JP2011247929A - 定着装置、画像形成装置、および発熱ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】ベルトの位置に応じて発熱量が異なる発熱ベルト、当該発熱ベルトを備える定着装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】通電により発熱する抵抗発熱体層４１２を有する発熱ベルト４１を備える定着装置であって、抵抗発熱体層４１２の領域４５３に複数の穴が形成されていることにより、領域４５３は、領域４５２より高い抵抗値を有する。そのため、通電時の発熱ベルト４１は、端部（非通紙領域４４３）の発熱量が中央部（通紙領域４４２）の発熱量よりも大きくなる。
【選択図】図４

Description

本発明は、画像形成装置で用いられる定着装置および当該装置の主要部をなす発熱ベルトに関し、特に、抵抗発熱体層を有する発熱ベルトにおいて、ベルトの位置に応じて発熱量を変化させる技術に関する。

定着装置の定着ベルトとして絶縁ベルト上に抵抗発熱体層と周電極とを設け、抵抗発熱体層に直接給電し抵抗発熱体層自体をジュール発熱させることにより熱定着を行う構成が提案されている。
抵抗発熱体層は、特許文献１に記載されているように、樹脂に導電フィラーを分散させることにより所定の電気抵抗率に製造されるのが一般的である。抵抗発熱体層の厚さは５〜１００μｍ程度、電気抵抗率は１．０×１０＾−５〜１．０×１０＾−３Ω・ｍ程度である。

このような抵抗発熱体層を有する発熱ベルトを用いると、熱源から記録シートまでの距離が短くなるので熱効率が非常に高く、省電力化が可能となる。また、定着装置が定着温度に達するまでに時間が短くなるので、ウォームアップを短時間に行うことが可能となる。
ところで、定着装置では、発熱ベルトの発熱量をベルト全体で均一とせず、ベルトの位置に応じて変化させる必要がある。それは、以下の理由による。

（理由１）ベルトの端部は、中央部より放熱しやすいため、定着に必要な熱が不足しやすい。そこで、中央部の発熱量に比べて端部の発熱量を増やしたいとの要望がある。
（理由２）小さいサイズの記録シートを連続印字する場合、シートが通過する中央部はシートにより熱が奪われ、シートが通過しない端部は熱が奪われにくい。そこで、端部の発熱量に比べて中央部の発熱量を増やしたいとの要望がある。

ベルトの位置によって発熱量を変化させるため、現在では、発熱ベルトを部分的にファンにより冷却する方法が用いられている。
また、特許文献２には、発熱体の両端部を支持するステーに断熱効果のある部材を用いることで、ベルト両端部の放熱特性と、ベルト中央部の放熱特性とを異ならせる方法が開示されている。

また、特許文献３には、発熱体の厚さをベルト位置によって異ならせることにより、ベルトに発熱分布を形成する方法が開示されている。

特開２００９−１０９９９７号公報 特開２００２−３３１７７号公報 特開平１１−１７７３１９号公報

しかしながら、ファンでベルトを部分的に冷却する方法や、放熱特性を異ならせる方法は、エネルギー効率が非常に悪い。また、発熱体の厚みを変化させて発熱ベルトを製造するには、高度な技術が必要であり、製造工程が複雑化するという問題がある。
そこで、本発明は、発熱特性を有する発熱ベルトであって、エネルギー効率が良く、さらには、簡易な方法により製造可能な発熱ベルト、当該発熱ベルトを備える定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、通電により発熱し、回転軸方向に形成された抵抗発熱体層を有する発熱ベルトを備え、前記発熱ベルトに加圧ローラを押圧して定着ニップを形成し、未定着画像が形成された記録シートを前記定着ニップに通紙して熱定着する定着装置であって、前記発熱ベルトは、前記抵抗発熱体層に複数の穴が回転軸方向に偏在して形成されていることにより、当該抵抗発熱体層の回転軸方向の位置によって異なる抵抗値が付与されたものであることを特徴とする。

本発明の定着装置で用いられる発熱ベルトは、抵抗発熱体層に穴を形成することにより、ベルトの位置によって発熱特性を変化させるので、ファンによりベルトを部分的に冷却する方法や、放熱特性を異ならせる方法と比較してエネルギー効率が良い。
また、本発明の定着装置で用いられる発熱ベルトは、抵抗発熱体層に穴を形成することにより製造可能であることから、部分的に発熱体層の厚みを変える場合と比較して、製造工程を簡易化することが可能となる。

画像形成装置１０の構成を示す図である。 定着装置４の構成を示す図である。 発熱定着ベルト４１の層構造を説明するための断面図である。 （ａ）発熱定着ベルト４１の概略図である。（ｂ）抵抗発熱体層４１２を平面に展開した図である。（ｃ）抵抗発熱体層４１２の領域Ａを拡大した図である。 （ａ）抵抗発熱体層４１２を流れる電流について説明するための図である。（ｂ）抵抗発熱体層４１２の発熱量を示す図である。 実施の形態１の抵抗発熱体層４１２に形成される貫通孔４２０について説明するための図である。 実施の形態１の抵抗発熱体層４１２に形成される貫通孔４２０について説明するための図である。 実施の形態２の抵抗発熱体層４１２に形成される貫通孔４２０について説明するための図である。 実施の形態２の抵抗発熱体層４１２に形成される貫通孔４２０について説明するための図である。 実施の形態２の抵抗発熱体層４１２に形成される貫通孔４２０について説明するための図である。 変形例に係る発熱定着ベルト４１ａの断面図である。

以下、本発明に係る定着装置、発熱ベルトおよび画像形成装置の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
１．実施の形態１
ここでは、本発明に係る一つの実施形態として、中央部に比して両端部の発熱量が多い発熱特性を有する発熱ベルトについて説明する。
（１）画像形成装置１０の構成
図１は、本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。

同図に示すように、画像形成装置１０は、装置本体の内部に収容された、プロセスユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ、制御部２、中間転写ベルト３、定着装置４、光学部５、給紙部６などから構成される。画像形成装置１０は、スキャナ機能（印刷機能）、プリンタ機能、ＦＡＸ機能などを備えたフルカラーの多機能複合機器である。
以下、画像形成装置１０の各構成要素について説明する。

制御部２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備え、画像形成装置１０全体のコンピュータ制御を行う。制御部２は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を介して外部の端末装置と接続されている。制御部２がＬＡＮを介して端末装置からプリント指示を受信すると、画像形成装置１０の各部は、プリント処理を開始する。
中間転写ベルト３は、絶縁性樹脂製のシート材で形成された無端状のベルトであって、駆動ローラと従動ローラとに張架されている。中間転写ベルト３は、駆動ローラを回転させることにより、図１に示す矢印Ａの方向に回転駆動する。

プロセスユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、および１Ｋは、それぞれ、イエロー用、マゼンタ用、シアン用、ブラック用の現像ユニットである。それぞれ中間転写ベルト３と対向させるようにして当該中間転写ベルト３に沿って所定間隔をあけて直列に配置されている。図１では、各プロセスユニットに含まれる構成要素の符号に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応して、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの添え字を付している。しかし、プロセスユニットは、各色同様の構成および機能を有するため、以下では、特に区別して説明する必要が無ければ、添え字を省略して説明する。

各プロセスユニット１は、感光体ドラム１１、帯電器１２、現像器１３、クリーナ１４、および一次転写ローラ３４などを備えており、各色のトナー像を形成する。
像担持体としての感光体ドラム１１は、表面に感光体層が形成された外径約２０〜１００ｍｍの円筒形状であって、図１に示す矢印の方向に回転駆動される。
帯電器１２は、感光体ドラム１１との間で放電を起こさせて感光体ドラム１１の表面を所定の電位に帯電させる非接触方式の帯電器である。

現像器１３は、感光体ドラム１１の表面にトナーを供給して、後述する光学部５により形成される静電潜像を顕像化する。なお、現像方式はトナーとキャリアとからなる２成分現像方式でもキャリアを含まない１成分現像方式でも良い。
一次転写ローラ３４は、中間転写ベルト３を挟んで感光体ドラム１１と対向配置されており、感光体ドラム１１の表面のトナー像を電界と圧力によって中間転写ベルト３へ転写する。なお、一次転写ローラ３４Ｙ、３４Ｍ、３４Ｃおよび３４Ｋは、各色のトナー像が中間転写ベルト３上の同じ位置に重なるようにタイミングをずらして一次転写する。そして、中間転写ベルト３上にフルカラーのトナー像が形成されると、中間転写ベルト３は、二次転写位置に移動する。

クリーナ１４は、感光体ドラム１１の表面にブレードを接触させて、その表面から不要なトナーを掻き取る。掻き取ったトナーはクリーナ１４の内部に回収される。不要なトナーとは、転写不良等による転写残トナー、トナー粉塵などである。
光学部５は、レーザーダイオードなどの発光素子を備え、各色ごとにレーザー光Ｌ１を発し、感光体ドラム１１の表面を露光走査する。これにより、帯電器１２により帯電された感光体ドラム１１上に静電潜像を形成する。

給紙部６は、記録シートＳを収容する給紙カセット２１と、給紙カセット２１内の記録シートＳを搬送路上に１枚ずつ繰り出すローラ２２と、繰り出された記録シートＳを二次転写位置に送り出すタイミングをとるためのタイミングローラ対２４などを備える。タイミングローラ対２４は、記録シートＳを二次転写のタイミングに合わせて二次転写位置へ搬送する。

二次転写ローラ３５は、二次転写位置へ搬送された記録シートＳに中間転写ベルト３の表面のトナー像を転写する。二次転写ローラ３５を通過した記録シートＳは、定着装置４に搬送される。
定着装置４は、対向配置され接触回転する発熱定着ベルトおよび加圧ローラを備える。発熱定着ベルトと加圧ローラとの間を記録シートＳが通過すると、記録シートＳを加熱および加圧して、トナーを記録シートＳに定着させる。その後、記録シートＳは、排出ローラ対の間を通り、排出トレイ上に排出される。

また、図示していないが、画像形成装置１０は、ユーザ操作を受け付けるための操作パネルを備える。操作パネルは、テンキー、各種ボタン、タッチパネル液晶ディスプレイ等を含む。操作パネルは、ユーザ操作に応じた入力情報を生成し、生成した入力情報を制御部２へ通知する。また、操作パネルは、制御部２から各種の画面情報を受け取り、受け取った画面情報を液晶ディスプレイに表示する。
（２）定着装置４の構成
図２は、本発明に係る定着装置の概略構成を示す図である。

同図に示すように、定着装置４は、本発明に係る発熱ベルトである発熱定着ベルト４１、押圧部材である押圧ローラ４２、発熱定着ベルト４１に電力を供給する一対の給電部材４３、および加圧部材である加圧ローラ４５から構成される。なお、一対の給電部材４３は、導電線４６を介して電源４７と電気的に接続されている。
発熱定着ベルト４１は、円筒状であり、半径方向に押力を加えると弾性変形する。また、変形状態から押力の付与を停止すると自身の復元力により元の状態に戻る。発熱定着ベルト４１の寸法は、例えば、内径が３０ｍｍであり、長さが３００ｍｍである。

発熱定着ベルト４１は、その両端部の外周面に電極４１５を有する。電極４１５の幅は５ｍｍ程度である。両端部の電極４１５から５〜１０ｍｍほど中央寄りの領域は、記録シートＳが通過しない非通紙領域４４３である。そして、それより更に中央寄りの領域は、記録シートＳが通過する通紙領域４４２である。
一対の給電部材４３は、摺動性および導電性を有する銅黒鉛質や炭素黒鉛質等の材料から成るいわゆるカーボンブラシである。給電部材４３は、例えばバネ等から成る弾性部材によって押圧ローラ４２側へと押し込む方向に付勢されており、当該付勢力により電極４１５に圧接されている。さらに、発熱定着ベルト４１の内周面側に不図示の裏当て部材を設けることにより、給電部材４３は、発熱定着ベルト４１から前記押し込む方向とは逆方向の応力を受ける。これにより、給電部材４３と電極４１５との接触状態をより良好に保つことができる。

押圧ローラ４２は、長尺状の芯金の周囲に弾性層が積層されて構成される。押圧ローラ４２の外径は、発熱定着ベルト４１の内径よりも小さく、発熱定着ベルト４１の内側に配される。押圧ローラ４２と発熱定着ベルト４１とは、定着ニップで接する構成となっている。
加圧ローラ４５は、長尺状の芯金の周囲に弾性層と離型層とが積層されて構成される。加圧ローラ４５は、不図示の付勢機構により付勢されて発熱定着ベルト４１の外側から発熱定着ベルト４１を介して押圧ローラ４２を押圧し、発熱定着ベルト４１表面との間に定着ニップを形成する。

押圧ローラ４２および加圧ローラ４５は、それぞれ、芯金の軸方向両端部が定着装置４の筐体内の軸受部材によって回転自在に支持されている。
加圧ローラ４５は、不図示の駆動モータからの駆動力を受けて回転駆動される。加圧ローラ４５の回転に従動して、発熱定着ベルト４１が加圧ローラ４５の回転方向と逆方向に周回走行され、さらに、押圧ローラが発熱定着ベルト４１と同方向に回転駆動される。なお、押圧ローラ４２を駆動側とし、発熱定着ベルト４１および加圧ローラ４５を従動側としても良い。
（３）発熱定着ベルト４１の構成
図３は、発熱定着ベルト４１の回転軸を含む平面で切断した、発熱定着ベルト４１の一方の端部を含む一部拡大断面図である。なお、図３の紙面下側が、発熱定着ベルト４１の内周面側に相当する。

同図に示すように、発熱定着ベルト４１は、その内周面側から絶縁層４１１、抵抗発熱体層４１２、弾性層４１３、離型層４１４がこの順に積層されて構成される。また、発熱定着ベルト４１の両端部には、弾性層４１３および離型層４１４が形成されていない部分が存在する。当該部分には、抵抗発熱体層４１２の上に、メッキ加工による電極４１５が設けられている。

抵抗発熱体層４１２は、電極４１５を介して給電部材４３から通電を受けると、一方の端部から他方の端部へ電流が流れ、抵抗発熱体層４１２自体が発熱する。
絶縁層４１１は、ポリイミド（ＰＩ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ：Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅｓｕｌｆｉｄｅ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ：Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ）等の耐熱性の樹脂から構成される。その厚さは、好ましくは５〜１００μｍ程度である。絶縁層４１１は、円筒状の金型に前記耐熱性の樹脂をコーティングして形成される。

抵抗発熱体層４１２は、ＰＩ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の耐熱性の樹脂に導電性のフィラーを分散させて構成される。導電性フィラーとしては、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｎｉ等の金属や、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、カーボンマイクロコイル等のカーボン系フィラーが用いられ、これらのうち２種類以上を混合して用いても良い。
抵抗発熱体層４１２は、耐熱性の樹脂に分散させる導電性フィラーの種類や量によって、所定の電気抵抗率を得られるように調整される。所望の電気抵抗率を得やすくするために、導電性フィラーの形状としては、カーボンナノファイバ等の繊維状のフィラーを用いるのが望ましく、フィラーに金属を用いる場合も針状結晶構造を有するものを用いるとよい。少ない分散量でもフィラー同士の接触確率が高くなるからである。

なお、抵抗発熱体層４１２の実際の電気抵抗率は、導電性フィラーの種類や量に加えて、電源４７の電圧、抵抗発熱体層４１２の厚さ、発熱定着ベルト４１の回転軸方向の長さなどにより決定される。本実施の形態では、例えば、１．０×１０＾−６〜９．９×１０＾−３Ω・ｍ程度であり、好ましくは、１．０×１０＾−５〜５．０×１０＾−３Ω・ｍである。また、抵抗発熱体層４１２の厚さは、例えば、５〜１００μｍ程度である。

図３に示すように、抵抗発熱体層４１２の一部の領域または全体には、穴の一例としての貫通孔４２０が複数形成されている。貫通孔４２０の径は、弾性層４１３の厚みに応じて決まるが、例えば１０〜１００μｍ程度である。
抵抗発熱体層４１２は、絶縁層４１１の表面に積層して形成される。その後に、貫通孔４２０を形成すべき領域に所定の強度（波長）のレーザー光を照射することにより、抵抗発熱体層４１２を貫通する複数の貫通孔４２０を形成する。また、レーザー光を用いずに、パンチなどを用いて機械的工程により貫通孔４２０を形成してもよい。貫通孔４２０が形成される領域など、貫通孔４２０についての詳細は後述する。

弾性層４１３は、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱性を有する素材から成り、その厚さは、例えば１００〜３００μｍ程度である。弾性層４１３がある程度の厚みを有することにより、抵抗発熱体層４１２に形成された貫通孔４２０による発熱むらを吸収し、定着むらが生じないようにすることが可能となる。弾性層４１３は、チューブ状に形成した後で、抵抗発熱体層４１２に外挿される。

離型層４１４は、ＰＦＡ、ポリテトラフルオロエチレン（４フッ化）（ＰＴＦＥ：Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ：Ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｔｅｔｒａ ｆｌｕｏｒｏ ｅｔｈｙｌｅｎｅ）等の離型性の高いフッ素系の樹脂を弾性層４１３の表面に積層して形成される。また、これらの樹脂から成るチューブを用いてもよい。離型層４１４の厚さは、例えば、５〜１００μｍ程度である。
（４）抵抗発熱体層４１２の詳細について
ここでは、発熱定着ベルト４１の両端部の発熱量が多くなるように抵抗発熱体層４１２に形成された貫通孔４２０について３つの具体例を示す。
（ａ）両端部に貫通孔あり、中央部に貫通孔なし
先ず、第１の具体例を図４に示す。

図４（ａ）は、発熱定着ベルト４１の概略図である。図４（ｂ）は、発熱定着ベルト４１に含まれる円筒状の抵抗発熱体層４１２を平面に展開した図である。図４（ｃ）は、抵抗発熱体層４１２の領域４５３内の一部分（領域Ａ）を拡大した図である。
図４（ｂ）に示した抵抗発熱体層４１２の縦方向が、発熱定着ベルト４１の回転方向であり、抵抗発熱体層４１２の横方向が、発熱定着ベルト４１の回転軸方向である。また、図４（ｂ）に示した中央部の領域４５２は、発熱定着ベルト４１の通紙領域４４２に対応し、両端部の領域４５３は、発熱定着ベルト４１の非通紙領域４４３に対応する。

同図に示すように、抵抗発熱体層４１２の領域４５２には貫通孔は形成されておらず、両端部の領域４５３には複数の貫通孔４２０が形成されている。また、貫通孔４２０は、回転方向に一定の間隔ｄで形成され、かつ、回転軸方向に一定の間隔Ｄで形成されている。また、好ましくは、図４（ｂ）および（ｃ）に示すように、隣接する列同士、貫通孔４２０が半ピッチずれて形成されているとよい。これにより、領域４５３に高抵抗値を付与することが可能となる。

ところで、図４（ｂ）および（ｃ）では、理解を容易とするために、貫通孔４２０の径を大きく記載している。実際には、貫通孔４２０の径は、１０〜１００μｍ程度であり、間隔ｄおよび間隔Ｄは、５０〜５００μｍ程度である。領域４５３に形成される貫通孔４２０の密度は、例えば１０ｍｍ^２当たり、５０〜５００個程度である。
このように、貫通孔４２０の径が小さいため、１個の貫通孔４２０に相当する面積は、抵抗発熱体層４１２の総面積と比べて十分に小さい。これにより、貫通孔４２０が形成されていることにより正じる発熱分布のむらを抑制して、定着むらを抑制することが可能となる。

続いて、図５を用いて、領域４５２の発熱量と領域４５３の発熱量との違いについて説明する。
図５（ａ）において紙面左側から右側へ向かう矢印は、抵抗発熱体層４１２を流れる電流を表している。複数の貫通孔４２０が形成されている両端部の領域４５３では、貫通孔が形成されていない領域４５２と比べて、領域内を流れる電流が密になることからも分かるように、貫通孔４２０が形成されている領域４５３は領域４５２と比べて抵抗値（Ｒ）が高くなる。そして、領域４５２および領域４５３に流れる電流（Ｉ）は一様であるため、図５（ｂ）に示すように、抵抗値が高い領域４５３では、抵抗値が低い領域４５２と比べて発生するジュール熱Ｊ（＝αＩ^２Ｒ）が大きくなる。

以上のことから、発熱定着ベルト４１の非通紙領域４４３の発熱量は、通紙領域４４２の発熱量に比べて大きくなる。
（ｂ）両端部および中央部に貫通孔あり
次に、第２の具体例を図６に示す。
図６（ａ）は、発熱定着ベルト４１の概略図である。図６（ｂ）は、発熱定着ベルト４１に含まれる円筒状の抵抗発熱体層４１２を平面に展開した図である。図６（ｃ）は、抵抗発熱体層４１２の領域４５３内の一部分（領域Ａ）を拡大した図であり、図６（ｄ）は、抵抗発熱体層４１２の領域４５２内の一部分（領域Ｂ）を拡大した図である。

図４と比較するとその違いは明らかなように、図６の抵抗発熱体層４１２は、中央部の領域４５２および両端部の領域４５３の何れにも貫通孔４２０が形成されている。
図６（ｃ）に示すように、両端部の領域４５３の貫通孔４２０は、回転方向に一定の間隔ｄ１で形成され、かつ、回転軸方向に一定の間隔Ｄで形成されている。また、図６（ｄ）に示すように、中央部の領域４５２の貫通孔４２０は、回転方向に一定の間隔ｄ２で形成され、かつ、回転軸方向に一定の間隔Ｄで形成されている。

回転軸方向の間隔Ｄは、領域４５２および領域４５３共に同一であるが、回転方向の間隔ｄ１は、間隔ｄ２よりも小さい。よって、両端部の領域４５３に形成される貫通孔の密度は、中央部の領域４５２に形成される貫通孔の密度より高い。
そのため、領域４５３は領域４５２と比べて抵抗値が高くなる。上述したように、領域４５２および領域４５３に流れる電流は一様であるため、抵抗値が高い領域４５３では、抵抗値が低い領域４５２と比べて発生するジュール熱が大きくなる。
（ｃ）両端部および中央部に貫通孔あり２
次に、第３の具体例を図７に示す。

図７（ａ）は、発熱定着ベルト４１の概略図である。図７（ｂ）は、発熱定着ベルト４１に含まれる円筒状の抵抗発熱体層４１２を平面に展開した図である。図７（ｃ）は、抵抗発熱体層４１２の領域４５３内の一部分（領域Ａ）を拡大した図であり、図７（ｄ）は、抵抗発熱体層４１２の領域４５２内の一部分（領域Ｃ）を拡大した図である。
図７の抵抗発熱体層４１２は、図６に示した第２の具体例と同様に、中央部の領域４５２および両端部の領域４５３の何れにも貫通孔４２０が形成されている。

図７（ｃ）に示すように、領域４５３の貫通孔４２０は、回転方向に一定の間隔ｄで形成され、かつ、回転軸方向に一定の間隔Ｄ３で形成されている。また、図７（ｄ）に示すように、領域４５２の貫通孔４２０は、回転方向に一定の間隔ｄで形成され、かつ、回転軸方向に一定の間隔Ｄ４で形成されている。
回転方向の間隔ｄは、領域４５２および領域４５３共に同一であるが、間隔Ｄ３は、間隔Ｄ４よりも小さい。よって、両端部の領域４５３に形成される貫通孔の密度は、中央部の領域４５２に形成される貫通孔の密度より高い。

そのため、領域４５３は領域４５２と比べて抵抗値が高くなる。上述したように、領域４５２および領域４５３に流れる電流は一様であるため、抵抗値が高い領域４５３では、抵抗値が低い領域４５２と比べて発生するジュール熱が大きくなる。
（５）まとめ
上述したように、発熱定着ベルトの両端部は、中央部より放熱しやすいため熱量が不足しやすい場合がある。

そこで、実施の形態１では、抵抗発熱体層の両端部の領域にのみ貫通孔を形成したり、両端部の領域に形成する貫通孔の密度を、中央部の領域に形成する貫通孔の密度より高くしたりした。
実施の形態１によれば、抵抗発熱体層に貫通孔を形成するという簡易な方法によって、両端部の発熱量を多くして、両端部における所望の熱量を確保することが可能となる。

ここで、実施の形態１では、両端部の非通紙領域に左右対称で貫通孔を形成することにより、記録シートに対して左右均等に熱量を与えることが可能となる。
また、貫通孔は、発熱定着ベルトの回転方向に対して等間隔で形成されるので、回転方向の熱分布を一様にすることができ、安定した定着処理を行うことが可能となる。
２．実施の形態２
ここでは、本発明に係るもう一つの実施の形態として、両端部に比して中央部の発熱量が多い発熱特性を有する発熱定着ベルトについて説明する。
（１）構成
実施の形態２に係る画像形成装置および定着装置は、図１および図２に示した画像形成装置１０および定着装置４と同様である。

また、実施の形態２に係る発熱定着ベルト４１は、実施の形態１と同様に、抵抗発熱体層４１２を貫通する貫通孔４２０が形成されているが（図３参照）、発熱定着ベルト４１の中央部の発熱量が多くなるように貫通孔４２０が形成されている点が実施の形態１と異なる。
以下では、実施の形態２における貫通孔４２０について３つの具体例を示す。
（ａ）中央部に貫通孔あり、両端部に貫通孔なし
先ず、第１の具体例を図８に示す。

図８（ａ）は、発熱定着ベルト４１の概略図である。図８（ｂ）は、発熱定着ベルト４１に含まれる円筒状の抵抗発熱体層４１２を平面に展開した図である。そして、図８（ｃ）は、抵抗発熱体層４１２の領域４５２内の一部分（領域Ｄ）を拡大した図である。
同図に示すように、抵抗発熱体層４１２の両端部の領域４５３には貫通孔は形成されておらず、中央部の領域４５２には複数の貫通孔４２０が形成されている。また、貫通孔４２０は、回転方向に一定の間隔ｄで形成され、かつ、回転軸方向に一定の間隔Ｄで形成されている。

実施の形態１と同様に、貫通孔４２０の径は、１０〜１００μｍ程度であり、間隔ｄおよび間隔Ｄは、５０〜５００μｍ程度である。よって、領域４５２に形成される貫通孔４２０の密度は、１０ｍｍ^２当たり、１０〜１００個程度である。
実施の形態１と同様に、貫通孔４２０が形成されている領域４５２は領域４５３と比べて抵抗値が高くなる。そして、領域４５２および領域４５３に流れる電流は一様であるため、抵抗値が高い領域４５２では、抵抗値が低い領域４５３と比べて発生するジュール熱が大きくなる。

以上のことから、発熱定着ベルト４１の通紙領域４４２の発熱量は、非通紙領域４４３の発熱量に比べて大きくなる。
（ｂ）中央部および両端部に貫通孔あり１
次に、第２の具体例を図９に示す。
図９（ａ）は、発熱定着ベルト４１の概略図である。図９（ｂ）は、発熱定着ベルト４１に含まれる円筒状の抵抗発熱体層４１２を平面に展開した図である。そして、図９（ｃ）は、抵抗発熱体層４１２の領域４５２内の一部分（領域Ｄ）を拡大した図であり、図９（ｄ）は、抵抗発熱体層４１２の領域４５３内の一部分（領域Ｅ）を拡大した図である。

同図に示すように、図９の抵抗発熱体層４１２は、中央部の領域４５２および両端部の領域４５３の何れにも貫通孔４２０が形成されている。
図９（ｃ）に示すように、中央部の領域４５２の貫通孔４２０は、回転方向に一定の間隔ｄ１で形成され、かつ、回転軸方向に一定の間隔Ｄで形成されている。また、図９（ｄ）に示すように、両端部の領域４５３の貫通孔４２０は、回転方向に一定の間隔ｄ２で形成され、かつ、回転軸方向に一定の間隔Ｄで形成されている。

回転軸方向の間隔Ｄは、領域４５２および領域４５３共に同一であるが、回転方向の間隔ｄ１は、間隔ｄ２よりも小さい。よって、中央部の領域４５２に形成される貫通孔の密度は、両端部の領域４５３に形成される貫通孔の密度より高い。
そのため、領域４５２は領域４５３と比べて抵抗値が高くなる。上述したように、領域４５２および領域４５３に流れる電流は一様であるため、抵抗値が高い領域４５２では、抵抗値が低い領域４５３と比べて発生するジュール熱が大きくなる。
（ｃ）中央部および両端部に貫通孔あり２
次に、第３の具体例を図７に示す。

図１０（ａ）は、発熱定着ベルト４１の概略図である。図１０（ｂ）は、発熱定着ベルト４１に含まれる円筒状の抵抗発熱体層４１２を平面に展開した図である。図１０（ｃ）は、抵抗発熱体層４１２の領域４５２内の一部分（領域Ｄ）を拡大した図であり、図１０（ｄ）は、抵抗発熱体層４１２の領域４５３内の一部分（領域Ｆ）を拡大した図である。
図１０の抵抗発熱体層４１２は、図９に示した第２の具体例と同様に、中央部の領域４５２および両端部の領域４５３の何れにも貫通孔４２０が形成されている。

図１０（ｃ）に示すように、領域４５２の貫通孔４２０は、回転方向に一定の間隔ｄで形成され、かつ、回転軸方向に一定の間隔Ｄ３で形成されている。また、図１０（ｄ）に示すように、領域４５３の貫通孔４２０は、回転方向に一定の間隔ｄで形成され、かつ、回転軸方向に一定の間隔Ｄ４で形成されている。
回転方向の間隔ｄは、領域４５２および領域４５３共に同一であるが、間隔Ｄ３は、間隔Ｄ４よりも小さい。よって、中央部の領域４５２に形成される貫通孔の密度は、両端部の領域４５３に形成される貫通孔の密度より高い。

そのため、領域４５２は領域４５３と比べて抵抗値が高くなる。上述したように、領域４５２および領域４５３に流れる電流は一様であるため、抵抗値が高い領域４５２では、抵抗値が低い領域４５３と比べて発生するジュール熱が大きくなる。
（２）まとめ
上述したように、発熱定着ベルトの中央部は、記録シートが通過しない両端部より熱が奪われやすく、熱量が不足しやすい場合がある。

そこで、実施の形態２では、抵抗発熱体層の中央部の領域にのみ貫通孔を形成したり、中央部の領域に形成する貫通孔の密度を、両端部の領域に形成する貫通孔の密度より高くしたりした。
実施の形態２によれば、抵抗発熱体層に貫通孔を形成するという簡易な方法によって、中央部の発熱量を多くして、中央部における所望の熱量を確保することが可能となる。

ここで、実施の形態２では、中央部の通紙領域に左右対称で貫通孔を形成することにより、記録シートに対して左右均等に熱量を与えることが可能となる。
また、貫通孔は、発熱定着ベルトの回転方向に対して等間隔で形成されるので、回転方向の熱分布を一様にすることができ、安定した定着処理を行うことが可能となる。
＜変形例＞
本発明を上記実施の形態１および実施の形態２に基づき説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような場合も本発明に含まれる。
（１）上記実施の形態１および実施の形態２では、抵抗発熱体層４１２に形成される穴は、抵抗発熱体層４１２を貫通する孔であった。しかし、本発明において、抵抗発熱体層４１２に形成される穴は貫通孔に限定されず、図１１に示すような凹状穴も含む。

図１１は、本発明の変形例に係る発熱定着ベルト４１ａの一部拡大断面図である。同図に示すように、発熱定着ベルト４１ａの抵抗発熱体層４１２には、複数の凹状穴４２０ａが形成されている。凹状穴４２０ａが形成されている領域は、貫通孔４２０が形成されている場合と同様に、凹状穴が形成されていない領域と比べて抵抗値が高くなり、発生するジュール熱が大きくなる。なお、凹状穴４２０ａは、絶縁層４１１の表面に抵抗発熱体層４１２を積層し、その後に、抵抗発熱体層４１２を貫通しない強度のレーザー光を照射することにより形成される。

また、抵抗発熱体層４１２の内部に形成された空隙も、本発明における穴に含まれるものとする。凹状穴や、抵抗発熱体層４１２内部の空隙は、貫通孔と比較して、穴による発熱むらを弾性層４１３が吸収しやすい。
また、図３に示した貫通孔４２０および図１１に示した凹状穴４２０ａは何れもスペースであったが、貫通孔４２０および凹状穴４２０ａの内部が絶縁性の樹脂等により埋められている場合も本発明に含まれるものとする。
（２）上記実施の形態１および実施の形態２の貫通孔４２０は、円形であった（図４等参照）。しかし、本発明において抵抗発熱体層４１２に形成される穴の形状は、貫通孔、凹状穴、空隙、何れの場合も円形に限定されることはない。三角形および四角形を含む多角形でもよいし、楕円、長穴、長穴よりも更に長い溝のような形状でもよい。
（３）上記実施の形態１および実施の形態２の抵抗発熱体層４１２は、領域４５３、領域４５２、領域４５３の３つの領域に区切られていた。しかし、本発明はこれに限定されず、抵抗発熱体層４１２は、目的とする発熱特性に合わせて任意のＮ個の領域に分割されていてもよい。そして、発熱量を多くしたい領域に穴を形成すればよい。
（４）上記実施の形態１および実施の形態２では、抵抗発熱体層４１２を領域４５２および領域４５３に区切り、領域ごとに穴が形成されていたり、穴が形成されていなかったり、または、形成される穴の密度が異なることにより、発熱定着ベルト４１は、回転軸方向の位置によって異なる発熱特性を有していた。

しかし、本発明はこれに限定されない。抵抗発熱体層４１２を領域に区切ることなく、円柱状の抵抗発熱体層４１２の端部から中央部に向かって、穴と穴との間隔が徐々に長くなるようにスパイラル状に穴が形成されている場合も本発明に含まれる。このように穴を形成することにより、端部の発熱量を中央部の発熱量より多くすることが可能である。
また逆に、円柱状の抵抗発熱体層４１２の端部から中央部に向かって、穴と穴との間隔が徐々に短くなるようにスパイラル状に穴が形成されている場合も本発明に含まれる。このように穴を形成することにより、中央部の発熱量を端部の発熱量より多くすることが可能である。

また、当然ながら、端部の領域４５３のみスパイラル状に穴が形成されている場合も、中央部の領域４５２のみスパイラル状に穴が形成されている場合も本発明に含まれる。
（５）上記実施の形態１および実施の形態２では、各領域に形成される穴（貫通孔、凹状穴および空隙を含む）の径は同一であり、穴が形成される密度が異なる。しかし、本発明はこれに限定されず、抵抗発熱体層に形成される穴の径が領域毎に異なる場合や、端部から中央部に向けて、穴の径が徐々に大きくなったり小さくなったりする場合も含まれるものとする。
（６）上記実施の形態および上記変形例をそれぞれ組み合わせた形態も本発明に含まれる。

１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ プロセスユニット
２ 制御部
３ 中間転写ベルト
４ 定着装置
５ 光学部
６ 給紙部
１０ 画像形成装置
１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ 感光体ドラム
１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ 帯電器
１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ 現像器
１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ クリーナ
２１ 給紙カセット
２２ ローラ
２４ タイミングローラ対
３４Ｙ、３４Ｍ、３４Ｃ、３４Ｋ 一次転写ローラ
３５ 二次転写ローラ
４１、４１ａ 発熱定着ベルト
４２ 押圧ローラ
４３ 給電部材
４５ 加圧ローラ
４６ 導電線
４７ 電源
４１１ 絶縁層
４１２ 抵抗発熱体層
４１３ 弾性層
４１４ 離型層
４１５ 電極
４２０ 貫通孔
４２０ａ 凹状穴

Claims (25)

1. 通電により発熱し、回転軸方向に形成された抵抗発熱体層を有する発熱ベルトを備え、前記発熱ベルトに加圧ローラを押圧して定着ニップを形成し、未定着画像が形成された記録シートを前記定着ニップに通紙して熱定着する定着装置であって、
   前記発熱ベルトは、前記抵抗発熱体層に複数の穴が回転軸方向に偏在して形成されていることにより、当該抵抗発熱体層の回転軸方向の位置によって異なる抵抗値が付与されたものである
   ことを特徴とする定着装置。
2. 前記抵抗発熱体層は、前記発熱ベルトの回転軸方向における両端部寄りに相当する領域にのみ複数の穴が形成されており、通電時において、前記発熱ベルトの両端部寄りの発熱量は、中央部寄りの発熱量より多い
   ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記抵抗発熱体層は、前記発熱ベルトの回転軸方向における両端部寄りに相当する領域に、第１の密度で複数の穴が形成され、前記回転軸方向における中央部寄りに相当する領域に、前記第１に密度より低い第２の密度で複数の穴が形成されており、通電時において、前記発熱ベルトの両端部寄りの発熱量は、中央部寄りの発熱量より多い
   ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
4. 前記発熱ベルトの回転軸方向における両端部とは、前記記録シートが通過しない非通紙領域であり、前記発熱ベルトの回転軸方向における中央部とは、前記記録シートが通過する通紙領域である
   ことを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 前記非通紙領域に相当する抵抗発熱体層には、前記発熱ベルトの回転方向において間隔ｄ１の等間隔で複数の穴が形成され、前記通紙領域に相当する抵抗発熱体層には、前記発熱ベルトの回転方向において間隔ｄ２の等間隔で複数の穴が形成されており、間隔ｄ１は、間隔ｄ２と比べて短い
   ことを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記非通紙領域に相当する抵抗発熱体層には、前記発熱ベルトの回転軸方向において間隔ｄ３の等間隔で複数の穴が形成され、前記通紙領域に相当する抵抗発熱体層には、前記発熱ベルトの回転軸方向において間隔ｄ４の等間隔で複数の穴が形成されており、間隔ｄ３は、間隔ｄ４と比べて短い
   ことを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
7. 前記抵抗発熱体層は、前記発熱ベルトの回転軸方向における中央部寄りに相当する領域にのみ複数の穴が形成されており、通電時において、前記発熱ベルトの中央部寄りの発熱量は、両端部寄りの発熱量より多い
   ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
8. 前記抵抗発熱体層は、前記発熱ベルトの回転軸方向における中央部寄りに相当する領域に、第１の密度で複数の穴が形成され、前記回転軸方向における両端部寄りに相当する領域に、前記第１に密度より低い第２の密度で複数の穴が形成されており、通電時において、前記発熱ベルトの中央部寄りの発熱量は、両端部寄りの発熱量より多い
   ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
9. 前記発熱ベルトの回転軸方向における両端部とは、前記記録シートが通過しない非通紙領域であり、前記発熱ベルトの回転軸方向における中央部とは、前記記録シートが通過する通紙領域である
   ことを特徴とする請求項８に記載の定着装置。
10. 前記非通紙領域に相当する抵抗発熱体層には、前記発熱ベルトの回転方向において間隔ｄ１の等間隔で複数の穴が形成され、前記通紙領域に相当する抵抗発熱体層には、前記発熱ベルトの回転方向において間隔ｄ２の等間隔で複数の穴が形成されており、間隔ｄ２は、間隔ｄ１と比べて短い
    ことを特徴とする請求項９に記載の定着装置。
11. 前記非通紙領域に相当する抵抗発熱体層には、前記発熱ベルトの回転軸方向において間隔ｄ３の等間隔で複数の穴が形成され、前記通紙領域に相当する抵抗発熱体層には、前記発熱ベルトの回転軸方向において間隔ｄ４の等間隔で複数の穴が形成されており、間隔ｄ４は、間隔ｄ３と比べて短い
    ことを特徴とする請求項９に記載の定着装置。
12. 前記発熱ベルトは、さらに、弾性層を有し、
    前記弾性層は、前記抵抗発熱体層に形成された複数の穴により生じる発熱量の偏りを吸収する
    ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
13. 前記抵抗発熱体層に形成された穴の径は、前記抵抗発熱体層の面積と比べて十分に小さい
    ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
14. 前記抵抗発熱体層に形成された穴は、前記抵抗発熱体層を貫通する孔である
    ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
15. 前記抵抗発熱体層に形成された穴は、前記抵抗発熱体層を貫通しない凹状穴である
    ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
16. 請求項１から請求項１５の何れか１項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。
17. 抵抗発熱体層を有する発熱ベルトであって、前記抵抗発熱体層は、前記発熱ベルトの回転軸方向に区切られた領域ごとに異なる密度で複数の穴が形成されており、前記領域ごとに異なる発熱特性を有する
    ことを特徴とする発熱ベルト。
18. 前記抵抗発熱体層は、当該発熱ベルトの回転軸方向における両端部寄りに相当する領域にのみ複数の穴が形成されており、通電時において、当該発熱ベルトの両端部寄りの発熱量は、中央部寄りの発熱量より多い
    ことを特徴とする請求項１７に記載の発熱ベルト。
19. 前記抵抗発熱体層は、当該発熱ベルトの回転軸方向における両端部寄りに相当する領域に、第１の密度で複数の穴が形成され、前記回転軸方向における中央部寄りに相当する領域に、前記第１に密度より低い第２の密度で複数の穴が形成されており、通電時において、当該発熱ベルトの両端部寄りの発熱量は、中央部寄りの発熱量より多い
    ことを特徴とする請求項１７に記載の発熱ベルト。
20. 前記抵抗発熱体層は、当該発熱ベルトの回転軸方向における中央部寄りに相当する領域にのみ複数の穴が形成されており、通電時において、当該発熱ベルトの中央部寄りの発熱量は、両端部寄りの発熱量より多い
    ことを特徴とする請求項１７に記載の発熱ベルト。
21. 前記抵抗発熱体層は、当該発熱ベルトの回転軸方向における中央部寄りに相当する領域に、第１の密度で複数の穴が形成され、前記回転軸方向における両端部寄りに相当する領域に、前記第１に密度より低い第２の密度で複数の穴が形成されており、通電時において、当該発熱ベルトの中央部寄りの発熱量は、両端部寄りの発熱量より多い
    ことを特徴とする請求項１７に記載の発熱ベルト。
22. 前記発熱ベルトは、さらに、弾性層を有し、
    前記弾性層は、前記抵抗発熱体層に形成された複数の穴により生じる発熱量の偏りを吸収する
    ことを特徴とする請求項１７に記載の発熱ベルト。
23. 前記抵抗発熱体層に形成された穴の径は、前記抵抗発熱体層の面積と比べて十分に小さい
    ことを特徴とする請求項１７に記載の発熱ベルト。
24. 前記抵抗発熱体層に形成された穴は、前記抵抗発熱体層を貫通する孔である
    ことを特徴とする請求項１７に記載の発熱ベルト。
25. 前記抵抗発熱体層に形成された穴は、前記抵抗発熱体層を貫通しない凹状穴である
    ことを特徴とする請求項１７に記載の発熱ベルト。

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