(57)【要約】【課題】  加熱部材における定着ローラの軸線方向に対応する方向である長手方向両端部からの放熱損失を抑制して、加熱部材の長手方向における温度分布の均一化が可能となり、均一な定着能力が達成可能な定着装置を提供する。【解決手段】  加熱部材２０が有する面状発熱体２１は、面状発熱体２１に流れる電流の流れ方向が、面状発熱体２１において定着ローラ１５ａの軸線方向に対応して延びる方向である長手方向と略直交する方向となるように、周方向両端部に電極２２を備える。そして、面状発熱体２１は、長手方向両端部の厚みが中央部の厚みよりも大きくなるように構成される。【選択図】      図１
2009258243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラと加熱部材との間に張架された無端状定着ベルトと、前記無端状定着ベルトを介して前記定着ローラ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、前記定着ローラの軸線方向に対応して延びて、正の抵抗温度特性を有する面状発熱体が形成され、
前記面状発熱体は、面状発熱体に流れる電流の流れ方向が、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と略直交する方向となるように、周方向両端部に電極を備えて、前記電極から電流が供給されることによって発熱する発熱層を有し、
前記発熱層は、長手方向両端部の厚みが中央部の厚みよりも大きくなるように構成されることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記発熱層の長手方向中央部の長さは、前記定着ニップ部を通過する記録媒体の最大幅よりも短いことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記定着ローラと前記加熱部材とは、定着ローラの軸線方向において、略平行であることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
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略半円弧形状の基材の外周面または内周面に、前記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を有し、
前記面状発熱体は、少なくとも、前記電極から供給される電流によって発熱する発熱層と、絶縁層とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項５】
前記加熱部材の加熱部は、前記電極から供給される電流によって発熱する発熱層を有して、略半円弧形状に形成される面状発熱体のみから構成され、
前記面状発熱体の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設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１〜５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、熱および加圧によってトナー像を記録媒体に定着させる定着装置および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ヒーター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、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、長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として、特許文献３には、定着ローラと加圧定着ローラを使用した定着方式において、ウオームアップ時間短縮および定着ローラ表面の軸方向温度分布の均一化を図るため、定着ローラの表面層の下部に抵抗発熱層を設け、さらに抵抗発熱層の厚さを軸方向に分布を持たせ、この抵抗発熱層に通電することによって発生した熱を直接表面層に伝達する形式の定着ローラを有したＤＨ定着方式の定着装置が開示されている。このＤＨ定着方式の定着装置では、熱容量の大きな芯金を介することなく熱が表面に伝達されるので、ウオームアップ時間を短縮することができ、しかもローラ両端部の放熱量に見合うだけ多くの発熱を行わせることによって、表面温度のムラを低減させることができる。
【０００９】
【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２００３−５７９８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述した面状発熱ベルト定着方式の定着装置においては、以下のような課題がある。すなわち、面状発熱体が自己温度制御機能（正の抵抗温度特性）を有しない場合、異なったサイズの記録紙の連続印刷時に、加熱ローラにおいて、通紙しない部分の温度の過上昇が生じ、加熱ローラを適正温度に下げる工程が必要となり、印刷に要する時間が長くなって生産性が著しく低下する。また、面状発熱体の長方向両端部の温度が過上昇するため、定着部材の寿命を短くすることになる。これを防止するため、抵抗発熱体を分割制御する方法が考えられるが、抵抗発熱体を分割制御するには個々の発熱体に対応した検知部材と制御部材が必要となり、高価で複雑なものとなる。
【００１１】
図１０（ｂ）は、ＤＨ定着方式の面状発熱体が有する発熱層における、長方向一端部からの長さに対する、温度分布、発熱量分布、電気抵抗分布、厚み分布を示した図である。図１０（ａ）は、正の抵抗温度特性を有する面状発熱体を使用した場合であり、図１０（ｂ）は、正の抵抗温度特性を有さない面状発熱体を使用した場合の挙動を示す。ＤＨ定着方式の定着装置において、面状発熱体が正の抵抗温度特性を有する場合には、面状発熱体の長手方向に通電すると、長手方向両端部の電気抵抗が高くなり、通電上流側端部で発熱が促進する。そして、正の抵抗温度特性のため、この通電上流側端部領域の電気抵抗が急激に上昇し、面状発熱体への通電がストップしてしまう。そのため、面状発熱体の表面における温度分布は、通電上流側端部領域が温度の高い状態になってしまう。
【００１２】
また、ＤＨ定着方式の定着装置において、面状発熱体が正の抵抗温度特性を有さない場合、図１０（ｂ）に示すように、面状発熱体表面における温度分布は均一なものとなるが、面状発熱体は、通電方向に分圧されるため、発熱量を制御できたとしても昇温速度が遅くなる。この分圧を考慮して電気抵抗を調整（低抵抗）したとしても、回転する定着ローラに大電流を直接供給することは非常に危険である。
【００１３】
したがって本発明の目的は、加熱部材における定着ローラの軸線方向に対応する方向である長手方向両端部からの放熱損失を抑制して、加熱部材の長手方向における温度分布の均一化が可能となり、均一な定着能力が達成可能な定着装置およびこの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、定着ローラと加熱部材との間に張架された無端状定着ベルトと、前記無端状定着ベルトを介して前記定着ローラ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、前記定着ローラの軸線方向に対応して延びて、正の抵抗温度特性を有する面状発熱体が形成され、
前記面状発熱体は、面状発熱体に流れる電流の流れ方向が、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と略直交する方向となるように、周方向両端部に電極を備えて、前記電極から電流が供給されることによって発熱する発熱層を有し、
前記発熱層は、長手方向両端部の厚みが中央部の厚みよりも大きくなるように構成されることを特徴とする定着装置である。
【００１５】
また本発明は、前記発熱層の長手方向中央部の長さは、前記定着ニップ部を通過する記録媒体の最大幅よりも短いことを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、前記定着ローラと前記加熱部材とは、定着ローラの軸線方向において、略平行であることを特徴とする。
【００１７】
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略半円弧形状の基材の外周面または内周面に、前記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を有し、
前記面状発熱体は、少なくとも、前記電極から供給される電流によって発熱する発熱層と、絶縁層とを有することを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、前記加熱部材の加熱部は、前記電極から供給される電流によって発熱する発熱層を有して、略半円弧形状に形成される面状発熱体のみから構成され、
前記面状発熱体の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設けられ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】
【００１９】
本発明によれば、加熱部材の加熱部に形成される正の抵抗温度特性を有する面状発熱体は、面状発熱体に流れる電流の流れ方向が、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と略直交する方向となるように、周方向両端部に電極を備える。そして、面状発熱体は、電極から電流が供給されることによって発熱する発熱層を有し、この発熱層は、長手方向両端部の厚みが中央部の厚みよりも大きくなるように構成される。電流の流れ方向が、面状発熱体が有する発熱層の長手方向と略直交する方向なので、発熱層の長手方向両端部領域と中央部領域とは、並列接続回路として通電することになり、同じ電圧が印加されることになる。
【００２０】
このような状態で、発熱層は、長手方向両端部の厚みが中央部の厚みよりも大きくなるように構成されるので、発熱層の長手方向両端部の電気抵抗値が下がって電流量が増加するために、両端部における発熱量を上げることができる。そのため、発熱層の長手方向両端部からの放熱損失を抑制して、発熱層の長手方向における温度分布の均一化が可能となり、定着ニップ部における均一な定着能力が達成可能となる。
【００２１】
また本発明によれば、面状発熱体が有する発熱層の長手方向中央部の長さは、定着ニップ部を通過する記録媒体の最大幅よりも短い。これによって、発熱層において厚みが大きく発熱量を大きく設定できる両端部が、記録媒体の長手方向端部よりも外側に配置されることはない。そのため、定着ニップ部を通過する記録媒体は、記録媒体の長手方向両端部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、記録媒体は、長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、長手方向全領域にわたって温度分布の均一化が図られた状態で定着ニップ部を通過することになり、トナー像が均一に定着される。
【００２２】
また本発明によれば、定着ローラと加熱部材とは、定着ローラの軸線方向において、略平行である。そのため、定着ローラと加熱部材との間に張架される定着ベルトが摺動するとき、蛇行するのを防止して、定着ベルトの耐久性を高く維持することができる。
【００２３】
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略半円弧形状の基材の外周面または内周面に、面状発熱体が形成される。これによって、面状発熱体から発生する熱を、高い熱伝導性を有する基材を介して定着ベルトに伝達することができる。そして、面状発熱体は、少なくとも、電極から供給される電流によって発熱する発熱層と、絶縁層とを有する。面状発熱体が絶縁層を有するので、基材が金属である場合に、基材と発熱層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とすることができる。さらに、加熱部材の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、加熱部材と接触して摺動する定着ベルトの耐久性を高く維持することができる。
【００２４】
また本発明によれば、加熱部材の加熱部は、電極から供給される電流によって発熱する発熱層を有して、略半円弧形状に形成される面状発熱体のみから構成される。これによって、余分な基材を介さなくても、定着ベルトを直接面状発熱体によって加熱することができ、伝熱効率が良い加熱部材とすることが可能となる。そして、面状発熱体の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設けられる。これによって、面状発熱体と接触して摺動する定着ベルトの耐久性を高く維持することができる。
【００２５】
また本発明によれば、画像形成装置は、加熱部材の長手方向における温度分布の均一化が可能となり、定着ニップ部における均一な定着能力が達成可能な定着装置を備える。そのため、画像形成装置は、記録媒体を、トナーの定着温度がばらつくのが防止された状態で定着ニップ部を通過させることができ、高い印字品位の画像を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１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２５と、加熱部材２０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２５が定着ローラ１５ａと加熱部材２０との間に張架され、加圧ローラ１５ｂが定着ベルト２５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２０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２０との間に張架される定着ベルト２５が摺動するとき、蛇行するのを防止して、定着ベルト２５の耐久性を高く維持することができる。
【００２７】
定着装置１５は、加熱部材２０が定着ベルト２５と接触して定着ベルト２５を加熱し、定着ベルト２５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３２が通過したとき、記録紙３２上に担持されているトナー像３１を記録紙３２上に加熱加圧して定着する装置である。なお、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３２が定着ニップ部１５ｃを通過するときには、定着ベルト２５は、記録紙３２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。
【００２８】
定着ローラ１５ａは、定着ベルト２５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、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Ａ方向に回転駆動することによって、定着ベルト２５を搬送する。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２５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。
【００２９】
加圧ローラ１５ｂは、定着ベルト２５を介して定着ローラ１５ａ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Ｂ方向に回転する。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２７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２７に電力を供給（通電）させることによって、ヒーターランプ２７が発光し、ヒーターランプ２７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。
【００３０】
定着ベルト２５は、加熱部材２０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３１が形成された記録紙３２を加熱する。定着ベルト２５は、直径４５ｍｍの無端状のベルトで、加熱部材２０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２５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Ａ方向に回転するようになっている。定着ベルト２５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２０との摺動負荷を低減することができる。
【００３１】
図２は、定着装置１５が有する加熱部材２０の構成を示す図である。また、図３は、加熱部材２０が有する面状発熱体２１の展開図である。加熱部材２０は、定着ベルト２５に接触して、定着ベルト２５を所定の温度に加熱するための部材である。加熱部材２０は、基材２３と、面状発熱体２１とを含んで構成される。
【００３２】
基材２３は、胴部２０ａとジャーナル部２０ｂとからなる中空のロール形状であり、胴部２０ａ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２０ａは、定着ベルト２５と接触する部分であり、後述する面状発熱体２１が配置されて発熱する発熱部となる。ジャーナル部２０ｂは、胴部２０ａの両端部に形成される部分であり、加熱部材２０自身が定着ベルト２５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２９に固定されている。このように、加熱部材２０自身は回転しないように構成されているので、後述する面状発熱体２１が発熱するときに面状発熱体２１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。
【００３３】
さらに、ジャーナル部２０ｂには、定着ベルト２５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２８が定着ベルト２５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２８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２０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２８が独自に回転自在であるので、定着ベルト２５が蛇行防止用カラー２８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２５がわれてしまうのを防止して、定着ベルト２５の耐久性を高く維持することができる。
【００３４】
面状発熱体２１は、定着ローラ１５ａの軸線方向に平行に延びて、胴部２０ａの表面に沿うように形成される。そして、面状発熱体２１には、定着ローラ１５ａの軸線方向に平行に延びる方向である周方向の両端部に、電極２２が形成されている。そして、面状発熱体２１は、電極２２に接続されるＡＣ電源２２ａから電流が供給されることによって、正の抵抗温度特性を有して発熱する。このとき、面状発熱体２１に流れる電流の流れ方向は、面状発熱体２１において長手方向と略直交する方向となるようにされている。ここで、正の抵抗温度特性とは、所定の温度で急激な電気抵抗上昇を示し、温度が上昇しようとしても、電気抵抗上昇により電流が抑制され、これ以上の過上昇が抑制できるような特性のことである。
【００３５】
本実施の形態では、ＡＣ電源２２ａから電極２２にＡＣ１００Ｖの電圧が印加されることで、面状発熱体２１は、約１０００Ｗの熱エネルギーを発生して発熱し、この発生した熱によって、定着ベルト２５を加熱する。このように、面状発熱体２１が直接発熱して定着ベルト２５を加熱するので、内部にハロゲンランプ等の加熱手段を有する定着ローラが定着ニップ部を通過する記録紙を加熱する従来方式に比べて、熱応答速度が向上し、ウオームアップ時間の短縮や省エネ化が達成できる。
【００３６】
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２５の周面には発熱体側サーミスタ２４、加圧ローラ１５ｂの周面には加圧ローラ側サーミスタ２６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２５，２６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２５、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２１およびヒーターランプ２７への給電電力（通電）を制御する。
【００３７】
次に、加熱部材２０の加熱部である胴部２０ａにおける層構成を、図２（ｂ）に基づいて説明する。加熱部材２０の胴部２０ａにおける層構成は、その内側から定着ベルト２５と接触する側に向かう順に、発熱層２１ａおよび絶縁層２１ｂからなる面状発熱体２１、基材２３、コート層２３ａが形成された４層構造からなる。
【００３８】
面状発熱体２１の発熱層２１ａは、電源２２ａから電極２２に電圧が印加されることによって発熱する層である。そして、発熱層２１ａは、後述する絶縁層２１ｂを介して基材２３と対向する面が平坦であり、その反対側となる面の長手方向両端部が内方側に凸になるように形成されている。このようにして、発熱層２１ａは、長手方向両端部の厚みが中央部の厚みよりも大きくなるように構成される。
【００３９】
発熱層２１ａは、定着性を確保するために定着ベルト２５を、２００℃程度の温度に加熱する必要がある。そのため、発熱層２１ａを構成する材料は高耐熱性を有する必要があり、本実施の形態では、発熱層２１ａは、有機材料または有機無機複合体の耐熱性ポリマーに導電性フィラーを充填した複合材料からなる。
【００４０】
耐熱性ポリマーとしては、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、シンジオタクチックポリスチレン樹脂、結晶性ポリエステル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などを挙げることができる。また、面状発熱体２１が有する正の抵抗温度特性は、前記耐熱性ポリマーのガラス転移または結晶転移によって実現される。
【００４１】
発熱層２１ａは、インピーダンスが大きく電気回路的に取扱が容易であり、しかも略半円弧形状の胴部２０ａの表面に形成が容易で比較的安価な材料であることが好ましいことから、前記耐熱性ポリマーに導電性フィラーを充填する。導電性フィラーとしては、金属、カーボン、酸化物、炭化物、窒化物粒子であり、たとえば、ニッケル、銅、タングステン、チタン、銀、金、アルミニウム、活性炭、グラファイト、黒鉛、酸化スズ、酸化インジウム、酸化バナジウム、酸化レニウム、炭化珪素、窒化チタン、ＴｉＢ２、ＺｒＢ２、ＷＳｉ２、ＴｉＣ、ＴｉＯ２などの導電性粒子を挙げることができる。
【００４２】
導電性粒子のサイズは、０．１〜１００μｍの範囲が好ましい。０．１μｍ未満の粒子では、非常に微細であるために均一に分散するのが困難である。１００μｍを超える粒子では、均一に分散するのが困難であり、かつ電気抵抗値調整が困難である。また、導電性粒子は、１０〜７０体積％の割合で含ませることが好ましい。１０％未満では、導電性を示さない。一方、７０％を超えると粒子間に十分なベースポリマーである耐熱性ポリマーを含ませることが困難になり、発熱層２１ａの層形状を保つことができない。
【００４３】
また、高温での耐熱性ポリマーの耐久性を向上するために、硬化剤を加えることができる。これらの硬化剤は、耐熱性ポリマーの種類に応じて選択し、たとえば、ポリイソシアネート、脂肪族または芳香族ポリアミン、チオ尿素、酸無水物等の通常に用いられる硬化剤を挙げることができる。
【００４４】
面状発熱体２１の絶縁層２１ｂは、後述する基材２３と発熱層２１ａとの間の絶縁を確保する層である。このように、絶縁層２１ｂが形成されることによって、より安全な加熱部材とすることができる。絶縁層２１ｂを構成する材料としては、前述した発熱層２１ａに使用される耐熱性ポリマーを挙げることができ、本実施の形態ではポリイミド樹脂が選択される。
【００４５】
基材２３の胴部２０ａは、面状発熱体２１の発熱層２１ａで発生する熱を定着ベルト２５に伝達するための部分である。そのため、基材２３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２３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。
【００４６】
コート層２３ａは、加熱部材２０の胴部２０ａにおける最外層であり、定着ベルト２５と接触する層である。そのため、コート層２３ａは、発熱層２１ａから基材２３に伝導した熱を定着ベルト２５に伝達するための伝熱性を有するとともに、定着ベルト２５との間の摩擦力が低減可能な材料から形成する必要がある。このようにコート層２３ａが形成されることによって、定着ベルト２５に熱を伝導させるとともに、加熱部材２０と接触して摺動する定着ベルト２５の耐久性を高く維持することができる。コート層２３ａを構成する材料としては、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂を挙げることができ、高い強度を実現するために、カーボンなどの補強性フィラーを充填してもよい。
【００４７】
なお、加熱部材２０の胴部２０ａにおける前述した４層からなる積層構造を作製する方法は、この分野で常用される方法を適宜選択して使用できる。
【００４８】
以上のような面状発熱体２１を有する加熱部材２０においては、面状発熱体２１の熱容量を下げて昇温速度を短縮する場合には特に、面状発熱体２１の長手方向両端部からの放熱の影響が大きくなる。したがって、面状発熱体２１の長手方向における温度分布を均一化するためには、面状発熱体２１の長手方向表面における発熱量の分布を制御する必要がある。このような発熱量の分布は、面状発熱体２１の長手方向表面において電気抵抗分布を持たせ、電流値分布を形成することによって制御することができる。
【００４９】
図４は、面状発熱体が有する発熱層における、長手方向一端部からの長さに対する、温度分布、発熱量分布、電気抵抗分布、厚み分布を示した図である。図４（ａ）が本発明の実施形態である面状発熱体２１が有する発熱層２１ａにおける挙動を示す。
【００５０】
加熱部材２０が有する面状発熱体２１においては、発熱層２１ａの長手方向両端部の厚みが中央部の厚みよりも大きくなるように構成している。このとき、電流の流れ方向は、前述したように、発熱層２１ａの長手方向と略直交する方向であるので、発熱層２１ａの長手方向両端部領域と中央部領域とは、並列接続回路として通電することになり、同じ電圧が印加されることになる。このような状態で、発熱層２１ａの長手方向両端部の厚みが中央部の厚みよりも大きくなるように構成して電気抵抗分布および電流値分布を制御し、長手方向両端部からの放熱損失を抑制している。
【００５１】
つまり、面状発熱体２１が有する発熱層２１ａの長手方向両端部の厚みが中央部の厚みよりも大きくなるように構成することによって、面状発熱体２１の長手方向両端部の電気抵抗値が下がって電流量が増加するために、両端部における発熱量を上げることができる。そのため、面状発熱体２１の長手方向両端部からの放熱損失を、この増加した発熱量によって補うことができ、面状発熱体２１の長手方向における温度分布の均一化が可能となり、定着ニップ部１５ｃにおける均一な定着能力が達成され、オフセットの発生を抑制して、高い印字品位の画像を形成することができる。
【００５２】
また、サイズの異なる記録紙３２が連続通紙した場合、通紙しない端部の領域では温度上昇があるものの、面状発熱体２１の長手方向と直交する方向（記録紙３２の搬送方向）に電流が流れた状態で面状発熱体２１の正の抵抗温度特性が発現するので、電気抵抗上昇によってその部分は電流が抑制され、これ以上の温度過上昇は抑制できる。
【００５３】
本実施の形態では、面状発熱体２１が有する発熱層２１ａの長手方向の厚みは、両端部の厚みが中央部の厚みに対して５〜３０％の割合で大きくなるように設定する。５％よりも小さい場合には、両端部における電気抵抗値を低下させて発熱量を上昇させる効果が得られない。また、３０％よりも大きい場合には、両端部における電気抵抗値が下がり過ぎて必要以上に発熱量が上昇してしまう。
【００５４】
また、発熱層２１ａにおいて、厚みが小さい長手方向中央部の長さは、定着ニップ部１５ｃを通過する記録紙３２の最大幅よりも短く設定するのが好ましい。これによって、面状発熱体２１において厚みが大きく発熱量を大きく設定できる両端部が、記録紙３２の長手方向端部よりも外側に配置されることはない。そのため、定着ニップ部１５ｃを通過する記録紙３２は、記録紙３２の幅手方向両端部で発熱量が大きい状態の定着ベルト２５と接触することになる。そのため、記録紙３２は、長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、長手方向全領域にわたって温度分布の均一化が図られた状態で定着ニップ部１５ｃを通過することになり、トナー像３１が均一に定着される。
【００５５】
さらに、面状発熱体２１において厚みが大きい長手方向両端部が、記録紙３２の長手方向端部よりも外側に配置されることがない状態で、両端部領域の長手方向長さをできる限り小さくすることによって、熱容量を小さくすることができ、ウオーミングアップ時間が短縮され、消費電力の小さい省エネ化した状態で記録紙３２上への画像形成が可能となり、装置も小型化することができる。
【００５６】
これに対して、図４（ｂ），（ｃ）には、従来技術の面状発熱体が有する発熱層における挙動を示す。まず、図４（ｂ）は、長手方向の厚み分布が一定であり、正の抵抗温度特性を有する発熱層における挙動を示す。発熱層の長手方向の厚み分布が一定であるので、正の抵抗温度特性を有した発熱層であるにもかかわらず、長手方向両端部からの放熱損失の影響で、両端部領域において温度が低い状態になる。小サイズ紙の連続印字においても両端部の温度低下は避けられない。
【００５７】
次に、図４（ｃ）は、長手方向の厚み分布が一定であり、正の抵抗温度特性を有さない発熱層における挙動を示す。このような発熱層では、発熱層の長手方向両端部からの放熱損失の影響が大きく、発熱層の中央部が温度の高い太鼓状の温度分布を示す。さらに、小サイズ紙を連続印字すると、両端部が紙に熱を供給できないため蓄熱されて過熱状態になる。
【００５８】
図５は、本発明の第２実施形態である定着装置３５の構成を示す図である。また、図６は、定着装置３５が有する加熱部材４０の構成を示す図である。定着装置３５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３５においては、加熱部材４０が有する基材４３の胴部における層構成が、定着装置１５の加熱部材２０とは異なる。
【００５９】
定着装置３５の加熱部材４０の加熱部である胴部における層構成を、図６に基づいて説明する。加熱部材４０の胴部における層構成は、その内側から定着ベルト２５と接触する側に向かう順に、基材４３、絶縁層４１ｂおよび発熱層４１ａからなる面状発熱体４１、コート層４３ａが形成された４層構造からなる。
【００６０】
加熱部材４０の加熱部においては、両端部に段差が設けられた基材４３の外周面に、絶縁層４１ｂが形成され、さらにその外側表面に、発熱層４１ａが、長手方向両端部の厚みが中央部の厚みよりも大きくなるように形成されている。このとき、発熱層４１ａのコート層４３ａを介して定着ベルト２５と対向する面は、平坦に形成されている。そして、定着ベルト２５と接触する最外層には、コート層４３ａが形成されている。
【００６１】
以上のように構成される定着装置３５は、定着装置１５と同様に、面状発熱体４１の長手方向両端部からの放熱損失を抑制して、面状発熱体４１の長手方向における温度分布の均一化が可能となり、定着ニップ部１５ｃにおける均一な定着能力が達成可能である。
【００６２】
図７は、本発明の第３実施形態である定着装置４５の構成を示す図である。また、図８は、定着装置４５が有する加熱部材５０の構成を示す図である。定着装置４５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４５においては、加熱部材５０の構成が、定着装置１５の加熱部材２０とは異なる。
【００６３】
定着装置４５が有する加熱部材５０の加熱部における構成を、図８に基づいて説明する。加熱部材５０の加熱部は、発熱層５１ａを有して略半円弧形状に形成される面状発熱体５１のみから構成されている。つまり、加熱部材５０には、加熱部材２０が有する基材がない。これによって、余分な基材を介さなくても、定着ベルト２５を直接面状発熱体５１によって加熱することができ、伝熱効率が良い加熱部材とすることが可能となる。
【００６４】
また、発熱層５１ａは、長手方向両端部の厚みが中央部の厚みよりも大きくなるように形成されている。このとき、発熱層５１ａは、コート層５１ｂを介して定着ベルト２５と対向する面が平坦に形成され、その反対側の面が両端部において内方に凸となるように形成されている。そのため、面状発熱体５１の長手方向両端部からの放熱損失を抑制して、面状発熱体５１の長手方向における温度分布の均一化が可能となり、定着ニップ部１５ｃにおける均一な定着能力が達成可能である。
【００６５】
そして、面状発熱体５１の定着ベルト２５と接触する側の面には、コート層５１ｂが設けられている。これによって、加熱部材５０と接触して摺動する定着ベルト２５の耐久性を高く維持することができる。
【００６６】
以上のような加熱部材５０の面状発熱体５１は、チタン酸バリウムをベースとした半導体セラミックスから構成されることが好ましい。チタン酸バリウムをベースとした正の抵抗温度特性を有する材料は、半導電性から絶縁性に転移する。すなわち、結晶構造が正方晶系から立方晶系へ相転移することに伴い自発分極が消失し、分域もなくなって、正の抵抗温度特性を示すことになる。
【００６７】
また、定着装置４５においては、加熱部材５０の両端の軸受け部に、セラミックガイシなどの非導電性部材を配設するのが好ましい。これによって、絶縁性を確保することで安全性を確保することができる。
【００６８】
図９は、本発明の実施の一形態における画像形成装置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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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１５，３５，４５に導かれ、定着ローラ１５ａおよび加熱部材２０，４０，５０の間に張架された定着ベルト２５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１５，３５，４５によって定着するので、記録紙を、トナーの定着温度がばらつくのが防止された状態で定着ニップ部を通過させることができ、高い印字品位の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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
［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。
【００８６】
（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１５である。実施例１における詳細条件は、以下のようにした。
【００８７】
＜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。
【００８８】
＜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。
【００８９】
＜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ＰＦＡチューブを使用し、巻きかけ角度θを１８５°とした。
【００９０】
＜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。
【００９１】
＜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のアルミ製パイプで、定着ベルトが摺動する領域が、周方向において４０％カットされた円弧形状を有するものを用いた。
面状発熱体の絶縁層：厚み３０μｍ、ポリイミドからなる絶縁層
面状発熱体の発熱層：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、上記基材の内側表面に、発熱層としてシリコン樹脂に黒鉛粒子を分散させた複合材料（シリコン樹脂１重量部に対して黒鉛粒子を３．３重量部）を、長手方向中央部の領域の厚みが０．５ｍｍ、両端部３０ｍｍの厚みを０．６ｍｍとなるように形成した。なお、発熱層の長手方向の長さが３３０ｍｍに対して、両端部がそれぞれ３０ｍｍに設定されているので、発熱層の長手方向中央部の長さは、２７０ｍｍとなる。この発熱層の長手方向中央部の長さは、記録紙の最大幅よりも小さく設定されている。
コート層：厚み２０μｍ、カーボンブラックが添加されたＰＴＦＥおよびＰＦＡの混合物からなるフッ素樹脂コート層
【００９２】
＜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。
【００９３】
＜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）
定着ニップ部幅：３２５ｍｍ（定着ローラの軸線方向に対応する長さ）
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）
記録紙の最大幅：３００ｍｍ（定着ローラの軸線方向に対応する長さ）
【００９４】
実施例１の面状発熱体から発生する熱は、基材を介して定着ベルトに伝わる。面状発熱体の発熱層は、長手方向両端部が中央部より厚みが厚いため、電力密度は中央部で６．６Ｗ／ｃｍ２、両端部で７．２Ｗ／ｃｍ２となった。そのため、面状発熱体の長手方向両端部からの放熱損失による定着ベルト表面における温度ムラが抑制され、オフセットが無く、記録紙上のトナー像の定着性も均一なものであった。
【００９５】
また、面状発熱体は、２３０℃付近で急激な電気抵抗上昇を示す、正の抵抗温度特性を有していた。面状発熱体に付設する電極から供給される電流は、定着ベルトが摺擦する方向および記録紙が搬送される方向に流れるため、異なるサイズの記録紙の連続印刷時に、通紙しない端部の温度が上昇しようとしても、電気抵抗上昇によってその部分は電流が抑制され、これ以上の過上昇は抑制できた。したがって、安全性を確保し定着部材の寿命を維持するだけでなく、省エネ化した状態で記録紙上への画像形成が可能であった。
【００９６】
（実施例２）
実施例２において使用した定着装置は、前述した定着装置３５である。実施例２においては、加熱部材が異なる以外は、実施例１と同様であった。
【００９７】
＜加熱部材＞
肉厚１ｍｍで両端部に段差を設けたアルミパイプからなる基材の外表面に、絶縁層として３０μｍのポリイミド層を形成し、さらにその外側表面に、発熱層としてシリコン樹脂に黒鉛粒子を分散させた複合材料（シリコン樹脂１重量部に対して黒鉛粒子を３．３重量部）を、長手方向中央部の領域の厚みが０．５ｍｍ、両端部３０ｍｍの厚みを０．６ｍｍとなるように形成した。また、最外層にコート層として、厚さ２０μｍのフッ素樹脂をコーティングした。それ以外は実施例１と同様であった。
【００９８】
実施例２の面状発熱体から発生する熱は、コート層を介して定着ベルトに伝わる。面状発熱体の発熱層は、長手方向両端部が中央部より厚みが厚いため、実施例１と同様に、電力密度は中央部で６．６Ｗ／ｃｍ２、両端部で７．２Ｗ／ｃｍ２となった。そのため、面状発熱体の長手方向両端部からの放熱損失による定着ベルト表面における温度ムラが抑制され、オフセットが無く、記録紙上のトナー像の定着性も均一なものであった。
【００９９】
また、面状発熱体は、２３０℃付近で急激な電気抵抗上昇を示す、正の抵抗温度特性を有していた。面状発熱体に付設する電極から供給される電流は、定着ベルトが摺擦する方向および記録紙が搬送される方向に流れるため、異なるサイズの記録紙の連続印刷時に、通紙しない端部の温度が上昇しようとしても、電気抵抗上昇によってその部分は電流が抑制され、これ以上の過上昇は抑制できた。したがって、安全性を確保し定着部材の寿命を維持するだけでなく、消費電力の小さい省エネ化した状態で記録紙上への画像形成が可能であった。
【０１００】
（実施例３）
実施例３において使用した定着装置は、前述した定着装置４５である。実施例３においては、加熱部材が異なる以外は、実施例１と同様であった。
【０１０１】
＜加熱部材＞
発熱層として、チタン酸バリウムをベースとしたキュリー温度２５０℃の半導体セラミックスを外径２８ｍｍ、厚み２ｍｍ、軸方向長さ３５０ｍｍにて半円弧ローラ形状にて成型し、その表面に厚さ２０μｍの実施例１で用いたフッ素樹脂からなるコート層を設けて、加熱部材を得た。このとき、発熱層の厚みは、実施例１と同様に、長手方向両端部が中央部より厚くなるように設定した。加熱部材以外は、実施例１と同様であった。
【０１０２】
実施例３の加熱部材においては、発熱層から発生する熱は、実施例１，２のように、基材と余分な層との少なくともいずれか１つを介して間接的に定着ベルトに熱を伝えるのではなく、コート層のみを介して定着ベルトに伝わる。
【０１０３】
発熱層は、長手方向両端部が中央部より厚みが厚いため、実施例１と同様に、両端部の電力密度は中央部よりも高くなった。そのため、発熱層の長手方向両端部からの放熱損失による定着ベルト表面における温度ムラが抑制され、オフセットが無く、記録紙上のトナー像の定着性も均一なものであった。さらに、異なるサイズの記録紙を印字した場合に、通紙しない両端部の温度が上昇しようとしても、電気抵抗上昇によりその部分は電流を抑制し、これ以上の過上昇は抑制できた。また、ウオーミングアップに要する時間にも問題が無く、消費電力の小さい省エネ化した状態で記録紙上への画像形成が可能であった。
【０１０４】
（比較例１）
基材の内側表面に、発熱層としてシリコン樹脂に黒鉛粒子を分散させた複合材料（シリコン樹脂１重量部に対して黒鉛粒子を３．３重量部）を、長手方向中央部および両端部領域の全領域の厚みが０．５ｍｍとなるように形成した加熱部材とした以外は、実施例１と同様にした。
【０１０５】
発熱層が温度上昇するのにともなって、定着ベルトの長手方向両端部と中央部領域の温度差が生じ、定着ベルトの長手方向両端部の温度を調整するために、発熱層における発熱量を調整したが、定着ベルトにおける定着温度とのバランスが調整できず、記録紙上のトナー像の定着性が不均一なものであった。そのため、高品質の画像形成が確保できなかった。
【０１０６】
（比較例２）
加熱部材として、直径２８ｍｍ、厚み１ｍｍ、外表面に実施例１で用いたフッ素樹脂からなるコート層を有したアルミローラからなる基材を用い、その内側に１０００Ｗ相当のＳＵＳ箔（厚み３０μｍで均一）のエッチィングヒーター（単一発熱体）をシリコン系接着剤を用いて貼り付けて発熱層とした以外は、実施例１と同様にした。
【０１０７】
発熱層が温度上昇するのにともなって、定着ベルトの長手方向両端部と中央部領域の温度差が生じ、定着ベルトの長手方向両端部の温度を調整するために、発熱層における発熱量を調整したが、定着ベルトにおける定着温度とのバランスが調整できず、記録紙上のトナー像の定着性が不均一なものであった。そのため、高品質の画像形成が確保できなかった。また、異なるサイズの記録紙を連続印字したとき、定着ベルトの長手方向両端部の過昇温が生じ、これを抑制するための動作が必要であり、生産性が低く、省エネ性の不良な動作となった。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】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２】定着装置１５が有する加熱部材２０の構成を示す図である。
【図３】加熱部材２０が有する面状発熱体２１の展開図である。
【図４】面状発熱体が有する発熱層における、長手方向一端部からの長さに対する、温度分布、発熱量分布、電気抵抗分布、厚み分布を示した図である。
【図５】本発明の第２実施形態である定着装置３５の構成を示す図である。
【図６】定着装置３５が有する加熱部材４０の構成を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態である定着装置４５の構成を示す図である。
【図８】定着装置４５が有する加熱部材５０の構成を示す図である。
【図９】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１０】ＤＨ定着方式の面状発熱体が有する発熱層における、長手方向一端部からの長さに対する、温度分布、発熱量分布、電気抵抗分布、厚み分布を示した図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１５，３５，４５  定着装置
１５ａ  定着ローラ
１５ｂ  加圧ローラ
２０，４０，５０  加熱部材
２１，４１，５１  面状発熱体
２２，４２，５２  電極
２３，４３  基材
２５  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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【図１０】
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