JP2005300755A - 無端ベルト、加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無端ベルト加熱方式の加熱装置において、無端ベルトを用いた場合の該無端ベルトの端部バリによる該無端ベルトの端部からの破損や無端ベルト内の内容物の破損を防止して、装置の耐久性・信頼性を確保すること。
【解決手段】金属基層を有する無端ベルトを製造する際の切断工程において、無端ベルト内面側より切断し、無端ベルト端部に生じるバリがベルト外側に向くようにする。これにより、ベルトの内面に接触する部材を傷付けることなく、ヒータ破損、ベルト端部破壊を防止することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、無端ベルト（フィルム）加熱方式・加圧回転体駆動方式の加熱装置及び該加熱装置を像加熱装置として備えた電子写真装置・静電記録装置等の画像形成装置に関する。

無端ベルト加熱方式・加圧回転体駆動方式の加熱装置は、加熱回転体としての無端ベルトと、無端ベルトの内側に位置し無端ベルトをルーズに外嵌させる無端ベルト内部部材と、無端ベルトを挟んで無端ベルト内部部材と相互圧接してニップ部を形成し、且つ、回転駆動される加圧回転体を有し、加圧回転体の回転駆動により無端ベルトがニップ部において無端ベルト内側部材の面を摺動しながら回転され、ニップ部の無端ベルトと加圧回転体の間で被加熱材を挟持搬送して加熱する装置構成のものである。

加熱回転体としての無端ベルトを電磁誘導発熱性部材にして磁場発生手段の発生磁場の作用で無端ベルト自体を発熱させ、その発熱で被加熱材を加熱する電磁誘導加熱方式（特許文献１等）や、ニップ部に対応する無端ベルト内側位置にセラミックヒータや電磁誘導発熱体等のヒータ（発熱体、加熱体）を固定して配設し、該ヒータの熱を無端ベルトを介して被加熱材に与えて加熱する方式（特許文献２、特許文献３等）等がある。

このような無端ベルト加熱方式・加圧回転体駆動方式の加熱装置は、熱ローラ方式の加熱装置等との対比においてクイックスタート性や省エネルギー性に優れている。

又、加熱回転体としての無端ベルトの駆動力を低減化することができ、無端ベルトの回転時における無端ベルト軸線方向への寄り力を小さくすることができることから、該無端ベルトの寄り移動規制手段は無端ベルトの端部を受け止めるフランジ部材等の簡単な手段構成のものとすることが可能で、装置構成を簡略化・小型化・低コスト化できる。

そのため、複写機・プリンタ等の画像形成装置においては、電子写真プロセス・静電記録プロセス・磁気記録プロセス等の適宜の画像形成プロセス手段部で被記録材（転写材シート・エレクトロファックスシート・静電記録紙・ＯＨＰシート・印刷用紙・フォーマット紙など）に転写方式或は直接方式にて形成担持させた目的の画像情報の未定着画像（トナー画像）を被記録材面に永久固着画像として加熱定着させる定着装置として、上記のような無端ベルト加熱方式・加圧回転体駆動方式の加熱装置が実用化されている。

ところで、このような無端ベルトに用いる材料として、電磁誘導発熱方式では導電性である金属が用いられることが多い。又、近年セラミックヒータ加熱方式においても、高速化のために無端ベルトの材料として従来の耐熱樹脂性のものにステンレス鋼、ニッケル等の金属が用いられることが多くなっている。

特開平９−１７１８８９号公報 特開平４−４４０７５号〜４４０８３号公報 特開平９−１３９２８２号公報

しかしながら、上述のように金属層を有する無端ベルトにおいては、製造段階において次のような理由から切断工程を有していた。

１）無端ベルトの基材である金属ベルトを形成する際、金属平板をプレス加工し、有底素管を作成した後、底部を切断した後、スピニング加工等の方法で薄肉化する。

２）加熱部材用無端ベルトとして金属ベルト基材上に、弾性層や離型層を成型する成型法として、仕上がり長手寸法よりも大きな長手寸法のものを用意しなければならない成型法がある。

このような切断工程は、通常、無端ベルト外部より回転カッター等で切断をするが、この場合、無端ベルト内部に向かうバリを生じ易い。このようなバリがあると端面近傍において無端ベルト内容物を傷付けることがある。これが例えばセラミックヒータ方式であると、セラミックヒータ表面のガラス保護層に傷を生じ、ヒータに流れる電流のリークが生じる。又、電磁誘導加熱方式の場合、電磁誘導コイルの素線の被覆を破壊し、コイルの絶縁性を保てない恐れがある。更に、これらのバリが無端ベルトの寄りを規制する無端ベルト突き当て部材に当たることで、無端ベルト端部にマイクロクラックを生じ、これにより無端ベルトが破壊することがある。

バリを生じさせない方法として無端ベルト外面よりバイト等を用いて溝を形成した後、突っ切り工具等で切断する方法があるが、この方法は工数が余計に掛かっていた。

そこで、本発明は、無端ベルト加熱方式・加圧回転体駆動方式の加熱装置の破損トラブルを無くして、装置の耐久性・信頼性を確保することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、少なくとも金属基層を有する無端ベルトにおいて、該無端ベルトを製造する工程において軸方向に対して概略垂直な面で切断する工程を有し、前記工程において該無端ベルトを製造する際に、該無端ベルト内面より該無端ベルト外面に向かって切断を行うことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の無端ベルトと、前記無端ベルトの内側に位置する無端ベルト内部部材と、前記無端ベルトを挟んで前記無端ベルト内部部材と相互圧接してニップ部を形成し、且つ、回転駆動される加圧部材を有し、前記ニップ部の前記無端ベルトと前記加圧回転体の間で被加熱材を挟持搬送して加熱することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記無端ベルト内部部材は、該無端ベルトの内側に位置し、該無端ベルトをルーズに外嵌させ、前記加圧回転体の回転駆動により前記無端ベルトが前記ニップ部において前記無端ベルト内側部材の面を摺動しながら回転されることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の発明において、前記無端ベルトは電磁誘導発熱性であり、磁場発生手段の発生磁場の作用で発熱することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項２又は３記載の発明において、前記無端ベルト内部部材は少なくとも固定された発熱体を含むことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、被記録材上に単色若しくは複数色のトナー像を形成する画像形成手段と、該被記録材上のトナー像を熱定着する定着装置と、を有する画像形成装置において、前記定着装置は請求項２〜５の何れかに記載の加熱装置であることを特徴とする。

本発明によれば、金属基層を有する無端ベルトを製造する際の切断工程において、無端ベルト内面側より切断し、無端ベルト端部に生じるバリがベルト外側に向くようにする。これにより、ベルトの内面に接触する部材を傷付けることなく、ヒータ破損、ベルト端部破壊を防止することができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
（１）画像形成装置例
図１は画像形成装置の一例の概略構成図である。本例の画像形成装置は電子写真カラープリンタである。

１０１は有機感光体やアモルファスシリコン感光体等で構成された感光体ドラム（像担持体）であり、矢示の反時計方向に所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動される。そして、この感光体ドラム１０１は、その回転過程で帯電ローラ等の帯電装置１０２で所定の極性・電位の一様な帯電処理を受ける。

次いで、感光体ドラム１０１は、その帯電処理面にレーザ光学箱（レーザスキャナー）１１０から出力されるレーザ光１０３による目的の画像情報の走査露光処理を受ける。レーザ光学箱１１０は、不図示の画像読み取り装置等の画像信号発生装置からの目的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（オン／オフ）したレーザ光１０３を出力して回転感光体ドラム１０１面に走査露光した目的画像情報に対応した静電潜像が形成される。１０９はレーザ光学箱１１０からの出力レーザ光を感光体ドラム１０１の露光位置に偏向させるミラーである。

フルカラー画像形成の場合は、目的のフルカラー画像の第１の色分解成分画像、例えばイエロー成分画像についての走査露光・潜像形成がなされ、その潜像が４色カラー現像装置１０４のうちのイエロー現像器１０４Ｙの作動でイエロートナー画像として現像される。そして、そのイエロートナー画像は、感光体ドラム１０１と中間転写体ドラム１０５との接触部（或は近接部）である１次転写部Ｔ１において中間転写体ドラム１０５の面に転写される。

中間転写体ドラム１０５面に対するトナー画像転写後の回転感光体ドラム１０１面は、クリーナ１０７により転写残りトナー等の付着残留物の除去を受けて清掃される。

上記のような帯電・走査露光・現像・一次転写・清掃のプロセスサイクルが、目的のフルカラー画像の第２の色分解成分画像（例えばマゼンタ成分画像、マゼンタ現像器１０４Ｍが作動）、第３の色分解成分画像（例えばシアン成分画像、シアン現像器１０４Ｃが作動）、第４の色分解成分画像（例えば黒成分画像、黒現像器１０４ＢＫが作動）の各色分解成分画像について順次実行され、中間転写体ドラム１０５面にイエロートナー画像・マゼンタトナー画像・シアントナー画像・黒トナー画像の都合４色のトナー画像が順次重ねて転写されて、目的のフルカラー画像に対応したカラートナー画像が合成形成される。

中間転写体ドラム１０５は、金属ドラム上に中抵抗の弾性層と高抵抗の表層を有するもので、感光体ドラム１０１に接触して或は近接して感光体ドラム１０１と略同じ周速度で矢示の時計方向に回転駆動され、中間転写体ドラム１０５の金属ドラムにバイアス電位を与えて感光体ドラム１０１との電位差で感光体ドラム１０１側のトナー画像を前記中間転写体ドラム１０５面側に転写させる。

上記回転中間転写体ドラム１０５面に合成形成されたカラートナー画像は、前記回転中間転写体ドラム１０５と転写ローラ１０６との接触ニップ部である二次転写部Ｔ２において、前記二次転写部Ｔ２に不図示の給紙部から所定のタイミングで送り込まれた被記録材Ｐの面に転写されていく。転写ローラ１０６は、被記録材Ｐの背面からトナーと逆極性の電荷を供給することで中間転写体ドラム１０５面側から被記録材Ｐ側へ合成カラートナー画像を順次に一括転写する。

二次転写部Ｔ２を通過した被記録材Ｐは、中間転写体ドラム１０５の面から分離されて像加熱装置（定着装置）１００へ導入され、未定着トナー画像の加熱定着処理を受けてカラー画像形成物として機外の不図示の排紙トレーに排出される。定着装置１００については次の（２）項で詳述する。

被記録材Ｐに対するカラートナ一画像転写後の回転中間転写体ドラム１０５は、クリーナ１０８により転写残りトナー・紙粉等の付着残留物の除去を受けて清掃される。このクリーナ１０８は、常時は中間転写体ドラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写体ドラム１０５から被記録材Ｐに対するカラートナー画像の二次転写実行過程において中間転写体ドラム１０５に接触状態に保持される。

又、転写ローラ１０６も常時は中間転写体ドラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写体ドラム１０５から被記録材Ｐに対するカラートナー画像の二次転写実行過程において中間転写体ドラム１０５に被記録材Ｐを介して接触状態に保持される。

尚、本例装置は、白黒画像等のモノカラー画像のプリントモードも実行できる。又、両面画像プリントモード、或は多重画像プリントモードも実行できる。

両面画像プリントモードの場合は、定着装置１００を出た１面目画像プリント済みの被記録材Ｐは、不図示の再循環搬送機構を介して表裏反転されて再び二次転写部Ｔ２へ送り込まれて２面に対するトナー画像転写を受け、再度、定着装置１００に導入されて２面に対するトナー画像の定着処理を受けることで両面画像プリントが出力される。

多重画像プリントモードの場合は、定着装置１００を出た１回目画像プリント済みの被記録材Ｐは、不図示の再循環搬送機構を介して表裏反転されないで再び二次転写部Ｔ２へ送り込まれて１回目画像プリント済みの面に２回目のトナー画像転写を受け、再度、定着装置１００に導入されて２回目のトナー画像の定着処理を受けることで多重画像プリントが出力される。
（２）定着装置１００
本実施の形態における定着装置１００は、電磁誘導加熱方式の装置である。図２は該定着装置１００の一部切欠き正面模型図、図３は縦断面模型図、図４は横断面模型図である。

Ａ）装置の全体的な概略構成：
１０は無端ベルトとしての定着ベルトである。この定着ベルト１０は後述するように電磁誘導発熱層（導電体層、磁性体層、金属発熱層）を有する、電磁誘導発熱性の回転体としての円筒状部材である。

１６は無端ベルト内部部材としての略円筒形状のベルトガイド部材である。このベルトガイド部材１６に上記定着ベルト１０をルーズに外嵌させてある。ベルトガイド部材１６の下面部分は長手に沿ってフラット面として切り欠いてある。又、ベルトガイド部材１６の両端側部分は他の部分よりも外径を少し小さくした環状溝部１６ａ，１６ｂとしてある。

２３ａ，２３ｂは定着ベルト１０の左右端部を規制・保持する略円筒状の無端ベルト保持部材としての左右一対の環状のフランジ部材である。それぞれスリーブ部分と鍔座部分（フランジ部分）を有し、上記ベルトガイド部材１６の左右両端側部分の環状溝部１６ａ，１６ｂにスリーブ部分を回転自由に嵌め合わせて嵌着させてある。

この左右のフランジ部材２３ａ，２３ｂのスリーブ部分にそれぞれ定着ベルト１０の左右端部を外嵌することで定着ベルト１０の両端部に定着ベルトには回転不可能に該フランジ部材２３ａ，２３ｂを装着してある。

１５は磁性コア１７ａ，１７ｂ，１７ｃと励磁コイル１８から構成される磁場発生手段であり、ベルトガイド部材１６の内側の、図４において右半部側に配設してある。１９は励磁コイル保持部材である。

２２はベルトガイド部材１６内に挿通した横断面下向きコ字型の剛性のある加圧ステーである。この加圧ステー２２の左右両端部はベルトガイド部材１６の左右両端部から外方に突出させてある。

２１ａ，２１ｂは上記加圧ステー２２の左右両端部に嵌着してビス締め等の手段で固定した左右の加圧ブロックである。図５は左側の加圧ブロック２１ａの斜視図である。右側の加圧ブロック２１ｂも同形の部材である。

以上の組み立て体１６，１０，２３ａ，２３ｂ，２２，２１ａ，２１ｂが加熱アセンブリである。

３０は加圧回転体としての加圧ローラである。この加圧ローラ３０は、芯金３０ａと、該芯金３０ａ回りに同心一体にローラ状に形成被覆させた、シリコーンゴム・フッ素ゴム・フッ素樹脂等の耐熱性・弾性材層３０ｂとで構成されている。

この加圧ローラ３０はその芯金３０ａの左右両端部を装置シャシー７０の左右側板７０ａ，７０ｂ間に軸受２８ａ，２８ｂを介して回転自由に軸受保持させて配設してある。又、芯金３０ａの左端部にはドライブギアＧを固着してあり、このドライブギアＧに駆動系Ｍから回転力が伝達されて該加圧ローラが所定の周速度をもって図４において矢印の反時計方向に回転駆動される（加圧ローラ駆動方式）。

装置シャシー７０の左右側板７０ａ，７０ｂには、上端側を開放した縦方向のガイド穴部７０ｃ，７０ｄを有しており、このガイド長穴７０ｃ，７０ｄに対してその上部開口部から前述した加熱アセンブリの左右の加圧ブロック２１ａ，２１ｂ部分を加圧ブロック側の縦溝部２１ｃ（図５）をガイド長穴の縦縁部に係合させて下方に落とし込むことで、加熱アセンブリを装置シャシー７０の左右側板７０ａ，７０ｂ間において上記加圧ローラ３０の上側に配置させてある。この場合、ベルトガイド部材１６は下面の切欠きフラット面１６ｃが下向きであり、定着ベルト１０を介して加圧ローラ１０の上面部に対向する。

２４は装置シャシー７０の左右側板７０ａ，７０ｂの上端部間に取り付けた定着フレームである。そして、この定着フレーム２４の左右端部と、加熱アセンブリの左右の加圧ブロック２１ａ，２１ｂとの間にそれぞれ加圧ばね２５ａ，２５ｂを縮設することで、加圧ブロック２１ａ，２１ｂに所定の押し下げ力を作用させてある。

これにより、加圧ステー２２によりベルトガイド部材１６が加圧ローラ３０の耐熱性・弾性材層３０ｂの弾性に抗して押し下げられてベルトガイド部材１６の下面の切欠きフラット面１６ｃが定着ベルト１０を挟んで加圧ローラ１０の上面部に所定の押圧力で圧接して所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。

加圧ローラ３０が駆動手段Ｍにより図４において反時計方向に回転駆動されると、定着ニップ部Ｎにおける加圧ローラ３０と定着ベルト１０の外面との摩擦力で定着ベルト１０に回転力が作用して定着ベルト１０はその内周面が定着ニップ部Ｎにおいてベルトガイド部材１６の下面の切欠きフラット面１６ｃに密着して摺動しながら、加圧ローラ３０の回転周速度にほぼ対応した周速度をもってベルトガイド部材１６の外回りを図４において時計方向に回転する。即ち、定着ベルト１０は加圧ローラ３０の駆動回転に従動して回転する。

上記回転駆動時の駆動トルクを減少させるため、定着ニップ部Ｎにおけるベルトガイド部材１６の下面の切欠きフラット面１６ｃには低摩擦係数の別部材である摺動板４１を装着しても良い。この摺動板４１の材料には、フッ素樹脂、ガラス、２硫化モリブデンをコートした金属板等が挙げられる。

ベルトガイド部材１６の内側の右半部側に配設してある磁場発生手段１５の励磁コイル１８には、図１０に示すように、その給電部１８ａ，１８ｂに励磁回路２７を接続してある。この励磁回路２７は、２０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの高周波をスイッチング電源で発生できるようになっている。励磁コイル１８は励磁回路２７から供給される交番電流（高周波電流）によって交番磁束を発生する。電磁誘導発熱性ベルトである定着ベルト１０の電磁誘導発熱層には前記交番磁界を打ち消す方向に渦電流が流れ、ジュール熱が発生し、定着ベルト１０が発熱する。

定着ニップ部Ｎの温度は定着ニップ部Ｎの近傍においてベルトガイド部材１６の外面に設けた温度検知手段２６を含む不図示の温調系により励磁コイル１８に対する電流供給が制御されることで所定の温度が維持されるように温調される。

温度検知手段２６は、本例においては定着ニップ部Ｎの近傍においてベルトガイド部材の外面に配設した定着ベルト１０の温度を検知するサーミスタ等の温度センサであり、この温度センサ２６で測定した定着ベルト１０の温度情報に基づいて定着ニップ部Ｎの温度を制御するようにしている。

而して、加圧ローラ３０が回転駆動され、それに伴って定着ベルト１０が回転し、励磁回路２７から励磁コイル１８への給電により上記のように定着ベルト１０の電磁誘導発熱がなされて定着ニップ部Ｎが所定の温度に立ち上がって温調された状態において、画像形成手段部から搬送された未定着トナー画像ｔが形成された被記録材Ｐが定着ニップ部Ｎに導かれ、定着ニップ部Ｎの定着ベルト１０と加圧ローラ３０との間に画像面が上向き、即ち定着ベルト面に対向して導入され、定着ニップ部Ｎにおいて画像面が定着ベルト１０の外面に密着して定着ベルト１０と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。この定着ニップ部Ｎを定着ベルト１０と一緒に被記録材Ｐが挟持搬送されていく過程において定着ベルト１０の電磁誘導発熱で加熱されて被記録材Ｐ上の未定着トナー画像ｔが加熱定着される。被記録材Ｐは、定着ニップ部Ｎを通過すると回転定着ベルト１０の外面から分離して排出搬送されていく。被記録材上の加熱定着トナー画像は、定着ニップ部通過後、冷却して永久固着像となる。

本例では、トナーｔに低軟化物質を含有させたトナーを使用したため、定着装置にオフセット防止のためのオイル塗布機構を設けていないが、低軟化物質を含有させていないトナーを使用した場合にはオイル塗布機構を設けても良い。又、低軟化物質を含有させたトナーを使用した場合にもオイル塗布や冷却分離を行っても良い。

Ｂ）無端ベルト保持部材：
無端ベルトである円筒状の定着ベルト１０の左右両端部には、前述したように端部を規制・保持する無端ベルト保持部材としての厚さ約２ｍｍのフランジ部材２３ａ，２３ｂが定着ベルト１０を覆うように設けられている。このフランジ部材２３ａ，２３ｂは、略円筒状のベルトガイド部材１６の左右両端側部分の環状溝部１６ａ，１６ｂに固定して嵌め合わせて嵌着させてある。このフランジ部材２３ａ，２３ｂにはフェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、フッ素樹脂、液晶ポリマー樹脂やこれらの混合樹脂やアルミニウム、鉄等の金属等耐熱性の高い材料が用いられる。

上記フランジ部材２３ａ，２３ｂによって定着ベルト１０の回転軸方向（スラスト方向、長手方向）の位置決めがなされ、該フランジ部材２３ａ，２３ｂは、定着ベルト１０の回転時に該定着ベルト１０の端部を受けて定着ベルト１０のベルトガイド部材１６の長手に沿う寄り移動を規制する役目を果たす。

Ｃ）定着ベルト１０：
図９は本実施の形態における電磁誘導発熱性の定着ベルト１０の層構成を示す模型図である。

本例の定着ベルト１０は、電磁誘導発熱性の定着ベルトの基層となる金属ベルト等で構成された金属基層１と、その外面に積層した弾性層２と、更にその外面に積層した離型層３の複合構造のものである。

金属基層１と弾性層２との間の接着、弾性層２と離型層３との間の接着のために、各層間にプライマー層（不図示）を設けても良い。

略円筒形状である定着ベルト１０において、金属基層１が内面側であり、離型層３が外面側である。前述したように、金属基層１に交番磁束が作用することで、金属基層１に渦電流が発生して金属基層１が発熱する。この層で誘導発熱した熱が弾性層２・離型層３を介して定着ベルト１０全体を加熱し、定着ニップ部Ｎに通紙される被記録材Ｐを加熱してトナーｔ画像の加熱定着がなされる。

ａ．金属基層（電磁誘導発熱層）１：
金属基層１は、ニッケル、鉄、強磁性ＳＵＳ、ニッケル−コバルト合金といった強磁性体の金属を用いると良い。

非磁性の金属でも良いが、より好ましくは磁束の吸収の良いニッケル、鉄、磁性ステンレス、コバルト−ニッケル合金等の金属が良い。

その厚みは次の式で表される表皮深さより厚く且つ２００μｍ以下にすることが好ましい。表皮深さσ［ｍ］は、励磁回路の周波数ｆ［Ｈｚ］と透磁率μと固有抵抗ρ［Ωｍ］を用いて、
σ＝５０３×（ρ／ｆμ）^{1 / 2}
と表される。

これは電磁誘導で使われる電磁波の吸収の深さを示しており、これより深いところでは電磁波の強度は１／ｅ以下になっていることを示す。逆に言うと、殆どのエネルギーはこの深さまでで吸収されている（図１０）。

金属基層１の厚さは好ましくは１〜１００μｍが良い。金属基層１の厚みが１μｍよりも小さいと殆どの電磁エネルギーが吸収し切れないために効率が悪くなる。又、金属基層１が１００μｍを超えると剛性が高くなり過ぎ、又、屈曲性が悪くなり、回転体として使用するには現実的ではない。従って、金属基層１の厚みは１〜１００μｍが好ましい。

本実施の形態において、金属基層はＮｉをベース材としており、添加物としてリンや硫黄が加えられており、電気鋳造法にて形成される。又、鉄、磁性ステンレス等を用いる場合は、平板を押し出し成型し、有底無端ベルトを形成した後、底部を切断することで無端ベルトを形成する方法や平板を電縫加工して無端ベルトを得る等の公知の方法が用いられる。このようにして得られた無端ベルトを引き抜き成型やスピニング処理等の公知の方法で薄膜化していき、所望の厚みにすることができる。

ｂ．弾性層２：
弾性層２は、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等で、耐熱性、熱伝導率が良い材質である。

弾性層２の厚さは１０〜５００μｍが好ましい。この弾性層２は定着画像品質を保証するために必要な厚さである。

カラー画像を印刷する場合、特に写真画像等では被記録材Ｐ上で大きな面積に亘ってベタ画像が形成される。この場合、被記録材Ｐの凹凸或はトナー層ｔの凹凸に加熱面（離型層３）が追従できないと加熱ムラが発生し、伝熱量が多い部分と少ない部分で画像に光沢ムラが発生する。伝熱量が多い部分は光沢度が高く、伝熱量が少ない部分では光沢度が低い。

弾性層２の厚さとしては、１０μｍ以下では被記録材或はトナー層の凹凸に追従し切れず画像光沢ムラが発生してしまう。又、弾性層２が１０００μｍ以上の場合には弾性層の熱抵抗が大きくなり、クイックスタートを実現するのが難しくなる。より好ましくは弾性層２の厚みは５０〜５００μｍが良い。

弾性層２は、硬度が高過ぎると被記録材Ｐ或はトナー層ｔの凹凸に追従し切れず画像光沢ムラが発生してしまう。そこで、弾性層２の硬度としては６０゜（ＪＩＳ−Ａ：ＪＩＳ−Ｋ Ａ型試験機）以下、より好ましくは４５゜以下が良い。

弾性層２の熱伝導率λに関しては、２．５２×１０^-1〜８．４×１０^-1 Ｗ／ｍ・℃（６×１０^-4〜２×１０^-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ）が良い。熱伝導率λが２．５２×１０^-1 Ｗ／ｍ・℃よりも小さい場合には、熱抵抗が大きく、定着ベルト１０の表層（離型層３）における温度上昇が遅くなる。熱伝導率λが８．４×１０^-1 Ｗ／ｍ・℃よりも大きい場合には、硬度が高くなり過ぎたり、圧縮永久歪みが悪化する。よって、熱伝導率λは２．５２×１０^-1〜８．４×１０^-1 Ｗ／ｍ・℃が良い。より好ましくは３．３６×１０^-1〜３×１０^-1 Ｗ／ｍ・℃（８×１０^-4〜１．５×１０^-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ）が良い。

ｃ．離型層３：
離型層３は、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、フルオロシリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性と耐熱性が高い材料を選択することができる。

離型層３の厚さは１〜１００μｍが好ましい。離型層３の厚さが１μｍよりも小さいと塗膜の塗ムラで離型性の悪い部分ができたり、耐久性が不足するといった問題が発生する。又、離型層が１００μｍを超えると熱伝導が悪化するという問題が発生し、特に樹脂系の離型層の場合は硬度が高くなり過ぎ、弾性層２の効果がなくなってしまう。

ｄ．定着ベルトの切断：
本実施の形態における定着ベルトは前述したような方法で得られた金属ベルト素管の外表面にゴム及び離型層を公知の方法で成型することで得られる。この際、成型方法によっては金属ベルト素管の両端部を支持する必要があるため、仕上がり寸法よりも長い金属ベルト素管を用意する必要がある。そして、所望の長手寸法に仕上げるために、最終工程としてベルト端部の切断が必要となる。

本実施の形態では、図６に示すように、カッタ等により内面より切断する方法を用いている。比較例（ａ）として図７のように外面よりカッタ２００で切断する場合、又、比較例（ｂ）として端部図８のように研磨機２０２で溝を付けた後、突っ切り治具２０３にて切断する方法で定着ベルトを作製し、加熱条件下で空回転耐久実験を行ったところ、比較例（ａ）では２０時間程で端部にマイクロクラックが発生し、４０時間程でベルト自体が破壊した。それに対し、本実施の形態及び比較例（ｂ）では５００時間の空回転を行っても、端部にクラックの発生はなかった。

Ｄ）磁場発生手段１５：
磁性コア１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、高透磁率の部材であり、フェライトやパーマロイ等といったトランスのコアに用いられる材料が良く、より好ましくは１００ｋＨｚ以上でも損失の少ないフェライトを用いるのが良い。

励磁コイル１８は、コイル（線輪）を構成させる導線（電線）として、１本ずつがそれぞれ絶縁被覆された銅製の細線を複数本束ねたもの（束線）を用い、これを複数回巻いて励磁コイルを形成している。本例では、１０ターン巻いて励磁コイル１８を形成している。

絶縁被覆としては、定着ベルト１０の発熱による熱伝導を考慮して耐熱性を有する被覆を用いるのが良い。例えば、アミドイミドやポリイミド等の被覆を用いると良い。励磁コイル１８は外部から圧力を加えて密集度を向上させても良い。

励磁コイル１８の形状は、図４に示すように、電磁誘導発熱性部材である定着ベルト１０の電磁誘導発熱層１の曲面に沿うようにしている。本例では定着ベルト１０の金属基層１と励磁コイル１８との間の距離は略２ｍｍになるように設定した。

磁性コア１７ａ，１７ｂ，１７ｃ及び励磁コイル１８と、定着ベルト１０の金属基層１の間の距離はできる限り近づけた方が磁束の吸収効率が高いのであるが、この距離が５ｍｍを超えるとこの効率が著しく低下するため、５ｍｍ以内にするのが良い。又、５ｍｍ以内であれば定着ベルト１０の金属基層１と励磁コイル１８の距離が一定である必要はない。

励磁コイル１８の励磁コイル保持部材１９からの引出線については励磁コイル保持部材１９から外の部分について束線の外側に絶縁被覆を施している。

励磁コイル保持部材１９の材質としては、絶縁性に優れ、耐熱性が高いものが良い。例えば、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ＬＣＰ樹脂等を選択すると良い。

励磁コイル１８には前述したように給電部１８ａ，１８ｂ（図１１）に励磁回路２７を接続してある。この励磁回路２７は、約２０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの高周波電流をスイッチング電源で発生できるようになっている。励磁コイル１８は、励磁回路２７から供給される交番電流（高周波電流）によって交番磁束を発生する。電磁誘導発熱性部材である定着ベルト１０の電磁誘導発熱層１には上記の交番磁束を打ち消す方向に渦電流が流れ、ジュール熱が発生し、定着ベルト１０が発熱する。

図１１は交番磁束の発生の様子を模式的に表したものである。磁束Ｃは発生した交番磁束の一部を表す。磁性コア１７ａ，１７ｂ，１７ｃに導かれた交番磁束Ｃは、磁性コア１７ａと磁性コア１７ｂとの間、そして、磁性コア１７ａと磁性コア１７ｃとの間において定着ベルト１０の電磁誘導発熱層１に渦電流を発生させる。この渦電流は、電磁誘導発熱層１の固有抵抗によって電磁誘導発熱層１にジュール熱（渦電流損）を発生させる。

ここでの発熱量Ｑは電磁誘導発熱層１を通る磁束の密度によって決まり、図１１のグラフような分布を示す。図１１のグラフは、縦軸が磁性コア１７ａの中心を０とした角度θで表した定着ベルト１０における円周方向の位置を示し、横軸が定着ベルト１０の電磁誘導発熱層１での発熱量Ｑを示す。ここで、発熱域Ｈは最大発熱量をＱとした場合、発熱量がＱ／ｅ以上の領域と定義する。これは、定着に必要な発熱量が得られる領域である。

Ｅ）安全回路：
本例においては、定着ベルト１０の発熱域Ｈ（図１２）の対向位置に暴走時の励磁コイル１８への給電を遮断するため温度検知素子であるサーモスイッチ５０（図２及び図４）を配設している。

図１０は本例で使用した安全回路の回路図である。

温度検知素子であるサーモスイッチ５０は、＋２４ＶＤＣ電源とリレースイッチ５１と直列に接続されており、サーモスイッチ５０が切れると、リレースイッチ５１への給電が遮断され、リレースイッチ５１が動作し、励磁回路２７への給電が遮断されることにより励磁コイル１８への給電を遮断する構成を採っている。サーモスイッチ５０はＯＦＦ動作温度を２２０℃に設定した。

又、サーモスイッチ５０は、定着ベルト１０の発熱域Ｈに対向して定着ベルト１０の外面に非接触に配設した。サーモスイッチ５０と定着ベルト１０との間の距離は略２ｍｍとした。これにより、定着ベルト１０にサーモスイッチ５０の接触による傷が付くことがなく、耐久による定着画像の劣化を防止することができる。

本例によれば、装置故障による装置暴走時に、定着ニップ部Ｎに被記録材Ｐが挟まった状態で装置が停止し、励磁コイル１８に給電が続けられ、定着ベルト１０が発熱し続けた場合でも、被記録材Ｐが挟まっている定着ニップ部Ｎでは発熱していないために被記録材Ｐが直接加熱されることがない。又、発熱量が多い発熱域Ｈには、サーモスイッチ５０が配設してあるため、サーモスイッチ５０が２２０℃を感知して、サーモスイッチ５０が切れた時点で、リレースイッチ５１により励磁コイル１８への給電が遮断される。

よって、被記録材としての紙の発火温度は約４００℃近辺であるため紙が発火することなく、定着ベルト１０の発熱を停止することができる。

温度検知素子としてサーモスイッチ５０の他に温度ヒューズを用いることもできる。

＜その他の実施例＞
１）電磁誘導発熱性部材である定着ベルト１０は、モノクロ或は１パスマルチカラー画像等の加熱定着用の場合は弾性層２を省略した形態のものとすることもできる。発熱層単層の部材とすることもできる。

２）磁場発生手段１５は定着ベルト１０の外部に配設することもできる。

３）加圧部材３０はローラ体に限らず、回動ベルト型等、他の形態の部材にすることもできる。

又、加圧部材３０側からも被記録材に熱エネルギーを供給するために、加圧部材３０側にも電磁誘導加熱等の発熱手段を設けて所定の温度に加熱・温調する装置構成にすることもできる。

４）図１３は他の装置構成例である。即ち、この装置は、無端ベルトとしての定着ベルト１０Ａを電磁誘導発熱性を有していない耐熱性の部材にし、定着ニップ部Ｎにおける定着ベルト１０Ａの内面側に固定の発熱体（加熱体、ヒータ）として鉄板等の電磁誘導発熱部材６０を配設し、この電磁誘導発熱部材６０をベルトガイド部材１６の内側に配設した磁場発生手段１５により電磁誘導発熱させ、定着ニップ部Ｎにおいて該部材６０の熱を定着ベルト１０Ａを介して被記録材Ｐに伝熱するものである。本発明はこのような装置にも適用できる。

５）図１４及び図１５は更に他の装置構成例である。即ち、この装置は、無端ベルトとしての定着ベルト１０ＡをＮｉ、ＳＵＳ等の金属の部材にし、定着ニップ部Ｎにおける定着ベルト１０Ａの内面側に固定の発熱体（加熱体、ヒータ）としてセラミックヒータ６１を配設し、このセラミックヒータ６１を発熱させ、定着ニップ部Ｎにおいて該セラミックヒータ６１の熱を定着ベルト１０Ａを介して被記録材Ｐに伝熱するものである。セラミックヒータ６１は、図１５に示すように、アルミナや窒化アルミ等のセラミック基板６４上に抵抗発熱体６２をスクリーン印刷等の厚膜形成プロセスにより形成し、定着ベルト側の面に保護層としてガラス膜６３を形成したものである。定着ベルト１０Ａ内面に向かってバリが生じていると、このガラス保護膜６３を傷付け、それによりヒータ電流のリーク等の障害が発生する恐れがある。このようなことより、本形態を用いると、ベルト内面に固定発熱体を用いた系において大きな効果が得られる。

６）本発明に係る加熱装置は、実施の形態の画像加熱定着装置としてに限らず、画像を担持した被記録材を加熱してつや等の表面性を改質する像加熱装置、仮定着する像加熱装置、その他、被加熱材の加熱乾燥装置、加熱ラミネート装置等、広く被加熱材を加熱処理する手段・装置として使用できる。

７）図１６は更に他の実施の形態である。この装置はベルト１０Ｂの中にハロゲンヒータ８３を内部に配した加熱ローラ８１及びベルト搬送ローラ８２を配したものである。本形態を用いることで、これらのローラ類に障害を発生させずに使用することができる。

本発明は、無端ベルト（フィルム）加熱方式・加圧回転体駆動方式を採用する加熱装置とこれを像加熱装置として備える電子写真装置や静電記録装置等の画像形成装置に対して有用である。

画像形成装置例の概略構成図である。 定着装置の一部切欠き正面模型図である。 同装置の縦断面模型図である。 同装置の横断面模型図である。 加圧ブロックの斜視図である。 本発明に係る無端ベルトの端部切断法を示した模式図である。 比較例（ａ）を用いた無端ベルトの端部切断法を示した模式図である。 比較例（ｂ）を用いた無端ベルトの端部切断法を示した模式図である。 定着ベルトの断面模型図である。 発熱層深さと電磁波強度の関係を示したグラフである。 安全回路を示した図である。 磁場発生手段と発熱量Ｑの関係を示した図である。 他の装置構成の定着装置の横断面模型図である。 他の装置構成の定着装置の横断面模型図である。 他の装置構成の定着装置のセラミックヒータの横断面模型図である。 更に他の装置構成の定着装置の横断面模型図である。

符号の説明

１ 金属基層（発熱層）
２ 弾性層
３ 離型層
１０ 定着ベルト（電磁誘導発熱性部材）
１０Ａ，１０Ｂ 耐熱性ベルト
１５ 磁場発生手段アセンブリ
１６ ベルトガイド部材
１７ 磁性コア
１８ 励磁コイル
１９ 励磁コイル保持部材
２１ａ，２１ｂ 加圧ブロック
２２ 加圧ステー
２３ａ，２３ｂ 定着ベルト端部の規制・保持用フランジ部材
２４ 定着フレーム（ステー）
２５ａ，２５ｂ 加圧ばね
２６ 温度検知素子（サーミスタ）
３０ 加圧ローラ
４１ 摺動板
５０ 安全用温度検知素子
５１ リレースイッチ
６０ 固定の発熱体（電磁誘導発熱性部材）
６１ 固定の発熱体（セラミックヒータ）
６２ 発熱体
６３ 保護ガラス膜
６４ セラミック基板
８１ 加熱ローラ
８２ ベルト搬送ローラ
８３ ハロゲンヒータ
２００ カッタ
２０２ 研磨機
２０３ 突っ切り治具

Claims (6)

1. 少なくとも金属基層を有する無端ベルトにおいて、
   該無端ベルトを製造する工程において軸方向に対して概略垂直な面で切断する工程を有し、前記工程において該無端ベルトを製造する際に、該無端ベルト内面より該無端ベルト外面に向かって切断を行うことを特徴とする無端ベルト。
2. 請求項１記載の無端ベルトと、前記無端ベルトの内側に位置する無端ベルト内部部材と、前記無端ベルトを挟んで前記無端ベルト内部部材と相互圧接してニップ部を形成し、且つ、回転駆動される加圧部材を有し、前記ニップ部の前記無端ベルトと前記加圧回転体の間で被加熱材を挟持搬送して加熱することを特徴とする加熱装置。
3. 前記無端ベルト内部部材は、該無端ベルトの内側に位置し、該無端ベルトをルーズに外嵌させ、前記加圧回転体の回転駆動により前記無端ベルトが前記ニップ部において前記無端ベルト内側部材の面を摺動しながら回転されることを特徴とする請求項２記載の加熱装置。
4. 前記無端ベルトは電磁誘導発熱性であり、磁場発生手段の発生磁場の作用で発熱することを特徴とする請求項２又は３記載の加熱装置。
5. 前記無端ベルト内部部材は少なくとも固定された発熱体を含むことを特徴とする請求項２又は３記載の加熱装置。
6. 被記録材上に単色若しくは複数色のトナー像を形成する画像形成手段と、該被記録材上のトナー像を熱定着する定着装置と、を有する画像形成装置において、
   前記定着装置は請求項２〜５の何れかに記載の加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。

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