(57)【要約】【課題】  発熱ベルトの抵抗発熱体層は、両端部の用紙非接触領域の厚さが中央部の用紙接触領域の厚さと同じか厚く形成することができる。または、用紙非接触領域の電気伝導度を用紙接触領域の電気伝導度より大きくすることができる。それにより、発熱ベルトの用紙非接触領域の温度が大きく上昇しなくなる画像定着装置を提供する。【解決手段】  本発明に係る画像定着装置は、抵抗発熱体層と、前記抵抗発熱体層の内側面に形成される絶縁層と、前記抵抗発熱体層の外側面に形成される剥離層（ｒｅｌｅａｓｅ  ｌａｙｅｒ）を備えた発熱ベルトと、前記発熱ベルトの内部に設けられ、前記発熱ベルトとともに回転する加熱支持ローラと、前記加熱支持ローラと平行して設けられ、前記発熱ベルトの外側面と接触してニップを形成する加圧ローラと、前記発熱ベルトの抵抗発熱体層に電気を供給する電気供給部材とを含む。【選択図】      図３
2013057943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗発熱体層と、前記抵抗発熱体層の内側面に形成される絶縁層と、前記抵抗発熱体層の外側面に形成される剥離層（ｒｅｌｅａｓｅ  ｌａｙｅｒ）を備えた発熱ベルトと、
前記発熱ベルトの内部に設けられ、前記発熱ベルトとともに回転する加熱支持ローラと、
前記加熱支持ローラと平行して設けられ、前記発熱ベルトの外側面と接触してニップを形成する加圧ローラと、
前記発熱ベルトの抵抗発熱体層に電気を供給する電気供給部材と
を含み、
前記発熱ベルトの抵抗発熱体層は、両端部の用紙非接触領域の厚さが中央部の用紙接触領域の厚さと同じか厚いことを特徴とする画像定着装置。
【請求項２】
前記抵抗発熱体層の用紙接触領域の幅は、前記抵抗発熱体層として定着できる最大サイズの印刷媒体の幅と同じであることを特徴とする請求項１に記載の画像定着装置。
【請求項３】
前記抵抗発熱体層の用紙非接触領域の厚さは、前記用紙接触領域の厚さの１倍ないし３倍であることを特徴とする請求項１に記載の画像定着装置。
【請求項４】
前記抵抗発熱体層の外径は、全長に渡って同じであり、
前記加熱支持ローラの外径は、全長に渡って同じであり、
前記抵抗発熱体層と前記加熱支持ローラとの間に位置する前記絶縁層は、全長に渡って前記抵抗発熱体層の厚さ変化に応じて相補的に変化する外径を有することを特徴とする請求項１に記載の画像定着装置。
【請求項５】
前記抵抗発熱体層の外径は、全長に渡って同じであり、
前記加熱支持ローラの外径は、前記抵抗発熱体層の厚さに対応する段差を有し、
前記絶縁層は、全長に渡って同じ厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の画像定着装置。
【請求項６】
前記抵抗発熱体層は、カーボンナノチューブを含むことを特徴とする請求項１に記載の画像定着装置。
【請求項７】
前記抵抗発熱体層は、伝導性フィラー（Ｆｉｌｌｅｒ）として、金属がドーピングされたカーボンナノチューブが弾性体であるシリコンラバーまたはポリアミドに分散して形成されることを特徴とする請求項６に記載の画像定着装置。
【請求項８】
前記電気供給部材は、前記加熱支持ローラの両端に設けられて前記抵抗発熱体層に電気を供給することを特徴とする請求項１に記載の画像定着装置。
【請求項９】
前記電気供給部材は、前記発熱ベルトの両端部を沿って設けられ、前記電気供給部材は、前記加熱支持ローラの軸方向に垂直な方向に接触するように設けられたブラシによって電気が供給されることを特徴とする請求項８に記載の画像定着装置。
【請求項１０】
前記電気供給部材は、前記加熱支持ローラの一端を包むキャップ状に形成され、前記キャップ状の電気供給部材は、前記加熱支持ローラの軸方向に前記キャップ状の電気供給部材と接触するように設けられたブラシによって電気が供給されることを特徴とする請求項８に記載の画像定着装置。
【請求項１１】
前記キャップ状の電気供給部材の内側面を支持する内側支持キャップと、
前記キャップ状の電気供給部材の外側面を支持し、前記キャップ状の電気供給部材を前記加熱支持ローラの抵抗発熱体層に対して固定する外側固定キャップと
を含むことを特徴とする請求項１０に記載の画像定着装置。
【請求項１２】
前記加熱支持ローラは、
前記発熱ベルトを支持し、円筒状に形成された弾性層と、
前記弾性層の中心に設けられる中心軸と
を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像定着装置。
【請求項１３】
前記加圧ローラは、
加圧回転軸に弾性層と剥離層とが順次積層されて形成されることを特徴とする請求項１２に記載の画像定着装置。
【請求項１４】
前記加熱支持ローラは、
前記発熱ベルトに対応する幅を有する中空シリンダ部と、
前記中空シリンダ部の両端に設けられた一対の支持軸と
を含み、
前記中空シリンダ部と一対の支持軸とは金属で形成されることを特徴とする請求項１に記載の画像定着装置。
【請求項１５】
前記加圧ローラにおいて一定間隔で離隔され、前記発熱ベルトを前記加熱支持ローラに対して加圧するように設けられるサブ加圧ローラを更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の画像定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に使用される画像定着装置に関し、より詳細には、カーボンナノチューブを使用した発熱体を含む画像定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷媒体に現像剤画像を定着させる画像定着装置としては、ローラの全表面を加熱する加熱ローラ方式が主に使われてきたが、最近では、定着温度まで昇温するのにかかる時間の短縮とエネルギー削減のために低熱容量を有するベルト定着方式が主流となっていた。
【０００３】
このようなベルト定着方式の一例が、図１に示されている。図１に示すベルト型定着装置２００は、加圧ローラ２０１と、加圧ローラ２０１から回転力を受けて回転する定着ベルト２０３と、定着ベルト２０３の回転をガイドするように定着ベルト２０３の内部に設けられるガイド部材２０５及びガイド部材２０５に設けられて定着ベルト２０３のニップ（Ｎｉｐ）部を加熱する加熱部材であるセラミックヒーター２０７を含む。
【０００４】
このようなベルト型定着装置２００は、ニップ部だけを加熱する局部加熱方式として、熱容量が少なく昇温待機時間を短縮することができ、ニップ部の幅を広げることができるという長所がある。しかし、熱伝導性を高めるために、フィルム状の薄い定着ベルト２０３を使用しなければならず、定着ベルト２０３はニップ部で加圧ローラ２０１との摩擦によって回転するようになる。このような定着ベルト２０３の構造により、印刷媒体Ｐと定着ベルト２０３との間にスリップが生じ得るため、高速走行時に定着ベルト２０３の信頼性に問題が生じる。摩擦問題を改善するためには、潤滑を行うことができるが、潤滑によって外部汚染問題が生じる恐れがある。なお、加熱部材であるセラミックヒーター２０７は平板状に形成されるため、印刷媒体Ｐがニップ部を通過する際にカール（Ｃｕｒｌ）が生じないという長所がある。しかし、定着ベルト２０３の曲率半径が急激に変化する区間が存在するため、屈曲による累積疲れにより定着ベルト２０３の耐久性が低下してしまうという問題点がある。
【０００５】
このような問題点を解決するために、抵抗発熱体層を含む定着ベルトを使用するベルト型定着装置が提案されている。しかし、このようなベルト型定着装置は、連続して印刷を行う場合に、印刷媒体と接触していない定着ベルトの用紙非接触領域の温度が大きく上昇して定着ベルト及び周辺の構成要素を損傷させるという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】日本特開第２０１１−０６５００５号公報
【特許文献２】日本特開第２００９−１０９９９７号公報
【特許文献３】日本特開第２００９−１９９０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、昇温時間が早く、エネルギー削減の効果が大きく、発熱均一度に優れており、用紙非接触領域の温度が上昇することを防止することができる画像定着装置に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面に係る画像定着装置は、抵抗発熱体層と、前記抵抗発熱体層の内側面に形成される絶縁層と、前記抵抗発熱体層の外側面に形成される剥離層（ｒｅｌｅａｓｅ  ｌａｙｅｒ）を備えた発熱ベルトと、前記発熱ベルトの内部に設けられ、前記発熱ベルトとともに回転する加熱支持ローラと、前記加熱支持ローラと平行して設けられ、前記発熱ベルトの外側面と接触してニップを形成する加圧ローラと、前記発熱ベルトの抵抗発熱体層に電気を供給する電気供給部材とを含み、前記発熱ベルトの抵抗発熱体層は、両端部の用紙非接触領域の厚さが中央部の用紙接触領域の厚さと同じか厚くしてよい。
【０００９】
このとき、前記抵抗発熱体層の用紙接触領域の幅は、前記抵抗発熱体層として定着できる最大サイズの印刷媒体の幅と同じであってよい。
【００１０】
なお、前記抵抗発熱体層の用紙非接触領域の厚さは、前記用紙接触領域の厚さの１倍ないし３倍であってよい。
【００１１】
なお、前記抵抗発熱体層の外径は、全長に渡って同じであり、前記加熱支持ローラの外径は、全長に渡って同じであり、前記抵抗発熱体層と前記加熱支持ローラとの間に位置する前記絶縁層は、全長に渡って前記抵抗発熱体層の厚さ変化に応じて相補的に変化する外径を有してよい。
【００１２】
なお、前記抵抗発熱体層の外径は、全長に渡って同じであり、前記加熱支持ローラの外径は、前記抵抗発熱体層の厚さに対応する段差を有し、前記絶縁層は、全長に渡って同じ厚さを有してよい。
【００１３】
なお、前記抵抗発熱体層は、カーボンナノチューブを含んでよい。なお、前記抵抗発熱体層は、伝導性フィラー（Ｆｉｌｌｅｒ）として、金属がドーピングされたカーボンナノチューブが弾性体であるシリコンラバーまたはポリアミドに分散して形成されてよい。
【００１４】
なお、前記電気供給部材は、前記加熱支持ローラの両端に設けられて前記抵抗発熱体層に電気を供給するように形成されてよい。
【００１５】
なお、前記電気供給部材は、前記発熱ベルトの両端部を沿って設けられ、前記電気供給部材は、前記加熱支持ローラの軸方向に垂直な方向に接触するように設けられたブラシによって電気が供給されてよい。
【００１６】
なお、前記電気供給部材は、前記加熱支持ローラの一端を包むキャップ状に形成され、前記キャップ状の電気供給部材は、前記加熱支持ローラの軸方向に接触するように設けられたブラシによって電気が供給されてよい。
【００１７】
なお、画像定着装置は、前記キャップ状の電気供給部材の内側面を支持する内側支持キャップと、前記キャップ状の電気供給部材の外側面を支持し、前記キャップ状の電気供給部材を前記加熱支持ローラの抵抗発熱体層に対して固定する外側固定キャップとを含んでよい。
【００１８】
なお、前記加熱支持ローラは、前記発熱ベルトを支持し、円筒状に形成された弾性層と、前記弾性層の中心に設けられる中心軸とを含んでよい。
【００１９】
なお、前記加圧ローラは、加圧回転軸に弾性層と剥離層とが順次積層されて形成されてよい。
【００２０】
なお、前記加熱支持ローラは、前記発熱ベルトに対応する幅を有する中空シリンダ部と、前記中空シリンダ部の両端に設けられた一対の支持軸とを含み、前記中空シリンダ部と一対の支持軸とは金属で形成されてよい。
【００２１】
なお、画像定着装置は、前記加圧ローラにおいて一定間隔で離隔され、前記発熱ベルトを前記加熱支持ローラに対して加圧するように設けられるサブ加圧ローラを更に含んでよい。なお、前記加圧ローラは、少なくとも２つの支持ローラと、前記２つの支持ローラによって回転する加圧ベルトとを含んでよい。
【００２２】
本発明の別の側面に係る画像定着装置は、抵抗発熱体層と、前記抵抗発熱体層の外側面に形成される剥離層及び前記抵抗発熱体層に電気を供給する電気供給部材とを含む発熱ベルトと、前記発熱ベルトの内側に設けられ、前記抵抗発熱体層と接触する非伝導性中心軸を含む加熱ローラと、前記加熱ローラと平行して設けられ、前記発熱ベルトの外側面と接触してニップを形成する加圧ローラとを含み、前記発熱ベルトの抵抗発熱体層は、両端部の用紙非接触領域の厚さが中央部の用紙接触領域の厚さと同じか厚くしてよい。
【００２３】
このとき、前記抵抗発熱体層の用紙接触領域の幅は、前記抵抗発熱体層として定着できる最大サイズの印刷媒体の幅と同じであり、前記抵抗発熱体層の両端部の厚さは、前記中央部の厚さの１倍ないし３倍であってよい。
【００２４】
なお、本発明の別の側面に係る画像定着装置は、抵抗発熱体層と、前記抵抗発熱体層の内側面に形成される絶縁層と、前記抵抗発熱体層の外側面に形成される剥離層を備えた発熱ベルトと、前記発熱ベルトの内部に設けられ、前記発熱ベルトとともに回転する加熱支持ローラと、前記加熱支持ローラと平行して設けられ、前記発熱ベルトの外側面と接触してニップを形成する加圧ローラと、前記発熱ベルトの抵抗発熱体層に電気を供給するように前記加熱支持ローラの両端に前記加熱支持ローラの外周に沿って設けられる一対の電気供給部材とを含み、前記電気供給部材と前記抵抗発熱体層とは、前記発熱ベルトの円周方向に一定の形状に形成される複数の接触部を介して互いに電気的に接続されてよい。
【００２５】
このとき、前記電気供給部材は、前記加熱支持ローラの一端に設けられる胴体部と、前記胴体部において一定間隔で突設され、前記発熱ベルトの抵抗発熱体層と接触するように設けられる複数の突出部とを含み、前記複数の突出部が前記複数の接触部を形成してよい。
【００２６】
なお、前記電気供給部材は、前記加熱支持ローラの一端に設けられる胴体部と、前記発熱ベルトの用紙非接触領域に対応するように前記胴体部から延設される延長部とを含み、前記延長部と前記発熱ベルトの抵抗発熱体層との間には電極絶縁層が設けられ、前記電極絶縁層には、前記加熱支持ローラの円周方向に一定の形状を有する複数の貫通孔が形成され、前記抵抗発熱体層と前記電気供給部材とは、前記複数の貫通孔を充填した前記抵抗発熱体層を形成する物質を通じて電気的に接続されるように形成されてよい。
【００２７】
なお、前記複数の接触部の各々は、帯状に形成されてよい。なお、前記複数の接触部は、前記加熱支持ローラの中心軸に対して傾斜するように形成されてよい。
【００２８】
なお、本発明の別の側面に係る画像定着装置は、抵抗発熱体層と、前記抵抗発熱体層の外側面に形成される剥離層及び伝導性層を備えた発熱ベルトと、前記発熱ベルトの内部に設けられ、前記発熱ベルトの回転を支持する加熱支持部材と、前記加熱支持部材と平行して設けられ、前記発熱ベルトの外側面と接触してニップを形成する加圧ローラと、前記発熱ベルトの抵抗発熱体層に電気を供給する電気供給部材とを含み、前記伝導性層は、前記発熱ベルトの用紙非接触領域に前記抵抗発熱体層と電気的に接続されるように形成され、前記伝導性層の電気伝導度は、前記抵抗発熱体層の電気伝導度と同じか大きく形成してよい。
【００２９】
このとき、前記抵抗発熱体層は、伝導性フィラーとして、金属がドーピングされたカーボンナノチューブが弾性体であるシリコンラバーまたはポリアミドに分散して形成されてよい。
【００３０】
なお、前記伝導性層の電気伝導度は、前記抵抗発熱体層の電気伝導度より１〜５００倍大きくてよい。なお、前記伝導性層は、伝導性樹脂または金属で形成されてよい。
【００３１】
なお、前記伝導性層が金属で形成される際、前記伝導性層は１ｎｍ〜９９９μｍの厚さを有する金属膜で形成されてよい。なお、前記伝導性層は、前記抵抗発熱体層の上面と下面の少なくともいずれか一方に少なくとも１つが形成されてよい。
【００３２】
なお、前記発熱ベルトは、前記抵抗発熱体層の下面に形成される絶縁層を更に含んでよい。なお、前記発熱ベルトは、前記抵抗発熱体と前記剥離層との間に形成される弾性層を更に含んでよい。
【００３３】
なお、前記加熱支持部材は、加熱支持ローラとニップ形成部材とを含んでよい。なお、前記ニップ形成部材は、前記発熱ベルトの内部に設けられ、前記ニップ形成部材を前記加圧ローラ側に支持する加圧支持部材を更に含んでよい。
【００３４】
なお、前記発熱ベルトの伝導性層は、前記電気供給部材と電気的に直接接続されてよい。
【００３５】
なお、本発明の別の側面に係る画像定着装置は、抵抗発熱体層と、前記抵抗発熱体層の外側面に形成される剥離層を含む発熱ベルトと、前記発熱ベルトの内部に設けられ、前記発熱ベルトの回転を支持する加熱支持部材と、前記加熱支持部材と平行して設けられ、前記発熱ベルトの外側面と接触してニップを形成する加圧ローラと、前記発熱ベルトの抵抗発熱体層に電気を供給する電気供給部材とを含み、前記発熱ベルトの用紙非接触領域の電気抵抗は、前記発熱ベルトの用紙接触領域の電気抵抗より小さく形成してよい。
【００３６】
このとき、前記発熱ベルトの用紙非接触領域の抵抗発熱体層の厚さまたは電気伝導度を調節して前記電気抵抗を調節してよい。
【発明の効果】
【００３７】
以上説明したように、本発明の一実施形態に係る画像定着装置によれば、印刷中に用紙非接触領域の温度が大きく上昇しないように構成されているため、連続印刷を行うとしても、画像形成装置が熱によって損傷するという問題は生じなくなる。
【００３８】
更に、本発明の一実施形態に係る画像定着装置によれば、昇温時間が早く、エネルギー削減の効果が大きく、発熱均一度に優れており、用紙非接触領域の温度が上昇することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】従来技術に係るベルト型定着装置を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る画像定着装置を示す斜視図である。
【図３】図２の画像定着装置の正面図である。
【図４】図３の画像定着装置を４−４線に沿って切断して示す断面図である。
【図５】図３の画像定着装置の部分Ａを拡大して示す部分拡大断面図である。
【図６】抵抗発熱体層の厚さ比の変化に応じた用紙接触領域と用紙非接触領域との温度分布を示すグラフである。
【図７】抵抗発熱体層の厚さ比の変化に応じた用紙接触領域と用紙非接触領域との温度差の変化を示すグラフである。
【図８】抵抗発熱体層の厚さ比の変化に応じた用紙接触領域と用紙非接触領域との発熱状態を数値解釈で求めて示すグラフである。
【図９】抵抗発熱体層の厚さ変化のために加熱支持ローラの外径を変化させた場合を示す部分拡大断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る画像定着装置として、電気供給部材によって発熱ベルトの用紙非接触領域の温度を下げることができる加熱支持ローラの一例を示す部分斜視図である。
【図１１】図１０の加熱支持ローラの部分切取斜視図である。
【図１２Ａ】図１０の加熱支持ローラを製造する過程を示す斜視図である。
【図１２Ｂ】図１０の加熱支持ローラを製造する過程を示す斜視図である。
【図１２Ｃ】図１０の加熱支持ローラを製造する過程を示す斜視図である。
【図１３】図１０の電気供給部材の一例を示す図である。
【図１４】図１０の電気供給部材の別の例を示す図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係る画像定着装置として、電気供給部材によって発熱ベルトの用紙非接触領域の温度を下げることができる加熱支持ローラの別の例を示す部分斜視図である。
【図１６】図１５の加熱支持ローラの部分切取斜視図である。
【図１７Ａ】図１５の加熱支持ローラを製造する過程を示す斜視図である。
【図１７Ｂ】図１５の加熱支持ローラを製造する過程を示す斜視図である。
【図１７Ｃ】図１５の加熱支持ローラを製造する過程を示す斜視図である。
【図１７Ｄ】図１５の加熱支持ローラを製造する過程を示す斜視図である。
【図１８】本発明の別の実施形態に係る画像定着装置を概略的に示す断面図である。
【図１９】本発明の別の実施形態に係る画像定着装置を概略的に示す断面図である。
【図２０】本発明の別の実施形態に係る画像定着装置を概略的に示す断面図である。
【図２１】加熱支持ローラに設けられたキャップ型電気供給部材の一例を示す断面斜視図である。
【図２２】図２１の加熱支持ローラの部分Ｄの部分拡大斜視図である。
【図２３】本発明の別の実施形態に係る画像定着装置を示す正面図である。
【図２４】図２３の画像定着装置の部分Ｃを拡大して示す部分拡大断面図である。
【図２５Ａ】用紙非接触領域の抵抗変動に応じた用紙非接触領域の温度変化を示すグラフである。
【図２５Ｂ】用紙非接触領域の抵抗変動に応じた用紙非接触領域の温度変化を示すグラフである。
【図２６】伝導性層が発熱ベルトの抵抗発熱体層と剥離層との間に形成された場合を示す部分断面図である。
【図２７Ａ】発熱ベルトの別の層構造を示す部分断面図である。
【図２７Ｂ】発熱ベルトの別の層構造を示す部分断面図である。
【図２８Ａ】伝導性層が発熱ベルトの抵抗発熱体層と弾性体層との間に形成された場合を示す部分断面図である。
【図２８Ｂ】伝導性層が発熱ベルトの抵抗発熱体層と弾性体層との間に形成された場合を示す部分断面図である。
【図２９】本発明の一実施形態に係るニップ形成部材を備えた画像定着装置を示す部分断面図である。
【図３０】本発明の一実施形態に係る画像定着装置を備えた画像形成装置を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明に係る画像定着装置の実施形態について詳細に説明する。以下で説明される実施形態は、発明の理解を促すために例示的に示したものであり、本発明は、ここで説明される実施形態と異なるように多様に変形して実施できることを理解すべきである。ただ、以下で本発明を説明するうえで、関連の公知機能或いは構成要素に対する具体的な説明が、本発明の要旨を不要に曖昧にすると判断される場合、その詳細な説明及び具体的な図示を省略する。なお、添付図面は、発明の理解を促すために、実際の寸法のとおりに示したわけではなく、一部の構成要素の寸法を拡大して示されてよい。
【００４１】
図２は、本発明の一実施形態に係る画像定着装置を示す斜視図であり、図３は、図２の画像定着装置の正面図である。なお、図４は、図３の画像定着装置を４−４線に沿って切断して示す断面図であり、図５は、図３の画像定着装置の部分Ａを拡大して示す部分拡大断面図である。
【００４２】
図２ないし図５によると、本発明の一実施形態に係る画像定着装置１は、発熱ベルト１０と、加熱支持ローラ２０と、電気供給部材３０及び加圧ローラ５０とを含んでよい。
【００４３】
発熱ベルト１０は、画像定着装置１を通過する印刷媒体Ｐを加熱できる熱を発生させるものとして、全表面において均一に熱を発生させることができる抵抗発熱体層１２を含む。抵抗発熱体層１２は中空の円筒状に形成されてよい。抵抗発熱体層１２の内側面には、電気が内部の加熱支持ローラ２０に流れないように遮断する絶縁層１１が形成され、抵抗発熱体層１２の外側面には印刷媒体Ｐとの分離を容易にする剥離層１３が形成される。したがって、発熱ベルト１０は、絶縁層１１と、抵抗発熱体層１２と、剥離層１３が順次積層された積層構造に形成される。
【００４４】
本発明は、印刷中に印刷媒体Ｐが接触していない発熱ベルト１０の領域、即ち、用紙非接触領域の温度が印刷媒体Ｐが接触する発熱ベルトの領域、即ち、用紙接触領域の温度より上昇することを防止するためのものとして、そのために、用紙非接触領域の電気抵抗が用紙接触領域の電気抵抗より小さくなるように形成している。
【００４５】
図３ないし図５に示す実施形態は、発熱ベルト１０の用紙非接触領域の電気抵抗を用紙接触領域の電気抵抗より小さくするために、用紙非接触領域である発熱ベルト１０の両端部Ｌ２、Ｌ３の抵抗発熱体層１２を用紙接触領域に該当する発熱ベルト１０の中央部Ｌ１の抵抗発熱体層１２より厚く形成している。それについては、以下で詳細に説明する。
【００４６】
抵抗発熱体層１２は、カーボンナノチューブ（ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏ  ｔｕｂｅ）を含んで形成してよい。一例として、抵抗発熱体層１２は伝導性フィラーとして、金属がドーピングされたカーボンナノチューブを弾性体であるシリコンゴム（Ｒｕｂｂｅｒ）またはポリアミドに分散して形成することができる。
【００４７】
加熱支持ローラ２０は、発熱ベルト１０の内部に設けられ、発熱ベルト１０が回転できるように支持する加熱支持部材である。加熱支持ローラ２０は、発熱ベルト１０とともに回転することができる。したがって、加熱支持ローラ２０と発熱ベルト１０との間ではスリップが生じない。加熱支持ローラ２０は発熱ベルト１０を支持し、円筒状に形成された弾性層２２と弾性層２２の中心に設けられる中心軸２１を含んでよい。弾性層２２は、ゴムやスポンジのような弾性をもつ弾性材料で形成してよい。中心軸２１は、加熱支持ローラ２０が回転できるように支持する剛性をもつ回転シャフトである。
【００４８】
加圧ローラ５０は、画像定着装置１を通過する印刷媒体Ｐに所定の圧力を加えるものとして、加熱支持ローラ２０と平行して設けられ、発熱ベルト１０の外側面と接触してニップＮを形成する。加圧ローラ５０は、回転軸５１と回転軸５１に同軸配置される弾性層５２とを含んでよい。したがって、加圧ローラ５０と発熱ベルト１０との間のニップＮを通過する印刷媒体Ｐは熱と圧力を受けるため、印刷媒体Ｐの未定着の現像剤画像が印刷媒体Ｐに定着されるようになる。
【００４９】
加熱支持ローラ２０と加圧ローラ５０の少なくともいずれか一方には、回転駆動源（図示せず）が接続されている。したがって、加熱支持ローラ２０と加圧ローラ５０のうち回転駆動源に接続された一方のローラ２０、５０が回転駆動源によって回転すると、他方のローラ５０、２０も回転力を受けて回転する。
【００５０】
電気供給部材３０は、発熱ベルト１０の抵抗発熱体層１２に電気を供給する電極としての役目を果たすものとして、発熱ベルト１０の両端部円周面に設けられる。したがって、電気供給部材３０の上面は、発熱ベルト１０の抵抗発熱体層１２の両端部と一定領域が重なり、残りの部分は露出するようになる。なお、電気供給部材３０の下面、即ち、加熱支持ローラ２０と接触する面は、絶縁層１１に覆われている。発熱ベルト１０の抵抗発熱体層１２と接触していない電気供給部材３０の部分には、ブラシ４１が接触するように設けられる。ブラシ４１は、加熱支持ローラ２０の中心軸２１に垂直な方向に設けられ、一定の圧力で電気供給部材３０との接触を維持するように、バネのような弾性部材４２によって加圧される。ブラシ４１は、炭素で製造されてよく、ブラシ４１と弾性部材４２とは、ブラシ組立体４０を構成する。ブラシ組立体４０は、画像形成装置の電源（図示せず）と接続されて電気供給部材３０に電気を供給する給電手段になる。加熱支持ローラ２０の両端のブラシ４１に電気を印加すると、抵抗発熱体層１２の両端の電圧差により電流が流れるようになり、抵抗発熱体層１２が加熱される。このように加熱される発熱ベルト１０は、温度センサ（図示せず）によって適正温度に制御することができる。
【００５１】
本発明においては、印刷媒体Ｐと接触していない発熱ベルト１０の両端部の領域、即ち、用紙非接触領域Ｌ２、Ｌ３の温度が急上昇して画像定着装置１の信頼性と安定性を害することを防止するために、発熱ベルト１０の厚さ、特に、抵抗発熱体層１２の厚さを加熱支持ローラ２０の長手方向に変化するように形成している。即ち、印刷媒体Ｐと接触して熱を放出する発熱ベルト１０の中央部、即ち、用紙接触領域Ｌ１の抵抗発熱体層１２は、印刷媒体Ｐと接触していない発熱ベルト１０の両端部、即ち、用紙非接触領域Ｌ２、Ｌ３の抵抗発熱体層１２より薄くに形成している。
【００５２】
発熱ベルト１０の抵抗発熱体層１２は、両端部の用紙非接触領域Ｌ２、Ｌ３の厚さｔ１が中央部の用紙接触領域Ｌ１の厚さｔ２より厚いと、電気抵抗が減少するため、発熱温度が低くなる。したがって、印刷の際に発熱ベルト１０の両端部Ｌ２、Ｌ３に熱が蓄積されなくなる。
【００５３】
ここで、抵抗発熱体層１２の用紙接触領域Ｌ１の幅は、抵抗発熱体層１２として定着できる最大サイズの印刷媒体Ｐの幅Ｗのことをいう。
【００５４】
抵抗発熱体層１２の厚さを加熱支持ローラ２０の長手方向に変化させる際、製造工程上、抵抗発熱体層１２の外径Ｄは全長に渡って同一になるように維持し、内径Ｈｄを変化させることが望ましい。このとき、抵抗発熱体層１２の用紙非接触領域Ｌ２、Ｌ３の厚さｔ１は、前記用紙接触領域Ｌ１の厚さｔ２の１倍ないし３倍に形成してよい。加熱支持ローラ２０に形成される抵抗発熱体層１２の内径Ｈｄを変化させるために、発熱ベルト１０の絶縁層１１の厚さを変化させたり、加熱支持ローラ２０の外径ｒを変化させることができる。
【００５５】
図５に示すように、用紙非接触領域Ｌ２における抵抗発熱体層１２の厚さをｔ１、用紙接触領域Ｌ１における抵抗発熱体層１２の厚さをｔ２とする場合、抵抗発熱体層１２の厚さ比ａを、ａ＝ｔ１／ｔ２に定義することができる。
【００５６】
発熱ベルト１０の電気供給部材３０に電圧が印加される際、抵抗発熱体層１２から生じるジュール熱（ｊｏｕｌｅ  ｈｅａｔ）を用紙接触領域Ｌ１と用紙非接触領域Ｌ２においてコンピュータ数値解釈を通じて比較した結果が、図６及び図７に示されている。
【００５７】
図６を参照すると、抵抗発熱体層１２の厚さ比ａの値が大きくなるほど、用紙非接触領域Ｌ２、Ｌ３の温度が減少していることが分かる。なお、図７を参照すると、抵抗発熱体層１２の厚さ比ａが増加するほど、用紙非接触領域Ｌ２、Ｌ３と用紙接触領域Ｌ１との間の温度差が増加していることが分かる。
【００５８】
画像定着装置１が初期に昇温してから一定の制御温度に維持される際、抵抗発熱体層１２の厚さ比ａの変化に応じて、印刷媒体Ｐの通過による影響を用紙接触領域Ｌ１と用紙非接触領域Ｌ２、Ｌ３とでそれぞれ比較する数値解釈を行った結果を、図８に示している。
【００５９】
図８を参照すると、用紙接触領域Ｌ１の厚さｔ２と用紙非接触領域Ｌ２、Ｌ３の厚さｔ１とが同じである場合（ａ＝１）、用紙非接触領域Ｌ２、Ｌ３の温度は制御温度より上昇し続けていることが分かる。用紙非接触領域Ｌ２、Ｌ３の厚さｔ１が用紙接触領域Ｌ１の厚さｔ２に比べて大きくなる場合、温度上昇が減少していることが分かる。抵抗発熱体層の厚さ比ａが１．４以上である場合（ａ≧１．４）、用紙非接触領域Ｌ２、Ｌ３の温度を制御温度より低く維持可能であるを示している。
【００６０】
図５を参照すると、用紙非接触領域Ｌ２、Ｌ３に対応する抵抗発熱体層１２の部分の厚さｔ１が用紙接触領域Ｌ１に対応する抵抗発熱体層１２の部分の厚さｔ２より厚くなっていることが分かる。
【００６１】
このように、加熱支持ローラ２０の長手方向に厚さ変化を有する抵抗発熱体層１２は、次のように形成することができる。長手方向に全長に渡って外径ｒが同一の加熱支持ローラ２０の外面に長手方向に異なる厚さを有する絶縁層１１を形成する。即ち、抵抗発熱体層１２と加熱支持ローラ２０との間に位置する絶縁層１１が、全長に渡って抵抗発熱体層１２の厚さ変化に応じて相補的に変化する直径Ｈｄを有するように形成するのである。言い換えると、用紙非接触領域Ｌ２、Ｌ３に対応する絶縁層１１の部分の厚さｄ１を用紙接触領域Ｌ１に対応する絶縁層１１の部分の厚さｄ２より小さく形成するのである。このとき、絶縁層１１の厚さの差（ｄ２−ｄ１）は、抵抗発熱体層１２の厚さの差（ｔ１−ｔ２）と同様に形成する。即ち、ｄ２−ｄ１＝ｔ１−ｔ２になるように、絶縁層１１を形成する。それから、絶縁層１１上に抵抗発熱体層１２を積層し、抵抗発熱体層１２の外径Ｄを所望の大きさに加工すると、用紙接触領域Ｌ１の厚さｔ２が用紙非接触領域Ｌ２、Ｌ３の厚さｔ１より薄い発熱ベルト１０を得ることができる。このとき、発熱ベルト１０の抵抗発熱体層１２の内径と絶縁層１１の外径とは、加熱支持ローラ２０の全長に渡って同じ大きさＨｄを有するように形成させる。
【００６２】
別の方法として、加熱支持ローラ２０の長手方向に厚さ変化を有する抵抗発熱体層１２を次のように形成することができる。まず、長手方向に加熱支持ローラ２０の外径ｒが抵抗発熱体層１２の厚さ変化に対応する段差を有するように形成する。この場合には、図９に示すように、用紙非接触領域Ｌ２、Ｌ３に対応する加熱支持ローラ２０の部分の半径ｒ１が用紙接触用紙Ｌ１に対応する加熱支持ローラ２０の部分の半径ｒ２より小さくなるように形成するのである。このとき、加熱支持ローラ２０の半径の差（ｒ２−ｒ１）は抵抗発熱体層１２の厚さの差（ｔ１−ｔ２）と同様に形成する。即ち、ｒ２−ｒ１＝ｔ１−ｔ２になるように加熱支持ローラ２０を形成する。それから、加熱支持ローラ２０の外面に絶縁層１１を均一の厚さｄに形成する。そして、絶縁層１１上に抵抗発熱体層１２を所定の高さに積層し、抵抗発熱体層１２の外径Ｄを所望の大きさに加工すると、長手方向に厚さが変化する発熱ベルト１０を得ることができる。即ち、用紙接触領域Ｌ１の抵抗発熱体層１２の厚さｔ２が用紙非接触領域Ｌ２の抵抗発熱体層１２の厚さｔ１より薄い発熱ベルト１０を得ることができる。
【００６３】
以下では、用紙非接触領域Ｌ２、Ｌ３の温度を用紙接触領域Ｌ１の温度より低くするために、上述の発熱ベルト１０の抵抗発熱体層１２の長手方向に厚さを変更する方法とは別に、電気供給部材３０と抵抗発熱体層１２が接触する領域のパターン形状を用いる方法について説明する。
【００６４】
これは、発熱源である電気供給部材３０と抵抗発熱体層１２が接触する接触部の面積を減らすことにより、用紙非接触領域Ｌ２、Ｌ３の温度を用紙接触領域Ｌ１の温度より低くするのである。
【００６５】
図１０ないし図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｃは、発熱ベルト１０の電気供給部材６０と抵抗発熱体層１２の接触部の面積を減らす方法が適用された発熱ベルト１０の一例を示している。
【００６６】
図１０は、本発明の一実施形態に係る画像定着装置１において電気供給部材６０によって用紙非接触領域Ｌ２の温度を下げることができる発熱ベルト１０が設けられた加熱支持ローラ２０の一例を示す部分斜視図であり、図１１は、図１０の発熱ベルト１０と加熱支持ローラ２０の部分切取斜視図である。更に、図１２Ａないし図１２Ｃは、図１０の発熱ベルト１０を製造する過程を示す斜視図である。
【００６７】
図１０ないし図１２Ａないし図１２Ｃを参照すると、電気供給部材６０と抵抗発熱体層１２とは、発熱ベルト１０の円周方向に一定の形状に形成される複数の接触部を介して互いに電気的に接続されていることが分かる。即ち、複数の接触部は、発熱ベルト１０の円周方向に帯状に一定間隔に離隔して形成されてよい。
【００６８】
電気供給部材６０は、加熱支持ローラ２０の一端に設けられる胴体部６１及び胴体部６１で一定間隔に突設される複数の突出部６３を含む。複数の突出部６３は、用紙非接触領域Ｌ２の幅に対応する長さを有し、一定の幅になるように形成される。複数の突出部６３は、図１３に示すように、胴体部６１で垂直に突出するように形成されてよい。この場合、電気供給部材６０を加熱支持ローラ２０に設けると、複数の突出部６３は加熱支持ローラ２０の中心軸２１に対して平行になる。しかし、この場合、複数の突出部６３の間の空間６４に対応する発熱ベルト１０の部分は温度が低くなりすぎてしまうおそれがある。
【００６９】
それを防止するために、複数の突出部６３が加熱支持ローラ２０の中心軸２１に対して傾斜するように形成してよい。図１４には、複数の突出部６３’が胴体部６１に対して一定角度（θ）に傾斜している電気供給部材６０’が開示されている。図１４に示された電気供給部材６０’を加熱支持ローラ２０に設けると、加熱支持ローラ２０の長手方向に電気供給部材６０’のない部分がないため、用紙非接触領域Ｌ２の温度が低くなりすぎてしまうことを防止することができる。
【００７０】
上記のような電気供給部材６０、６０’を有する発熱ベルト１０は、次のように形成することができる。まず、図１２Ａのように、加熱支持ローラ２０の上面に発熱ベルト１０を形成する絶縁層１１を形成し、絶縁層１１上に複数の突出部６３を含む電気供給部材６０を設ける。その上に、図１２Ｂのように、抵抗発熱体層１２を形成する。すると、抵抗発熱体層１２の一部は、電気供給部材６０の複数の突出部６３と胴体部６１の一部と接触し、他の一部は絶縁層１１上に位置するようになる。したがって、電気供給部材６０の複数の突出部６３が電気供給部材６０と抵抗発熱体層１２を接触させて接続する接触部を形成する。その後、図１２Ｃのように、抵抗発熱体層１２上に剥離層１３を形成する。すると、電気供給部材６０と抵抗発熱体層１２の接触部の形状に用紙非接触領域Ｌ２の温度を下げることができる発熱ベルト１０を形成してよい。
【００７１】
図１５ないし図１７Ａ、図１７Ｂ、図１７Ｃ、図１７Ｄは、電気供給部材７０と抵抗発熱体層１２の接触部の面積を減らす発熱ベルト１０の別の例を示す。
【００７２】
図１５は、本発明の一実施形態に係る画像定着装置１において電気供給部材７０によって用紙非接触領域の温度を下げることができる発熱ベルト１０の別の例を示す部分斜視図であり、図１６は、図１５の発熱ベルト１０と加熱支持ローラ２０の部分切取斜視図である。更に、図１７Ａないし図１７Ｄは、図１５の発熱ベルト２０を製造する過程を示す斜視図である。
【００７３】
図１５ないし図１７Ａないし図１７Ｄを参照すると、電気供給部材７０と抵抗発熱体層１２は、発熱ベルト１０の円周方向に一定の形状に形成される複数の接触部を介して互いに電気的に接続されていることが分かる。即ち、複数の接触部は、発熱ベルト１０の円周方向に帯状に一定間隔に離隔して形成されてよい。
【００７４】
電気供給部材７０は、加熱支持ローラ２０の一端に設けられる胴体部７１と発熱ベルト１０の用紙非接触領域と対応するように胴体部７１から延設される延長部７３を含む。延長部７３の上面には接触部を形成する電極絶縁層７５が形成される。
【００７５】
即ち、電気供給部材７０の延長部７３と抵抗発熱体層１２との間には、電極絶縁層７５が設けられ、電極絶縁層７５には加熱支持ローラ２０の円周方向に一定の形状を有する複数の貫通孔７６が形成される。したがって、抵抗発熱体層１２と電気供給部材７０は、電極絶縁層７５の複数の貫通孔７６を充填する抵抗発熱体層１２を形成する物質を通じて電気的に接続される。このとき、電極絶縁層７５の複数の貫通孔７６は、用紙非接触領域Ｌ２の幅に対応する長さを有し、一定の幅を有するスロット形状に形成することができる。すると、電気供給部材７０と抵抗発熱体層１２とが接触する接触部は帯状を形成するようになる。
【００７６】
このような接触部を含む発熱ベルト１０は、次のように形成することができる。まず、加熱支持ローラ２０の上面に発熱ベルト１０を形成する絶縁層１１を形成し、その絶縁層１１上に図１７Ａのように、延長部７３を含む電気供給部材７０を設ける。次いで、図１７Ｂに示すように、電気供給部材７０の延長部７３の上面に複数の貫通孔７６を含む電極絶縁層７５を形成する。その後、図１７Ｃのように、絶縁層１１と電極絶縁層７５の上面に抵抗発熱体層１２を形成する。すると、電極絶縁層７５の複数の貫通孔７６に抵抗発熱体層１２を形成する材料が充填されるため、抵抗発熱体層１２と電気供給部材７０が複数の貫通孔７６の断面に対応する形状の複数の接触部を形成するようになる。最後に、図１７Ｄのように、抵抗発熱体層１２の上面に剥離層１３を形成する。すると、電気供給部材７０と抵抗発熱体層１２との間の接触部の面積を減らして用紙非接触領域Ｌ２の温度を下げることができる発熱ベルト１０を形成することができる。
【００７７】
以上では、画像定着装置１の用紙非接触領域Ｌ２の温度を下げるための方法として、用紙非接触領域Ｌ２の電気抵抗が用紙接触領域Ｌ１の電気抵抗より小さくするために、発熱ベルト１０の抵抗発熱体層１２の厚さを変化させる方法と、電気供給部材６０、７０と抵抗発熱体層１２との間の接触部の形状を変更する方法とを別途に適用した画像定着装置１の例について説明してきた。しかし、図示していないが、用紙非接触領域Ｌ２の温度を下げるためには、上述の２つの方法を同時に適用して画像定着装置を作ることが可能である。
【００７８】
上記のような構造を有する本発明の一実施形態に係る画像定着装置１は、低熱容量を有する抵抗発熱ベルト１０を使用するため、昇温時間が短く、エネルギー削減の効果が大きく、優れた発熱均一度を得ることができる。なお、本発明に係る画像定着装置１は、スリップが生じないように、発熱ベルト１０と加熱支持ローラ２０とが同時に回転する構造で形成している。したがって、グリースのような潤滑油を使用する必要がないため、汚染問題を解決することができ、摩擦力による発熱ベルト１０の損傷を防止することができる。特に、本発明に係る画像定着装置１は、発熱ベルト１０の用紙非接触領域Ｌ２、Ｌ３で熱が蓄積されないように構成されているため、連続印刷の際に画像定着装置１の過熱を防止することができる。
【００７９】
一方、以上では、発熱ベルト１０が弾性層２２を含む加熱支持ローラ２０によって回転支持される場合について説明してきた。しかし、別の例として、本発明は、弾性層２２のない加熱支持ローラ２０’、２０”に発熱ベルト１０を形成する画像定着装置２、３の場合にも適用可能である。
【００８０】
図１８及び図１９は、弾性層２２のない加熱支持ローラ２０’、２０”に発熱ベルト１０を形成した加熱ローラ２０ａ、２０ｂを示す断面図である。
【００８１】
図１８は、加熱支持ローラ２０’が中空のシリンダ状に形成されている。前記中空シリンダ２０’の両端には、中空シリンダ２０’が回転できるように一対の支持軸が形成される。中空２０’−１のシリンダと一対の支持軸とは、伝導性をもつ剛性材料、例えば、金属で形成される。したがって、中空シリンダ２０’の表面には、絶縁層１１が形成され、絶縁層１１の上面に抵抗発熱体層１２と剥離層１３とが順次積層されて加熱ローラ２０ａを形成する。このとき、加熱支持ローラ２０’が剛性部材でニップ形成が困難であるため、加圧ローラ５０’が弾性層５２を有するように形成する必要がある。即ち、加圧ローラ５０’が剛性をもつ中心軸５１上に弾性層５２と剥離層５３とを積層して形成された構造を有する。それによっても、ニップ形成が不足している場合には、サブ加圧ローラ５５を更に設けることができる。
【００８２】
このように、加熱支持ローラ２０’を剛性材料で形成した場合にも、上述のように、抵抗発熱体層１２の長手方向厚さを調節したり、電気供給部材６０、７０との接触部の面積を減らして用紙非接触領域の温度が上昇することを防止することができる。抵抗発熱体層１２の厚さを調節したり、電気供給部材６０、７０との接触部の面積を減らす方法については上述しているため、それに対する詳細な説明は省略する。
【００８３】
図１９は、図１８と同様に、加熱支持ローラ２０”が中空２０”−１のシリンダ状に形成されている。中空２０”−１のシリンダは、非伝導性剛性材料で形成される。即ち、図１９に示す加熱支持ローラ２０”は、図２ないし図４の加熱支持ローラ２０の中心軸２１に形成された弾性層２２がなく、中心軸２０”が非伝導性中空のシリンダで形成される。なお、図示していないが、中心軸２０”は中空２０”−１のない非伝導性中実軸にすることも可能である。したがって、中空シリンダ２０”の表面に絶縁層を形成せず、中空シリンダ２０”の表面の真上に抵抗発熱体層１２を形成し、その上に剥離層１３を形成して加熱ローラ２０ｂを形成する。このとき、加熱支持ローラ２０”が剛性部材でニップ形成が困難であるため、加圧ローラ５０’が弾性層５２を有するように形成する必要がある。即ち、加圧ローラ５０’は剛性をもつ中心軸５１上に弾性層５２と剥離層５３とを積層して形成された構造を有する。このような加圧ローラ５０’によっても、ニップ形成が不足するおそれがあるため、サブ加圧ローラ５５を更に設けてニップ面積を増大させることができる。
【００８４】
このように、加熱支持ローラ２０”を剛性材料で形成した場合にも、上述のように、抵抗発熱体層１２の長手方向厚さを調節したり、電気供給部材６０、７０との接触部の面積を減らして用紙非接触領域の温度が上昇することを防止することができる。抵抗発熱体層１２の厚さを調節したり、電気供給部材６０、７０との接触部の面積を減らす方法については上述しているため、それに対する詳細な説明は省略する。
【００８５】
図２０は、図１８の画像定着装置２において加圧ローラ５０’の代わりに加圧ベルト組立体３００を使用する画像定着装置４を概略的に示す断面図である。
【００８６】
この場合には、一対の支持ローラ３０２、３０３によって無限軌道運動をするように支持される加圧ベルト３０１が剛性をもつ加熱ローラ２０ａと十分なニップを形成することができる。本実施形態の場合にも、上述のように、発熱ベルト１０の抵抗発熱体層１２の長手方向厚さを調節したり、電気供給部材６０、７０との接触部の面積を減らして用紙非接触領域の温度が上昇することを防止することができる。抵抗発熱体層１２の厚さを調節したり、電気供給部材６０、７０との接触部の面積を減らす方法については上述しているため、それに対する詳細な説明は省略する。
【００８７】
上記では、加熱支持ローラ２０’の外周面の両端部に設けられた電気供給部材に接触するように、加熱支持ローラ２０の軸方向に対して垂直に設けられたブラシ４１によって電気を供給する場合について説明してきたが、別の例として、加熱支持ローラ２０の軸方向に設けられたブラシを用いて電気を供給することもできる。
【００８８】
上述の図２及び図３においては、電気供給部材３０が加熱支持ローラ２０の外周面に設けられ、ブラシ４１が加熱支持ローラ２０の中心軸２１に対して垂直な方向に設けられて電気を供給する構造を開示している。しかし、別の例として、ブラシが加熱支持ローラ２０の軸方向に設けられて電気を供給するように構成することもできる。このような構造については、図２１と図２２を参照して説明する。
【００８９】
図２１は、加熱支持ローラ２０に設けられたキャップ型の電気供給部材９０の一例を示す断面斜視図であり、図２２は、図２１の部分Ｄの拡大部分斜視図である。図２１を参照すると、電気供給部材９０は加熱支持ローラ２０の一端を包むキャップ状に形成されている。即ち、電気供給部材９０は、円筒型の加熱支持ローラ２０の一端に挿入できる円筒型の容器に形成されている。したがって、加熱支持ローラ２０の一端に電気供給部材９０が挿入された状態で設けられる。このとき、加熱支持ローラ２０は、中空シリンダ部２０’と中空シリンダ部２０’の両端には突出している一対の支持軸２１’を含むように形成されてよい。
【００９０】
このようなキャップ状の電気供給部材９０は、加熱支持ローラ２０の軸方向に接触するように設けられたブラシ９９によって電気が供給されてよい。即ち、加熱支持ローラ２０の軸方向にバネによって弾性支持されるブラシ９９は、キャップ状の電気供給部材９０の床面９０ａと接触するように設けられている。したがって、加熱支持ローラ２０が回転しても、電気供給部材９０はブラシ９９によって電気が供給されてよい。このとき、ブラシ９９は炭素で形成することができる。
【００９１】
なお、上述のキャップ状の電気供給部材９０は、内側支持キャップ９１と外側固定キャップ９５とによって加熱支持ローラ２０に固定される。内側支持キャップ９１は、加熱支持ローラ２０の支持軸２１’に固定されてキャップ状の電気供給部材９０の内側面を支持する。したがって、内側支持キャップ９１は、加熱支持ローラ２０の支持軸２１’に対応する固定溝９２を含み、内側支持キャップ９１の外径はキャップ状の電気供給部材９０の内側に挿入されて支持できるように形成される。
【００９２】
外側固定キャップ９５は、キャップ状の電気供給部材９０の外側面を支持し、キャップ状の電気供給部材９０を加熱支持ローラ２０の抵抗発熱体層１２に対して固定する。したがって、外側固定キャップ９５は中空の円筒状に形成され、内径はキャップ状の電気供給部材９０が挿入できる寸法に形成され、一端にはキャップ状の電気供給部材９０を固定する段差部９６が設けられる。
【００９３】
上記のキャップ状の電気供給部材９０は、次のように、加熱支持ローラ２０に設けられる。まず、加熱支持ローラ２０の支持軸２１’の一端に内側支持キャップ９１の固定溝９２を挿入する。すると、内側支持キャップ９１が加熱支持ローラ２０に固定される。その後、キャップ状の電気供給部材９０を内側支持キャップ９１に挿入する。続いて、キャップ状の電気供給部材９０に外側固定キャップ９５を挿入すると、キャップ状の電気供給部材９０が加熱支持ローラ２０の一端に固定されるようになる。このとき、図２２に示すように、キャップ状の電気供給部材９０の上段部９０ｂが加熱支持ローラ２０に形成された抵抗発熱体層１２と接触している状態で、外側固定キャップ９５によって固定される。したがって、キャップ状の電気供給部材９０の床面９０ａに接触しているブラシ９９から供給された電気が、キャップ状の電気供給部材９０を介して抵抗発熱体層１２に供給されるようになる。
【００９４】
図示していないが、図２１に示す加熱支持ローラ２０の反対側の端部にも、上述と同様に、キャップ状の電気供給部材９０が内側支持キャップ９１と外側固定キャップ９５によって固定されている。したがって、加熱支持ローラ２０の両端に設けられた外側固定キャップ９５を回転支持すると、加熱支持ローラ２０が回転することができる。
【００９５】
以下では、発熱ベルト１０’の用紙非接触領域Ｌ２、Ｌ３の電気抵抗を用紙接触領域Ｌ１の電気抵抗より低くするために、用紙非接触領域Ｌ２、Ｌ３の電気伝導度を用紙接触領域Ｌ１の電気伝導度より高くする場合について説明する。
【００９６】
図２３は、本発明の別の実施形態に係る画像定着装置５を示す正面図であり、図２４は、図２３の部分Ｃを拡大して示す拡大部分断面図である。
【００９７】
図２３及び図２４によると、本発明の一実施形態に係る画像定着装置５は、発熱ベルト１０’、加熱支持ローラ２０と、電気供給部材３０及び加圧ローラ５０を含んでよい。
【００９８】
発熱ベルト１０’は、画像定着装置５を通過する印刷媒体Ｐを加熱できる熱を発生させるものとして、全表面において均一に熱を発生させることができる抵抗発熱体層１２を含む。抵抗発熱体層１２は中空の円筒状に形成されてよい。抵抗発熱体層１２の外側面には、印刷媒体Ｐとの分離を容易にする剥離層１３が形成される。発熱ベルト１０’が挿入される加熱支持ローラ２０の表面が絶縁されていない場合には、抵抗発熱体層１２の内側面には、電気が内部の加熱支持ローラ２０に流れないように遮断する絶縁層１１が形成される。したがって、発熱ベルト１０’は、絶縁層１１と、抵抗発熱体層１２と、剥離層１３が順次積層された積層構造に形成される。仮に、加熱支持ローラ２０の表面が絶縁された場合には、発熱ベルト１０’は抵抗発熱体層１２と、剥離層１３とが順次積層された二層構造に形成されてよい。
【００９９】
本発明は、印刷中に印刷媒体Ｐが接触していない発熱ベルト１０’の領域、即ち、用紙非接触領域Ｌ２、Ｌ３の温度が印刷媒体Ｐが接触する発熱ベルト１０’の領域、即ち、用紙接触領域Ｌ１の温度より上昇することを防止するためのものとして、そのために、用紙非接触領域Ｌ２、Ｌ３の電気抵抗が用紙接触領域Ｌ１の電気抵抗より小さくなるように発熱ベルト１０’を形成している。
【０１００】
図２３及び図２４に示す実施形態は、発熱ベルト１０’の用紙非接触領域の電気抵抗を用紙接触領域の電気抵抗より小さくするために、用紙非接触領域である発熱ベルト１０の両端部Ｌ２、Ｌ３の電気伝導度が用紙接触領域に該当する発熱ベルト１０の中央部Ｌ１の電気伝導度より高くように形成している。
【０１０１】
そのために、本実施形態においては、発熱ベルト１０’の用紙非接触領域Ｌ２に対応する部分に抵抗発熱体層１２と電気的に接続されるように伝導性層８０を設けている。伝導性層８０は、抵抗発熱体層１２より電気伝導度の高い金属や伝導性樹脂で形成されてよい。伝導性層８０は、電気供給部材３０と隣接したり、直接接触するように設けられてよい。なお、抵抗発熱体層１２を介して電気が流れるため、伝導性層８０は、抵抗発熱体層１２を隔てて電気供給部材３０と離れて設けられてよい。
【０１０２】
絶縁層１１上に伝導性層８０を形成し、その上に抵抗発熱体層１２を形成した後、抵抗発熱体層１２の外径Ｄを一定に加工すると、用紙非接触領域Ｌ２で発熱ベルト１０’は、図２４のような構造をもつ。
【０１０３】
用紙非接触領域Ｌ２における電気抵抗Ｒは、次のように表現される。
【０１０４】
【数１】
2013057943.tif 000003
Rc＝(b-1)Rn          (１)
ここで、Ｒｃは抵抗発熱体層１２の電気抵抗、Ｒｎは伝導性層８０の電気抵抗、ｂは用紙非接触領域Ｌ２が伝導性層８０だけで構成された際の抵抗発熱体層１２に対する抵抗減少比（または、電気伝導度比）を示す。
【０１０５】
上記の式（１）を電気伝導度の形態に変えると、次のように表現される。
【０１０６】
【数２】
2013057943.tif 000004
ここで、ρｎは伝導性層８０の非抵抗、ρｃは抵抗発熱体層１２の非抵抗、σｎは伝導性層８０の電気伝導度、σｃは抵抗発熱体層１２の電気伝導度、λは伝導性層８０と抵抗発熱体層１２の電気伝導度の比（λ＝σｎ／σｃ）を示す。
【０１０７】
したがって、式（２）と図２４から抵抗減少比ｂに対する伝導性層８０の材質と厚さを決定することができる。伝導性層８０は、１ｎｍ〜９９９μｍの厚さを有する金属膜で形成することができる。なお、伝導性層８０の電気伝導度は、抵抗発熱体層１２の電気伝導度より１〜５００倍大きく形成することができる。
【０１０８】
例えば、抵抗発熱体層１２の電気伝導度（σｃ）ｈｓ３３０．７Ｓ／ｍであり、伝導性層８０がＮｉ（σｎ＝１．５６Ｅ７  Ｓ／ｍ）である際、抵抗減少比ｂに対する伝導性８０の厚さ（ｔｎ）は、以下の表１のとおりである。
【０１０９】
【表１】
2013057943.tif 000005
別の適用例として、伝導性樹脂を使用して伝導性層８０を形成する場合、全厚さ対比伝導性層８０の厚さ比が、０．１６３である際、要求される伝導性樹脂と抵抗発熱体１２の電気伝導度比は、以下の表２のとおりである。
【０１１０】
【表２】
2013057943.tif 000006
図２５Ａないし図２５Ｂは、用紙非接触用紙Ｌ２の抵抗変動による用紙非接触領域Ｌ２の温度変化を示すグラフである。図２５Ａは、時間変化と抵抗減少比ｂの変化による用紙非接触領域Ｌ２の温度変化を示し、図２５Ｂは、６００秒が経過した後、抵抗減少比ｂによる到達温度を示すグラフである。図２５Ａと図２５Ｂは、画像定着装置５が初期に昇温し、用紙接触部Ｌ１の発熱ベルト１０’で制御温度が１８０℃に維持される際、用紙非接触領域Ｌ２の抵抗減少による温度変化を解釈した結果を示している。
【０１１１】
図２５Ａと図２５Ｂを参照すると、用紙非接触領域Ｌ２の抵抗が抵抗発熱体層１２の抵抗対比１／３倍より小さい場合、用紙非接触領域Ｌ２の温度は制御温度より低くなることが分かる。即ち、その結果は、伝導性層８０の厚さが抵抗発熱体層１２と同じ厚さである場合には、用紙非接触領域Ｌ２の温度を制御温度より低くするためには、伝導性層８０の電気伝導度が抵抗発熱体層１２の電気伝導度より３倍以上大きくすべきであることを意味する。したがって、本発明によると、伝導性層８０の厚さと電気伝導度を適切に調節すると、用紙非接触領域Ｌ２の温度を制御温度より低くすることができる。
【０１１２】
以上では、伝導性層８０が絶縁層１１と抵抗発熱体層１２との間に設けられた場合について説明してきたが、伝導性層８０の位置はそれに限られるものではない。用紙非接触領域Ｌ２の電気抵抗を低くすることができる限り、伝導性層８０は多様な位置に形成することができる。
【０１１３】
図２６は、伝導性層８０が抵抗発熱体層１２と剥離層１３との間に形成されている場合を示す。
【０１１４】
なお、発熱ベルト１０”、１０’”が、図２７Ａないし図２７Ｂのように弾性層１４を含む場合には、伝導性層８０は図２８Ａないし図２７Ｂのように抵抗発熱体層１２の下側、即ち、抵抗発熱体層１２と弾性層１４との間に形成されてよい。示していないが、発熱ベルト１０”、１０’”が、図２７Ａないし図２７Ｂのように弾性層１４を含む場合にも、伝導性層８０は抵抗発熱体層１２の上側に電気供給部材３０に隣接したり、直接接触するように設けられてよい。
【０１１５】
このように、用紙非接触領域Ｌ２に伝導性層８０を形成すると、伝導性層８０の電気伝導度に応じて電束電流（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｆｌｕｘ  ｃｕｒｒｅｎｔ）が密集して用紙非接触領域Ｌ２の電気抵抗が減少して、結局温度減少効果が生じる。なお、用紙非接触領域Ｌ２に伝導性層８０を形成すると、用紙非接触領域Ｌ２の厚さを変化させる必要がないため、発熱ベルト１０’、１０”の製造が便利になるという利点がある。
【０１１６】
本実施形態に係る画像定着装置５の加熱支持ローラ２０と、電気供給部材３０及び加圧ローラ５０は、上述の実施形態に係る画像定着装置１の加熱支持ローラ２０と、電気供給部材３０及び加圧ローラ５０と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１１７】
図２９は、上述の実施形態とは違って、発熱ベルト１０’を加熱支持ローラ２０の代わりに加圧支持部材４００とニップ形成部材４０１で構成された加熱支持部材を使用して支持する画像定着装置６の実施形態を示す。加圧支持部材４００は、発熱ベルト１０’の内部に固定され、ニップ形成部材４０１を加圧ローラ５０側に加圧して支持する。ニップ形成部材４０１は、発熱ベルト１０’を支持して発熱ベルト１０’が加圧ローラ５０と所定の幅のニップを形成するようにする。本実施形態の場合には、加圧ローラ５０が回転すると、加圧支持部材４００とニップ形成部材４０１は回転せずに、発熱ベルト１０’だけが加圧ローラ５０によって回転する。
【０１１８】
本実施形態の場合にも、発熱ベルト１０’は、用紙非接触領域ｌ２の電気抵抗を下げるために、伝導性層８０を含む。
【０１１９】
図１８ないし図２０のように、加熱支持ローラ２０が弾性層１４のない中空のシリンダ状の場合にも、用紙非接触領域Ｌ２に伝導性層８０を有する発熱ベルト１０’を使用することができる。
【０１２０】
図１８の場合には、中空２０’−１のシリンダは、伝導性をもつ剛性材料で形成される。したがって、中空シリンダ２０’の表面には絶縁層１１が形成され、絶縁層１１の上面に抵抗発熱体層１２と剥離層１３とが順次積層されて加熱ローラ２０ａを形成する。このとき、加熱支持ローラ２０’が剛性部材でニップ形成が困難であるため、加圧ローラ５０’が弾性層５２を有するように形成したり、サブ加圧ローラ５５を更に設けてニップ面積を大きくすることができる。
【０１２１】
図１９は、中空２０”−１のシリンダが非伝導性剛性材料で形成された場合を示す。したがって、中空シリンダ２０”の表面に絶縁層を形成せず、中空シリンダ２０”の表面の真上に抵抗発熱体層１２を形成し、その上に剥離層１３を形成して加熱ローラ２０ｂを形成する。このとき、加熱支持ローラ２０”が剛性部材でニップ形成が困難であるため、加圧ローラ５０’が弾性層５２を有するように形成したり、サブ加圧ローラ５５を更に設けてニップ面積を増大させることができる。
【０１２２】
図２０は、十分なニップを形成するために、図１８の画像定着装置２で加圧ローラ５０’の代わりに加圧ベルト組立体３００を使用した画像定着装置４を概略的に示す断面図である。この場合には、一対の支持ローラ３０２、３０３により、無限軌道運動をするように支持される加圧ベルト３０１が剛性をもつ加熱ローラ２０ａと十分なニップを形成することができる。
【０１２３】
このように、加熱支持ローラ２０’を剛性材料で形成した場合にも、上述のように、用紙非接触領域Ｌ２の抵抗発熱体層１２に伝導性層８０を形成して電気抵抗を下げることにより、用紙非接触領域Ｌ２の温度が上昇することを防止することができる。
【０１２４】
以下、上記のような本発明の一実施形態に係る画像定着装置を備えた画像形成装置について説明する。図３０は、本発明の一実施形態に係る画像定着装置を備えた画像形成装置を概略的に示す断面図である。
【０１２５】
本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００は、転写写真方式により印刷を行うものとして、レーザプリンタやコピー機、ファクシミリ、複合機等を含んでよい。
【０１２６】
図３０によると、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００は、筐体１０１と、給紙装置１１０と、現像装置１３０と、画像定着装置１及び排紙装置１５０を含んでよい。筐体１０１は、画像形成装置１００の外観を形成し、給紙装置１１０と、現像装置１３０と、画像定着装置１及び排紙装置１５０を支持する。
【０１２７】
給紙装置１１０は、数枚の印刷媒体Ｐを積載し、印刷媒体Ｐをピックアップして現像装置１３０に供給する。給紙装置１１０から供給された印刷媒体Ｐは、複数の移送ローラ１１１によって現像装置１３０に移送される。
【０１２８】
現像装置１３０は、給紙装置１１０から供給された印刷媒体Ｐに所定の画像を形成するものとして、露光装置１２０によって所定の静電潜像が形成される感光媒体１３１と、感光媒体１３１に現像剤を供給して静電潜像を現像剤画像に現像する現像ローラ１３２及び感光媒体１３１に形成された現像剤画像を印刷媒体Ｐに転写する転写ローラ１４０を含む。印刷媒体Ｐが感光媒体１３１と転写ローラ１４０との間の転写ニップを通過すると、現像剤画像が印刷媒体Ｐに転写される。
【０１２９】
画像定着装置１は、印刷媒体Ｐに転写された現像剤画像を印刷媒体Ｐに定着させるものとして、上述のように、発熱ベルト１０と、加熱支持ローラ２０及び加圧ローラ５０を含む。印刷媒体Ｐが画像定着装置１の発熱ベルト１０と加圧ローラ５０との間のニップＮに引き込まれると、所定の熱と圧力により現像剤画像が印刷媒体Ｐに定着される。このとき、本発明に係る画像定着装置１は、用紙非接触領域Ｌ２の温度が低いため、連続印刷を行ったとしても画像定着装置１が加熱することはない。
【０１３０】
定着済みの印刷媒体Ｐは、移送ローラ１１１と排紙装置１５０を介して画像形成装置１００の外部に排出される。
【０１３１】
以上で説明したように、本発明の一実施形態に係る画像定着装置は印刷中に用紙非接触領域の温度が大きく上昇しないように構成されているため、連続印刷を行ったとしても、画像形成装置が熱により損傷する問題は生じなくなる。
【０１３２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は以上の実施形態に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的趣旨の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図１】
2013057943.tif 000007
【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】
2013057943.tif 000014
【図９】
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【図１０】
2013057943.tif 000016
【図１１】
2013057943.tif 000017
【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
2013057943.tif 000020
【図１３】
2013057943.tif 000021
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
2013057943.tif 000027
【図１７Ｄ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２９】
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【図３０】
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