(57)【要約】【課題】  通電によって発熱する抵抗発熱体を有する面状発熱体において、抵抗発熱体が局所的に過度に発熱するのを防止することができる面状発熱体を提供する。また該面状発熱体を備えた定着装置を提供する。また該定着装置を備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】  面状発熱体は、通電によって発熱する抵抗発熱体が、全体として一定の形状の面を構成して発熱パターンを形成し、絶縁層の厚み方向一表面に形成されてなる。そして、抵抗発熱体は、絶縁層の長手方向と略直交する方向に延びて、それぞれ略平行な状態で絶縁層の一表面に形成される複数の線状部と、隣接する線状部の延在方向端部同士を、絶縁層の長手方向に延びて１本の線路となるように接続して絶縁層の一表面に形成される低体積抵抗部とを含んで構成される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電によって発熱する抵抗発熱体が、全体として一定の形状の面を構成して発熱パターンを形成し、絶縁層の厚み方向一表面に形成されてなる面状発熱体であって、
前記抵抗発熱体は、
前記絶縁層の長手方向と略直交する方向に延びて、それぞれ略平行な状態で前記絶縁層の一表面に形成される複数の線状部と、
隣接する前記線状部の延在方向端部同士を、前記絶縁層の長手方向に延びて１本の線路となるように接続して前記絶縁層の一表面に形成される、前記線状部を構成する材料よりも低い体積抵抗率の材料からなる低体積抵抗部とを含むことを特徴とする面状発熱体。
【請求項２】
前記発熱パターンが、前記絶縁層の長手方向に分割されて複数形成され、
前記複数の発熱パターンは、それぞれ区別された状態で通電可能となるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の面状発熱体。
【請求項３】
定着部材と加熱部材との間に張架された無端状定着ベルトと、前記定着ベルトを介して前記定着部材に対向する加圧部材とを備え、前記加熱部材が前記定着ベルトと接触して定着ベルトを加熱し、前記定着ベルトと前記加圧部材とで形成する定着ニップ部において、記録媒体上に担持されているトナー像を記録媒体上に加熱加圧して定着する定着装置であって、
前記加熱部材において前記定着ベルトと接触して定着ベルトを加熱する加熱部には、請求項１または２に記載の面状発熱体が、前記定着部材の長手方向に対応して延びて形成されることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
前記加熱部材に形成される面状発熱体において、
前記複数の線状部の延在方向は、面状発熱体の長手方向に対して所定の角度で傾斜していることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記加熱部材に形成される面状発熱体において、
隣接する複数の線状部同士の間隔は、面状発熱体の長手方向両端部の所定領域内で、中央部から両端部側に向かうにつれて、小さくなるように設定されることを特徴とする請求項３または４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記加熱部材に形成される面状発熱体において、
前記低体積抵抗部を構成する材料は、亜鉛、金、銅、銀から選ばれることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項７】
前記加熱部材の加熱部は、
高い熱伝導性を有する材料からなる基材の一方表面に面状発熱体が形成され、
前記定着ベルトと接触する側の面には、定着ベルトとの間の摩擦力が低減可能なコート層が形成されることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項８】
前記コート層は、フッ素を含有するＰＴＦＥ樹脂とＰＦＡ樹脂との少なくともいずれか１つからなることを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
【請求項９】
請求項３〜８のいずれか１つ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、通電によって発熱する抵抗発熱体を有する面状発熱体およびそれを備えた定着装置に関する。また、該定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンター等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置として、熱ローラ定着方式の定着装置が多用されている。熱ローラ定着方式の定着装置は、互いに圧接されたローラ対（定着ローラおよび加圧ローラ）を備え、このローラ対の両方あるいはいずれか一方の内部に配置されたハロゲンランプ等からなる加熱手段によってローラ対を所定の温度（定着温度）に加熱した後、定着トナー像が形成された記録紙などの記録媒体をローラ対の圧接部（定着ニップ部）に給紙し、圧接部を通過させることで、熱と圧力によって記録紙にトナー像の定着を行うようになっている。
【０００３】
ところで、カラー画像形成装置に備えられる定着装置においては、定着ローラ表層にシリコンゴム等からなる弾性層を設けた弾性ローラを用いることが一般的である。定着ローラを弾性ローラとすることで、定着ローラ表面が、未定着トナー像の凸凹に対応して弾性変形し、トナー像面を覆い包むように接触するため、モノクロに比べてトナー量の多いカラーの未定着トナー像に対して良好に加熱定着を行うことが可能となる。また、定着ニップ部での弾性層の歪開放効果によって、モノクロに比べてオフセットしやすいカラートナーに対して離型性を向上することができる。さらに、定着ニップのニップ形状が上（定着ローラ側）に凸（所謂、逆ニップ形状）となることから、記録紙の剥離性能を向上させることができ、剥離爪等の剥離手段を用いずとも記録紙の剥離が可能となり（セルフストリッピング）、剥離手段に起因する画像欠陥を解消することができる。
【０００４】
ところで、このようなカラー画像形成装置に備えられる定着装置において、高速化に対応するには、定着ニップ部のニップ幅を広くする必要がある。ニップ幅を広くする方法としては、定着ローラの弾性層の層厚を厚くすることや、定着ローラ径を大きくするなどの方法がある。しかしながら、弾性層を具備した定着ローラでは、弾性層の熱伝導性が非常に低いので、定着ローラ内部に加熱手段がある場合、プロセス速度を高速化した場合に定着ローラ温度が追従しなくなる問題がある。一方、定着ローラ径を大きくした場合には、ウオームアップ時間が長くなったり、消費電力が増大するといった問題がある。
【０００５】
このような問題を解決するカラー画像形成装置に備えられる定着装置として、特許文献１には、定着ローラと加熱ローラとの間に定着ベルトを掛け渡し、定着ベルトを介して定着ローラと加圧ローラとを圧接させた構成のベルト定着方式の定着装置が開示されている。このベルト定着方式の定着装置では、熱容量が小さい定着ベルトを加熱するため、ウオームアップ時間が短く、また定着ローラにハロゲンランプ等の熱源を内蔵する必要がないので、スポンジゴム等からなる低硬度の弾性層を厚く設けることができ、広いニップ幅を確保することができる。
【０００６】
さらに、特許文献２には、ベルト定着方式の定着装置において、加熱手段を面状発熱体とした面状発熱ベルト定着方式の定着装置が開示されている。この面状発熱ベルト定着方式の定着装置では、加熱手段の熱容量が小さくなると同時に、加熱手段としての面状発熱体が直接発熱することから、ハロゲンランプ等を用いて間接的に加熱ローラを加熱する方式に比べて熱応答速度も向上し、ウオームアップ時間の更なる短縮や更なる省エネ化が達成できる。
【０００７】
しかしながら、面状発熱体として抵抗発熱体を用いた定着方式では、基材として低熱容量部材を用いているために、伝熱される熱と放熱される熱とのバランスで表面温度が決まるため、発熱時にローラの両端部からの放熱量が多くなる。そのため、面状発熱体の両端部の温度は、中央部より低くなり、幅手方向全域にわたって均一な温度分布を得ることは困難である。そのため、このような定着装置を、複写機、プリンター等の画像形成装置に適用した場合、トナーの定着温度がばらつき、印字品位が低下してしまう。
【０００８】
このような問題点を解決する定着装置が特許文献３に開示されている。図９は、従来技術の定着装置が備える面状発熱体２００の構成を示す図である。面状発熱体２００は、全体として一定の面を構成する発熱線２０２からなる発熱パターン２０１を有している。この発熱パターン２０１は、定着ベルトの軸方向Ｘに対して所定の角度θだけ傾斜して配置された略平行な複数の線状部２０２ａを含んで構成されて、絶縁層２０３表面に形成されている。そして、発熱線２０２の両端は、制御手段２０５を介して電源２０４に接続され、図示しない温度センサにより検出された温度に基づいて通電制御されるように構成されている。
【０００９】
このような面状発熱体２００においては、複数の発熱パターン２０１を形成させることによって複数の発熱領域を得ることができる。複数の発熱領域に対して選択的に電源２０４から電圧を印加することによって、発熱領域相互の境界領域での温度分布を緩やかにすることが可能となり、定着ベルトを滑らかな温度分布の状態で所望温度に加熱することができる。
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−３０７４９６号公報
【特許文献２】特開２００２−３３３７８８号公報
【特許文献３】特開２００６−２１５０５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
面状発熱体２００は、定着ベルトに接触して配置される基材の裏面に、絶縁層２０３が接触して固定配置されるが、発熱線２０２には、折れ曲がり部２０２ｂが存在する。このような折れ曲がり部２０２ｂを有する発熱線２０２に、電源２０４から電圧が印加されて高電流量の電流が通電すると、発熱線２０２の折れ曲がり部２０２ｂでは、その内側を電流が集中して流れることになる。そのため、折れ曲がり部２０２ｂが過度に発熱し、その部分の発熱線２０２または絶縁層２０３が基材から剥離する場合がある。そのため、剥離した発熱線２０２から発生する熱を発熱基材に伝熱することができず、定着ベルト表面の温度分布が均一となるように加熱することができなくなる。また、折れ曲がり部２０２ｂが過度に発熱して発熱線２０２が切断破壊されたり、絶縁層２０３から発火などが発生する可能性もある。
【００１２】
特に、発熱線２０２と絶縁層２０３との間、絶縁層２０３と基材との間の密着性が均一かつ十分ではない場合、あるいは、曲面に形成された基材に面状発熱体２００を固着配置する場合には、折れ曲がり部２０２ｂには応力が過剰に集中することになり、過度の発熱によって発熱線２０２が剥離しやすくなる。
【００１３】
したがって、本発明の目的は、通電によって発熱する抵抗発熱体を有する面状発熱体において、抵抗発熱体が局所的に過度に発熱するのを防止することができる面状発熱体を提供することである。また、該面状発熱体を備えた定着装置を提供することである。また、該定着装置を備えた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、通電によって発熱する抵抗発熱体が、全体として一定の形状の面を構成して発熱パターンを形成し、絶縁層の厚み方向一表面に形成されてなる面状発熱体であって、
前記抵抗発熱体は、
前記絶縁層の長手方向と略直交する方向に延びて、それぞれ略平行な状態で前記絶縁層の一表面に形成される複数の線状部と、
隣接する前記線状部の延在方向端部同士を、前記絶縁層の長手方向に延びて１本の線路となるように接続して前記絶縁層の一表面に形成される、前記線状部を構成する材料よりも低い体積抵抗率の材料からなる低体積抵抗部とを含むことを特徴とする面状発熱体である。
【００１５】
また本発明は、前記発熱パターンが、前記絶縁層の長手方向に分割されて複数形成され、
前記複数の発熱パターンは、それぞれ区別された状態で通電可能となるように構成されることを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、定着部材と加熱部材との間に張架された無端状定着ベルトと、前記定着ベルトを介して前記定着部材に対向する加圧部材とを備え、前記加熱部材が前記定着ベルトと接触して定着ベルトを加熱し、前記定着ベルトと前記加圧部材とで形成する定着ニップ部において、記録媒体上に担持されているトナー像を記録媒体上に加熱加圧して定着する定着装置であって、
前記加熱部材において前記定着ベルトと接触して定着ベルトを加熱する加熱部には、前記面状発熱体が、前記定着部材の長手方向に対応して延びて形成されることを特徴とする定着装置である。
【００１７】
また本発明は、前記加熱部材に形成される面状発熱体において、
前記複数の線状部の延在方向は、面状発熱体の長手方向に対して所定の角度で傾斜していることを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、前記加熱部材に形成される面状発熱体において、
隣接する複数の線状部同士の間隔は、面状発熱体の長手方向両端部の所定領域内で、中央部から両端部側に向かうにつれて、小さくなるように設定されることを特徴とする。
【００１９】
また本発明は、前記加熱部材に形成される面状発熱体において、
前記低体積抵抗部を構成する材料は、亜鉛、金、銅、銀から選ばれることを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、前記加熱部材の加熱部は、
高い熱伝導性を有する材料からなる基材の一方表面に面状発熱体が形成され、
前記定着ベルトと接触する側の面には、定着ベルトとの間の摩擦力が低減可能なコート層が形成されることを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、前記コート層は、フッ素を含有するＰＴＦＥ樹脂とＰＦＡ樹脂との少なくともいずれか１つからなることを特徴とする。
また本発明は、前記定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、面状発熱体は、通電によって発熱する抵抗発熱体が、全体として一定の形状の面を構成して発熱パターンを形成し、絶縁層の厚み方向一表面に形成されてなる。そして、抵抗発熱体は、絶縁層の長手方向と略直交する方向に延びて、それぞれ略平行な状態で絶縁層の一表面に形成される複数の線状部と、隣接する線状部の延在方向端部同士を、絶縁層の長手方向に延びて１本の線路となるように接続して絶縁層の一表面に形成される低体積抵抗部とを含んで構成される。つまり、このような面状発熱体においては、低体積抵抗部が抵抗発熱体における折れ曲がり部分となる。
【００２３】
線状部では十分に発熱する一方、折れ曲がり部分となる低体積抵抗部が、線状部を構成する材料よりも低い体積抵抗率の材料によって形成されるので、折れ曲がり部分において局所的に電流が集中して流れるのを防止することができる。そのため、抵抗発熱体が局所的に過度に発熱するのを防止することができ、抵抗発熱体が絶縁層から剥離したり、切断破壊するのを防止することができる。
【００２４】
また本発明によれば、抵抗発熱体が形成する発熱パターンは、絶縁層の長手方向に分割されて複数形成される。そして、複数の発熱パターンは、それぞれ区別された状態で通電可能となるように構成されている。これによって、面状発熱体の長手方向における発熱量を、通電状態を切替えることによって調整することができ、面状発熱体の表面における温度分布が所望の温度分布となるように調整することができる。
【００２５】
また本発明によれば、定着ベルトと接触して定着ベルトを加熱する加熱部材の加熱部に、前記面状発熱体が形成された定着装置が実現できる。
【００２６】
また本発明によれば、加熱部材に形成される面状発熱体において、複数の線状部の延在方向は、面状発熱体の長手方向に対して所定の角度で傾斜している。そのため、低体積抵抗部が形成されている部分に対応した面状発熱体表面の温度が低くなるのを防止して、面状発熱体表面における温度分布が均一なものとなる。
【００２７】
また本発明によれば、加熱部材に形成される面状発熱体において、隣接する複数の線状部同士の間隔は、面状発熱体の長手方向両端部の所定領域内で、中央部から両端部側に向かうにつれて、小さくなるように設定される。これによって、所定領域内における電力密度を上げることができる。そのため、面状発熱体の所定領域に対応する両端部からの放熱損失を抑制して、面状発熱体の長手方向における温度分布の均一化が可能となる。したがって、記録媒体上のトナー像に対して均一な定着性を実現することができる。
【００２８】
また本発明によれば、加熱部材に形成される面状発熱体において、低体積抵抗部を構成する材料は、亜鉛、金、銅、銀から選ばれる。このような材料によって形成された低体積抵抗部は、抵抗発熱体において局所的に電流が集中して流れるのを防止することができる。
【００２９】
また本発明によれば、加熱部材の加熱部は、高い熱伝導性を有する材料からなる基材の一方表面に面状発熱体が形成され、定着ベルトと接触する側の面には、定着ベルトとの間の摩擦力が低減可能なコート層が形成される。これによって、加熱部材と定着ベルトとの間の摩擦力を低減することができ、定着ベルトが摩耗するのを防止して定着ベルトの高い耐久性を確保することができる。
【００３０】
また本発明によれば、フッ素を含有するＰＴＦＥ樹脂とＰＦＡ樹脂との少なくともいずれか１つからなる材料によって、加熱部材と定着ベルトとの間の摩擦力が低減可能なコート層を実現することができる。
【００３１】
また本発明によれば、画像形成装置は、前記定着装置を備えることによって実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１は、本発明の第１実施形態である面状発熱体２０の構成を示す図である。また、図２は、抵抗発熱体２２において低体積抵抗部２２ｂが形成される領域を示す図である。面状発熱体２０は、抵抗発熱体２２と絶縁層２４とを含んで構成され、抵抗発熱体２２に電圧が印加されて通電することによってジュール発熱する。絶縁層２４は、アルミナなどのセラミックス材料や、ポリイミド樹脂などの耐熱性ポリマー材料などによって形成される層であり、抵抗発熱体２２が形成される面状発熱体２０の基層となる。
【００３３】
抵抗発熱体２２は、全体として一定の形状の面を構成して発熱パターン２１を形成して、絶縁層２４の厚み方向一表面に形成されている。この抵抗発熱体２２が形成する発熱パターン２１が、面状発熱体２０における発熱領域となる。発熱パターン２１は、線状部２２ａと低体積抵抗部２２ｂとを含んで構成される。
【００３４】
複数の線状部２２ａは、絶縁層２４の長手方向（面状発熱体２０の長手方向）と略直交する方向に延びて、それぞれ略平行な状態で絶縁層２４の一表面に形成されている。また、線状部２２ａは、体積抵抗率が１０７．３×１０−８Ωｃｍ程度のニッケルクロムを主成分とした材料などからなる。
【００３５】
低体積抵抗部２２ｂは、隣接する線状部２２ａの延在方向端部同士を、面状発熱体２０の長手方向に延びて１本の線路となるように接続して、絶縁層２４の一表面に形成されている。つまり、本発明の発熱パターン２１を形成する抵抗発熱体２２では、この低体積抵抗部２２ｂが抵抗発熱体２２における折れ曲がり部分となる。低体積抵抗部２２ｂは、線状部２２ａを構成する材料の体積抵抗率に対して１／１０以下の体積抵抗率を有する材料からなる。
【００３６】
低体積抵抗部２２ｂを構成する材料としては、体積抵抗率が５．９×１０−８Ωｃｍ程度の亜鉛、体積抵抗率が２．０５×１０−８Ωｃｍ程度の金、体積抵抗率が１．５５×１０−８Ωｃｍ程度の銅、体積抵抗率が１．４７×１０−８Ωｃｍ程度の銀などを挙げることができるが、その中でも体積抵抗率が小さく低コストである銀または銅が好ましい。
【００３７】
また、抵抗発熱体２２が通電されると発熱するが、低体積抵抗部２２ｂは低体積抵抗率の材料から形成されているので、その発熱量は、線状部２２ａと比較して小さい。そのため、低体積抵抗部２２ｂの面積割合が大きすぎると、面状発熱体２０表面の温度分布が不均一となる。したがって、抵抗発熱体２２における、全線状部２２ａの面積に対する全低体積抵抗部２２ｂの面積割合は、面状発熱体２０表面の温度分布が均一になるように設定する。
【００３８】
ここで、抵抗発熱体２２における折れ曲がり部分であり、低体積抵抗部２２ｂが形成される領域は、抵抗発熱体２２が屈曲する角部を含んでいればよく、図２（ａ）に示すような抵抗発熱体２２における角部から屈曲して面状発熱体２０の長手方向に延びる部分を含む領域、図２（ｂ）に示すような抵抗発熱体２２における角部から屈曲して面状発熱体２０の長手方向に延びる一部を含む領域、図２（ｃ）に示すような抵抗発熱体２２における角部のみを含む領域である。
【００３９】
以上のような、線状部２２ａと低体積抵抗部２２ｂとで構成された抵抗発熱体２２は、その両端部が面状発熱体２０の長手方向両端部に形成される給電端子部２３に接続されている。そして、抵抗発熱体２２は、給電端子部２３に電源２５からの電圧が印加されて通電することによって正の抵抗温度特性を有して発熱する。本実施の形態では、抵抗発熱体２２は、給電端子部２３にＡＣ１００Ｖの電圧が印加されることで、１０００Ｗ程度の熱エネルギーが発生するようになっている。
【００４０】
抵抗発熱体において線状部と折れ曲がり部分とが、同一の体積抵抗率を有する材料から形成されている場合、抵抗発熱体が通電されると、折れ曲がり部分では、その内側を電流が集中して流れてしまう。そのため、折れ曲がり部分が過度に発熱して抵抗発熱体が剥離破壊される場合がある。
【００４１】
本発明においては、抵抗発熱体２２における折れ曲がり部分には、前述したように、低体積抵抗部２２ｂが形成されているので、折れ曲がり部分において局所的に電流が集中して流れるのを防止することができ、抵抗発熱体２２が局所的に過度に発熱するのを防止することができる。そのため、抵抗発熱体２２が絶縁層２４から剥離したり、切断破壊するのを防止することができ、絶縁層２４から発火などが発生するのを防止することができる。
【００４２】
また、複数の線状部２２ａの延在方向は、面状発熱体２０の長手方向に対して所定の角度θだけ傾斜していることが好ましい。本発明の面状発熱体２０では、抵抗発熱体２２における折れ曲がり部分に低体積抵抗部２２ｂが形成されているので、その低体積抵抗部２２ｂが形成されている部分では発熱量が小さく、その部分に対応した面状発熱体２０表面の温度が低くなる場合がある。
【００４３】
そこで、前述のように、線状部２２ａの延在方向が面状発熱体２０の長手方向に対して傾斜するように線状部２２ａを形成することによって、発熱量が小さい部分および発熱しない部分の温度低下を補うことになるため、面状発熱体２０から熱が伝達される定着ベルトの温度分布を均一にすることができる。
【００４４】
また、絶縁層２４表面に形成される抵抗発熱体２２において隣接する複数の線状部２２ａ同士の間隔は、面状発熱体２０の長手方向両端部の所定領域２７内で、中央部から両端部側に向かうにつれて、小さくなるように設定されるのが好ましい。このとき、前記所定領域２７内に形成される複数の線状部２２ａ同士の間隔は、それぞれ１つずつ変化させてもよいし、同じでもよい。
【００４５】
ここで、後述する定着装置が備える定着ベルトを加熱する部材として面状発熱体２０を使用した場合、定着ベルトの表面温度は、伝熱される熱と放熱される熱とのバランスで決まるため、定着ベルトの両端部からの放熱量が多くなる。そのため、面状発熱体２０の両端部の温度は中央部よりも低くなり、長手方向全域にわたって均一な温度分布を得ることは困難である。
【００４６】
そこで、前述したように、通電によって発熱する抵抗発熱体２２の線状部２２ａ同士の間隔を、面状発熱体２０の長手方向両端部の所定領域２７内で、中央部から両端部側に向かうにつれて小さくなるように設定することによって、所定領域２７内における電力密度を上げることができる。そのため、面状発熱体２０の所定領域２７に対応する両端部からの放熱損失を抑制して、面状発熱体２０の長手方向における温度分布の均一化が可能となる。
【００４７】
なお、前記所定領域２７の範囲は、たとえば、定着装置に通紙される記録紙の幅などを考慮して設定すればよい。具体的には、定着ベルトに対向して配置される面状発熱体２０の前記所定領域２７が、記録紙の通紙幅両端部よりも外側に配置されることがないように、前記所定領域２７の範囲を設定する。これによって、定着装置に通紙される記録紙は、記録紙の通紙幅で発熱量が大きい状態の定着ベルトと接触することになる。そのため、記録紙は、幅手方向両端部での放熱損失が抑制された状態で両端部と中央部とで温度差がなく、通紙幅全領域にわたって温度分布の均一化が図られた状態で通紙される。
【００４８】
本実施の形態では、前記所定領域２７の範囲は、面状発熱体２０の長手方向両端部において最も外側に配置される２本の線状部２２ａを含んだ範囲に設定される。そして、所定領域２７内の２本の線状部２２ａ同士の間隔Ａ１が６．４ｍｍに設定され、その他の線状部２２ａ同士の間隔Ｂ１が７．５ｍｍに設定されている。
【００４９】
また、面状発熱体２０においては、絶縁層２４上に形成される抵抗発熱体２２を覆うように、低摩擦係数の材料からなるコート層を形成してもよい。後述する定着装置が備える定着ベルトを加熱する部材として面状発熱体２０を、定着ベルトと接触するように配置した場合、面状発熱体２０の表面にコート層を設けることにより、面状発熱体２０と定着ベルトとの間の摩擦力を低減することができ、定着ベルトが摩耗するのを防止して定着ベルトの高い耐久性を確保することができる。コート層を構成する材料としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）樹脂と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）樹脂との少なくともいずれか１つの材料を挙げることができる。
【００５０】
なお、面状発熱体２０における、線状部２２ａおよび低体積抵抗部２２ｂを有する抵抗発熱体２２を絶縁層２４上に形成する方法は、この分野で常用される方法を適用することができ、たとえば、塗装、溶射、印刷、接着などの方法を挙げることができる。
【００５１】
図３は、本発明の第２実施形態である面状発熱体３０の構成を示す図である。面状発熱体３０は、前述した面状発熱体２０が有する絶縁層２４と同様に構成される絶縁層４１を含み、その絶縁層４１の厚み方向一表面に、発熱領域となる発熱パターンが形成されている。さらに、面状発熱体３０は、複数の発熱パターンから構成されており、複数の分割された発熱領域を有する。本実施の形態では、面状発熱体３０は、絶縁層４１の長手方向に対して両端部の発熱領域と、中央部の発熱領域との２つに分割された発熱領域が形成されるように、絶縁層４１の長手方向中央部に発熱パターン３１、両端部にそれぞれ発熱パターン３４，３７が形成されている。
【００５２】
各発熱パターン３１，３４，３７は、前述した面状発熱体２０が有する発熱パターン２１と同様に構成されており、発熱パターン３１は線状部３２ａおよび低体積抵抗部３２ｂを含む抵抗発熱体３２を有し、発熱パターン３４は線状部３５ａおよび低体積抵抗部３５ｂを含む抵抗発熱体３５を有し、発熱パターン３７は線状部３８ａおよび低体積抵抗部３８ｂを含む抵抗発熱体３８を有する。
【００５３】
そして、面状発熱体３０においては、面状発熱体３０の長手方向中央部の発熱パターン３１と、両端部の発熱パターン３４，３７とが、区別された状態で通電可能となるように、制御手段４３によって通電制御される。
【００５４】
具体的には、発熱パターン３１の抵抗発熱体３２は、その両端部が面状発熱体２０の長手方向両端部に形成される給電端子部３３に接続されている。そして、抵抗発熱体３２は、給電端子部３３に制御手段４３を介して電源４２からの電圧が印加されて通電することによって発熱する。発熱パターン３４の抵抗発熱体３５と発熱パターン３７の抵抗発熱体３８とは、一端部同士が低体積抵抗部と同じ材料からなる接続部４０によって電気的に接続され、各他端部が給電端子部３３とは異なる端子である給電端子部３９に接続されている。そして、抵抗発熱体３５および抵抗発熱体３８は、給電端子部３９に制御手段を介して電源４２からの電圧が印加されて通電することによって、抵抗発熱体３２とは区別された状態で発熱する。
【００５５】
以上のように、面状発熱体３０においては、面状発熱体３０の長手方向における発熱量を、通電状態を切替えることによって調整することができ、面状発熱体３０表面における温度分布が所望の温度分布となるように調整することができる。
【００５６】
たとえば、前述した面状発熱体２０を定着ベルトを加熱する部材として使用した場合、異なる通紙サイズに対応して面状発熱体２０の長手方向において所望の発熱量が得られるように発熱パターン２１を形成する必要がある。この場合、抵抗発熱体２２の幅や長さを調整して抵抗値を変化させて長手方向の発熱量を制御することができるが、抵抗発熱体２２の幅を大きくすることには面状発熱体２０自身の面積上の制約がある。また、線状部２２ａの長さを短くしすぎると低体積抵抗部２２ｂの面積割合が大きくなりすぎて、面状発熱体２０表面の温度分布が不均一となってしまう。
【００５７】
これに対して面状発熱体３０においては、面状発熱体３０の長手方向における発熱量を、通電状態を切替えることによって調整することができ、面状発熱体３０表面における温度分布が所望の温度分布となるように調整することができる。そのため、面状発熱体３０においては、小サイズの記録紙に形成されるトナー像を定着させる場合には、制御手段４３は、面状発熱体３０の長手方向中央部に形成される発熱パターン３１にのみ通電するように、電源４２によって給電端子部３３に電圧を印加させる。また、大サイズの記録紙に形成されるトナー像を定着させる場合には、制御手段４３は、全ての発熱パターン３１，３４，３７に通電するように、通電制御する。このようにして、面状発熱体３０では、異なるサイズの記録紙が通紙されても、面状発熱体３０表面の温度分布が均一なものとなる。
【００５８】
また、面状発熱体３０においても、前述した面状発熱体２０と同様に、各発熱パターン３１，３４，３７を構成する抵抗発熱体の線状部３２ａ，３５ａ，３８ａの延在方向は、面状発熱体３０の長手方向に対して所定の角度θだけ傾斜していることが好ましく、これによって面状発熱体３０表面における温度分布が均一なものとなる。
【００５９】
また、面状発熱体３０においても、前述した面状発熱体２０と同様に、面状発熱体３０の長手方向両端部側に形成される発熱パターン３４，３７での線状部同士の間隔を、所定領域内で、内側から外側に向かうにつれて小さくなるように設定することによって、所定領域内における電力密度を上げることができる。そのため、面状発熱体３０の所定領域に対応する発熱パターン３４，３７の端部からの放熱損失を抑制して、面状発熱体３０の長手方向における温度分布の均一化が可能となる。
【００６０】
図４は、面状発熱体３０の両端部における発熱パターンを示す図である。面状発熱体３０の発熱パターン３４，３７において、前記所定領域内に形成される複数の線状部同士の間隔は、それぞれ１つずつ変化させてもよいし、同じでもよい。
【００６１】
たとえば、発熱パターン３４，３７を構成する抵抗発熱体の線状部同士の間隔を、外側から内側に向かう順に、間隔Ｃ１、間隔Ｃ２、間隔Ｃ３、間隔Ｃ４とした場合、線状部同士の間隔の設定例としては、図４（ａ）に示すように、間隔Ｃ１＝Ｃ２＜Ｃ３＝Ｃ４を満たすような設定例を挙げることができる。また、図４（ｂ）に示すような、間隔Ｃ１＜Ｃ２＜Ｃ３＝Ｃ４を満たすような設定例、図４（ｃ）に示すような、間隔Ｃ１＜Ｃ２＜Ｃ３＜Ｃ４を満たすような設定例も挙げることができる。
【００６２】
本実施の形態では、面状発熱体３０の長手方向両端部側に形成される発熱パターン３４，３７における前記所定領域の範囲は、発熱パターン３４において最も外側に配置される２本の線状部３５ａを含んだ範囲、発熱パターン３７において最も外側に配置される２本の線状部３８ａを含んだ範囲に設定される。そして、所定領域内の２本の線状部３５ａ同士の間隔と、２本の線状部３８ａ同士の間隔とは、同一の間隔（３．０ｍｍ）に設定され、その他の線状部３５ａ同士、３８ａ同士の間隔は、発熱パターン３１を構成する線状部３２ａ同士の間隔と同一の３．５ｍｍに設定されている。
【００６３】
また、面状発熱体３０においても、前述した面状発熱体２０と同様に、絶縁層４１上に形成される発熱パターン３１，３４，３７を覆うように、低摩擦係数の材料からなるコート層を形成してもよい。
【００６４】
図５は、本発明の第１実施形態である定着装置１５の構成を示す図である。定着装置１５は、定着ローラ１５ａと、加圧ローラ１５ｂと、定着ベルト５４と、加熱部材５０とを含んで構成される。定着装置１５においては、定着ベルト５４が定着ローラ１５ａと加熱部材５０との間に張架され、加圧ローラ１５ｂが定着ベルト５４を介して定着ローラ１５ａに対向するように配置されている。そして、定着ローラ１５ａと加熱部材５０とは、定着ローラ１５ａの軸線方向において、略平行となるように配置されている。そのため、定着ローラ１５ａと加熱部材５０との間に張架される定着ベルト５４が摺動するとき、蛇行するのを防止して、定着ベルト５４の耐久性を高く維持することができる。
【００６５】
定着装置１５は、加熱部材５０が定着ベルト５４と接触して定着ベルト５４を加熱し、定着ベルト５４と加圧ローラ１５ｂとで形成する定着ニップ部１５ｃを、所定の定着速度（本実施の形態では２２０ｍｍ／ｓｅｃ）および複写速度で記録媒体である記録紙８２が通過したとき、記録紙８２上に担持されている未定着のトナー像８１を記録紙８２上に加熱加圧して定着する装置である。
【００６６】
なお、未定着のトナー像８１は、たとえば、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）などの現像剤（トナー）によって形成される。また、定着速度とは所謂プロセス速度であり、複写速度とは１分あたりのコピー枚数のことである。また、記録紙８２が定着ニップ部１５ｃを通過するときには、定着ベルト５４は、記録紙８２のトナー像担持面とは反対側の面に当接するようになっている。
【００６７】
定着ローラ１５ａは、定着ベルト５４を介して加圧ローラ１５ｂに圧接することで定着ニップ部１５ｃを形成すると同時に、定着ベルト５４を介して加圧ローラ１５ｂに対向しかつ圧接し、回転軸線まわりに回転自在に設けられている。加圧ローラ１５ｂは、定着ローラ１５ａの回転に従動して回転方向Ｙ１方向に回転する。定着ローラ１５ａは、直径が３０ｍｍで、その内側から順に芯金、弾性層が形成された２層構造からなり、芯金には、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属あるいはそれらの合金等が用いられる。また、弾性層にはシリコンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性を有するゴム材料が適している。なお、本実施の形態では、定着ローラ１５ａが定着ベルト５４を介して加圧ローラ１５ｂに圧接するときの力は、２１６Ｎ程度である。
【００６８】
加圧ローラ１５ｂは、図示しない駆動モーター（駆動手段）により回転軸線まわりに回転方向Ｙ２方向に回転駆動することによって、定着ベルト５４を搬送する。加圧ローラ１５ｂは、その内側から順に芯金、弾性層、離型層が形成された３層構造からなっている。芯金には、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属あるいはそれらの合金等が用いられる。また、弾性層にはシリコンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性を有するゴム材料が適しており、離型層には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）等のフッ素樹脂が適している。また、加圧ローラ１５ｂの内部には、加圧ローラ１５ｂを加熱するヒーターランプ５６が配置されている。制御回路（不図示）が電源回路（不図示）からヒーターランプ５６に電力を供給（通電）させることによって、ヒーターランプ５６が発光し、ヒーターランプ５６から赤外線が放射される。これによって、加圧ローラ１５ｂの内周面が赤外線を吸収して加熱され、加圧ローラ１５ｂ全体が加熱される。
【００６９】
定着ベルト５４は、加熱部材５０によって所定の温度に加熱され、定着ニップ部１５ｃを通過する未定着トナー像８１および記録紙８２を加熱する。定着ベルト５４は、直径５０ｍｍの無端状のベルトで、加熱部材５０と定着ローラ１５ａによって懸架され、定着ローラ１５ａに所定の角度で巻きかかっている。定着ベルト５４は、定着ローラ１５ａの回転時には、定着ローラ１５ａに従動して回転方向Ｙ１方向に回転するようになっている。定着ベルト５４は、ポリイミド等の耐熱性樹脂あるいはステンレスやニッケル等の金属材料からなる中空円筒状の基材の表面に、弾性層として耐熱性および弾性に優れたエラストマー材料（たとえばシリコンゴム）が形成され、さらにその表面に離型層として耐熱性および離型性に優れた合成樹脂材料（たとえばＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂）が形成された３層構造となっている。また、基材のポリイミドにフッ素樹脂を内添してもよい。これによって、加熱部材５０との摺動負荷を低減することができる。
【００７０】
図６は、定着装置１５が有する加熱部材５０の構成を示す図である。加熱部材５０は、定着ベルト５４に接触して、定着ベルト５４を所定の温度に加熱するための部材である。加熱部材５０は、基材５２と、前述した本発明の面状発熱体２０または３０とを含んで構成される。
【００７１】
基材５２は、胴部５０ａとジャーナル部５０ｂとからなる中空のロール形状であり、胴部５０ａは下半分が切断された切り欠き部を有する略半円弧状の断面形状となっている。胴部５０ａは、定着ベルト５４と接触する部分であり、半円弧状の内側表面には前述した本発明の面状発熱体２０または３０が、その長手方向が基材５２の軸線方向に対応するように固着配置されて、面状発熱体２０，３０で発生する熱を定着ベルト５４に伝達するための部分である。そのため、基材５２は、高い熱伝導性を有する材料から形成する必要がある。基材５２を構成する材料としては、アルミニウムなどの金属を挙げることができる。
【００７２】
また、定着ベルト５４と接触する部分となる基材５２の胴部５０ａには、定着ベルト５４との間の摩擦力が低減可能なトップコート層が形成されるのが好ましい。トップコート層を構成する材料としては、ＰＴＦＥ樹脂とＰＦＡ樹脂との少なくともいずれか１つの材料を挙げることができる。これによって、加熱部材５０と定着ベルト５４との間の摩擦力を低減することができ、定着ベルト５４が摩耗するのを防止して定着ベルト５４の高い耐久性を確保することができるとともに、定着ベルト５４を駆動する定着ローラ１５ａおよび加圧ローラ１５ｂへの負荷も低減することができ各ローラ１５ａ，１５ｂの耐久性も確保し、低電力で駆動することが可能となる。
【００７３】
なお、加熱部材５０は、本発明の面状発熱体２０，３０を備えているので、通電によって面状発熱体２０，３０の抵抗発熱体が局所的に剥離することや破壊することはなく、局所的に過度の発熱が発生するのを防止されたものとなる。したがって、加熱部材５０は、長期に亘り信頼性と安全性を確保したものとなり、加熱部材５０の寿命を長く維持することができる。
【００７４】
ジャーナル部５０ｂは、胴部５０ａの両端部に形成される部分であり、加熱部材５０自身が定着ベルト５４との摩擦力で回転しないように、定着装置１５のサイドフレーム５７に固定されている。このように、加熱部材５０自身は回転しないように構成されているので、面状発熱体２０，３０が発熱するときに面状発熱体２０，３０に高電流が供給されても、安全性を充分確保することができる。
【００７５】
さらに、ジャーナル部５０ｂには、定着ベルト５４が回転摺動するときに、蛇行するのを防止する蛇行防止用カラー５６が定着ベルト５４の端部に接触するように形成されている。なお、蛇行防止用カラー５６としては、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）からなるカラーを用いることができるが、これに限定されるものではなく、加熱部材５０と独立で回転できる構成のものであればよい。このように、蛇行防止用カラー５６が独自に回転自在であるので、定着ベルト５４が蛇行防止用カラー５６に当接しても負荷がかかることなく摺動せず、定着ベルト５４がわれてしまうのを防止して、定着ベルト５４の耐久性を高く維持することができる。
【００７６】
定着装置１５において、面状発熱体２０，３０は、定着ローラ１５ａの軸線方向に平行に延びて、胴部５０ａの半円弧状内側表面に沿うように形成される。このとき、面状発熱体２０，３０が有する絶縁層２４，４１が、基材５２の胴部５０ａと接触する側となるように形成されるのが好ましい。これによって、面状発熱体２０，３０が有する抵抗発熱体と基材５２との間の絶縁を確保することができ、より安全な加熱部材５０とすることができる。
【００７７】
また、定着装置１５においては、温度検知手段として、定着ベルト５４の周面には発熱体側サーミスタ５３、加圧ローラ１５ｂの周面には加圧ローラ側サーミスタ５５が配設されており、それぞれの表面温度を検出するようになっている。そして、各サーミスタ５３，５５によって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（不図示）が、定着ベルト５４、加圧ローラ１５ｂの表面温度を所定の温度にするように、面状発熱体５１およびヒーターランプ５６への給電電力（通電）を制御する。
【００７８】
図７は、本発明の第２実施形態である定着装置７０の構成を示す図である。定着装置７０は、前述した定着装置１５と類似しており、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。定着装置７０においては、加熱部材６０が有する基材６２の胴部における層構成が、定着装置１５の加熱部材５０とは異なる。
【００７９】
定着装置７０において、面状発熱体２０，３０は、定着ローラ１５ａの軸線方向に平行に延びて、胴部の半円弧状外側表面に沿うように形成される。つまり、面状発熱体２０，３０が、定着ベルト５４と接触することになる。このとき、面状発熱体２０，３０が有するコート層が、加熱部材６０の胴部における最外層であり定着ベルト５４と接触する層となるように、面状発熱体２０，３０を基材６２の外側表面に形成させるのが好ましい。これによって、加熱部材６０と定着ベルト５４との間の摩擦力を低減することができ、定着ベルト５４が摩耗するのを防止して定着ベルト５４の高い耐久性を確保することができるとともに、定着ベルト５４を駆動する定着ローラ１５ａおよび加圧ローラ１５ｂへの負荷も低減することができ各ローラ１５ａ，１５ｂの耐久性も確保し、低電力で駆動することが可能となる。
【００８０】
また、面状発熱体２０，３０のコート層が加熱部材６０の胴部における最外層となるように面状発熱体２０，３０が基材６２の外側表面に固着形成された場合、面状発熱体２０，３０の絶縁層２４，４１は、基材６２と接触する層となる。これによって、面状発熱体２０，３０が有する抵抗発熱体と基材５２との間の絶縁を確保することができ、より安全な加熱部材６０とすることができる。
【００８１】
以上のように構成される定着装置７０は、定着装置１５と同様に、加熱部材６０は、本発明の面状発熱体２０，３０を備えているので、通電によって面状発熱体２０，３０の抵抗発熱体が局所的に剥離することや破壊することはなく、局所的に過度の発熱が発生するのを防止されたものとなる。したがって、加熱部材６０は、長期に亘り信頼性と安全性を確保したものとなり、加熱部材６０の寿命を長く維持することができる。
【００８２】
図８は、本発明の実施の一形態である画像形成装置１００の構成を示す図である。画像形成装置１００は、読み取った原稿の画像データやネットワーク等を介して送信された画像データに基づいて記録紙に対して多色および単色の画像を形成する装置である。画像形成装置１００は、露光ユニット１０、感光体ドラム１０１（１０１ａ〜１０１ｄ）、現像装置１０２（１０２ａ〜１０２ｄ）、帯電ローラ１０３（１０３ａ〜１０３ｄ）、クリーニングユニット１０４（１０４ａ〜１０４ｄ）、中間転写ベルト１１、一次転写ローラ１３（１３ａ〜１３ｄ）、二次転写ローラ１４、定着装置１５、用紙搬送路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３、給紙カセット１６、手差し給紙トレイ１７および排紙トレイ１８を備えている。
【００８３】
画像形成装置１００は、ブラック（Ｋ）およびカラー画像を色分解して得られる減法混色の３原色であるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色の各色相に対応した画像データを用いて、各色相に対応した画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおいて画像形成を行う。各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、同様の構成であり、たとえば、ブラック（Ｋ）の画像形成部Ｐａは、感光体ドラム１０１ａ、現像装置１０２ａ、帯電ローラ１０３ａ、転写ローラ１３ａおよびクリーニングユニット１０４ａ等から構成される。この画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、中間転写ベルト１１の移動方向（副走査方向）に一列に配列されている。
【００８４】
帯電ローラ１０３は、感光体ドラム１０１の表面を所定の電位に均一に帯電させる接触方式の帯電器である。帯電ローラ１０３に代えて、帯電ブラシを用いた接触方式の帯電器、または、帯電ワイヤを用いた非接触方式の帯電器を用いることもできる。
【００８５】
露光ユニット１０は、図示しない半導体レーザ、ポリゴンミラー４、第１反射ミラー７、第２反射ミラー８等を備えており、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）の各色相の画像データによって変調されたレーザビーム等の光ビームのそれぞれを感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれに照射する。各感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）の各色相の画像データによる静電潜像を形成する。
【００８６】
現像装置１０２は、静電潜像が形成された感光体ドラム１０１の表面に現像剤であるトナーを供給し、静電潜像をトナー像に現像する。現像装置１０２ａ〜１０２ｄのそれぞれは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）の各色相のトナーを収納しており、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれに形成された各色相の静電潜像を、各色相のトナー像に顕像化する。クリーニングユニット１０４は、現像・画像転写後における感光体ドラム１０１上の表面に残留したトナーを除去・回収する。
【００８７】
中間転写ベルト１１は、感光体ドラム１０１の上方に配置されており、駆動ローラ１１ａと従動ローラ１１ｂとの間に張架されてループ状の移動経路を形成している。中間転写ベルト１１の外周面は、感光体ドラム１０１ｄ、感光体ドラム１０１ｃ、感光体ドラム１０１ｂおよび感光体ドラム１０１ａにこの順に対向する。この中間転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄに対向する位置に、一次転写ローラ１３ａ〜１３ｄが配置されている。中間転写ベルト１１が感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄに対向する位置のそれぞれが一次転写位置である。また、中間転写ベルト１１は、厚さ１００〜１５０μｍ程度のフィルムで形成されている。
【００８８】
一次転写ローラ１３ａ〜１３ｄには、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄの表面に担持されたトナー像を中間転写ベルト１１上に転写するために、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写バイアスが定電圧制御によって印加される。これによって、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄに形成された各色相のトナー像は、中間転写ベルト１１の外周面に順次重ねて転写され、中間転写ベルト１１の外周面にフルカラーのトナー像が形成される。
【００８９】
ただし、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の色相の一部のみの画像データが入力された場合には、４つの感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄのうち、入力された画像データの色相に対応する一部の感光体１０１のみにおいて静電潜像およびトナー像の形成が行われる。たとえば、モノクロ画像形成時には、ブラックの色相に対応した感光体ドラム１０１ａのみにおいて静電潜像の形成およびトナー像の形成が行われ、中間転写ベルト１１の外周面にはブラックのトナー像のみが転写される。
【００９０】
各一次転写ローラ１３ａ〜１３ｄは、直径８〜１０ｍｍのステンレスなどの金属を基材とする軸の表面を導電性の弾性材（たとえばＥＰＤＭ、発泡ウレタン等）によって被覆して構成されており、導電性の弾性材によって中間転写ベルト１１に均一に高電圧を印加する。
【００９１】
各一次転写位置において中間転写ベルト１１の外周面に転写されたトナー像は、中間転写ベルト１１の回転によって、二次転写ローラ１４との対向位置である二次転写位置に搬送される。二次転写ローラ１４は、画像形成時において、内周面が駆動ローラ１１ａの周面に接触する中間転写ベルト１１の外周面に所定のニップ圧で圧接されている。給紙カセット１６または手差し給紙トレイ１７から給紙された記録紙が、二次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間を通過する際に、二次転写ローラ１４にトナーの帯電極性とは逆極性の高電圧が印加される。これによって、中間転写ベルト１１の外周面から記録紙の表面にトナー像が転写される。
【００９２】
なお、感光体ドラム１０１から中間転写ベルト１１に付着したトナーのうち、記録紙上に転写されずに中間転写ベルト１１上に残存したトナーは、次工程での混色を防止するために、転写クリーニングユニット１２によって回収される。
【００９３】
トナー像が転写された記録紙は、前述した本発明の定着装置１５，７０に導かれ、定着ローラ１５ａおよび加熱部材５０，６０の間に張架された定着ベルト５４と、加圧ローラ１５ｂとの間に形成される定着ニップ部を通過して加熱及び加圧を受ける。これによって、トナー像が、記録紙の表面に堅牢に定着する。画像形成装置１００においては、定着装置１５，７０によって定着するので、抵抗発熱体が局所的に過度に発熱して剥離・破壊されるのが防止され、高信頼性かつ省エネ化が実現された状態で、記録紙を、定着ニップ部を通過させることができ、画像を形成することができる。トナー像が定着した記録紙は、排紙ローラ１８ａによって排紙トレイ１８上に排出される。
【００９４】
また、画像形成装置１００には、用紙カセット１６に収納されている記録紙を、二次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間および定着装置１５，７０を経由して、排紙トレイ１８に送るための略垂直方向に延びる用紙搬送路Ｐ１が設けられている。用紙搬送路Ｐ１には、用紙カセット１６内の記録紙を一枚ずつ用紙搬送路Ｐ１内に繰り出すピックアップローラ１６ａ、繰り出された記録紙を上方に向けて搬送する搬送ローラ１６ｂ、搬送されてきた記録紙を所定のタイミングで２次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間に導くレジストローラ１９、記録紙を排紙トレイ１８に排出する排紙ローラ１８ａが配置されている。
【００９５】
また、画像形成装置１００の内部には、手差し給紙トレイ１７からレジストローラ１９に至る間に、ピックアップローラ１７ａおよび搬送ローラ１６ｂを配置した用紙搬送路Ｐ２が形成されている。さらに、排紙ローラ１８ａから用紙搬送路Ｐ１におけるレジストローラ１９の上流側に至る間には、用紙搬送路Ｐ３が形成されている。
【００９６】
排紙ローラ１８ａは、正逆両方向に回転自在にされており、記録紙の片面に画像を形成する片面画像形成時、および、記録紙の両面に画像を形成する両面画像形成における第２面画像形成時に正転方向に駆動されて記録紙を排紙トレイ１８に排出する。一方、両面画像形成における第１面画像形成時には、排出ローラ１８ａは、用紙の後端が定着装置１５，７０を通過するまで正転方向に駆動された後、記録紙の後端部を挟持した状態で逆転方向に駆動されて記録紙を用紙搬送路Ｐ３内に導く。これによって、両面画像形成時に片面のみに画像が形成された記録紙は、表裏面および前後端を反転した状態で用紙搬送路Ｐ１に導かれる。
【００９７】
レジストローラ１９は、用紙カセット１６または手差し給紙トレイ１７から給紙され、または、用紙搬送路Ｐ３を経由して搬送された記録紙を、中間転写ベルト１１の回転に同期したタイミングで２次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間に導く。このため、レジストローラ１９は、感光体ドラム１０１や中間転写ベルト１１の動作開始時には回転を停止しており、中間転写ベルト１１の回転に先立って給紙または搬送された記録紙は、前端をレジストローラ１９に当接させた状態で用紙搬送路Ｐ１内における移動を停止する。この後、レジストローラ１９は、２次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１とが圧接する位置で、記録紙の前端部と中間転写ベルト１１上に形成されたトナー像の前端部とが対向するタイミングで回転を開始する。
【００９８】
なお、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの全てにおいて画像形成が行われるフルカラー画像形成時には、一次転写ローラ１３ａ〜１３ｄが中間転写ベルト１１を感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄの全てに圧接させる。一方、画像形成部Ｐａのみにおいて画像形成が行われるモノクロ画像形成時には、一次転写ローラ１３ａのみを中間転写ベルト１１を感光体ドラム１０１ａに圧接させる。
【００９９】
［実施例］
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【０１００】
（実施例１）
実施例１において使用した定着装置は、前述した定着装置７０である。この定着装置７０を複写機（商品名：ＭＸ−７０００Ｎ、シャープ株式会社製）に搭載した。実施例１における詳細条件は、以下のようにした。
【０１０１】
＜定着ローラ＞
直径が３０ｍｍで、芯金が直径１５ｍｍのステンレス鋼、弾性層が厚さ７．５ｍｍのシリコンスポンジゴムであるものを使用した。
【０１０２】
＜加圧ローラ＞
直径が３０ｍｍでシリコンソリッドゴムからなり、離型層には厚さ３０μｍのＰＦＡチューブ、内部に定格電力４００Ｗのヒーターランプを配置したものを使用した。
【０１０３】
＜定着ベルト＞
ベルト基材に厚さ７０μｍのポリイミド、弾性層に厚さ１５０μｍのシリコンゴム、離型層に厚さ３０μｍのＰＴＦＥコートが形成されたベルトを使用した。
【０１０４】
＜蛇行防止用カラー＞
内径２０ｍｍ、直径３２ｍｍ、幅７ｍｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）カラーを、定着ベルト端部と接するように配置した。
【０１０５】
＜加熱部材＞
基材：胴部の直径が２８ｍｍ、ジャーナル部の直径が２０ｍｍであり、肉厚１ｍｍのアルミ製パイプ、ベルト摺動部は半分をカットした円弧状とした。
【０１０６】
面状発熱体：実施例１において使用した面状発熱体は、前述した面状発熱体２０である。面状発熱体において、定着ローラの軸線方向に対応して延びる方向である長手方向の長さは３３０ｍｍとし、基材の円弧状外側表面に、プラズマ溶射にて、アルミナからなる絶縁層を形成し、面状発熱体２０の発熱パターン２１に従いマスキング材を貼付け、それらの表面に抵抗発熱体としてニッケルクロムを主成分とした材料（体積抵抗率：１０７．３×１０−８Ωｃｍ）を用いて線状部を、さらに銅（体積抵抗率：１．５５×１０−８Ωｃｍ）を用いて低体積抵抗部を、プラズマ溶射してパターンを形成した後、マスキング材を除去し、それらの表面にＰＴＦＥ層を２０μｍの厚みでコーティングし、給電端子部にリード線を接続した。このとき、給電端子部間の電気抵抗は１０Ωであった。
【０１０７】
なお、抵抗発熱体は、その幅は１５ｍｍであり、隣接する線状部同士の間隔および線状部の傾斜角θは、発熱領域の電力量、印加電圧および使用する抵抗発熱体の体積抵抗率から設置する線状部の幅、長さおよび膜厚を試算し、画像領域の定着ベルトの表面温度分布を放射温度計で実測するとともに定着画像の定着性を確認することにより調整して決定した。なお、線状部の傾斜角θは７０°であった。
【０１０８】
＜サーミスタ＞
発熱体側サーミスタとして非接触式、加圧ローラ側サーミスタとして接触式のものを使用した。
【０１０９】
＜定着条件＞
定着ニップ部長さ：７ｍｍ（定着ニップ部の記録紙搬送方向の長さ）
定着速度：２２０ｍｍ／ｓｅｃ
加熱ニップ部長さ：４４ｍｍ（定着ベルトと加熱部材との記録紙搬送方向の接触長さ）
加熱ニップ部幅：３３０ｍｍ（定着ローラの軸線方向に対応する長さ）
【０１１０】
実施例１の面状発熱体に制御手段を介して電源から１００Ｖの電圧を印加して、表面の温度が２００℃まで昇温した後、通電を切り、室温まで冷却するサイクル試験を行った。１００００サイクルでも、抵抗発熱体の剥離や破壊はなく、局所的に過度の発熱が発生するのを防止された状態であり、面状発熱体の発熱パターンへの通電性（電気抵抗、電力）に問題はなかった。
【０１１１】
また、加熱部材は、端部はローラ形状となっており、蛇行防止用カラーがはめ込まれた構成となっている。これにより、定着ベルトの蛇行が抑制される。アルミ製基材自身は回転しないものの、カラーはＰＰＳ製で、独自に回転可能であることからベルト端部が蛇行防止用カラーに当接しても摺動せず、同期して回転することからベルト端部に負荷がかからず、ベルト端部われを防止することができ、摩耗も少なく定着ベルトのライフ２００Ｋを確保できた。また、加熱部材の面状発熱体に高電流（１０Ａ）を流しても抵抗発熱体の剥離や破壊はなく、局所的に過度の発熱が発生するのを防止されたものとなり、安全性も十分確保できた。
【０１１２】
また、面状発熱体の表面にはＰＴＦＥ樹脂が薄くコーティングされているため、面状発熱体と定着ベルトとの間の摩擦力が抑制され、摩擦抵抗のないスムースな摺動となり、また定着ベルトへの伝熱効率もよく、定着ベルトの蛇行の抑制ができ、ベルトライフは２００Ｋを確保できた。
【０１１３】
なお、面状発熱体から発生した熱は、ＰＴＦＥ層を介して定着ベルトに伝わる。定着ローラ上のベルト表面温度が１９０℃に到達するのに要する時間は２９．５ｓｅｃであり、ウオーミングアップに要する時間にも問題はなかった。また、面状発熱体の平均電力密度は６．９Ｗ／ｃｍ２であった。さらに、面状発熱体の端部は抵抗発熱体の密度が高いため、端部の電力密度は中央部よりも高く、端部からの放熱による温度ムラが抑制され、定着性も均一で高品質な画像が得られた。
【０１１４】
したがって、長期に亘り信頼性と安全性を確保し、加熱部材の寿命を長く維持するだけでなく、省エネ仕様の定着装置を備えた複写機を提供することができた。
【０１１５】
（実施例２）
加熱部材に使用する面状発熱体の発熱パターンを、面状発熱体２０の発熱パターン２１から面状発熱体３０の発熱パターン３１，３５，３９に代えた以外は実施例１と同様にした。
【０１１６】
なお、抵抗発熱体は、その幅は６．６ｍｍであり、隣接する線状部同士の間隔および線状部の傾斜角θは、発熱領域の電力量、印加電圧および使用する抵抗発熱体の体積抵抗率から設置する線状部の幅、長さおよび膜厚を試算し、画像領域の定着ベルトの表面温度分布を放射温度計で実測するとともに定着画像の定着性を確認することにより調整して決定した。なお、線状部の傾斜角θは７０°であった。
【０１１７】
サイクル試験において、１００００サイクルでも、抵抗発熱体の剥離や破壊はなく、局所的に過度の発熱が発生するのを防止された状態であり、面状発熱体の発熱パターンへの通電性（電気抵抗、電力）に問題はなかった。また、実施例１と同様に定着ベルトのライフ２００Ｋを確保できた。
【０１１８】
なお、本実施例では、面状発熱体における中央部の発熱パターンの電力を６８０Ｗ、両端部の発熱パターンの電力をそれぞれ３１０Ｗとなるようにパターンを構成した。そして、小サイズ紙を通紙する場合には、中央部の発熱パターンにのみ通電するようにした。これによって、面状発熱体における端部の発熱は抑えられているため、端部が異常昇温することがなかった。さらに、ウオーミングアップに要する時間にも問題はなく、省エネ定着装置を構成することができた。
【０１１９】
（比較例１）
加熱部材に使用する面状発熱体における発熱パターンを、面状発熱体２０の発熱パターン２１から、低体積抵抗部が形成されていない面状発熱体２００の発熱パターン２０１に代えた以外は実施例１と同様にした。なお、比較例においては、抵抗発熱体を構成する材料は、ニッケルクロムを主成分とした材料である。
【０１２０】
面状発熱体表面の温度が２００℃まで昇温した後、通電を切り、室温まで冷却するサイクル試験を行ったが、１０サイクルにて、面状発熱体の折れ曲がり部の内側に電力が集中したため抵抗発熱体の剥離破壊が生じ、抵抗発熱体全体の通電ができなくなった。
【０１２１】
（比較例２）
基材の円弧状外側表面に、絶縁層として厚み５０μｍのポリイミドフィルムを用い、抵抗発熱体としてステンレス箔を面状発熱体２００の発熱パターン２０１に従いエッチングすることによって形成したフィルムヒーターを、接着剤として耐熱性のエポキシ樹脂にて接着することにより貼付け、その表面にＰＦＡチューブを被覆した。このこと以外は実施例１と同様にした。
【０１２２】
面状発熱体表面の温度が２００℃まで昇温した後、通電を切り、室温まで冷却するサイクル試験を行ったが、２サイクルにて、面状発熱体の折れ曲がり部の内側に電力が集中したため異常過熱となり、絶縁層および抵抗発熱体が基材から剥離し、更に伝熱できなくなり過熱が進行し、面状発熱体から煙がでたため試験を中止した。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明の第１実施形態である面状発熱体２０の構成を示す図である。
【図２】抵抗発熱体２２において低体積抵抗部２２ｂが形成される領域を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態である面状発熱体３０の構成を示す図である。
【図４】面状発熱体３０の両端部における発熱パターンを示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態である定着装置１５の構成を示す図である。
【図６】定着装置１５が有する加熱部材５０の構成を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態である定着装置７０の構成を示す図である。
【図８】本発明の実施の一形態である画像形成装置１００の構成を示す図である。
【図９】従来技術の定着装置が備える面状発熱体２００の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１５，７０  定着装置
２０，３０  面状発熱体
２１，３１，３４，３７  発熱パターン
２２，３２，３５，３８  抵抗発熱体
２４，４１  絶縁層
５０，６０  加熱部材
５２，６２  基材
５４  定着ベルト
１００  画像形成装置
【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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【図８】
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【図９】
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