(57)【要約】【課題】抵抗発熱体層を用いた定着装置において、電源電圧が異なっても、定着品質を劣化させることなく、同じ発熱電力で発熱することが可能な定着装置を提供する。【解決手段】ジュール発熱する加熱回転体51の周面に通紙し、未定着画像を熱定着させる定着装置5であって、加熱回転体51は、筒状の第一絶縁層514と、厚み方向に間隔をあけて上下２層に分離された分離領域と、２層が合流する合流領域とを有し、下層と、合流領域とで外周面全体を被覆し、合流領域は、第一絶縁層514の一方の端部の全周に形成され、下層は他方の端部上から、上層は、他方の端部近傍から、それぞれ第一絶縁層514の全周において合流領域へ延びている抵抗発熱体層515と、２層間に介在する第二絶縁層516と、下層の端部上に形成された給電電極511と、上層の端部上に形成された給電電極512と、合流領域上に形成された給電電極513と、を有する。【選択図】図３
2012003054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電によりジュール発熱する筒状回転体の周面に記録シートを通紙し、記録シート上の未定着画像を熱定着させる定着装置であって、
前記筒状回転体は、
外周面が絶縁性で筒状の絶縁回転体と、
厚み方向に間隔をあけて２層に分離された分離領域と、当該２層が合流する合流領域とを有し、前記２層の内の下層と、前記合流領域とによって前記外周面全体を被覆し、前記合流領域は、前記絶縁回転体の回転軸方向の一方の端部の全周に形成され、前記２層の内、下層は他方の端部上から、また、上層は、当該他方の端部近傍から、それぞれ前記絶縁回転体の全周において前記合流領域へ延びている抵抗発熱体層と、
前記２層間に介在し、前記２層を電気的に絶縁する絶縁層と、
前記他方の端部側の前記下層の端部上に形成された第一給電電極と、
前記端部近傍の前記上層の端部上に形成された第二給電電極と、
前記合流領域上に形成された第三給電電極と、を有し、
前記第一、第三給電電極間と、前記第二、第三給電電極間とで電気抵抗が略同一になっており、
第一及び第二給電電極間のみ通電させることにより、前記２層を直列に接続し、第一及び第三給電電極間と、第二及び第三給電電極間とを通電させることにより、前記２層を並列に接続する
ことが可能なことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記下層は、第一及び第二給電電極が厚み方向に互いに重なり合わないように配置できるように、前記上層よりも回転軸方向の長さが長くなるように構成される
ことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記２層間の間隔は、均一である
ことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記筒状回転体が所定の向きに配置された場合に、第一給電電極に接触し、前記所定の向きと回転軸方向において反対の向きに配置された場合に、第三給電電極に接触するように配置された第一給電部材と、
前記筒状回転体が前記所定の向きに配置された場合に、第二給電電極に接触し、前記反対の向きに配置された場合に、第一給電部材と回転軸方向に所定の間隔をあけて第三給電電極に接触するように配置された第二給電部材と、
前記筒状回転体が前記所定の向きに配置された場合に、第三給電電極に接触し、
前記反対の向きに配置された場合に、第一及び第二給電電極に接触するように配置された第三給電部材と、
給電部材に給電する給電部と、
を備え、
前記給電部は、
第一給電部材と第二給電部材とを接続する第一給電路と、
第一給電部材と第三給電部材とを接続する第二給電路と、
両給電路を選択的に切替えて前記２層の直列接続と並列接続とを切替える切替スイッチと、
を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記筒状回転体が前記所定の向きに配置された場合に、前記切替スイッチを介して給電路を第一給電路に切り替え、前記筒状回転体が前記反対の向きに配置された場合に、前記切替スイッチを介して給電路を第二給電路に切替える給電路切替手段
を備えることを特徴とする請求項４記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の定着装置を備える
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、プリンタ、複写機等の画像形成装置が備える定着装置に関し、特に異なる電源電圧に対応可能な、抵抗発熱体層を発熱体として用いた定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリンタ、複写機等の画像形成装置の定着装置として、通電によりジュール発熱する抵抗発熱体層を発熱体とする定着装置が利用されるようになってきている。この抵抗発熱体層は、耐熱性樹脂等の絶縁性材料中に金属等の導電性材料を分散させて構成される。当該定着装置においては、抵抗発熱体層に直接給電することによって発熱体が発熱するので、当該定着装置の熱効率を高くすることができ、ウォームアップ時間を短縮化することができる。
【０００３】
このような抵抗発熱体層を利用した定着装置においては、電源電圧が異なると発熱体の発熱電力が変わり、それに応じて発熱量も変化する。例えば、日本では、電源電圧は、１００Ｖが標準であるのに対し、欧州では、電源電圧は、２００Ｖが標準である。従って、同一の定着装置を日本と欧州とで使用した場合、発熱量が異なり、熱定着性能に差が生じてしまうという問題が生じる。
【０００４】
この差を解消するため、１００Ｖ用と２００Ｖ用の定着装置をそれぞれ別構成とすることも可能であるが、製造コストがかかり、又、製品管理も煩雑になるという問題が生じる。
又、電源電圧を変圧するトランスを定着装置に装備することも可能であるが、トランスは一般的に重量が重く、高価であるため、定着装置が重量化されてしまうとともに、製造コストがかかるという問題が生じる。
【０００５】
特許文献１には、円筒体の内周面又は外周面に形成した抵抗発熱体層を通電加熱して円筒体を所望温度に加熱設定する定着装置（定着用クイックヒートローラー）であって、抵抗発熱体層が２本の半円筒状抵抗発熱体層を対向配置して形成され、２本の半円筒状抵抗発熱体層の長手方向側縁の間にはスリットが配置されて両半円筒状抵抗発熱体層が相互に絶縁されている高低圧電源両用型の定着装置が開示されている。
【０００６】
上記の定着装置では、スリットで相互に絶縁された２本の半円筒状抵抗発熱体層が対向配置されているので、この２本の抵抗発熱体層を直列にも並列にも接続でき、各国の電源電圧に対応できる。具体的には、利用可能な電源電圧に応じて抵抗発熱体層の接続を直列又は並列に切り換えることにより、定着装置を同じ発熱電力で発熱させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１―１２５４１５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、特許文献１に開示されている定着装置では、発熱体を形成する円筒体の一部分にスリットが設けられているため、当該部分は、発熱せず、円筒体の周面の内、抵抗発熱体層が設けられた発熱部分とスリットが設けられた非発熱部分との間に温度差が生じ得る。このため、トナー像の熱定着温度に温度ムラが生じ、それにより定着品質が劣化する可能性がある。
【０００９】
本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、抵抗発熱体層を発熱体とする定着装置において、電源電圧が異なっても、定着品質を劣化させることなく、同じ消費電力で発熱することが可能な定着装置及び当該定着装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る定着装置は、給電によりジュール発熱する筒状回転体の周面に記録シートを通紙し、記録シート上の未定着画像を熱定着させる定着装置であって、前記筒状回転体は、外周面が絶縁性で筒状の絶縁回転体と、厚み方向に間隔をあけて２層に分離された分離領域と、当該２層が合流する合流領域とを有し、前記２層の内の下層と、前記合流領域とによって前記外周面全体を被覆し、前記合流領域は、前記絶縁回転体の回転軸方向の一方の端部の全周に形成され、前記２層の内、下層は他方の端部上から、また、上層は、当該他方の端部近傍から、それぞれ前記絶縁回転体の全周において前記合流領域へ延びている抵抗発熱体層と、前記２層間に介在し、前記２層を電気的に絶縁する絶縁層と、前記他方の端部側の前記下層の端部上に形成された第一給電電極と、前記端部近傍の前記上層の端部上に形成された第二給電電極と、前記合流領域上に形成された第三給電電極と、を有し、前記第一、第三給電電極間と、前記第二、第三給電電極間とで電気抵抗が略同一になっており、第一及び第二給電電極間のみ通電させることにより、前記２層を直列に接続し、第一及び第三給電電極間と、第二及び第三給電電極間とを通電させることにより、前記２層を並列に接続することが可能なことを特徴とする。
【００１１】
前記下層は、第一及び第二給電電極が厚み方向に互いに重なり合わないように配置できるように、前記上層よりも回転軸方向の長さが長くなるように構成されることとすることができる。さらに、前記２層間の間隔は、均一であることとすることができる。
又、前記筒状回転体が所定の向きに配置された場合に、第一給電電極に接触し、前記所定の向きと回転軸方向において反対の向きに配置された場合に、第三給電電極に接触するように配置された第一給電部材と、前記筒状回転体が前記所定の向きに配置された場合に、第二給電電極に接触し、前記反対の向きに配置された場合に、第一給電部材と回転軸方向に所定の間隔をあけて第三給電電極に接触するように配置された第二給電部材と、前記筒状回転体が前記所定の向きに配置された場合に、第三給電電極に接触し、前記反対の向きに配置された場合に、第一及び第二給電電極に接触するように配置された第三給電部材と、給電部材に給電する給電部と、を備え、前記給電部は、第一給電部材と第二給電部材とを接続する第一給電路と、第一給電部材と第三給電部材とを接続する第二給電路と、両給電路を選択的に切替えて前記２層の直列接続と並列接続とを切替える切替スイッチと、を有することとすることができる。
【００１２】
さらに、前記筒状回転体が前記所定の向きに配置された場合に、前記切替スイッチを介して給電路を第一給電路に切り替え、前記筒状回転体が前記反対の向きに配置された場合に、前記切替スイッチを介して給電路を第二給電路に切替える給電路切替手段を備えることとすることができる。
又、本発明の一形態に係る画像形成装置は、前記定着装置を備える構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
上記構成を備えることにより、以下の効果が得られる。抵抗発熱体層の分離領域の２層が、絶縁回転体の回転軸方向の一方の端部から他方の端部に到るまでの領域において、その全周において形成されているので、筒状回転体における、通紙領域に対応する周面全体を発熱させることができ、当該周面上に非発熱の部分が発生しないようにすることができる。その結果、トナー像の熱定着温度に温度ムラが生じないようにし、電源電圧が異なっても定着品質を劣化させないようにすることができる。
【００１４】
又、分離領域の２層の抵抗発熱体層間に絶縁層が介在することにより、電気的に分離された２層の各端部上に第一及び第二電極が形成され、両層の合流領域の端部上に第三電極が形成され、第一、第三給電電極間と、第二、第三給電電極間とで電気抵抗が略同一になるように構成されているので、各給電電極への通電形式を変えることにより、分離された２層の電気的な接続を直列と並列に切替えることができる。その結果、利用可能な電源電圧（１００Ｖ用電源電圧、２００Ｖ用電源電圧）に応じて抵抗発熱体層の接続を直列又は並列に切り換えることにより、定着装置を同じ発熱電力で発熱させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】プリンタ１の構成を示す図である。
【図２】定着装置５の構成を示す斜視図である。
【図３】給電部５４に接続された加熱回転体５１の詳細な構造を示す回転軸方向の断面図である。
【図４】図３の接続形式で接続された場合の等価回路図を示す。
【図５】加熱回転体５１の向きを、図２における加熱回転体５１の向きと回転軸方向において反対むきにして配置した状態で、加熱回転体５１と給電部５４を接続した場合における、定着装置５の構成を示す斜視図である。
【図６】図５に示す状態で加熱回転体５１を給電部５４と接続した場合における、図３に対応する図を示す。
【図７】図６の接続形式で接続された場合の等価回路図を示す。
【図８】給電部の変形例を示す図である。
【図９】給電部の別の変形例を示す図である。
【図１０】加熱回転体５１の向きを、図３における向きと同じ向きにして配置した場合における、切替スイッチが変形された給電部（符号５４Ｃで示す給電部）と加熱回転体５１との電気的接続形式の変形例を示す。
【図１１】加熱回転体５１の向きを、図１０における向きと回転軸方向において反対向きにして配置した場合における、切替スイッチが変形された給電部５４Ｃと加熱回転体５１との電気的接続形式の変形例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
(実施の形態)
以下、本発明に係る一形態の画像形成装置の実施の形態を、タンデム型カラーデジタルプリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）に適用した場合を例にして説明する。
［１］プリンタの構成
先ず、本実施の形態に係るプリンタ１の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係るプリンタ１の構成を示す図である。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、定着装置５、制御部６０を備えている。
【００１７】
プリンタ１は、ネットワーク（例えばＬＡＮ）に接続され、外部の端末装置（不図示）や図示しない操作パネルから印刷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の各色のトナー像を形成し、これらを多重転写してフルカラーの画像を形成することにより、記録シートへの印刷処理を実行する。
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要素の番号にこのＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを添字として付加する。
【００１８】
画像プロセス部３は、作像部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ、露光部１０、中間転写ベルト１１、２次転写ローラ４５などを有している。
作像部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの構成は、いずれも同様の構成であるため、以下、主として作像部３Ｙの構成について説明する。
作像部３Ｙは、感光体ドラム３１Ｙと、その周囲に配設された帯電器３２Ｙ、現像器３３Ｙ、１次転写ローラ３４Ｙ、および感光体ドラム３１Ｙを清掃するためのクリーナ３５Ｙなどを有しており、感光体ドラム３１Ｙ上にＹ色のトナー像を作像する。
【００１９】
現像器３３Ｙは、感光体ドラム３１Ｙに対向し、感光体ドラム３１Ｙに帯電トナーを搬送する。
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Ｃ方向に周回駆動される。露光部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、作像部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの各感光体ドラムを露光走査する。
【００２０】
この露光走査により、帯電器３２Ｙにより帯電された感光体ドラム３１Ｙ上に静電潜像が形成される。作像部３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの各感光体ドラム上にも同様にして静電潜像が形成される。
各感光体ドラム上に形成された静電潜像は、作像部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの
各現像器により現像されて各感光体ドラム上に対応する色のトナー像が形成され
る。
【００２１】
形成されたトナー像は、作像部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの各１次転写ローラにより、中間転写ベルト１１上の同じ位置に重ね合わされるように、中間転写ベルト１１上にタイミングをずらして順次1次転写された後、２次転写ローラ４５による静電力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上に２次転写される。トナー像が２次転写された記録シートは、さらに定着装置５に搬送され、記録シート上のトナー像（未定着画像）が、定着装置５において加熱及び加圧されて記録シート上に熱定着された後、排出ローラ７１により排紙トレイ７２に排出される。
【００２２】
給紙部４は、記録シート（図１の符号Ｓで表す）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を２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４４などを備えている。給紙カセットは、１つに限定されず、複数であってもよい。
【００２３】
記録シートとしては、大きさや厚さの異なる用紙（普通紙、厚紙）やＯＨＰシートなどのフィルムシートを利用できる。給紙カセットが複数ある場合には、異なる大きさ又は厚さ又は材質の記録シートを複数の給紙カセットに収納することとしてもよい。
繰り出しローラ４２、タイミングローラ４４等の各ローラは、搬送モータ（不図示）を動力源とし、歯車ギヤやベルトなどの動力伝達機構（不図示）を介して回転駆動される。この搬送モータとしては、例えば、高精度の回転速度の制御が可能なステッピングモータが使用される。
【００２４】
記録シートは、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２次転写位置４６に搬送され、２次転写ローラ４５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上に２次転写される。
［２］定着装置の構成
図２は、定着装置５の構成を示す斜視図である。同図に示すように、定着装置５は、加熱回転体５１と、定着ローラ５２と、加圧ローラ５３と、給電部５４と給電ブラシ５５、５６、５７を有する。加熱回転体５１は、無端状のベルトからなる筒状の回転体であり、その両端部に給電用の電極５１１、５１２、５１３が設けられている。各電極には給電ブラシ５５、５６、５７を介して給電が行われる。
【００２５】
図３は、給電部５４に接続された加熱回転体５１の詳細な構造を示す回転軸方向の断面図である。同図に示すように、加熱回転体５１は、第一絶縁層５１４と、第一絶縁層５１４の外周面上に形成され、２層に分離された分離領域と、当該２層が合流する合流領域（図３の右端部領域）とを有する抵抗発熱体層５１５と、分離された２層間に介在し、分離領域において２層を電気的に分離する第二絶縁層５１６と、両端部を除く領域において抵抗発熱体層５１５（主として、分離領域の上の層）を被覆する弾性層５１７、及び弾性層５１７を被覆する離型層５１８から構成される。
【００２６】
ここで、抵抗発熱体層５１５の分離領域は、少なくとも加熱回転体５１の外周面上の記録シートが通紙される最大領域をカバーできるように形成される。さらに、抵抗発熱体層５１４の分離領域の下層及び上層の各端部領域上には、それぞれ電極５１１、５１２が形成されている。又、抵抗発熱体層５１４の合流領域の端部領域上には、電極５１３が形成されている。
【００２７】
図３では、給電部５４から給電ブラシ５５、５６に給電が行われ、抵抗発熱体層５１５の分離領域の２層が、電気的に直列に接続される。図４は、図３の接続形式で接続された場合の等価回路図を示す。図４の符号５１５は、それぞれ、分離領域の抵抗発熱体層５１５を表し、符合５４は、給電部を表す。
図５は、加熱回転体５１の向きを、図２における加熱回転体５１の向きと回転軸方向において反対向きにして配置した状態で、加熱回転体５１と給電部５４を接続した場合における、定着装置５の構成を示す斜視図である。図６は、図５に示す状態で加熱回転体５１を給電部５４と接続した場合における、図３に対応する図を示す。
【００２８】
図５、図６に示すように、給電部５４から給電ブラシ５５、５７に給電が行われると、図６に示すように、抵抗発熱体層５１５の分離領域の２層が、電気的に並列に接続される。図７は、図６の接続形式で接続された場合の等価回路図を示す。図７の符号５１５は、それぞれ、分離領域の抵抗発熱体層５１５を表し、符合５４は、給電部を表す。
このように、抵抗発熱体層５１５の構造を、加熱回転体５１の周面（第一絶縁層５１４の外周面）全体を被覆しつつ、その分離領域において電気的に分離されるように、第二絶縁層５１６を挟んで厚み方向に２層に分離された構造とし、分離された２層の各端部上に電極５１１、５１２を、その合流領域の端部上に電極５１３を形成することにより、以下に示す効果が得られる。
【００２９】
（１）加熱回転体５１の周面全体を発熱させることができ、周面上に非発熱の部分が発生しないようにすることができる。その結果、トナー像の熱定着温度に温度ムラが生じないようにし、電源電圧が異なっても定着品質を劣化させないようにすることができる。
（２）給電部５４と加熱回転体５１との接続形式を変えることにより、抵抗発熱体層５１５の分離領域の２層の電気的な接続を直列と並列に切替えることができる。その結果として利用可能な電源電圧（１００Ｖ用電源電圧、２００Ｖ用電源電圧）に応じて抵抗発熱体層の接続を直列又は並列に切り換えることにより、定着装置を同じ発熱電力で発熱させることができる。具体的には、抵抗発熱体層５１５の分離領域の２層の断面積及び回転軸方向の長さを調整することにより、両層の抵抗がほぼ同一となるように構成する。そして、給電部５４と加熱回転体５１との接続形式を変えることにより、電源電圧として２００Ｖが使用される場合には、電気的に直列接続となるように両層を接続し、電源電圧として１００Ｖが使用される場合には、電気的に並列接続となるように両層を接続する。
【００３０】
各層に係る抵抗値をＲΩとして両者の場合について、抵抗発熱体層５１４における発熱電力を計算すると、電源電圧が２００Ｖの場合の発熱電力は、２００２／２Ｒ、すなわち、２００００／Ｒ、電源電圧が１００Ｖの場合の発熱電力は、各層につき、１００２／Ｒ、両層合わせると、２００００／Ｒとなり、両者の発熱電力は、等しく、同じ発熱電力で発熱させることができる。
【００３１】
図３の説明に戻って、電極５１１〜５１３は、導電性の材料から構成される。電極の材料としては、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、真鍮、リン青銅等の金属を用いることができる。第一絶縁層５１４は、加熱回転体５１の強度を補強するための層であり、絶縁層の材料として例えば、ポリイミド樹脂を用いることができる。
【００３２】
抵抗発熱体層５１５は、給電部５４と電気的に接続され、給電部５４から給電を受けることにより、ジュール熱を発生する層である。抵抗発熱体層５１５は、耐熱性樹脂等の絶縁性材料中に導電性材料を分散させて構成される。抵抗発熱体層５１５の電気抵抗値（又は体積抵抗率）は、導電性材料の量を調整することにより、所定の電気抵抗値（又は体積抵抗率）に調整される。
【００３３】
耐熱性樹脂としては、ポリイミド樹脂、ポリエチレンスルフィド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアラミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリイミドアミド樹脂、ポリエステル-イミド樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリ-ｐ-キシリレノン樹脂、ポリベンズイミダゾール樹脂などを用いることができる。抵抗発熱体層５１５に用いる耐熱性樹脂として、耐熱性、絶縁性及び機械的強度等に優れた特性を示すポリイミド樹脂を用いるのが望ましい。
【００３４】
導電性材料としては、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノコイル等を用いることができ、２種類以上の導電性材料（例えば、カーボンナノ材料と金属）を用いることとしてもよい。この場合、金属は、特に針状やフレーク状の銀（Ａｇ）やニッケル（Ｎｉ）が好ましく、粒径は0.01〜10μｍが良い。これにより、カーボンナノ材料と線状に絡み合うことで均一な電気抵抗を有する抵抗発熱体層５１５を成型することができる。金属が粒状や粉末状や塊状の場合、抵抗発熱体層５１５中に混在するカーボンナノ材料と絡み合わず、カーボンナノ材料と点接触することになるため、均一な電気抵抗を有する抵抗発熱体層５１５が得られにくくなる。
【００３５】
抵抗発熱体層５１５の厚さは、任意であるが、５〜１００μｍ程度が望ましい。抵抗発熱体層５１５の電気抵抗値は、１．０×１０−６〜１．０×１０−２Ω・ｍ程度の範囲に設定することができるが、当該電気抵抗値は、１．０×１０−５〜５．０×１０−３Ω・ｍの範囲内であることが望ましい。
第二絶縁層５１６は、抵抗発熱体層５１５の分離領域の２層間に介在して、２層間が絶縁されるようにするための層であり、絶縁層の材料としては例えば、ポリイミド樹脂を用いることができる。
【００３６】
弾性層５１７は、記録シート上のトナー像に均一かつ柔軟に熱を伝えるための層である。弾性層５１７を設けることにより、トナー像が押しつぶされたり、トナー像が不均一に溶融されたりするのを防止し、画像ノイズの発生を防止することができる。弾性層５１７の材料としては、耐熱性と弾性とを有し、絶縁性のゴム材や樹脂材を用いる。例えば、シリコーンゴムを用いることができる。
【００３７】
弾性層５１７の厚さは、１０〜８００μｍ、さらに望ましくは１００〜３００μｍの範囲内のものとする。弾性層５１７の厚さが１０μｍ未満では厚み方向の十分な弾力性を得ることが難しい。又、この厚さが８００μｍを超えていると、抵抗発熱体層５１５で発生した熱を加熱回転体５１の外周面まで到達させることが難しく、伝熱効率が悪いので好ましくない。
【００３８】
離型層５１８は、加熱回転体５１の最外層をなし，加熱回転体５１と記録シートとの離型性を高めるための層である。離型層５１８の材料としては、定着温度での使用に耐えられるとともにトナーに対する離型性に優れたものを使用することができる。例えば、ＰＦＡ（四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体）、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン）、ＦＥＰ（四フッ化エチレン・六フッ化エチレン共重合体）、ＰＦＥＰ（四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体）等のフッ素樹脂を使用することができる。離型層５１８の厚さは５〜１００μｍ、望ましくは１０〜５０μｍの範囲内のものとするのがよい。
【００３９】
図２の説明に戻って、定着ローラ５２と加圧ローラ５３は、芯金５２２、５３２の軸方向両端部５２１、５３１が図示しないフレームの軸受部に回転自在に軸支される。加圧ローラ５３は、不図示の駆動モータからの駆動力が伝達されることにより回転駆動される。この加圧ローラ５３の回転に伴って加熱回転体５１と定着ローラ５２が従動回転する。
定着ローラ５２は、長尺で円筒状の芯金５２２の周囲を断熱層５２３で被覆されてなり、加熱回転体５１の周回経路の内側に配されている。芯金５２２は、定着ローラ５２を支持する部材であり、耐熱性と強度を有する材料から構成される。芯金５２２の材料としては、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス等を用いることができる。
【００４０】
断熱層５２３は、加熱回転体５１が発熱した熱を芯金５２２に逃がさないようにするための層である。断熱層５２３の材料としては、熱伝導率が低く、耐熱性及び弾性を有するゴム材や樹脂材のスポンジ体（断熱構造体）を用いるのが望ましい。加熱回転体５１のたわみを許容し、ニップ幅を広くすることができるからである。断熱層５２３を、ソリッド体とスポンジ体との２層構造にしてもよい。シリコンスポンジ材を断熱層５２３として用いる場合には、その厚さを１〜１０ｍｍとするのが望ましい。さらに望ましくは、２〜７ｍｍとするのがよい。
【００４１】
加圧ローラ５３は、円筒状の芯金５３２の周囲に、弾性層５３３を介して離型層５３４が積層されてなり、加熱回転体５１の周回経路外側に配置され、加熱回転体５１の外側から加熱回転体５１を介して定着ローラ５２を押圧して、加熱回転体５１の外周面との間に周方向に所定幅を有する定着ニップが形成される。芯金５３２は、加圧ローラ５３を支持する部材であり、耐熱性と強度を有する材料から構成される。芯金５３２の材料としては、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス等を用いることができる。
【００４２】
弾性層５３３は、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性体で、厚さ１〜２０ｍｍの範囲内の耐熱性の高い材料で構成される。離型層５３４は、離型層５１８と同様に、加圧ローラ５３と記録シートとの離型性を高めるための層であり、離型層５１８と同様の材料及び厚さで構成することができる。
給電部５４は、給電用の電源５４１と、切替スイッチ５４２を有し、切替スイッチ５４２を用いて給電ブラシ５５〜５７への給電路を切り替える。切替スイッチ５４２が、図２に示す接続状態になっている場合には、給電ブラシ５５、５６に給電する給電路が形成され、図３に示すように、抵抗発熱体層５１５の分離領域の２層が電気的に直列に接続される。一方、切替スイッチ５４２が、図５に示す接続状態になっている場合には、給電ブラシ５５、５７に給電する給電路が形成され、図６に示すように、抵抗発熱体層５１５の分離領域の２層が電気的に並列に接続される。
【００４３】
［３］加熱回転体の製造方法
本実施の形態に係る加熱回転体５１は、以下に示す（１）〜（１０）の工程を経て製造される。
（１）円筒状金型の表面へ第一絶縁層５１４の前駆体を塗布する工程
円筒状の金型の表面に離型剤を塗布して型離れを良くした後、ポリイミド前駆体溶液を第一絶縁層５１４の前駆体として塗布する。円筒状の金型としては、例えば、アルミニウム製のものを用いることができる。離型剤としては、例えば、シリコーンを用いることができる。ポリイミド前駆体溶液は、例えば、芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとを有機溶媒中で、約９０℃以下で反応させることにより得られる。
【００４４】
芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，２'，３，３'−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物等を用いることができる。
又、芳香族ジアミンとしては、パラフェニレンジアミン（ＰＰＤ）、メタフェニレンジアミン（ＭＰＤＡ）、２，５−ジアミノトルエン、２，６−ジアミノトルエン、４，４'−ジアミノビフェニル、３，３'−ジメチル−４，４'−ビフェニル等を用いることができる。
（２）第一絶縁層５１４の成形工程
塗布されたポリイミド前駆体溶液を加熱して第一絶縁層５１４を成形する。ポリイミド前駆体溶液の加熱は、ポリイミド前駆体が半硬化状態になるように加熱する。例えば、約１００℃のオーブンで１時間程度加熱する。
（３）抵抗発熱体層５１５の前駆体を成形された第一絶縁層５１４の外周面に塗布する工程
ポリイミド前駆体溶液中に導電性材料を混合することにより、抵抗発熱体層５１５の前駆体溶液を調製し、成形された第一絶縁層５１４の一方の端部をマスク（以下、「マスク１」という。）をした状態で成形された第一絶縁層５１４の外周面に塗布する。ポリイミド前駆体溶液は、（１）の場合と同様にして得られる。抵抗発熱体層５１５の前駆体溶液は、ポリイミド前駆体溶液中のポリイミド前駆体の固形重量に対して、導電性材料の重量が５０〜３００重量％となるように、各構成成分が混合されて調製される。導電性材料の重量は、定着装置５の発熱量が５００〜１５００Ｗの範囲内になるように、抵抗発熱体層５１５の電気抵抗値を調整するため、上記範囲に設定されている。
（４）分離領域の抵抗発熱体層５１５の成形工程
塗布された抵抗発熱体層５１５の前駆体溶液を、（２）の場合と同様に、ポリイミド前駆体が半硬化状態になるように加熱して分離領域の抵抗発熱体層５１５の下層を成形する。
【００４５】
さらに、成形された分離領域の抵抗発熱体層５１５の下層の端部（（３）でマスク１をした側と反対側の端部）にマスク（以下、「マスク２」という。）をした状態で、当該下層の外周面上にポリイミド前駆体溶液を塗布し、（２）と同様にして第二絶縁層５１６を成形する。そして、成形された第二絶縁層５１６の端部（マスク２をした側の端部）にマスク（以下、「マスク３」という。）をした状態でその外周面上に（３）と同様にして、抵抗発熱体層５１５の前駆体溶液を塗布し、（４）と同様に、ポリイミド前駆体が半硬化状態になるように加熱して分離領域の抵抗発熱体層５１５の上層を成形し、成形した分離領域の抵抗発熱体層５１５の上層の端部（マスク２をした側の端部）にマスク（以下、「マスク４」という。）をする。
（５）合流領域の抵抗発熱体層５１５の成形工程
（３）で使用した第一絶縁層５１４の端部上のマスク１を除去し、成形された分離領域の抵抗発熱体層５１５の上層にマスク（以下、「マスク５」という。）をした状態で、（３）と同様にして、抵抗発熱体層５１５の前駆体溶液を、成形された分離領域の抵抗発熱体層５１５の高さ（成形された分離領域の抵抗発熱体層５１５の上下両層の厚みと、成形された第二絶縁層の厚みとを加えた厚み）と同じ高さになるように塗布し、（４）と同様に、ポリイミド前駆体が半硬化状態になるように加熱して合流領域の抵抗発熱体層５１５を成形し、成形した合流領域の抵抗発熱体層５１５の端部（マスク２をした側と反対側の端部）にマスク（以下、「マスク６」という。）をする。
（６）ポリイミド前駆体のイミド化工程
（２）、（４）、（５）の工程で成形された各層中のポリイミド前駆体を加熱し、ポリイミド前駆体のイミド化を完了させる。ポリイミド前駆体の加熱は、例えば、約３５０℃で１時間程度加熱することにより、行う。これにより、各層のイミド化がほぼ同時に完了し、各層間の接着性を高めることができる。
（７）弾性層５１７の前駆体を抵抗発熱体層５１５の外面に塗布する工程
（４）の工程で、成形された分離領域の抵抗発熱体層５１５の上層に設けたマスク５を除去し、（４）、（５）の工程で成形した、分離領域及び合流領域の抵抗発熱体層５１５の外周面上にプライマーを塗布して乾燥した後、さらに、シリコーンゴム前駆体溶液を塗布する。プライマーとしては、例えば、モメンティブ・パーフォーマンス・マテリアルズ社製の「ＸＰ８１−４０５」を用いることができる。
【００４６】
又、シリコーンゴム前駆体溶液としては、例えば、モメンティブ・パーフォーマンス・マテリアルズ社製の「ＸＰ８１−Ａ６３６１」を用いることができる。
（８）弾性層５１７の成形工程
塗布されたシリコーンゴム前駆体溶液を加熱して一次加硫を行い、弾性層５１７を成形する。一次加硫は、シリコーンゴム前駆体溶液を、例えば、約１５０℃のオーブンで１０分程度加熱することにより行われる。
（９）離型層５１８で弾性層５１７の外面を被覆する工程
弾性層５１７との接着性をよくするために離型層５１８の内面にシリコーンゴム前駆体の付加型液状シリコーンゴムを塗布した後、当該離型層５１８で弾性層５１７を被覆する。付加型シリコーンゴムとしては、例えば、モメンティブ・パーフォーマンス・マテリアルズ社製の「ＸＥ１５−Ｂ７３５４−４０Ｋ×２Ｓ」を用いることができる。又、離型層５１８としては、例えば、ＰＦＡチューブを用いることができる。
（１０）電極５１１、５１２、５１３の成形工程
残っているマスク２、マスク３、マスク４、マスク６を全て除去し、分離領域の抵抗発熱体層５１５の下層の端部に電極５１１を成形し、分離領域の抵抗発熱体層５１５の上層の端部に電極５１２を成形し、合流領域の抵抗発熱体層５１５の端部に電極５１３を成形する。電極の成形は、例えば、導電性テープを貼り付けたり、導電性ペーストを成形した後、加熱処理を行ったりすることにより、行うことができる。
（変形例）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
【００４７】
（１）本実施の形態では、加熱回転体５１の配置方向を変えることで、抵抗発熱体層５１５の分離領域の２層の電気的な接続を直列と並列に切替えることとしたが、加熱回転体５１の配置方向は変えずに給電路が異なる給電部を用いて、抵抗発熱体層５１５の分離領域の２層の電気的な接続を直列と並列に切替えることとしてもよい。具体的には、図８に示すように、加熱回転体５１の給電ブラシ５５、５６に給電する給電路を有する給電部５４Ａを用いて、加熱回転体５１に給電し、抵抗発熱体層５１５の分離領域の２層を電気的に直列に接続し、図９に示すように、加熱回転体５１の給電ブラシ５５〜５７に給電する給電路を有する給電部５４Ｂを用いて、加熱回転体５１に給電し、抵抗発熱体層５１５の分離領域の２層を電気的に並列に接続することとしてもよい。
【００４８】
（２）本実施の形態の説明で、給電部５４の切替スイッチ５４２の切替方法については、言及しなかったが、当該スイッチの切替は、手動で行ってもよいし、制御部６０が、予め定着装置のバージョン情報（１００Ｖ用バージョンか、２００Ｖ用バージョンかを示す情報）を記憶しておき、定着装置５の起動時に当該バージョン情報を参照して、当該スイッチの切替を行う（２００Ｖ用バージョンの場合には、抵抗発熱体層５１５の分離領域の２層の電気的な接続が直列になるように切替え、１００Ｖ用バージョンの場合には、当該接続が並列になるように切替える。）こととしてもよい。
【００４９】
又、加熱回転体５１の回転軸方向の何れかにマークを付けておき、当該マークをセンサで検出することにより、加熱回転体５１の配置方向を検出し、検出した配置方向に応じて制御部６０が、切替スイッチ５４２の切替を行うこととしてもよい。
さらに、加熱回転体５１の両端部に図１０、１１に示すように、スイッチをオンにするための突起部５１９、５２０を形成し、実施の形態の給電部５４の切替スイッチ５４２をその接続形式が変わらないように、２つのオン・オフ形式のスイッチに分離する構成とし、加熱回転体５１の配置方向に応じて、突起部を介してスイッチのオン・オフを切替えて接続形式を切替えることとしてもよい。
【００５０】
図１０は、加熱回転体５１の向きを、図３における向きと同じ向きにして配置した場合における、切替スイッチが変形された給電部（符号５４Ｃで示す給電部）と加熱回転体５１との電気的接続形式の変形例を示す。同図に示すように、突起部５２０により対応するスイッチ５４２Ａがオンされ、これにより、給電部５４Ｃから給電ブラシ５５、５６に給電が行われ、抵抗発熱体層５１４の分離領域の２層が、電気的に直列に接続される。
【００５１】
図１１は、加熱回転体５１の向きを、図１０における向きと回転軸方向において反対向きにして配置した場合における、切替スイッチが変形された給電部５４Ｃと加熱回転体５１との電気的接続形式の変形例を示す。同図に示すように、突起部５１９により対応するスイッチ５４２Ｂがオンされ、これにより、給電部５４Ｃから給電ブラシ５５、５７に給電が行われ、抵抗発熱体層５１４の分離領域の２層が、電気的に並列に接続される。
【００５２】
（３）本実施の形態においては、電源電圧が１００Ｖ、２００Ｖの場合について説明したが、電源電圧は、国によって多少のばらつきがある。従って、そのような場合には、給電部５４に可変抵抗を設け、給電電圧が１００Ｖ又は２００Ｖになるように調整することとすればよい。
（４）本実施の形態では、加熱回転体５１の給電電極との接続を、給電ブラシを介して行うこととしたが、他の給電部材、例えば、給電ローラを介して行うこととしてもよい。
【００５３】
（５）本実施の形態では、ベルト加熱方式の定着装置を用いることとしたが、本実施の形態による効果は、抵抗発熱体層を利用した定着装置であれば、ベルト加熱方式以外の定着装置においても実現することができる。例えば、本実施の形態に係る加熱回転体５１の各層の構成を、定着ローラに直接設けることとし、定着装置を定着ローラと加圧ローラとで構成することとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、プリンタ、複写機等の画像形成装置が備える定着装置に関し、特に抵抗発熱体層を発熱体として用いた定着装置において、当該定着装置を異なる電源電圧に対して対応可能とする技術として利用できる。
【符号の説明】
【００５５】
１                      プリンタ
３                      画像プロセス部
３Ｙ〜３Ｋ              作像部
４                      給紙部
５                      定着装置
１０                    露光部
１１                    中間転写ベルト
１２                    駆動ローラ
１３                    従動ローラ
３１Ｙ                  感光体ドラム
３２Ｙ                  帯電器
３３Ｙ                  現像器
３４Ｙ                  １次転写ローラ
３５Ｙ                  クリーナ
４１                    給紙カセット
４２                    繰り出しローラ
４３                    搬送路
４４                    タイミングローラ
４５                    ２次転写ローラ
４６                    ２次転写位置
５１                    加熱回転体
５２                    定着ローラ
５３                    加圧ローラ
５４                    給電部
５５〜５７              給電ブラシ
６０                    制御部
７１                    排出ローラ
７２                    排紙トレイ
５１１〜５１３          給電電極
５１４                  第一絶縁層
５１５                  抵抗発熱体層
５１６                  第二絶縁層
５１７、５３３          弾性層
５１８、５３４          離型層
５２１、５３１          芯金端部
５２２、５３２          芯金
５２３                  断熱層
【図１】
2012003054.tif 000003
【図２】
2012003054.tif 000004
【図３】
2012003054.tif 000005
【図４】
2012003054.tif 000006
【図５】
2012003054.tif 000007
【図６】
2012003054.tif 000008
【図７】
2012003054.tif 000009
【図８】
2012003054.tif 000010
【図９】
2012003054.tif 000011
【図１０】
2012003054.tif 000012
【図１１】
2012003054.tif 000013