
【図５】
0004712788.tif 000006
【図６】
0004712788.tif 000007
【図７】
0004712788.tif 000008
【図８】
0004712788.tif 000009
【図９】
0004712788.tif 000010
【図１０】
0004712788.tif 000011
【図１１】
0004712788.tif 000012
【図１２】
0004712788.tif 000013
【図１３】
0004712788.tif 000014
【図１４】
0004712788.tif 000015
【図１５】
0004712788.tif 000016