JP2004212420A - 加熱ベルト、像加熱装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】シート状部材の始端部と終端部が各端面を互いに対向させて連結された、環状のベルト形状を有する誘導加熱用の発熱層が、その継ぎ目部において十分な接合強度を有し、しかも継ぎ目部における周方向の温度ムラが抑制された加熱ベルトを提供する。
【解決手段】シート状部材の始端部と終端部が各端面を互いに対向させて連結された環状のベルト形状を有するとともに、導電層を含み電磁誘導により発熱する発熱層４１と、発熱層の始端部と終端部の端面が対向する継ぎ目の内周面側に貼付された補強部材４３と、発熱層と補強部材との間に介在して発熱層と補強部材とを電気的に接続する導電性接着剤４４とを備える。補強部材は、少なくとも発熱層と対向する面に発熱層の持つ抵抗値よりも高い抵抗値を持つ導電層を有する。
【選択図】 図５
【解決手段】シート状部材の始端部と終端部が各端面を互いに対向させて連結された環状のベルト形状を有するとともに、導電層を含み電磁誘導により発熱する発熱層４１と、発熱層の始端部と終端部の端面が対向する継ぎ目の内周面側に貼付された補強部材４３と、発熱層と補強部材との間に介在して発熱層と補強部材とを電気的に接続する導電性接着剤４４とを備える。補強部材は、少なくとも発熱層と対向する面に発熱層の持つ抵抗値よりも高い抵抗値を持つ導電層を有する。
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁誘導により渦電流を発生させて発熱する加熱ベルト、あるいは加熱ローラに関する。また、そのような加熱ベルト等を備え、特に電子写真装置、静電記録装置等の画像形成装置において未定着画像を熱定着するために使用される像加熱装置に関する。更に、そのような像加熱装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加熱定着装置に代表される像加熱装置として、従来からフィルム加熱方式、加熱ローラ方式等の接触加熱方式が一般に用いられている。近年、ウォームアップ時間の短縮化などを目的に、熱容量の小さいフィルム加熱方式やベルト加熱方式に、電磁誘導加熱を利用した発熱機構の提案がなされている。
【０００３】
フィルム加熱方式の一例が、例えば特許文献１に開示されており、図２４にその構造を示す。回転するエンドレスフィルム１０１の内側に、励磁コイル１０３と鉄心１０２とからなる励磁部材が配置されている。フィルム１０１の外側に、励磁部材と対向して加圧ローラ１０４が配置されている。加圧ローラ１０４は、フィルム１０１を挟んで励磁部材を含む固定部品に対して所定の押圧力で圧接されている。加圧ローラ１０４が回転すると、フィルム１０１は、内部の励磁部材などの固定部品上を摺動しながら加圧ローラ１０４と一緒に回転する。
【０００４】
励磁部材はフィルム１０１に交番磁界を貫通させて、フィルム１０１内に渦電流を発生させる。フィルム１０１は渦電流によって発熱し、フィルム１０１と加圧ローラ１０４との間に形成されるニップ部を通過する被記録材（紙）１０５上のトナー像１０６を定着する。フィルム１０１は３層構成になっており、中央の層１０７が導電層で、この部分に渦電流が生じ発熱する。内側の層１０８は低熱伝導性の層で、導電層１０７で発生した熱が内側に設置された励磁コイル１０３等の固定部品に伝わりにくくすると同時に、該固定部品に対する摺動特性を確保する。外側の層１０９はトナー１０６との離型性をよくするための樹脂層である。
【０００５】
また、加熱ローラ方式の一例が、特許文献２に開示されており、図２５にその構造を示す。加熱ローラ１１０は、回転軸１１３とその外側の弾性層１１２とからなる中実の支持層と、該支持層の外側に設けられ、該支持層に支持された、導電性を有する発熱層１１１とを有し、支持層と発熱層１１１とが一体として回転する。中空の加圧ローラ１１６が、上記加熱ローラ１１０に所定の押圧力で圧接されてニップ部を形成している。加圧ローラ１１６の内部に、励磁コイル１１４と芯材１１５とからなる励磁部材が配置されている。励磁部材から交番磁界を発生させて、加熱ローラ１１０の発熱層１１１内に渦電流を発生させる。発熱層１１１は渦電流によって発熱し、加熱ローラ１１０と加圧ローラ１１６との間のニップ部を通過する被記録材（紙）１１７上のトナー像１１８を定着する。
【０００６】
上記いずれの従来例においても、フィルム１１１あるいは発熱層１１１は、シリンダー状のベルトにより構成されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−１１４２７６号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平１１−２８８１９０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなベルトを作成する場合、シームレスベルトは加工費が高い。したがって、低コストで作製するために、図２６に示すように、例えば発熱層１２０からなるシートの対向する辺を接合して接合部１２１を形成し、継ぎ目付きのシリンダー状にすることが考えられる。そのようにしてシリンダー状にしたベルトを発熱層として機能させるためには、発熱層の始端部と終端部とを電気的に接続する必要がある。継ぎ目部１２２の接合方法として、溶接や接着等の方法がある。
【００１０】
しかしながら、継ぎ目付きのベルトを用いる場合、発熱層の始端部と終端部とを重ねて接合すると段差ができる。そのベルトを定着装置に用いると、画像上にスジとなって現れてしまう。また、継ぎ目部の厚みが非継ぎ目部に比べて２倍になり、電気抵抗が厚みに反比例するので半分となり、発熱量が減少するため、発熱層の周方向の温度ムラが発生する。
【００１１】
従って、始端部と終端部とを重ね合わせることなく、互いの端面を対向させて突き合わせ、接合することが望ましい。しかし、溶接、接着に関わらず、突き合わせて接合した場合、接合部分の面積が狭いので接合強度が十分確保できず、発熱層の耐久性が低下してしまう。
【００１２】
そこで本発明は、シート状部材の始端部と終端部が各端面を互いに対向させて連結された、環状のベルト形状を有する誘導加熱用の発熱層が、その継ぎ目部において十分な接合強度を有し、しかも継ぎ目部における周方向の温度ムラが抑制された加熱ベルトを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の加熱ベルトは、シート状部材の始端部と終端部が各端面を互いに対向させて連結された環状のベルト形状を有するとともに、導電層を含み電磁誘導により発熱する発熱層と、前記発熱層の始端部と終端部の端面が対向する継ぎ目の内周面側に貼付された補強部材と、前記発熱層と前記補強部材との間に介在して前記発熱層と前記補強部材とを電気的に接続する導電性接着剤とを備える。前記補強部材は、少なくとも前記発熱層と対向する面に前記発熱層の持つ抵抗値よりも高い抵抗値を持つ導電層を有する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の加熱ベルトは、発熱層を有するベルトの始端面と終端面を対向させた継ぎ目部に、導電層を有する補強部材を導電性接着剤により接合して、発熱層の始端部と終端部とを電気的に接続した構成を有する。それにより、渦電流が継ぎ目部を流れる場合、継ぎ目を迂回して、発熱層から導電性接着剤を通過して補強部材に流れ、再び導電性接着剤を通過して発熱層に戻るように流れる。この構成において、導電性接着剤の体積抵抗率、厚さおよび補強部材の体積抵抗率、厚さについて好適な大きさを選択することにより、渦電流が継ぎ目部を流れる場合と非継ぎ目部を流れる場合との電気抵抗を均一化することができる。その結果、発熱量分布を均一にし、発熱層における周方向の温度ムラを抑制することができる。
【００１５】
ただし、上記のように、渦電流が継ぎ目部を流れるのは発熱層の幅（加熱ベルトの回転軸方向の長さ）方向の端部である。発熱層の幅方向の中央部については、渦電流は継ぎ目に対して平行に流れ、殆ど継ぎ目部を流れることはない。渦電流が継ぎ目に対して平行に流れる際には、発熱層と補強部材に分流する。補強部材に流れる渦電流が大きいと、発熱層の幅方向の中央部における発熱量が低下する。そこで、補強部材の抵抗値を発熱層の抵抗値よりも高くすることによって、発熱層の幅方向の中央部において発熱層と並列している補強部材に流れる渦電流を制限する。その結果、継ぎ目部における発熱層の幅方向中央部の発熱量が減少することが抑制され、継ぎ目部における周方向の温度ムラが抑制される。
【００１６】
上記構成において、発熱層の始端部と終端部に各々、一方が内周面側から他方が外周面側から段差を設けて肉薄にした肉薄部からなる継ぎ手が形成され、前記始端部と終端部の各継ぎ手の肉薄部の面同士が接着または溶接により接合された構成とすることができる。それにより、接合面積が大きくなり、より高い接合強度が得られ、発熱層の耐久性が向上する。
【００１７】
好ましくは、発熱層は、樹脂材料からなる基材と、前記基材の内周面側に積層された導電層とを備える。それにより、発熱層を、弾性定数の小さい樹脂材料と厚みの薄い導電層から構成することができるので、発熱層がニップ部で変形することにより発生する応力が、発熱層の弾性定数の低下と、導電層の厚さの低下に比例して低減し、発熱層の耐久性が向上する。また、発熱層は、導電層がそれを単体で取り扱うには困難な薄さであっても、樹脂材料からなる基材の内周面側に積層することにより薄く形成できるので、体積抵抗率の小さい導電層も扱うことができ、材料選択の幅が広がる。
【００１８】
発熱層の外周面側が、周方向において無端であって第１の弾性層を有する表層により被覆された構成とすることもできる。それにより、継ぎ目を覆うことで表面の平滑化が可能となり、画像への影響を抑制することができる。
【００１９】
また、ベルト本体が、発熱層の外周面側に第２の弾性層を有するシート状部材を環状に形成した構成とすることもできる。それにより、Roll to Roll工法により第２の弾性層を有する発熱層を安価に作製できる。
【００２０】
好ましくは、補強部材または導電性接着剤の少なくともいずれかに磁性層を有する構成とする。それにより、継ぎ目部の磁束密度が増加し、その部分の発熱量が増加する。継ぎ目はほとんど電流が流れないため発熱しないので、その分を補うことができ、発熱層の周方向の温度ムラを抑制することができる。
【００２１】
補強部材は、樹脂材料からなる基材と、前記基材の外周面側に積層された導電層とを備えた構成とすることができる。それにより、熱容量を下げて、昇温が妨げられることを緩和し、発熱層の周方向の温度ムラを抑制することができる。
【００２２】
好ましくは、導電層が基材の端部にのみ設けられた構成とする。それにより、熱容量の低い樹脂材料が発熱層に近接するため、昇温が妨げられることが緩和され、発熱層の周方向の温度ムラを抑制することができる。
【００２３】
好ましくは、補強部材の内周面側に、磁性粉末を分散させた樹脂層が積層された構成とする。継ぎ目ではほとんど電流が流れないため発熱しない。そこで上記の構成を用いることにより、継ぎ目部における磁束密度が増加し、誘導電流が増加して、継ぎ目における発熱量の低下を補うことができる。上記樹脂層は、磁性粉末が分散された樹脂を用いているので、透磁率を上げるために厚さを増しても電気抵抗を下げないようにすることができる。電気抵抗を下げないので、磁性粉末を分散させた樹脂層の存在により発熱量が低下することはない。また、樹脂を用いているので、厚くしても弾性があるため、ニップ部への影響が少なく、画像への影響は少ない。
【００２４】
好ましくは、ベルト本体の継ぎ目に磁性粉末が分散された樹脂が充填された構成とする。継ぎ目はほとんど電流が流れないため発熱しないが、継ぎ目部の磁束密度が増加するため、その近傍部分の発熱量が増加する。そのため、発熱層の周方向の温度ムラを抑制することができる。
【００２５】
上記いずれかの構成の加熱ベルトと、前記加熱ベルトの内周面側に設けた第３の弾性層と、前記第３の弾性層の内周面側に設けた前記第３の弾性層を保持する保持部材とを備えた加熱ローラを構成することができる。加熱ベルトの下に設けた第３の弾性層によって、補強部材による凹凸を吸収することができ、画像への影響を抑制することができる。
【００２６】
本発明の像加熱装置は、上記構成の加熱ローラと、前記発熱層を外部から励磁して発熱させる励磁手段と、前記加熱ローラに圧接してニップ部を形成する加圧手段とを有し、前記ニップ部に画像を担持した被記録材を通過させて画像を熱定着させる構成とすることができる。
【００２７】
また本発明の他の構成の像加熱装置は、上記のいずれかの構成の加熱ベルトと、前記加熱ベルトの発熱層を外部から励磁して発熱させる励磁手段と、前記加熱ベルトに圧接してニップ部を形成する加圧手段とを有し、前記ニップ部に画像を担持した被記録材を通過させるように構成される。そして、前記発熱層と前記補強部材が重なっている継ぎ目部における単位面積当りの発熱量が、前記発熱層のみが存在する他の部分における単位面積当りの発熱量よりも大きくなるように、前記発熱層と前記補強部材の抵抗値が各々設定される。
【００２８】
また、被記録材に未定着画像を形成し担持させる画像形成手段と、前記未定着画像を前記被記録材に熱定着させる上記の像加熱装置とを有する画像形成装置を構成することができる。
【００２９】
図１は、本発明の実施形態における加熱ベルトが使用された画像形成装置の一例の断面図である。加熱ベルトを用いて加熱ローラが構成され、その加熱ローラを備えた像加熱装置が定着装置として用いられている。以下にこの装置の構成と動作を説明する。
【００３０】
１は電子写真感光体（以下「感光ドラム」という）である。感光ドラム１は矢印の方向に所定の周速度で回転駆動されながら、その表面が帯電器２によりマイナスの所定の暗電位Ｖ０に一様に帯電される。一様に帯電された感光ドラム１の表面が、レーザビームスキャナ３からのレーザビームで走査され露光されて、露光部分が電位絶対値が小さくなって明電位ＶＬとなり、感光ドラム１面に静電潜像が形成される。レーザビームスキャナ３は、図示しない画像読取装置やコンピュータ等のホスト装置から入力される、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビームを出力する。
【００３１】
感光ドラム１面に形成された潜像は、現像器４により、マイナスに帯電した粉体トナーで反転現像されて顕像化される。現像器４は回転駆動される現像ローラ４ａを有し、そのローラ外周面にマイナスの電荷をもったトナーの薄層が形成されて、感光ドラム１面と対向している。現像ローラ４ａには、その絶対値が感光ドラム１の暗電位Ｖ０より小さく、明電位ＶＬより大きな現像バイアス電圧が印加されている。これにより、現像ローラ４ａ上のトナーが感光ドラム１の明電位ＶＬの部分にのみ転移して潜像が顕像化される。
【００３２】
一方、給紙部１０からは被記録材（例えば、紙）１１が一枚ずつ給送され、レジストローラ対１２、１３の間を通過して、感光ドラム１とこれに当接させた転写ローラ１４とからなる転写部へ、感光体ドラム１の回転と同期した適切なタイミングで送られる。転写バイアス電圧が印加された転写ローラ１４の作用によって、感光ドラム１上のトナー像は被記録材１１に順次転写される。転写部を通った被記録材１１は感光ドラム１から分離され、定着装置１５へ導入され、転写トナー像の定着が行われる。定着され像が固定された被記録材１１は、排紙トレイ１６へ出力される。
【００３３】
被記録材１１が分離した後の感光ドラム１の面は、クリーニング装置１７で転写残りトナー等の残留物が除去されて清浄にされ、繰り返し次の作像に供される。
【００３４】
定着装置１５は、加熱ローラと、加熱ローラを電磁誘導加熱する励磁手段と、加熱ローラに圧接してニップ部を形成する加圧手段とを有する。なお、転写と定着とを同時に行う画像形成装置であっても、未定着画像を担持させて定着することと定義する。
【００３５】
加熱ローラは、加熱ベルトと、加熱ベルトの内周面側に設けた弾性層と、その弾性層の内周面側に設けた当該弾性層を保持する保持部材とから構成される。その具体的な構成については後述する。また、本発明の実施の形態における加熱ベルトは、上記のような加熱ローラとしてではなく、ベルトの状態で像加熱装置を構成する場合にも適用できる。
【００３６】
以下に、本発明の実施の形態における加熱ベルトについて、主として加熱ローラを構成する場合を例として詳細に説明する。
【００３７】
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態における加熱ベルトが用いられた像加熱装置の一例について説明する。
【００３８】
図２は、定着装置として使用される本発明の実施の形態１に係る像加熱装置の断面図である。加熱ローラ２１は、外周面側から順に配置された、加熱ベルト２２、低熱伝導材よりなる第３の弾性層２３（第１、第２の弾性層は後述）、および第３の弾性層２３を保持し回転軸となる保持部材２４から構成されている。第３の弾性層２３は、低熱伝導性の発泡状の弾性体からなる。
【００３９】
加熱ローラ２１の外周の円筒面に対向して、励磁手段を構成する誘導加熱コイル２５が配置されている。誘導加熱コイル２５の線束は、加熱ローラ２１の円筒面を覆うように、加熱ローラ２１の回転中心軸を中心軸とする仮想の円筒面上に、密着して配置されている。図３（ｂ）に、誘導加熱コイル２５の線束の平面形状を示す。図３（ａ）は、加熱ローラ２１と誘導加熱コイル２５を、図２と同様の断面で示す。誘導加熱コイル２５の線束は、加熱ローラ２１の幅方向の端部では、加熱ローラ２１の外周面に沿って円弧状に配置され、それ以外の部分では外周面の母線方向に沿って配置されている。誘導加熱コイル２５の卷回中心軸は、加熱ローラ２１の回転軸方向の略中心点において加熱ローラ２１の回転中心軸と略直交する。誘導加熱コイル２５は、卷回中心軸に対してほぼ対称に形成されている。線束は表面の接着剤により互いに接着され、図示した形状を保っている。図２に示すように、加熱ローラ２１と誘導加熱コイル２５の間には、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などの耐熱温度の高い樹脂からなる断熱部材２６が配置されている。
【００４０】
誘導加熱コイル２５の背面には、誘導加熱コイル２５とともに励磁手段を構成する背面コア２７が配置されている。背面コア２７の平面形状を図４に示す。背面コア２７は、誘導加熱コイル２５の卷回中心軸を通り、加熱ローラ２１の回転中心軸と平行に配置された中心コア２７ａと、誘導加熱コイル２５に対して加熱ローラ２１とは反対側に、誘導加熱コイル２５と離間して配置された略Ｕ字状のＵ字コア２７ｂとからなる。Ｕ字コア２７ｂは、加熱ローラ２１の回転中心軸と誘導加熱コイル２５の卷回中心軸とを含む面に対して略対称なＵ字状である。またＵ字コア２７ｂは、図４に示すように、加熱ローラ２１の回転軸方向に離間して複数個配置されている。Ｕ字コア２７ｂは、誘導加熱コイル２５から外部に漏れる磁束を捕捉する。図２に示すように、各Ｕ字コア２７ｂの両先端は、誘導加熱コイル２５と対向しない範囲まで延長され、発熱ロ−ラ２１と直接対向している。また、中心コア２７ａは、誘導加熱コイル２５を介さずに加熱ローラ２１と直接対向している。
【００４１】
背面コア２７の材料として、例えばフェライトを用いることができる。背面コア２７の材料としては、フェライトやパーマロイ等の高透磁率で体積抵抗率の高い材料が望ましいが、透磁率が多少低くても磁性材であれば用いることができる。
【００４２】
加熱ローラ２１の周面に対して、加圧手段となる加圧ローラ２８が当接している。加圧ローラ２８は、金属軸２９の表面にシリコーンゴムよりなる弾性層３０を積層した構造を有する。弾性層３０は、一例として、硬度５０度（ＪＩＳ−Ａ）であり、加熱ローラ２１に対して全体で約２５０Ｎの力で圧接され、ニップ部３１を形成している。加圧ローラ２８の有効長は、加熱ローラ２１の有効長とほぼ同一であるが、加熱ベルト２２の幅より僅かに長い。従って、加熱ベルト２２は、加熱ローラ２１の第３の弾性層２３と加圧ローラ２８との間で全幅にわたって均一に加圧される。加圧ローラ２８は、金属軸２９の両端の軸受により回転可能に支持された従動ローラである。
【００４３】
加圧ローラ２８の弾性層３０の硬度は、加熱ローラ２１の表面硬度より大きく設定されるので、図２に示すように、ニップ部３１では加熱ローラ２１の加熱ベルト２２及び第３の弾性層２３が加圧ローラ２８の外周面に沿って凹状に変形している。そのため、ニップ部３１から出てくる被記録材３４の進行方向が、加熱ローラ２１の外表面から離れる方向になり、被記録材３４の加熱ローラ２１からの剥離性が極めて良い。
【００４４】
３２は温度検知センサであり、加熱ローラ２１の表面に接触しながら摺動し、ニップ部３１の直前の加熱ローラ２１の表面の温度を検知し、図示しない制御回路にフィードバックする。それにより、加熱ローラ２１の表面温度は、摂氏170度に制御される。
【００４５】
上記の加熱ローラ２１と誘導加熱コイル２５及び背面コア２７からなる励磁手段とによって、加熱ローラ２１の加熱ベルト２２に渦電流を生じさせて発熱させる。図３（ｃ）に、その渦電流３５の様子を示す。３６は、後述する加熱ベルト２２における発熱層の継ぎ目である。渦電流は電磁誘導によって発生する磁束を弱める方向に流れるので、誘導加熱コイル２５に流れる電流と向きは逆で、同じ経路を辿るように加熱ベルト２２の発熱層の表面を流れる。
【００４６】
誘導加熱コイル２５により生じた磁束は、中心コア２７ａと加熱ローラ２１との対向部から加熱ローラ２１の加熱ベルト２２内に入り、加熱ベルト２２内を通過し、Ｕ字コア２７ｂの両端部からＵ字コア２７ｂ内に入り、Ｕ字コア２７ｂ内を通過して、中心コア２７ａに戻る。加熱ベルト２２の厚さが表皮深さ以上のときは、ほとんどの磁束は加熱ベルト２２内を通過する。励磁回路３３により交流駆動されることによって発生する渦電流は、表皮効果によってほとんど加熱ベルト２２内にのみ発生し、加熱ベルト２２内にジュール熱が発生する。
【００４７】
上記構成の像加熱装置の一例として、実施例における各部寸法を示す。加熱ローラ２１の直径は30mmであり、その有効長はJIS規格のA4用紙の幅（短辺長さ）に対して余裕を持たせた長さとした。第３の弾性層２３は、シリコーンゴムの発泡体よりなり、硬度45度（ASKER-C）、厚さ5mmとした。保持部材２４は非磁性のステンレス鋼SUS304と、その表面にフェライトよりなる厚さ1mmの遮蔽層を形成したものを用いた。保持部材２４の直径は20mmとした。誘導加熱コイル２５は加熱ローラ２１の外周の円筒面に対向して配置され、表面を絶縁した外径0.15mmの銅線からなる線材を60本束ねた線束を、10回周回して形成した。
【００４８】
次に、加熱ローラ２１に用いられる加熱ベルト２２の構成について、詳細に説明する。図５に、本実施の形態における加熱ベルト２２の断面を示す。４１は、導電層を有する薄肉シート状の発熱層であり、始端部と終端部の各端面を互いに対向させた状態で継ぎ目３６を形成し、継ぎ目３６を含む継ぎ目部４２において連結されて、環状ベルトとして形成されている。始端部と終端部の連結は、継ぎ目部４２の内周面側に、補強部材４３を導電性接着剤４４で接合することによりなされている。補強部材４３は、少なくとも発熱層４１に対向する面に導電層（図示せず）を有する薄肉の部材である。導電性接着剤４４は、発熱層４１と補強部材４３を電気的に接続する機能も有する。補強部材４３の導電層は、発熱層４１の持つ抵抗値よりも高い抵抗値を持つ。
【００４９】
図６は、図５の継ぎ目部４２を拡大して示した断面図である。渦電流３５の流れる経路が示されている。図３（ｃ）に示したように、渦電流３５は、発熱層４１の幅方向の端部で継ぎ目３６を横断する。導電性接着剤４４の体積抵抗率、厚さ、および補強部材４３の体積抵抗率、厚さについて適切な大きさを選択することにより、渦電流３５が継ぎ目部４２を流れる場合と非継ぎ目部を流れる場合との電気抵抗を均一にすることができる。それにより、発熱量分布を実用上問題のないレベルにまで均一にすることが可能となる。なお、渦電流３５は導電性接着剤４４を厚み方向に通過するだけで、導電性接着剤４４の中は殆ど流れない。そのため導電性接着剤４４は殆ど発熱しない。従って、補強部材４３が無い構成で、導電性接着剤４４だけを調整しても、発熱量分布を均一にすることはできない。
【００５０】
更に、継ぎ目部４２において、発熱層４１の幅方向中央部における発熱量が周方向において不均一になることを抑制するために、次の条件も満たすように設定する。図３（ｃ）に示したように、渦電流３５が継ぎ目３６を横断するのは発熱層４１の両端部Ｓ２であり、発熱層４１の幅方向中央部Ｓ１では継ぎ目３６に対して平行に流れ、殆ど継ぎ目３６を横断することはない。渦電流３５が継ぎ目３６に対して平行に流れる場合、発熱層４１と補強部材４３に分流する。補強部材４３に流れる渦電流が大きいと、発熱層の幅方向の中央部における発熱量が低下する。そこで本実施の形態では、補強部材４３の抵抗値を発熱層４１の抵抗値よりも高くする。それにより、発熱層４１と並列する補強部材４３に流れる渦電流３５が制限され、継ぎ目部４２における発熱量が減少することを抑制することができる。それについて、図７を参照してより具体的に説明する。
【００５１】
図７に示すように、発熱層４１の体積抵抗率をρ１、厚さをＴ１とし、補強部材４３の体積抵抗率をρ２、厚さをＴ２とする。ｉは電流の流れる方向を示す。上記の条件は、（ρ１／Ｔ１）＜（ρ２／Ｔ２）で示され、この式を満たすように、ρ１、ρ２、Ｔ１、Ｔ２の値を調整する。
【００５２】
発熱層４１が有する導電層の材料としては、金属を用いることができる。また金属は磁性材料であっても、非磁性材料であっても良い。磁性材料としては強磁性体、例えば、鉄、パーマロイ、クロム、コバルト、ニッケル、フェライト系ステンレス鋼（SUS430）、マルテンサイト系ステンレス鋼（SUS416）などを用いる。非磁性材料としては常磁性体あるいは反磁性体、例えば、アルミニウム、金、銀、銅、黄銅、燐青銅、チタン、オーステナイト系ステンレス鋼（SUS304）などを用いることができる。
【００５３】
補強部材４３が有する導電層の材料は、発熱層４１の持つ抵抗値よりも高い抵抗値を持っていれば、いかなる金属であっても良い。また、金属は磁性材料であっても、非磁性材料であっても良い。
【００５４】
実施例では、発熱層４１として、厚さ40μｍのニッケル（体積抵抗率：7.1×10-8Ωm）のシートを巻いてベルト状にした（ρ１／Ｔ１＝1.8×10-3Ω）。補強部材４３として、厚さ50μｍのSUS304（体積抵抗率：8×10-7Ωm）を10mmの幅に切断して用いた（ρ２／Ｔ２＝1.6×10-2Ω）。導電性接着剤４４として、フィラーはニッケル粒子、ベースレジンはポリイミドで構成されたものを用いた。なお、発熱層４１の外周面に露出しない程度ならば、継ぎ目部４２から導電性接着剤４４がはみ出しても問題ない。
【００５５】
発熱層４１における始端部と終端部の継ぎ目部４２の連結強度を高めるために、図８に示すように、始端部と終端部とに継ぎ手４５を設けた発熱層４１ａを用いることもできる。図９に、発熱層４１ａを環状ベルトに形成する前の状態を示し、継ぎ手４５の形状について説明する。継ぎ手４５は、発熱層４１の始端部と終端部における、互いに反対側の平面を削り取って肉薄にした段差部４５ａ、４５ｂにより構成される。これらの段差部４５ａ、４５ｂどうしを接着または溶接することによって、継ぎ目部４２における接合面積を大きくし、継ぎ目部４２の接合強度を向上させることができる。段差部４５ａ、４５ｂどうしを導電性接着剤で接合し、この導電性接着剤と、発熱層４１と補強部材４３とを接着している導電性接着剤４４とを合わせて、電気抵抗を調整しても良い。
【００５６】
継ぎ手４５の寸法は、段差部４５ａ、４５ｂどうしを接着する場合、図９に示した、ａ、ｂ、ｔがそれぞれ、a=b=(t−接着剤厚さ)/2、となるように調整する。また、継ぎ手同士を溶接する場合、a=b=t/2となるように調整する。
【００５７】
また、図１０に示すように、発熱層４１は、樹脂材料からなる基材４６と、基材４６の内周面側に積層された導電層４７とから構成されていても良い。基材４６となる樹脂材料としては、PI（ポリイミド）、PA（ポリアミド）、PEEK（ポリエーテルエーテルケトン）、PPS（ポリフェニレンサルファイド）などの耐熱温度の高い樹脂を用いることができる。導電層４７の材料としては、金属を用いることができる。また、金属は磁性材料であっても非磁性材料であっても良い。
【００５８】
次に、導電性接着剤の厚さと体積抵抗率を変化させたときの、継ぎ目部における電流密度について解析した結果について説明する。解析のために、図１１に示すように、継ぎ目部の発熱層４１を幅12mmで切り取ったサンプルを設定し、両端に電位差100Vを与えたときに流れる電流密度を求めた。発熱層４１として、厚さ40μｍのニッケル（体積抵抗率：7.1×10-8Ωm）を用いた。補強部材４３として、厚さ50μｍのSUS304（体積抵抗率：8×10-7Ωm）を10mmの幅に切断して用いた。導電性接着剤４４として、フィラーがニッケル粒子、ベースレジンがポリイミドで構成されたもの（体積抵抗率：1×10-3Ωm〜1×10-5Ωm）であり、導電性接着剤４４の厚さが２０μｍと５０μｍのものを用いた。Ｔａが導電性接着剤４４の厚さである。
【００５９】
また、Niシームレスベルトの場合の電流密度を解析し、上記の継ぎ目部に流れる電流密度を解析した値とNiシームレスベルトの場合との比を計算して、抵抗比とした。以上の解析の結果を表１に示す。電流密度の単位はA/m2であり、Niシームレスベルトの場合、電流密度は1.167×1011 (A/m2)であった。
【００６０】
【表１】
【００６１】
表１から、導電性接着剤４４の厚さが20μｍであれば、体積抵抗率が1×10-4Ωm〜1×10-5Ωmで、抵抗比が１に近いことが分かる。つまり、継ぎ目部に流れる電流密度と非継ぎ目部に流れる電流密度とがほぼ等しくなるため、発熱量分布もほぼ均一になる。
【００６２】
また上記とは別に、補強部材４３として厚さ40μｍ、幅10mmのニッケル（体積抵抗率：7.1×10-8Ωm）を用い、導電性接着剤４４として厚さ20μｍ、体積抵抗率1×10-4Ωmのものを用いた場合の抵抗比を解析したところ、0.728と小さくなることが分かった。従って、補強部材４３の体積抵抗率、厚さについても、適切な値が必要であることが判る。
【００６３】
また、図２に示した第３の弾性層２３は、継ぎ目部による画像への影響を最小にするために、補強部材４３によって生じる凹凸を吸収する機能を有する。そのために、第３の弾性層２３の硬度は20〜50度（ASKER-C）の範囲内にあることが望ましい。５０度よりも硬いと補強部材の凹凸を吸収する効果が不充分であり、２０度よりも柔らかいと、定着のための圧力が不充分である。
【００６４】
（実施の形態２）
実施の形態２における加熱ベルトの断面を図１２に示す。この加熱ベルトにおいては、発熱層４１の外周面側が、表層４８で被覆されている。表層４８は、周方向が無端となるように構成されている。
【００６５】
表層４８を設けることにより、蓄熱して周方向の温度分布を均一にする効果が得られる。また、継ぎ目を表層４８で覆うことで表面が平滑化され、継ぎ目による画像への影響を抑制することができる。
【００６６】
表層４８は、被記録材との密着をよくするために設けた層と、その外周面側に積層された離型層を含む層として構成することができる。また表層４８は、第１の弾性層からなり、第１の弾性層は被記録材との密着をよくするために設けた層であっても良い。また表層４８は、第１の弾性層からなり、第１の弾性層が離型層であっても良い。
【００６７】
被記録材との密着をよくするために設けた層としては、シリコーンゴム、他の耐熱性のゴムや樹脂を用いることができる。離型層としては、PTFE（四フッ化エチレン）、PFA（四フッ化エチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体）、FEP（四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体）などのフッ素系の樹脂を用いることができる。
【００６８】
図１３に、図１２の構成の変形例である加熱ベルトを示す。この例では、表層を形成する第２の弾性層４８ａが、周方向で無端ではなく継ぎ目を有する。第２の弾性層４８ａの継ぎ目は、発熱層４１と同じ位置に形成されている。この構成でも、蓄熱して周方向の温度分布を均一にする効果が得られる。
【００６９】
この加熱ベルトは、図１４に示すような、発熱層４１の外周面側に第２の弾性層４８ａを有するシート材を用いて作製することができる。実施例では、発熱層４１として厚さ40μｍのニッケルを用い、第２の弾性層４８ａとしてシリコーンゴムを用い、厚さ200μｍ、硬度20度（JIS-A）とした。第２の弾性層４８ａの厚さは200μｍに限定されるものではなく、50μｍから500μｍの範囲が望ましい。このような構成の場合、Roll to Roll工法により第２の弾性層４８ａを有する発熱層４１を安価に作製でき、この発熱層を用いることで加熱ベルトを更に低コストで作製することができる。
【００７０】
（実施の形態３）
実施の形態３における加熱ベルトについて、図１５を参照して説明する。図１５（ａ）は、加熱ベルトの継ぎ目部の周辺部を示す。図１５（ｂ）は、加熱ベルトの平面形状と渦電流の分布を示す。図１５（ｃ）は、図１５（ｂ）のＡ−Ａ矢視断面、すなわち加熱ベルトの幅方向における補強部材４３の断面を示す。本実施の形態は、補強部材４３の構成が上記実施の形態と相違する。補強部材４３は、樹脂材料からなる基材４９と、基材４９の外周面側に積層された導電層５０とから構成されている。
【００７１】
基材４９となる樹脂材料としては、PI（ポリイミド）、PA（ポリアミド）、PEEK（ポリエーテルエーテルケトン）、PPS（ポリフェニレンサルファイド）などの耐熱温度の高い樹脂を用いることができる。導電層５０の材料としては、金属を用いることができる。金属は、磁性材料であっても非磁性材料であっても良い。
【００７２】
この補強部材４３は、基材４９が樹脂材料であり、基材４９に積層された導電層５０も薄くできるので、補強部材４３の熱容量を下げることができ、そのため、昇温を妨げる要因が排除されて、発熱層４１の周方向の温度ムラを抑制することができる。すなわち、実施の形態１の構成により発熱量を均一にした上で、熱容量を下げることにより、温度ムラの抑制がより効果的になる。
【００７３】
図１６のように構成すれば、より効果的である。図１６（ａ）は、加熱ベルトの平面構造を示す。図１６（ｂ）は、図１６（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面、すなわち加熱ベルトの幅方向における補強部材５１の断面を示す。補強部材５１は、基材４９に導電層５０ａが積層された構造は図１５の場合と同様であるが、導電層５０ａは両端部にのみ付与されている。このように、幅方向中央部において、発熱層４１の幅方向長さに対する少なくとも半分の長さの導電層が除去されていても良い。図１６（ａ）に示すように、渦電流の経路は、発熱層４１の幅方向の端部でのみ継ぎ目部を通るので、補強部材５１の導電層５０ａは全面に亘って存在する必要はないからである。
【００７４】
熱容量の低い樹脂材料が発熱層に近接するため、昇温を妨げる要因が排除されて、発熱層の周方向の温度ムラを抑制することができる。
【００７５】
実施例では、発熱層４１として厚さ40μｍのニッケルを用い、補強部材５１として基材４９となる樹脂材料には厚さ25μｍ、幅5mmのPI（ポリイミド）、基材４９に積層される導電層５０ａとしては、厚さ8μｍの銅を用いた。発熱層４１の外周面には図１３のように、第２の弾性層４８ａとして厚さ200μｍのシリコーンゴムを設けた。
【００７６】
実施例では、発熱層４１が継ぎ目を持たないシームレスベルト（シリコーンゴム＋Ni）の場合の熱容量を１とすると、継ぎ目部（シリコーンゴム＋Ni＋導電性接着剤＋ポリイミド）の熱容量が1.15となった。また、補強部材が同じ厚さのSUSの場合は熱容量が1.26となるので、補強部材４１がポリイミドになることによって、継ぎ目部の熱容量が低下することが分かる。
【００７７】
上記構成の効果について、図２１を参照して説明する。図２１は、図２に示した構成において、継ぎ目の位置を基準とし、継ぎ目からの角度（ラジアン）を横軸に取り、加熱ローラ２１による温度上昇値（解析によって得られた値）を縦軸に取ったグラフである。図２において、加熱ローラ２１の回転中心を原点とし、水平方向をｘ軸、垂直方向をｙ軸とする。継ぎ目が最初、第２象限のｘ軸上にあるものとし、そこから継ぎ目が半回転して誘導加熱コイル２５を完全に通過したものとする。図２１は、継ぎ目が半回転した直後の、加熱ベルト２２上（発熱層のローラ軸方向の中央部）の温度上昇値の分布について、解析によって得られた結果を表している。
【００７８】
補強部材がポリイミドの場合、発熱層が均一な均一ベルト（シームレスベルト）の温度分布に対して温度分布が相当近接しており、低熱容量化の効果が確認される。
【００７９】
（実施の形態４）
実施の形態４における加熱ベルトの要部の断面を、図１７に示す。この実施の形態においては、補強部材４３または導電性接着剤４４のいずれかに磁性層が含まれる。導電性接着剤４４に磁性層を含ませる場合、金属フィラーを磁性体とすることもできる。
【００８０】
この構成によれば、磁性層によって継ぎ目部を通過する磁束密度が増加するため、その部分の発熱量が増加する。継ぎ目にはほとんど電流が流れないため発熱しないが、上記のように増加した発熱量で、その発熱不足分を補うことができる。これにより発熱層４１の周方向の温度ムラを抑制することができる。
【００８１】
磁性体としては強磁性体、例えば、鉄、パーマロイ、クロム、コバルト、ニッケル、フェライト系ステンレス鋼（SUS430）、マルテンサイト系ステンレス鋼（SUS416）などを用いる。
【００８２】
実施例では、発熱層４１として厚さ40μｍのニッケル、補強部材４３として厚さ40μｍ、幅10mm、比透磁率100のフェライト系ステンレス鋼（SUS430）、第２の弾性層４８ａとして厚さ200μｍのシリコーンゴムを用いた。
【００８３】
本実施の形態の加熱ベルトによる効果を確認するために、解析により、補強部材の材料を変えることによる平均発熱量分布の変化を調べた結果を図２０に示す。図２０は、継ぎ目の位置を基準として、継ぎ目からの角度（ラジアン）を横軸に取り、加熱ベルトが１回転したときの発熱量の平均値（解析により得た値）を縦軸に取ったグラフである。補強部材として、非磁性SUS、あるいは磁性SUSを用いた場合、および比透磁率μが１０００の磁性層を有するものを用いた場合について、平均発熱量分布がプロットされている。
【００８４】
非磁性SUSとしては、比透磁率1のオーステナイト系ステンレス鋼（SUS304）を、磁性SUSとしては、比透磁率100のフェライト系ステンレス鋼（SUS430）を用いた。補強部材４３として非磁性SUS（SUS304）および磁性SUSを用いた場合、厚さ40μｍ、幅10mmとした。磁性層の材料としては、純鉄：比透磁率＝１０００を用いた。その場合、補強部材の厚さ：t=20μｍ、幅：w=5mmとした。発熱層４１として厚さ40μｍのニッケル、第２の弾性層４８ａとして厚さ200μｍのシリコーンゴムを用いた。導電性接着剤は、厚さを20μｍ、体積抵抗率を1×10-4Ωmとした。
【００８５】
図２０から、補強部材が非磁性SUSの場合、継ぎ目以外では、発熱量がほぼ一定であることが分かる。補強部材が磁性SUSの場合、非磁性SUSに比べて継ぎ目部の平均発熱量が増加していることが分かる。また、補強部材の比透磁率μが１０００の場合、継ぎ目部の平均発熱量が更に増加していることが分かる。
【００８６】
既述の図２１に示した温度分布には、図２０と同様の補強部材の構成についての解析結果も示されている。補強部材が磁性SUSの場合、非磁性SUSに比べて温度ムラが抑制されており、磁束密度増加による発熱量増加の効果が確認される。また、補強部材の比透磁率が１０００の場合、均一ベルトの温度分布にほぼ近似しており、磁束密度増加による発熱量増加の効果が確認される。
【００８７】
継ぎ目部を通過する磁束密度を高めるためには、図１８に示すように、継ぎ目に磁性粉末が分散された樹脂５２を埋めても良い。この加熱ベルトは、第２の弾性層４８ａを有する発熱層４１を用いて形成され、外周面側から順に離型層５３、第２の弾性層４８ａ、導電層を有する薄肉の発熱層４１、導電性接着剤４４、および補強部材４３から構成されている。発熱層４１と第２の弾性層４８ａによって形成される継ぎ目に、磁性粉末が分散された樹脂５２が埋められている。
【００８８】
図１７の構成と同様に、継ぎ目に埋められた磁性体によって継ぎ目部を通過する磁束密度が増加するため、その部分の発熱量が増加する。従って、図１７の構成と同様の効果が得られる。
【００８９】
また、継ぎ目を樹脂５２で埋め、離型層５３により継ぎ目を覆っているので、加熱ベルト表面の平滑化が図られ、画像への影響を抑制する効果も得られる。
【００９０】
（実施の形態５）
実施の形態５における加熱ベルトの要部の断面を、図１９に示す。この実施の形態においては、補強部材４３の内周面側に、磁性粉末が分散された樹脂層５４が積層されている。この加熱ベルトは、外周面側から順に配置された、第２の弾性層４８ａ、導電層を有する薄肉の発熱層４１、導電性接着剤４４、少なくとも発熱層４１に対向する面に導電層を有する薄肉の補強部材４３、補強部材４３の内周面側に設けられた、磁性粉末が分散された樹脂層５４より構成されている。
【００９１】
補強部材４３の内周面側に、磁性粉末が分散された樹脂層５４を積層することにより、継ぎ目部における磁束密度を高めることができる。透磁率を上げるために磁性層の厚さを増しても電気抵抗を下げないので、発熱量を低下させることはない。厚さと磁性粉末の含有率を調整することにより、継ぎ目部の発熱量を増加させ、周方向の温度ムラを抑制することができる。
【００９２】
実施例では、発熱層４１として厚さ40μｍのニッケルを、補強部材４３として厚さ20μｍ、幅5mmのSUS304を、樹脂層５４として比透磁率200のフェライト粉末を体積含有率30%で分散したPI（ポリイミド）を厚さ33μｍで積層したものを用いた（厚さ20μｍ、比透磁率100の磁性層に相当）。第２の弾性層４８ａとして厚さ200μｍのシリコーンゴムを用いた。
【００９３】
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６における加熱ベルトは、構造的には、上記いずれかの実施の形態における加熱ベルトと同様である。相違する点は、例えば図６の構造の加熱ベルトにおいて、発熱層４１と補強部材４３が重なっている継ぎ目部４２における単位面積当りの発熱量が、発熱層４１のみが存在する他の部分における単位面積当りの発熱量よりも大きくなるように、発熱層４１と補強部材４３の抵抗値が設定されていることである。この構成に基づく作用について、図２２を参照して説明する。
【００９４】
誘導加熱を行うとき、表皮効果によって渦電流は導体表面に流れる。このとき渦電流の流れる深さを表皮深さδといい、電気伝導度をσ、透磁率をμ、周波数をｆとした場合以下の式で表すことができる。
【００９５】
δ＝１／（πσμｆ）1/2
表皮深さよりも薄い導体においては、渦電流は厚さ方向全体に流れることになる。その時、渦電流に対する抵抗値は面抵抗となり、（電気伝導度×厚さ）の逆数で表すことが出来る。ニッケルの場合、電気伝導度が１．４×１０7 で比透磁率１００なので、周波数が50kHzの時の表皮深さは６０μｍとなる。非磁性体の銅では、周波数が50kHzのときの表皮深さは２９０μｍとなる。
【００９６】
駆動電流を３０Ａ×１０Ｔ、駆動周波数を２５ｋＨｚと５０ｋＨｚにとり、電気伝導度と板厚をパラメータとして、電磁界解析により発熱量の変化を求めた結果が、図２２に示す関係である。横軸は面抵抗を駆動周波数で割った値、縦軸は発熱量である。図２２に示されるように、周波数によらず、発熱量が大きくなる条件は、面抵抗を駆動周波数で割った値が、２．８×１０-8〜１．６×１０-7（Ω／Ｈｚ）の範囲にある時である。なお、駆動周波数が２５ｋＨｚと５０ｋＨｚの間の範囲は、通常、電磁誘導により像加熱装置を構成する場合の好適な周波数範囲を含む。
【００９７】
このように、発熱量が抵抗値に対してピークを持つ特性を考慮すると、発熱層４１と補強部材４３の抵抗値を次のように設定すれば、発熱部分布の均一化に有効であることが判る。つまり、発熱層４１と補強部材４３が重なっている継ぎ目部における単位面積当りの発熱量が、発熱層４１のみが存在する他の部分における単位面積当りの発熱量よりも大きくなるように、発熱層４１と補強部材４３の抵抗値を設定する。それにより、継ぎ目部の発熱量を増加させ、周方向の温度ムラを抑制することが可能である。
【００９８】
本実施の形態に基づく加熱ベルトの実施例を表２に示す。この実施例は、駆動周波数を２５ｋＨｚ、加熱ベルトの直径Ｄ＝３０ｍｍ、加熱ベルトの幅Ｌ＝２００ｍｍに設定して構成されている。
【００９９】
【表２】
【０１００】
図２２より、この加熱ベルトにおける発熱層の面抵抗／駆動周波数に対する発熱量は５４０Ｗであり、継ぎ目部の面抵抗／駆動周波数に対する発熱量は５６０Ｗであることが判る。加熱ベルトの表面積はπＤＬ＝1.9×10-5であり、表２に示した単位面積当りの発熱量は、図２２で求めた発熱量を加熱ベルトの表面積で割ることにより得られる。表２に示したとおり、この実施例における発熱層と補強部材の抵抗値の設定により、継ぎ目部における単位面積当りの発熱量が増加している。それにより、周方向の温度ムラが抑制される。
【０１０１】
なお、以上の実施の形態は、図２に示したように、加熱ベルト２２が円環状であり、加熱ベルト２２の内周面側にある第３の弾性層２３と保持部材２４が１軸の場合についての例であるが、図２３に示すような２軸の構成であっても本発明は適用可能である。図２３の像加熱装置において、加熱ベルト２２ａは円環状ではなく、第３の弾性層２３および保持部材２４により形成された軸と、発熱ローラ５５により形成された軸からなる２軸により支持されている。
【０１０２】
【発明の効果】
本発明によれば、発熱層を有するベルトの始端面と終端面を対向させ接合した継ぎ目部が、補強部材の貼付により十分な接合強度を持ち、しかも、発熱層の幅方向の中央部において補強部材に流れる渦電流が制限されるので、継ぎ目部の発熱量が減少することが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における加熱ベルトが使用される画像形成装置の概略構成の一例を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態における加熱ベルトが用いられた像加熱装置の一例を示す断面図
【図３】（ａ）は図２の装置における加熱ローラと誘導加熱コイルの断面図、（ｂ）は誘導加熱コイルの線束の平面形状を示す平面図、（ｃ）は加熱ベルトに生じる渦電流を概念的に示す平面図
【図４】図２の装置における背面コアおよび誘導加熱コイルの平面形状を示す平面図
【図５】実施の形態１における加熱ベルトの断面図
【図６】同加熱ベルトの継ぎ目部における要部拡大断面図
【図７】同加熱ベルトにおける作用を説明するための図
【図８】実施の形態１における加熱ベルトの変形例を示す断面図
【図９】同加熱ベルトの継ぎ手の構造を示す断面図
【図１０】実施の形態１における加熱ベルトを構成する発熱層の変形例を示す断面図
【図１１】加熱ベルトの継ぎ目部における電流密度の解析モデルを示す断面図
【図１２】実施の形態２における加熱ベルトの断面図
【図１３】図１２の加熱ベルトの変形例を示す断面図
【図１４】図１３の加熱ベルトを製造するためのシート材を示す断面図
【図１５】実施の形態３における加熱ベルトを示し、（ａ）はその要部拡大断面図、（ｂ）は同加熱ベルトにおける誘導電流を示す全体平面図、（ｃ）は同加熱ベルトの継ぎ目部を示す縦断面図
【図１６】図１５の加熱ベルトの変形例を示し、（ａ）は同加熱ベルトにおける誘導電流を示す全体平面図、（ｂ）は同加熱ベルトの継ぎ目部を示す縦断面図
【図１７】実施の形態４における加熱ベルトの要部の拡大断面図
【図１８】同実施の形態における加熱ベルトの他の構成を示す要部の拡大断面図
【図１９】実施の形態５における加熱ベルトの要部の拡大断面図
【図２０】加熱ベルトの周方向における平均発熱量分布の解析結果を示す図
【図２１】加熱ベルトの周方向における温度分布の解析結果を示す図
【図２２】加熱ベルトにおける、発熱層の面抵抗／駆動周波数に対する発熱量の関係に関する解析結果を示す図
【図２３】本発明の実施の形態における２軸の加熱ベルトの例を示す像加熱装置の断面図
【図２４】従来例のフィルム加熱方式の像加熱装置を示す断面図
【図２５】従来例の加熱ローラ方式の像加熱装置を示す断面図
【図２６】従来例の像加熱装置に用いられる加熱ベルトを示す断面図
【符号の説明】
１ 電子写真感光体
２ 帯電器
３ レーザビームスキャナ
４ 現像器
４ａ 現像ローラ
１０ 給紙部
１１ 被記録材
１２、１３ レジストローラ
１４ 転写ローラ
１５ 定着装置
１６ 排紙トレイ
１７ クリーニング装置
２１ 加熱ローラ
２２ 加熱ベルト
２３ 第３の弾性層
２４ 保持部材
２５ 誘導加熱コイル
２６ 断熱部材
２７ 背面コア
２７ａ 中心コア
２７ｂ Ｕ字コア
２８、１０４、１１６ 加圧ローラ
２９ 金属軸
３０ 弾性層
３１ ニップ部
３２ 温度検知センサ
３３ 励磁回路
３４、１０５、１１７ 被記録材
３５ 渦電流
３６ 継ぎ目
４１ 発熱層
４２ 継ぎ目部
４３、５１ 補強部材
４４ 導電性接着剤
４５ 継ぎ手
４５ａ、４５ｂ 段差部
４６、４９ 基材
４７、５０、５０ａ 導電層
４８ 表層
４８ａ 第２の弾性層
５２、５４ 磁性粉末が分散された樹脂層
５３ 離型層
５５ 発熱ローラ
１０１ エンドレスフィルム
１０２ 鉄心
１０３、１１４ 励磁コイル
１０６、１１８ トナー像
１０７ 導電層
１０８ 低熱伝導性の層
１０９ 外側の層
１１０ 加熱ローラ
１１１ 発熱層
１１２ 弾性層
１１３ 回転軸
１１５ 芯材
１２０ 発熱層
１２１ 接合部
１２２ 継ぎ目部
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁誘導により渦電流を発生させて発熱する加熱ベルト、あるいは加熱ローラに関する。また、そのような加熱ベルト等を備え、特に電子写真装置、静電記録装置等の画像形成装置において未定着画像を熱定着するために使用される像加熱装置に関する。更に、そのような像加熱装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加熱定着装置に代表される像加熱装置として、従来からフィルム加熱方式、加熱ローラ方式等の接触加熱方式が一般に用いられている。近年、ウォームアップ時間の短縮化などを目的に、熱容量の小さいフィルム加熱方式やベルト加熱方式に、電磁誘導加熱を利用した発熱機構の提案がなされている。
【０００３】
フィルム加熱方式の一例が、例えば特許文献１に開示されており、図２４にその構造を示す。回転するエンドレスフィルム１０１の内側に、励磁コイル１０３と鉄心１０２とからなる励磁部材が配置されている。フィルム１０１の外側に、励磁部材と対向して加圧ローラ１０４が配置されている。加圧ローラ１０４は、フィルム１０１を挟んで励磁部材を含む固定部品に対して所定の押圧力で圧接されている。加圧ローラ１０４が回転すると、フィルム１０１は、内部の励磁部材などの固定部品上を摺動しながら加圧ローラ１０４と一緒に回転する。
【０００４】
励磁部材はフィルム１０１に交番磁界を貫通させて、フィルム１０１内に渦電流を発生させる。フィルム１０１は渦電流によって発熱し、フィルム１０１と加圧ローラ１０４との間に形成されるニップ部を通過する被記録材（紙）１０５上のトナー像１０６を定着する。フィルム１０１は３層構成になっており、中央の層１０７が導電層で、この部分に渦電流が生じ発熱する。内側の層１０８は低熱伝導性の層で、導電層１０７で発生した熱が内側に設置された励磁コイル１０３等の固定部品に伝わりにくくすると同時に、該固定部品に対する摺動特性を確保する。外側の層１０９はトナー１０６との離型性をよくするための樹脂層である。
【０００５】
また、加熱ローラ方式の一例が、特許文献２に開示されており、図２５にその構造を示す。加熱ローラ１１０は、回転軸１１３とその外側の弾性層１１２とからなる中実の支持層と、該支持層の外側に設けられ、該支持層に支持された、導電性を有する発熱層１１１とを有し、支持層と発熱層１１１とが一体として回転する。中空の加圧ローラ１１６が、上記加熱ローラ１１０に所定の押圧力で圧接されてニップ部を形成している。加圧ローラ１１６の内部に、励磁コイル１１４と芯材１１５とからなる励磁部材が配置されている。励磁部材から交番磁界を発生させて、加熱ローラ１１０の発熱層１１１内に渦電流を発生させる。発熱層１１１は渦電流によって発熱し、加熱ローラ１１０と加圧ローラ１１６との間のニップ部を通過する被記録材（紙）１１７上のトナー像１１８を定着する。
【０００６】
上記いずれの従来例においても、フィルム１１１あるいは発熱層１１１は、シリンダー状のベルトにより構成されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−１１４２７６号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平１１−２８８１９０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなベルトを作成する場合、シームレスベルトは加工費が高い。したがって、低コストで作製するために、図２６に示すように、例えば発熱層１２０からなるシートの対向する辺を接合して接合部１２１を形成し、継ぎ目付きのシリンダー状にすることが考えられる。そのようにしてシリンダー状にしたベルトを発熱層として機能させるためには、発熱層の始端部と終端部とを電気的に接続する必要がある。継ぎ目部１２２の接合方法として、溶接や接着等の方法がある。
【００１０】
しかしながら、継ぎ目付きのベルトを用いる場合、発熱層の始端部と終端部とを重ねて接合すると段差ができる。そのベルトを定着装置に用いると、画像上にスジとなって現れてしまう。また、継ぎ目部の厚みが非継ぎ目部に比べて２倍になり、電気抵抗が厚みに反比例するので半分となり、発熱量が減少するため、発熱層の周方向の温度ムラが発生する。
【００１１】
従って、始端部と終端部とを重ね合わせることなく、互いの端面を対向させて突き合わせ、接合することが望ましい。しかし、溶接、接着に関わらず、突き合わせて接合した場合、接合部分の面積が狭いので接合強度が十分確保できず、発熱層の耐久性が低下してしまう。
【００１２】
そこで本発明は、シート状部材の始端部と終端部が各端面を互いに対向させて連結された、環状のベルト形状を有する誘導加熱用の発熱層が、その継ぎ目部において十分な接合強度を有し、しかも継ぎ目部における周方向の温度ムラが抑制された加熱ベルトを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の加熱ベルトは、シート状部材の始端部と終端部が各端面を互いに対向させて連結された環状のベルト形状を有するとともに、導電層を含み電磁誘導により発熱する発熱層と、前記発熱層の始端部と終端部の端面が対向する継ぎ目の内周面側に貼付された補強部材と、前記発熱層と前記補強部材との間に介在して前記発熱層と前記補強部材とを電気的に接続する導電性接着剤とを備える。前記補強部材は、少なくとも前記発熱層と対向する面に前記発熱層の持つ抵抗値よりも高い抵抗値を持つ導電層を有する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の加熱ベルトは、発熱層を有するベルトの始端面と終端面を対向させた継ぎ目部に、導電層を有する補強部材を導電性接着剤により接合して、発熱層の始端部と終端部とを電気的に接続した構成を有する。それにより、渦電流が継ぎ目部を流れる場合、継ぎ目を迂回して、発熱層から導電性接着剤を通過して補強部材に流れ、再び導電性接着剤を通過して発熱層に戻るように流れる。この構成において、導電性接着剤の体積抵抗率、厚さおよび補強部材の体積抵抗率、厚さについて好適な大きさを選択することにより、渦電流が継ぎ目部を流れる場合と非継ぎ目部を流れる場合との電気抵抗を均一化することができる。その結果、発熱量分布を均一にし、発熱層における周方向の温度ムラを抑制することができる。
【００１５】
ただし、上記のように、渦電流が継ぎ目部を流れるのは発熱層の幅（加熱ベルトの回転軸方向の長さ）方向の端部である。発熱層の幅方向の中央部については、渦電流は継ぎ目に対して平行に流れ、殆ど継ぎ目部を流れることはない。渦電流が継ぎ目に対して平行に流れる際には、発熱層と補強部材に分流する。補強部材に流れる渦電流が大きいと、発熱層の幅方向の中央部における発熱量が低下する。そこで、補強部材の抵抗値を発熱層の抵抗値よりも高くすることによって、発熱層の幅方向の中央部において発熱層と並列している補強部材に流れる渦電流を制限する。その結果、継ぎ目部における発熱層の幅方向中央部の発熱量が減少することが抑制され、継ぎ目部における周方向の温度ムラが抑制される。
【００１６】
上記構成において、発熱層の始端部と終端部に各々、一方が内周面側から他方が外周面側から段差を設けて肉薄にした肉薄部からなる継ぎ手が形成され、前記始端部と終端部の各継ぎ手の肉薄部の面同士が接着または溶接により接合された構成とすることができる。それにより、接合面積が大きくなり、より高い接合強度が得られ、発熱層の耐久性が向上する。
【００１７】
好ましくは、発熱層は、樹脂材料からなる基材と、前記基材の内周面側に積層された導電層とを備える。それにより、発熱層を、弾性定数の小さい樹脂材料と厚みの薄い導電層から構成することができるので、発熱層がニップ部で変形することにより発生する応力が、発熱層の弾性定数の低下と、導電層の厚さの低下に比例して低減し、発熱層の耐久性が向上する。また、発熱層は、導電層がそれを単体で取り扱うには困難な薄さであっても、樹脂材料からなる基材の内周面側に積層することにより薄く形成できるので、体積抵抗率の小さい導電層も扱うことができ、材料選択の幅が広がる。
【００１８】
発熱層の外周面側が、周方向において無端であって第１の弾性層を有する表層により被覆された構成とすることもできる。それにより、継ぎ目を覆うことで表面の平滑化が可能となり、画像への影響を抑制することができる。
【００１９】
また、ベルト本体が、発熱層の外周面側に第２の弾性層を有するシート状部材を環状に形成した構成とすることもできる。それにより、Roll to Roll工法により第２の弾性層を有する発熱層を安価に作製できる。
【００２０】
好ましくは、補強部材または導電性接着剤の少なくともいずれかに磁性層を有する構成とする。それにより、継ぎ目部の磁束密度が増加し、その部分の発熱量が増加する。継ぎ目はほとんど電流が流れないため発熱しないので、その分を補うことができ、発熱層の周方向の温度ムラを抑制することができる。
【００２１】
補強部材は、樹脂材料からなる基材と、前記基材の外周面側に積層された導電層とを備えた構成とすることができる。それにより、熱容量を下げて、昇温が妨げられることを緩和し、発熱層の周方向の温度ムラを抑制することができる。
【００２２】
好ましくは、導電層が基材の端部にのみ設けられた構成とする。それにより、熱容量の低い樹脂材料が発熱層に近接するため、昇温が妨げられることが緩和され、発熱層の周方向の温度ムラを抑制することができる。
【００２３】
好ましくは、補強部材の内周面側に、磁性粉末を分散させた樹脂層が積層された構成とする。継ぎ目ではほとんど電流が流れないため発熱しない。そこで上記の構成を用いることにより、継ぎ目部における磁束密度が増加し、誘導電流が増加して、継ぎ目における発熱量の低下を補うことができる。上記樹脂層は、磁性粉末が分散された樹脂を用いているので、透磁率を上げるために厚さを増しても電気抵抗を下げないようにすることができる。電気抵抗を下げないので、磁性粉末を分散させた樹脂層の存在により発熱量が低下することはない。また、樹脂を用いているので、厚くしても弾性があるため、ニップ部への影響が少なく、画像への影響は少ない。
【００２４】
好ましくは、ベルト本体の継ぎ目に磁性粉末が分散された樹脂が充填された構成とする。継ぎ目はほとんど電流が流れないため発熱しないが、継ぎ目部の磁束密度が増加するため、その近傍部分の発熱量が増加する。そのため、発熱層の周方向の温度ムラを抑制することができる。
【００２５】
上記いずれかの構成の加熱ベルトと、前記加熱ベルトの内周面側に設けた第３の弾性層と、前記第３の弾性層の内周面側に設けた前記第３の弾性層を保持する保持部材とを備えた加熱ローラを構成することができる。加熱ベルトの下に設けた第３の弾性層によって、補強部材による凹凸を吸収することができ、画像への影響を抑制することができる。
【００２６】
本発明の像加熱装置は、上記構成の加熱ローラと、前記発熱層を外部から励磁して発熱させる励磁手段と、前記加熱ローラに圧接してニップ部を形成する加圧手段とを有し、前記ニップ部に画像を担持した被記録材を通過させて画像を熱定着させる構成とすることができる。
【００２７】
また本発明の他の構成の像加熱装置は、上記のいずれかの構成の加熱ベルトと、前記加熱ベルトの発熱層を外部から励磁して発熱させる励磁手段と、前記加熱ベルトに圧接してニップ部を形成する加圧手段とを有し、前記ニップ部に画像を担持した被記録材を通過させるように構成される。そして、前記発熱層と前記補強部材が重なっている継ぎ目部における単位面積当りの発熱量が、前記発熱層のみが存在する他の部分における単位面積当りの発熱量よりも大きくなるように、前記発熱層と前記補強部材の抵抗値が各々設定される。
【００２８】
また、被記録材に未定着画像を形成し担持させる画像形成手段と、前記未定着画像を前記被記録材に熱定着させる上記の像加熱装置とを有する画像形成装置を構成することができる。
【００２９】
図１は、本発明の実施形態における加熱ベルトが使用された画像形成装置の一例の断面図である。加熱ベルトを用いて加熱ローラが構成され、その加熱ローラを備えた像加熱装置が定着装置として用いられている。以下にこの装置の構成と動作を説明する。
【００３０】
１は電子写真感光体（以下「感光ドラム」という）である。感光ドラム１は矢印の方向に所定の周速度で回転駆動されながら、その表面が帯電器２によりマイナスの所定の暗電位Ｖ０に一様に帯電される。一様に帯電された感光ドラム１の表面が、レーザビームスキャナ３からのレーザビームで走査され露光されて、露光部分が電位絶対値が小さくなって明電位ＶＬとなり、感光ドラム１面に静電潜像が形成される。レーザビームスキャナ３は、図示しない画像読取装置やコンピュータ等のホスト装置から入力される、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビームを出力する。
【００３１】
感光ドラム１面に形成された潜像は、現像器４により、マイナスに帯電した粉体トナーで反転現像されて顕像化される。現像器４は回転駆動される現像ローラ４ａを有し、そのローラ外周面にマイナスの電荷をもったトナーの薄層が形成されて、感光ドラム１面と対向している。現像ローラ４ａには、その絶対値が感光ドラム１の暗電位Ｖ０より小さく、明電位ＶＬより大きな現像バイアス電圧が印加されている。これにより、現像ローラ４ａ上のトナーが感光ドラム１の明電位ＶＬの部分にのみ転移して潜像が顕像化される。
【００３２】
一方、給紙部１０からは被記録材（例えば、紙）１１が一枚ずつ給送され、レジストローラ対１２、１３の間を通過して、感光ドラム１とこれに当接させた転写ローラ１４とからなる転写部へ、感光体ドラム１の回転と同期した適切なタイミングで送られる。転写バイアス電圧が印加された転写ローラ１４の作用によって、感光ドラム１上のトナー像は被記録材１１に順次転写される。転写部を通った被記録材１１は感光ドラム１から分離され、定着装置１５へ導入され、転写トナー像の定着が行われる。定着され像が固定された被記録材１１は、排紙トレイ１６へ出力される。
【００３３】
被記録材１１が分離した後の感光ドラム１の面は、クリーニング装置１７で転写残りトナー等の残留物が除去されて清浄にされ、繰り返し次の作像に供される。
【００３４】
定着装置１５は、加熱ローラと、加熱ローラを電磁誘導加熱する励磁手段と、加熱ローラに圧接してニップ部を形成する加圧手段とを有する。なお、転写と定着とを同時に行う画像形成装置であっても、未定着画像を担持させて定着することと定義する。
【００３５】
加熱ローラは、加熱ベルトと、加熱ベルトの内周面側に設けた弾性層と、その弾性層の内周面側に設けた当該弾性層を保持する保持部材とから構成される。その具体的な構成については後述する。また、本発明の実施の形態における加熱ベルトは、上記のような加熱ローラとしてではなく、ベルトの状態で像加熱装置を構成する場合にも適用できる。
【００３６】
以下に、本発明の実施の形態における加熱ベルトについて、主として加熱ローラを構成する場合を例として詳細に説明する。
【００３７】
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態における加熱ベルトが用いられた像加熱装置の一例について説明する。
【００３８】
図２は、定着装置として使用される本発明の実施の形態１に係る像加熱装置の断面図である。加熱ローラ２１は、外周面側から順に配置された、加熱ベルト２２、低熱伝導材よりなる第３の弾性層２３（第１、第２の弾性層は後述）、および第３の弾性層２３を保持し回転軸となる保持部材２４から構成されている。第３の弾性層２３は、低熱伝導性の発泡状の弾性体からなる。
【００３９】
加熱ローラ２１の外周の円筒面に対向して、励磁手段を構成する誘導加熱コイル２５が配置されている。誘導加熱コイル２５の線束は、加熱ローラ２１の円筒面を覆うように、加熱ローラ２１の回転中心軸を中心軸とする仮想の円筒面上に、密着して配置されている。図３（ｂ）に、誘導加熱コイル２５の線束の平面形状を示す。図３（ａ）は、加熱ローラ２１と誘導加熱コイル２５を、図２と同様の断面で示す。誘導加熱コイル２５の線束は、加熱ローラ２１の幅方向の端部では、加熱ローラ２１の外周面に沿って円弧状に配置され、それ以外の部分では外周面の母線方向に沿って配置されている。誘導加熱コイル２５の卷回中心軸は、加熱ローラ２１の回転軸方向の略中心点において加熱ローラ２１の回転中心軸と略直交する。誘導加熱コイル２５は、卷回中心軸に対してほぼ対称に形成されている。線束は表面の接着剤により互いに接着され、図示した形状を保っている。図２に示すように、加熱ローラ２１と誘導加熱コイル２５の間には、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などの耐熱温度の高い樹脂からなる断熱部材２６が配置されている。
【００４０】
誘導加熱コイル２５の背面には、誘導加熱コイル２５とともに励磁手段を構成する背面コア２７が配置されている。背面コア２７の平面形状を図４に示す。背面コア２７は、誘導加熱コイル２５の卷回中心軸を通り、加熱ローラ２１の回転中心軸と平行に配置された中心コア２７ａと、誘導加熱コイル２５に対して加熱ローラ２１とは反対側に、誘導加熱コイル２５と離間して配置された略Ｕ字状のＵ字コア２７ｂとからなる。Ｕ字コア２７ｂは、加熱ローラ２１の回転中心軸と誘導加熱コイル２５の卷回中心軸とを含む面に対して略対称なＵ字状である。またＵ字コア２７ｂは、図４に示すように、加熱ローラ２１の回転軸方向に離間して複数個配置されている。Ｕ字コア２７ｂは、誘導加熱コイル２５から外部に漏れる磁束を捕捉する。図２に示すように、各Ｕ字コア２７ｂの両先端は、誘導加熱コイル２５と対向しない範囲まで延長され、発熱ロ−ラ２１と直接対向している。また、中心コア２７ａは、誘導加熱コイル２５を介さずに加熱ローラ２１と直接対向している。
【００４１】
背面コア２７の材料として、例えばフェライトを用いることができる。背面コア２７の材料としては、フェライトやパーマロイ等の高透磁率で体積抵抗率の高い材料が望ましいが、透磁率が多少低くても磁性材であれば用いることができる。
【００４２】
加熱ローラ２１の周面に対して、加圧手段となる加圧ローラ２８が当接している。加圧ローラ２８は、金属軸２９の表面にシリコーンゴムよりなる弾性層３０を積層した構造を有する。弾性層３０は、一例として、硬度５０度（ＪＩＳ−Ａ）であり、加熱ローラ２１に対して全体で約２５０Ｎの力で圧接され、ニップ部３１を形成している。加圧ローラ２８の有効長は、加熱ローラ２１の有効長とほぼ同一であるが、加熱ベルト２２の幅より僅かに長い。従って、加熱ベルト２２は、加熱ローラ２１の第３の弾性層２３と加圧ローラ２８との間で全幅にわたって均一に加圧される。加圧ローラ２８は、金属軸２９の両端の軸受により回転可能に支持された従動ローラである。
【００４３】
加圧ローラ２８の弾性層３０の硬度は、加熱ローラ２１の表面硬度より大きく設定されるので、図２に示すように、ニップ部３１では加熱ローラ２１の加熱ベルト２２及び第３の弾性層２３が加圧ローラ２８の外周面に沿って凹状に変形している。そのため、ニップ部３１から出てくる被記録材３４の進行方向が、加熱ローラ２１の外表面から離れる方向になり、被記録材３４の加熱ローラ２１からの剥離性が極めて良い。
【００４４】
３２は温度検知センサであり、加熱ローラ２１の表面に接触しながら摺動し、ニップ部３１の直前の加熱ローラ２１の表面の温度を検知し、図示しない制御回路にフィードバックする。それにより、加熱ローラ２１の表面温度は、摂氏170度に制御される。
【００４５】
上記の加熱ローラ２１と誘導加熱コイル２５及び背面コア２７からなる励磁手段とによって、加熱ローラ２１の加熱ベルト２２に渦電流を生じさせて発熱させる。図３（ｃ）に、その渦電流３５の様子を示す。３６は、後述する加熱ベルト２２における発熱層の継ぎ目である。渦電流は電磁誘導によって発生する磁束を弱める方向に流れるので、誘導加熱コイル２５に流れる電流と向きは逆で、同じ経路を辿るように加熱ベルト２２の発熱層の表面を流れる。
【００４６】
誘導加熱コイル２５により生じた磁束は、中心コア２７ａと加熱ローラ２１との対向部から加熱ローラ２１の加熱ベルト２２内に入り、加熱ベルト２２内を通過し、Ｕ字コア２７ｂの両端部からＵ字コア２７ｂ内に入り、Ｕ字コア２７ｂ内を通過して、中心コア２７ａに戻る。加熱ベルト２２の厚さが表皮深さ以上のときは、ほとんどの磁束は加熱ベルト２２内を通過する。励磁回路３３により交流駆動されることによって発生する渦電流は、表皮効果によってほとんど加熱ベルト２２内にのみ発生し、加熱ベルト２２内にジュール熱が発生する。
【００４７】
上記構成の像加熱装置の一例として、実施例における各部寸法を示す。加熱ローラ２１の直径は30mmであり、その有効長はJIS規格のA4用紙の幅（短辺長さ）に対して余裕を持たせた長さとした。第３の弾性層２３は、シリコーンゴムの発泡体よりなり、硬度45度（ASKER-C）、厚さ5mmとした。保持部材２４は非磁性のステンレス鋼SUS304と、その表面にフェライトよりなる厚さ1mmの遮蔽層を形成したものを用いた。保持部材２４の直径は20mmとした。誘導加熱コイル２５は加熱ローラ２１の外周の円筒面に対向して配置され、表面を絶縁した外径0.15mmの銅線からなる線材を60本束ねた線束を、10回周回して形成した。
【００４８】
次に、加熱ローラ２１に用いられる加熱ベルト２２の構成について、詳細に説明する。図５に、本実施の形態における加熱ベルト２２の断面を示す。４１は、導電層を有する薄肉シート状の発熱層であり、始端部と終端部の各端面を互いに対向させた状態で継ぎ目３６を形成し、継ぎ目３６を含む継ぎ目部４２において連結されて、環状ベルトとして形成されている。始端部と終端部の連結は、継ぎ目部４２の内周面側に、補強部材４３を導電性接着剤４４で接合することによりなされている。補強部材４３は、少なくとも発熱層４１に対向する面に導電層（図示せず）を有する薄肉の部材である。導電性接着剤４４は、発熱層４１と補強部材４３を電気的に接続する機能も有する。補強部材４３の導電層は、発熱層４１の持つ抵抗値よりも高い抵抗値を持つ。
【００４９】
図６は、図５の継ぎ目部４２を拡大して示した断面図である。渦電流３５の流れる経路が示されている。図３（ｃ）に示したように、渦電流３５は、発熱層４１の幅方向の端部で継ぎ目３６を横断する。導電性接着剤４４の体積抵抗率、厚さ、および補強部材４３の体積抵抗率、厚さについて適切な大きさを選択することにより、渦電流３５が継ぎ目部４２を流れる場合と非継ぎ目部を流れる場合との電気抵抗を均一にすることができる。それにより、発熱量分布を実用上問題のないレベルにまで均一にすることが可能となる。なお、渦電流３５は導電性接着剤４４を厚み方向に通過するだけで、導電性接着剤４４の中は殆ど流れない。そのため導電性接着剤４４は殆ど発熱しない。従って、補強部材４３が無い構成で、導電性接着剤４４だけを調整しても、発熱量分布を均一にすることはできない。
【００５０】
更に、継ぎ目部４２において、発熱層４１の幅方向中央部における発熱量が周方向において不均一になることを抑制するために、次の条件も満たすように設定する。図３（ｃ）に示したように、渦電流３５が継ぎ目３６を横断するのは発熱層４１の両端部Ｓ２であり、発熱層４１の幅方向中央部Ｓ１では継ぎ目３６に対して平行に流れ、殆ど継ぎ目３６を横断することはない。渦電流３５が継ぎ目３６に対して平行に流れる場合、発熱層４１と補強部材４３に分流する。補強部材４３に流れる渦電流が大きいと、発熱層の幅方向の中央部における発熱量が低下する。そこで本実施の形態では、補強部材４３の抵抗値を発熱層４１の抵抗値よりも高くする。それにより、発熱層４１と並列する補強部材４３に流れる渦電流３５が制限され、継ぎ目部４２における発熱量が減少することを抑制することができる。それについて、図７を参照してより具体的に説明する。
【００５１】
図７に示すように、発熱層４１の体積抵抗率をρ１、厚さをＴ１とし、補強部材４３の体積抵抗率をρ２、厚さをＴ２とする。ｉは電流の流れる方向を示す。上記の条件は、（ρ１／Ｔ１）＜（ρ２／Ｔ２）で示され、この式を満たすように、ρ１、ρ２、Ｔ１、Ｔ２の値を調整する。
【００５２】
発熱層４１が有する導電層の材料としては、金属を用いることができる。また金属は磁性材料であっても、非磁性材料であっても良い。磁性材料としては強磁性体、例えば、鉄、パーマロイ、クロム、コバルト、ニッケル、フェライト系ステンレス鋼（SUS430）、マルテンサイト系ステンレス鋼（SUS416）などを用いる。非磁性材料としては常磁性体あるいは反磁性体、例えば、アルミニウム、金、銀、銅、黄銅、燐青銅、チタン、オーステナイト系ステンレス鋼（SUS304）などを用いることができる。
【００５３】
補強部材４３が有する導電層の材料は、発熱層４１の持つ抵抗値よりも高い抵抗値を持っていれば、いかなる金属であっても良い。また、金属は磁性材料であっても、非磁性材料であっても良い。
【００５４】
実施例では、発熱層４１として、厚さ40μｍのニッケル（体積抵抗率：7.1×10-8Ωm）のシートを巻いてベルト状にした（ρ１／Ｔ１＝1.8×10-3Ω）。補強部材４３として、厚さ50μｍのSUS304（体積抵抗率：8×10-7Ωm）を10mmの幅に切断して用いた（ρ２／Ｔ２＝1.6×10-2Ω）。導電性接着剤４４として、フィラーはニッケル粒子、ベースレジンはポリイミドで構成されたものを用いた。なお、発熱層４１の外周面に露出しない程度ならば、継ぎ目部４２から導電性接着剤４４がはみ出しても問題ない。
【００５５】
発熱層４１における始端部と終端部の継ぎ目部４２の連結強度を高めるために、図８に示すように、始端部と終端部とに継ぎ手４５を設けた発熱層４１ａを用いることもできる。図９に、発熱層４１ａを環状ベルトに形成する前の状態を示し、継ぎ手４５の形状について説明する。継ぎ手４５は、発熱層４１の始端部と終端部における、互いに反対側の平面を削り取って肉薄にした段差部４５ａ、４５ｂにより構成される。これらの段差部４５ａ、４５ｂどうしを接着または溶接することによって、継ぎ目部４２における接合面積を大きくし、継ぎ目部４２の接合強度を向上させることができる。段差部４５ａ、４５ｂどうしを導電性接着剤で接合し、この導電性接着剤と、発熱層４１と補強部材４３とを接着している導電性接着剤４４とを合わせて、電気抵抗を調整しても良い。
【００５６】
継ぎ手４５の寸法は、段差部４５ａ、４５ｂどうしを接着する場合、図９に示した、ａ、ｂ、ｔがそれぞれ、a=b=(t−接着剤厚さ)/2、となるように調整する。また、継ぎ手同士を溶接する場合、a=b=t/2となるように調整する。
【００５７】
また、図１０に示すように、発熱層４１は、樹脂材料からなる基材４６と、基材４６の内周面側に積層された導電層４７とから構成されていても良い。基材４６となる樹脂材料としては、PI（ポリイミド）、PA（ポリアミド）、PEEK（ポリエーテルエーテルケトン）、PPS（ポリフェニレンサルファイド）などの耐熱温度の高い樹脂を用いることができる。導電層４７の材料としては、金属を用いることができる。また、金属は磁性材料であっても非磁性材料であっても良い。
【００５８】
次に、導電性接着剤の厚さと体積抵抗率を変化させたときの、継ぎ目部における電流密度について解析した結果について説明する。解析のために、図１１に示すように、継ぎ目部の発熱層４１を幅12mmで切り取ったサンプルを設定し、両端に電位差100Vを与えたときに流れる電流密度を求めた。発熱層４１として、厚さ40μｍのニッケル（体積抵抗率：7.1×10-8Ωm）を用いた。補強部材４３として、厚さ50μｍのSUS304（体積抵抗率：8×10-7Ωm）を10mmの幅に切断して用いた。導電性接着剤４４として、フィラーがニッケル粒子、ベースレジンがポリイミドで構成されたもの（体積抵抗率：1×10-3Ωm〜1×10-5Ωm）であり、導電性接着剤４４の厚さが２０μｍと５０μｍのものを用いた。Ｔａが導電性接着剤４４の厚さである。
【００５９】
また、Niシームレスベルトの場合の電流密度を解析し、上記の継ぎ目部に流れる電流密度を解析した値とNiシームレスベルトの場合との比を計算して、抵抗比とした。以上の解析の結果を表１に示す。電流密度の単位はA/m2であり、Niシームレスベルトの場合、電流密度は1.167×1011 (A/m2)であった。
【００６０】
【表１】
表１から、導電性接着剤４４の厚さが20μｍであれば、体積抵抗率が1×10-4Ωm〜1×10-5Ωmで、抵抗比が１に近いことが分かる。つまり、継ぎ目部に流れる電流密度と非継ぎ目部に流れる電流密度とがほぼ等しくなるため、発熱量分布もほぼ均一になる。
【００６２】
また上記とは別に、補強部材４３として厚さ40μｍ、幅10mmのニッケル（体積抵抗率：7.1×10-8Ωm）を用い、導電性接着剤４４として厚さ20μｍ、体積抵抗率1×10-4Ωmのものを用いた場合の抵抗比を解析したところ、0.728と小さくなることが分かった。従って、補強部材４３の体積抵抗率、厚さについても、適切な値が必要であることが判る。
【００６３】
また、図２に示した第３の弾性層２３は、継ぎ目部による画像への影響を最小にするために、補強部材４３によって生じる凹凸を吸収する機能を有する。そのために、第３の弾性層２３の硬度は20〜50度（ASKER-C）の範囲内にあることが望ましい。５０度よりも硬いと補強部材の凹凸を吸収する効果が不充分であり、２０度よりも柔らかいと、定着のための圧力が不充分である。
【００６４】
（実施の形態２）
実施の形態２における加熱ベルトの断面を図１２に示す。この加熱ベルトにおいては、発熱層４１の外周面側が、表層４８で被覆されている。表層４８は、周方向が無端となるように構成されている。
【００６５】
表層４８を設けることにより、蓄熱して周方向の温度分布を均一にする効果が得られる。また、継ぎ目を表層４８で覆うことで表面が平滑化され、継ぎ目による画像への影響を抑制することができる。
【００６６】
表層４８は、被記録材との密着をよくするために設けた層と、その外周面側に積層された離型層を含む層として構成することができる。また表層４８は、第１の弾性層からなり、第１の弾性層は被記録材との密着をよくするために設けた層であっても良い。また表層４８は、第１の弾性層からなり、第１の弾性層が離型層であっても良い。
【００６７】
被記録材との密着をよくするために設けた層としては、シリコーンゴム、他の耐熱性のゴムや樹脂を用いることができる。離型層としては、PTFE（四フッ化エチレン）、PFA（四フッ化エチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体）、FEP（四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体）などのフッ素系の樹脂を用いることができる。
【００６８】
図１３に、図１２の構成の変形例である加熱ベルトを示す。この例では、表層を形成する第２の弾性層４８ａが、周方向で無端ではなく継ぎ目を有する。第２の弾性層４８ａの継ぎ目は、発熱層４１と同じ位置に形成されている。この構成でも、蓄熱して周方向の温度分布を均一にする効果が得られる。
【００６９】
この加熱ベルトは、図１４に示すような、発熱層４１の外周面側に第２の弾性層４８ａを有するシート材を用いて作製することができる。実施例では、発熱層４１として厚さ40μｍのニッケルを用い、第２の弾性層４８ａとしてシリコーンゴムを用い、厚さ200μｍ、硬度20度（JIS-A）とした。第２の弾性層４８ａの厚さは200μｍに限定されるものではなく、50μｍから500μｍの範囲が望ましい。このような構成の場合、Roll to Roll工法により第２の弾性層４８ａを有する発熱層４１を安価に作製でき、この発熱層を用いることで加熱ベルトを更に低コストで作製することができる。
【００７０】
（実施の形態３）
実施の形態３における加熱ベルトについて、図１５を参照して説明する。図１５（ａ）は、加熱ベルトの継ぎ目部の周辺部を示す。図１５（ｂ）は、加熱ベルトの平面形状と渦電流の分布を示す。図１５（ｃ）は、図１５（ｂ）のＡ−Ａ矢視断面、すなわち加熱ベルトの幅方向における補強部材４３の断面を示す。本実施の形態は、補強部材４３の構成が上記実施の形態と相違する。補強部材４３は、樹脂材料からなる基材４９と、基材４９の外周面側に積層された導電層５０とから構成されている。
【００７１】
基材４９となる樹脂材料としては、PI（ポリイミド）、PA（ポリアミド）、PEEK（ポリエーテルエーテルケトン）、PPS（ポリフェニレンサルファイド）などの耐熱温度の高い樹脂を用いることができる。導電層５０の材料としては、金属を用いることができる。金属は、磁性材料であっても非磁性材料であっても良い。
【００７２】
この補強部材４３は、基材４９が樹脂材料であり、基材４９に積層された導電層５０も薄くできるので、補強部材４３の熱容量を下げることができ、そのため、昇温を妨げる要因が排除されて、発熱層４１の周方向の温度ムラを抑制することができる。すなわち、実施の形態１の構成により発熱量を均一にした上で、熱容量を下げることにより、温度ムラの抑制がより効果的になる。
【００７３】
図１６のように構成すれば、より効果的である。図１６（ａ）は、加熱ベルトの平面構造を示す。図１６（ｂ）は、図１６（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面、すなわち加熱ベルトの幅方向における補強部材５１の断面を示す。補強部材５１は、基材４９に導電層５０ａが積層された構造は図１５の場合と同様であるが、導電層５０ａは両端部にのみ付与されている。このように、幅方向中央部において、発熱層４１の幅方向長さに対する少なくとも半分の長さの導電層が除去されていても良い。図１６（ａ）に示すように、渦電流の経路は、発熱層４１の幅方向の端部でのみ継ぎ目部を通るので、補強部材５１の導電層５０ａは全面に亘って存在する必要はないからである。
【００７４】
熱容量の低い樹脂材料が発熱層に近接するため、昇温を妨げる要因が排除されて、発熱層の周方向の温度ムラを抑制することができる。
【００７５】
実施例では、発熱層４１として厚さ40μｍのニッケルを用い、補強部材５１として基材４９となる樹脂材料には厚さ25μｍ、幅5mmのPI（ポリイミド）、基材４９に積層される導電層５０ａとしては、厚さ8μｍの銅を用いた。発熱層４１の外周面には図１３のように、第２の弾性層４８ａとして厚さ200μｍのシリコーンゴムを設けた。
【００７６】
実施例では、発熱層４１が継ぎ目を持たないシームレスベルト（シリコーンゴム＋Ni）の場合の熱容量を１とすると、継ぎ目部（シリコーンゴム＋Ni＋導電性接着剤＋ポリイミド）の熱容量が1.15となった。また、補強部材が同じ厚さのSUSの場合は熱容量が1.26となるので、補強部材４１がポリイミドになることによって、継ぎ目部の熱容量が低下することが分かる。
【００７７】
上記構成の効果について、図２１を参照して説明する。図２１は、図２に示した構成において、継ぎ目の位置を基準とし、継ぎ目からの角度（ラジアン）を横軸に取り、加熱ローラ２１による温度上昇値（解析によって得られた値）を縦軸に取ったグラフである。図２において、加熱ローラ２１の回転中心を原点とし、水平方向をｘ軸、垂直方向をｙ軸とする。継ぎ目が最初、第２象限のｘ軸上にあるものとし、そこから継ぎ目が半回転して誘導加熱コイル２５を完全に通過したものとする。図２１は、継ぎ目が半回転した直後の、加熱ベルト２２上（発熱層のローラ軸方向の中央部）の温度上昇値の分布について、解析によって得られた結果を表している。
【００７８】
補強部材がポリイミドの場合、発熱層が均一な均一ベルト（シームレスベルト）の温度分布に対して温度分布が相当近接しており、低熱容量化の効果が確認される。
【００７９】
（実施の形態４）
実施の形態４における加熱ベルトの要部の断面を、図１７に示す。この実施の形態においては、補強部材４３または導電性接着剤４４のいずれかに磁性層が含まれる。導電性接着剤４４に磁性層を含ませる場合、金属フィラーを磁性体とすることもできる。
【００８０】
この構成によれば、磁性層によって継ぎ目部を通過する磁束密度が増加するため、その部分の発熱量が増加する。継ぎ目にはほとんど電流が流れないため発熱しないが、上記のように増加した発熱量で、その発熱不足分を補うことができる。これにより発熱層４１の周方向の温度ムラを抑制することができる。
【００８１】
磁性体としては強磁性体、例えば、鉄、パーマロイ、クロム、コバルト、ニッケル、フェライト系ステンレス鋼（SUS430）、マルテンサイト系ステンレス鋼（SUS416）などを用いる。
【００８２】
実施例では、発熱層４１として厚さ40μｍのニッケル、補強部材４３として厚さ40μｍ、幅10mm、比透磁率100のフェライト系ステンレス鋼（SUS430）、第２の弾性層４８ａとして厚さ200μｍのシリコーンゴムを用いた。
【００８３】
本実施の形態の加熱ベルトによる効果を確認するために、解析により、補強部材の材料を変えることによる平均発熱量分布の変化を調べた結果を図２０に示す。図２０は、継ぎ目の位置を基準として、継ぎ目からの角度（ラジアン）を横軸に取り、加熱ベルトが１回転したときの発熱量の平均値（解析により得た値）を縦軸に取ったグラフである。補強部材として、非磁性SUS、あるいは磁性SUSを用いた場合、および比透磁率μが１０００の磁性層を有するものを用いた場合について、平均発熱量分布がプロットされている。
【００８４】
非磁性SUSとしては、比透磁率1のオーステナイト系ステンレス鋼（SUS304）を、磁性SUSとしては、比透磁率100のフェライト系ステンレス鋼（SUS430）を用いた。補強部材４３として非磁性SUS（SUS304）および磁性SUSを用いた場合、厚さ40μｍ、幅10mmとした。磁性層の材料としては、純鉄：比透磁率＝１０００を用いた。その場合、補強部材の厚さ：t=20μｍ、幅：w=5mmとした。発熱層４１として厚さ40μｍのニッケル、第２の弾性層４８ａとして厚さ200μｍのシリコーンゴムを用いた。導電性接着剤は、厚さを20μｍ、体積抵抗率を1×10-4Ωmとした。
【００８５】
図２０から、補強部材が非磁性SUSの場合、継ぎ目以外では、発熱量がほぼ一定であることが分かる。補強部材が磁性SUSの場合、非磁性SUSに比べて継ぎ目部の平均発熱量が増加していることが分かる。また、補強部材の比透磁率μが１０００の場合、継ぎ目部の平均発熱量が更に増加していることが分かる。
【００８６】
既述の図２１に示した温度分布には、図２０と同様の補強部材の構成についての解析結果も示されている。補強部材が磁性SUSの場合、非磁性SUSに比べて温度ムラが抑制されており、磁束密度増加による発熱量増加の効果が確認される。また、補強部材の比透磁率が１０００の場合、均一ベルトの温度分布にほぼ近似しており、磁束密度増加による発熱量増加の効果が確認される。
【００８７】
継ぎ目部を通過する磁束密度を高めるためには、図１８に示すように、継ぎ目に磁性粉末が分散された樹脂５２を埋めても良い。この加熱ベルトは、第２の弾性層４８ａを有する発熱層４１を用いて形成され、外周面側から順に離型層５３、第２の弾性層４８ａ、導電層を有する薄肉の発熱層４１、導電性接着剤４４、および補強部材４３から構成されている。発熱層４１と第２の弾性層４８ａによって形成される継ぎ目に、磁性粉末が分散された樹脂５２が埋められている。
【００８８】
図１７の構成と同様に、継ぎ目に埋められた磁性体によって継ぎ目部を通過する磁束密度が増加するため、その部分の発熱量が増加する。従って、図１７の構成と同様の効果が得られる。
【００８９】
また、継ぎ目を樹脂５２で埋め、離型層５３により継ぎ目を覆っているので、加熱ベルト表面の平滑化が図られ、画像への影響を抑制する効果も得られる。
【００９０】
（実施の形態５）
実施の形態５における加熱ベルトの要部の断面を、図１９に示す。この実施の形態においては、補強部材４３の内周面側に、磁性粉末が分散された樹脂層５４が積層されている。この加熱ベルトは、外周面側から順に配置された、第２の弾性層４８ａ、導電層を有する薄肉の発熱層４１、導電性接着剤４４、少なくとも発熱層４１に対向する面に導電層を有する薄肉の補強部材４３、補強部材４３の内周面側に設けられた、磁性粉末が分散された樹脂層５４より構成されている。
【００９１】
補強部材４３の内周面側に、磁性粉末が分散された樹脂層５４を積層することにより、継ぎ目部における磁束密度を高めることができる。透磁率を上げるために磁性層の厚さを増しても電気抵抗を下げないので、発熱量を低下させることはない。厚さと磁性粉末の含有率を調整することにより、継ぎ目部の発熱量を増加させ、周方向の温度ムラを抑制することができる。
【００９２】
実施例では、発熱層４１として厚さ40μｍのニッケルを、補強部材４３として厚さ20μｍ、幅5mmのSUS304を、樹脂層５４として比透磁率200のフェライト粉末を体積含有率30%で分散したPI（ポリイミド）を厚さ33μｍで積層したものを用いた（厚さ20μｍ、比透磁率100の磁性層に相当）。第２の弾性層４８ａとして厚さ200μｍのシリコーンゴムを用いた。
【００９３】
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６における加熱ベルトは、構造的には、上記いずれかの実施の形態における加熱ベルトと同様である。相違する点は、例えば図６の構造の加熱ベルトにおいて、発熱層４１と補強部材４３が重なっている継ぎ目部４２における単位面積当りの発熱量が、発熱層４１のみが存在する他の部分における単位面積当りの発熱量よりも大きくなるように、発熱層４１と補強部材４３の抵抗値が設定されていることである。この構成に基づく作用について、図２２を参照して説明する。
【００９４】
誘導加熱を行うとき、表皮効果によって渦電流は導体表面に流れる。このとき渦電流の流れる深さを表皮深さδといい、電気伝導度をσ、透磁率をμ、周波数をｆとした場合以下の式で表すことができる。
【００９５】
δ＝１／（πσμｆ）1/2
表皮深さよりも薄い導体においては、渦電流は厚さ方向全体に流れることになる。その時、渦電流に対する抵抗値は面抵抗となり、（電気伝導度×厚さ）の逆数で表すことが出来る。ニッケルの場合、電気伝導度が１．４×１０7 で比透磁率１００なので、周波数が50kHzの時の表皮深さは６０μｍとなる。非磁性体の銅では、周波数が50kHzのときの表皮深さは２９０μｍとなる。
【００９６】
駆動電流を３０Ａ×１０Ｔ、駆動周波数を２５ｋＨｚと５０ｋＨｚにとり、電気伝導度と板厚をパラメータとして、電磁界解析により発熱量の変化を求めた結果が、図２２に示す関係である。横軸は面抵抗を駆動周波数で割った値、縦軸は発熱量である。図２２に示されるように、周波数によらず、発熱量が大きくなる条件は、面抵抗を駆動周波数で割った値が、２．８×１０-8〜１．６×１０-7（Ω／Ｈｚ）の範囲にある時である。なお、駆動周波数が２５ｋＨｚと５０ｋＨｚの間の範囲は、通常、電磁誘導により像加熱装置を構成する場合の好適な周波数範囲を含む。
【００９７】
このように、発熱量が抵抗値に対してピークを持つ特性を考慮すると、発熱層４１と補強部材４３の抵抗値を次のように設定すれば、発熱部分布の均一化に有効であることが判る。つまり、発熱層４１と補強部材４３が重なっている継ぎ目部における単位面積当りの発熱量が、発熱層４１のみが存在する他の部分における単位面積当りの発熱量よりも大きくなるように、発熱層４１と補強部材４３の抵抗値を設定する。それにより、継ぎ目部の発熱量を増加させ、周方向の温度ムラを抑制することが可能である。
【００９８】
本実施の形態に基づく加熱ベルトの実施例を表２に示す。この実施例は、駆動周波数を２５ｋＨｚ、加熱ベルトの直径Ｄ＝３０ｍｍ、加熱ベルトの幅Ｌ＝２００ｍｍに設定して構成されている。
【００９９】
【表２】
図２２より、この加熱ベルトにおける発熱層の面抵抗／駆動周波数に対する発熱量は５４０Ｗであり、継ぎ目部の面抵抗／駆動周波数に対する発熱量は５６０Ｗであることが判る。加熱ベルトの表面積はπＤＬ＝1.9×10-5であり、表２に示した単位面積当りの発熱量は、図２２で求めた発熱量を加熱ベルトの表面積で割ることにより得られる。表２に示したとおり、この実施例における発熱層と補強部材の抵抗値の設定により、継ぎ目部における単位面積当りの発熱量が増加している。それにより、周方向の温度ムラが抑制される。
【０１０１】
なお、以上の実施の形態は、図２に示したように、加熱ベルト２２が円環状であり、加熱ベルト２２の内周面側にある第３の弾性層２３と保持部材２４が１軸の場合についての例であるが、図２３に示すような２軸の構成であっても本発明は適用可能である。図２３の像加熱装置において、加熱ベルト２２ａは円環状ではなく、第３の弾性層２３および保持部材２４により形成された軸と、発熱ローラ５５により形成された軸からなる２軸により支持されている。
【０１０２】
【発明の効果】
本発明によれば、発熱層を有するベルトの始端面と終端面を対向させ接合した継ぎ目部が、補強部材の貼付により十分な接合強度を持ち、しかも、発熱層の幅方向の中央部において補強部材に流れる渦電流が制限されるので、継ぎ目部の発熱量が減少することが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における加熱ベルトが使用される画像形成装置の概略構成の一例を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態における加熱ベルトが用いられた像加熱装置の一例を示す断面図
【図３】（ａ）は図２の装置における加熱ローラと誘導加熱コイルの断面図、（ｂ）は誘導加熱コイルの線束の平面形状を示す平面図、（ｃ）は加熱ベルトに生じる渦電流を概念的に示す平面図
【図４】図２の装置における背面コアおよび誘導加熱コイルの平面形状を示す平面図
【図５】実施の形態１における加熱ベルトの断面図
【図６】同加熱ベルトの継ぎ目部における要部拡大断面図
【図７】同加熱ベルトにおける作用を説明するための図
【図８】実施の形態１における加熱ベルトの変形例を示す断面図
【図９】同加熱ベルトの継ぎ手の構造を示す断面図
【図１０】実施の形態１における加熱ベルトを構成する発熱層の変形例を示す断面図
【図１１】加熱ベルトの継ぎ目部における電流密度の解析モデルを示す断面図
【図１２】実施の形態２における加熱ベルトの断面図
【図１３】図１２の加熱ベルトの変形例を示す断面図
【図１４】図１３の加熱ベルトを製造するためのシート材を示す断面図
【図１５】実施の形態３における加熱ベルトを示し、（ａ）はその要部拡大断面図、（ｂ）は同加熱ベルトにおける誘導電流を示す全体平面図、（ｃ）は同加熱ベルトの継ぎ目部を示す縦断面図
【図１６】図１５の加熱ベルトの変形例を示し、（ａ）は同加熱ベルトにおける誘導電流を示す全体平面図、（ｂ）は同加熱ベルトの継ぎ目部を示す縦断面図
【図１７】実施の形態４における加熱ベルトの要部の拡大断面図
【図１８】同実施の形態における加熱ベルトの他の構成を示す要部の拡大断面図
【図１９】実施の形態５における加熱ベルトの要部の拡大断面図
【図２０】加熱ベルトの周方向における平均発熱量分布の解析結果を示す図
【図２１】加熱ベルトの周方向における温度分布の解析結果を示す図
【図２２】加熱ベルトにおける、発熱層の面抵抗／駆動周波数に対する発熱量の関係に関する解析結果を示す図
【図２３】本発明の実施の形態における２軸の加熱ベルトの例を示す像加熱装置の断面図
【図２４】従来例のフィルム加熱方式の像加熱装置を示す断面図
【図２５】従来例の加熱ローラ方式の像加熱装置を示す断面図
【図２６】従来例の像加熱装置に用いられる加熱ベルトを示す断面図
【符号の説明】
１ 電子写真感光体
２ 帯電器
３ レーザビームスキャナ
４ 現像器
４ａ 現像ローラ
１０ 給紙部
１１ 被記録材
１２、１３ レジストローラ
１４ 転写ローラ
１５ 定着装置
１６ 排紙トレイ
１７ クリーニング装置
２１ 加熱ローラ
２２ 加熱ベルト
２３ 第３の弾性層
２４ 保持部材
２５ 誘導加熱コイル
２６ 断熱部材
２７ 背面コア
２７ａ 中心コア
２７ｂ Ｕ字コア
２８、１０４、１１６ 加圧ローラ
２９ 金属軸
３０ 弾性層
３１ ニップ部
３２ 温度検知センサ
３３ 励磁回路
３４、１０５、１１７ 被記録材
３５ 渦電流
３６ 継ぎ目
４１ 発熱層
４２ 継ぎ目部
４３、５１ 補強部材
４４ 導電性接着剤
４５ 継ぎ手
４５ａ、４５ｂ 段差部
４６、４９ 基材
４７、５０、５０ａ 導電層
４８ 表層
４８ａ 第２の弾性層
５２、５４ 磁性粉末が分散された樹脂層
５３ 離型層
５５ 発熱ローラ
１０１ エンドレスフィルム
１０２ 鉄心
１０３、１１４ 励磁コイル
１０６、１１８ トナー像
１０７ 導電層
１０８ 低熱伝導性の層
１０９ 外側の層
１１０ 加熱ローラ
１１１ 発熱層
１１２ 弾性層
１１３ 回転軸
１１５ 芯材
１２０ 発熱層
１２１ 接合部
１２２ 継ぎ目部
Claims (14)
- シート状部材の始端部と終端部が各端面を互いに対向させて連結された環状のベルト形状を有するとともに、導電層を含み電磁誘導により発熱する発熱層と、
前記発熱層の始端部と終端部の端面が対向する継ぎ目の内周面側に貼付された補強部材と、
前記発熱層と前記補強部材との間に介在して前記発熱層と前記補強部材とを電気的に接続する導電性接着剤とを備え、
前記補強部材は、少なくとも前記発熱層と対向する面に前記発熱層の持つ抵抗値よりも高い抵抗値を持つ導電層を有する加熱ベルト。 - 発熱層の始端部と終端部に各々、一方が内周面側から他方が外周面側から段差を設けて肉薄にした肉薄部からなる継ぎ手が形成され、前記始端部と終端部の各継ぎ手の肉薄部の面同士が接着または溶接により接合された請求項１に記載の加熱ベルト。
- 発熱層は、樹脂材料からなる基材と、前記基材の内周面側に積層された導電層とを備えた請求項１または２に記載の加熱ベルト。
- 発熱層の外周面側が、周方向において無端であって第１の弾性層を有する表層により被覆された請求項１〜３のいずれか１項に記載の加熱ベルト。
- ベルト本体が、発熱層の外周面側に第２の弾性層を有するシート状部材を環状に形成した構成を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の加熱ベルト。
- 補強部材または導電性接着剤の少なくともいずれかに磁性層を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の加熱ベルト。
- 補強部材は、樹脂材料からなる基材と、前記基材の外周面側に積層された導電層とを備えた請求項１〜６のいずれか１項に記載の加熱ベルト。
- 導電層が基材の端部にのみ設けられた請求項７に記載の加熱ベルト。
- 補強部材の内周面側に、磁性粉末を分散させた樹脂層が積層された請求項１〜８のいずれか１項に記載の加熱ベルト。
- ベルト本体の継ぎ目に磁性粉末が分散された樹脂が充填された請求項１〜９のいずれか１項に記載の加熱ベルト。
- 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の加熱ベルトと、前記加熱ベルトの内周面側に設けた第３の弾性層と、前記第３の弾性層の内周面側に設けた前記第３の弾性層を保持する保持部材とを備えた加熱ローラ。
- 請求項１１に記載の加熱ローラと、前記発熱層を外部から励磁して発熱させる励磁手段と、前記加熱ローラに圧接してニップ部を形成する加圧手段とを有し、前記ニップ部に画像を担持した被記録材を通過させて画像を熱定着させる像加熱装置。
- 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の加熱ベルトと、前記加熱ベルトの発熱層を外部から励磁して発熱させる励磁手段と、前記加熱ベルトに圧接してニップ部を形成する加圧手段とを有し、前記ニップ部に画像を担持した被記録材を通過させるように構成され、前記発熱層と前記補強部材が重なっている継ぎ目部における単位面積当りの発熱量が、前記発熱層のみが存在する他の部分における単位面積当りの発熱量よりも大きくなるように、前記発熱層と前記補強部材の抵抗値が設定されている像加熱装置。
- 被記録材に未定着画像を形成し担持させる画像形成手段と、前記未定着画像を前記被記録材に熱定着させる請求項１２または１３に記載の像加熱装置とを有することを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002378496A JP2004212420A (ja) | 2002-12-26 | 2002-12-26 | 加熱ベルト、像加熱装置および画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002378496A JP2004212420A (ja) | 2002-12-26 | 2002-12-26 | 加熱ベルト、像加熱装置および画像形成装置 |
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Family Applications (1)
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007052229A (ja) * | 2005-08-18 | 2007-03-01 | Ricoh Co Ltd | 定着装置及び画像形成装置 |
| JP2009158459A (ja) * | 2007-12-04 | 2009-07-16 | Konica Minolta Business Technologies Inc | 誘導加熱装置，定着装置および画像形成装置 |
| JP4763701B2 (ja) * | 2004-09-03 | 2011-08-31 | エイチ．ビー．フラー カンパニー | ラミネート接着剤、それを含むラミネート、及びラミネートの製造方法 |
-
2002
- 2002-12-26 JP JP2002378496A patent/JP2004212420A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4763701B2 (ja) * | 2004-09-03 | 2011-08-31 | エイチ．ビー．フラー カンパニー | ラミネート接着剤、それを含むラミネート、及びラミネートの製造方法 |
| JP2007052229A (ja) * | 2005-08-18 | 2007-03-01 | Ricoh Co Ltd | 定着装置及び画像形成装置 |
| JP4702785B2 (ja) * | 2005-08-18 | 2011-06-15 | 株式会社リコー | 定着装置及び画像形成装置 |
| JP2009158459A (ja) * | 2007-12-04 | 2009-07-16 | Konica Minolta Business Technologies Inc | 誘導加熱装置，定着装置および画像形成装置 |
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