JP2013225034A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】抵抗発熱体層を有し、受電層の一部が単層で他の層から露出された発熱ベルトを備える定着装置において、受電層を軸方向に長くすることなく、受電層の剥離を抑制する。
【解決手段】通電により発熱する抵抗発熱体層を含む複数層が積層されて成る、周回走行される無端状の発熱ベルト51の外周面に、加圧部材を圧接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通紙して熱定着する定着装置であって、発熱ベルト51は、軸方向の両端部に、軸方向の端部側で他の層から露出された露出部分301と、軸方向の中央部側で、抵抗発熱体層と接合されている非露出部分302とから構成される受電層511を有し、非露出部分302は、積層方向に抵抗発熱体層513を貫通し、当該抵抗発熱体層外に突出して隣接する層514と密着する突出部511Bを有し、非露出部分302の突出方向側の全周面は、隣接層514との密着部分を除いて抵抗発熱体層513で被覆されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、抵抗発熱体層を有する発熱ベルトへの給電により発生するジュール熱を利用して未定着画像の熱定着を行う定着装置に関する。

近年、複写紙やＯＨＰ（Over Head Projector）シート等の記録シート上に形成された未定着画像を熱定着する定着装置として、抵抗発熱体層を有する発熱ベルトに直接給電を行い、抵抗発熱体層にジュール発熱させることにより熱定着を行う定着装置が提案されている（特許文献１参照）。
図９は、上記の発熱ベルトの構成を示す断面図である。同図に示すように、発熱ベルト３１の軸方向の両端部には、受電層として、抵抗発熱体層３１２の上に周電極３１５が形成されており、周電極３１５を介して給電部材より給電を受けることにより、抵抗発熱体層３１２を流れる電流の電流密度の均一化が図られている。又、同図の符号３１１、３１３は、それぞれ第１及び第２絶縁層を、符号３１４は、離型層をそれぞれ示す。

このような発熱ベルトを備える定着装置においては、発熱源である抵抗発熱体層から被加熱対象物である記録シートまでの距離を非常に短くすることができるので熱効率が非常に高い。このため、短時間で定着装置のウォームアップを完了することができ、消費電力も節減することができる。
一方、上記の定着装置においては、給電部材を受電層に接触させて給電が行われるため、受電層と給電部材との間に異物等が混入すると、給電部材と受電層との間に接触不良が生じ、これにより、両者の間にスパークが発生し、このスパークにより受電層の表面の一部が破損する場合が生じる。

そして、一旦受電層の破損が発生すると、その後、受電層が周回して当該破損部分が給電部材に近接した位置に来る度にスパークが発生し、受電層の破損が徐々に進行するとともに、スパークにより発生する熱が、受電層の下層の抵抗発熱体層に伝わり、スパークが発生した位置に対応する位置の抵抗発熱体層が熱膨張し、熱膨張した抵抗発熱体層が受電層の破損部分を下から突き上げる。その結果、ついには、受電層が破壊されてしまうという不具合が生じる。

このようにして受電層が破壊されてしまうのを防止するため、図１０に示すように、受電層９１１、９１２の内、対応する給電部材９０１、９０２との接触部分が単層で他の層から露出された発熱ベルト９１を用いることが考えられる。同図において、符号９１３は、抵抗発熱体層を、符号９１４は、抵抗発熱体層９１３の強度を補強するための補強層を、符号９１５は、弾性層を、符号９１６は、離型層をそれぞれ示す。

このような構成の発熱ベルトを用いると、受電層が単層で他の層から露出された露出領域において、受電層と当該受電層に対応する給電部材とが接触するので、給電部材と受電層との間にスパークが発生しても、受電層の下層には何もなく、受電層が下層の熱膨張により下から突き上げられて破壊されるのを有効に防止することができる。

特開２００９−１０９９９７号公報

しかしながら、上記の発熱ベルトのように、受電層の一部が単層で他の層から露出された構成とすると、以下に示すような問題が生じる。抵抗発熱体層と受電層とを電気的に接続させるため、露出されていない残りの部分で、両層を接合させることが必要となり、その分、両層の接触面積が少なくなってしまう。このため、両層間の接着強度が弱くなり、両層間の線膨張率の差によって受電層が抵抗発熱体層から剥がれやすくなり、この剥がれが回転軸方向に進行することにより、受電層が発熱ベルトからはずれてしまうという問題が生じる。

受電層を軸方向に長くして、両層間の軸方向の接触面積を大きくして受電層を発熱ベルトからはずれにくくすることも考えられるが、発熱ベルトの受電層に相当する部分は、通紙領域として利用できないため、その分、発熱ベルトの通紙領域が狭くなってしまうという問題が生じる。又、通紙領域が狭くならないようにするため、発熱ベルトの軸方向の長さを長くすると、その分、発熱ベルトが軸方向に大型化し、その結果、電力消費量が増加し、スペース効率が悪くなってしまうという問題が生じる。

本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、抵抗発熱体層を有し、受電層の一部が単層で他の層から露出された発熱ベルトを備える定着装置において、受電層の軸方向の長さを長くすることなく、受電層の剥がれを抑制することが可能な定着装置及び当該定着装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一形態に係る定着装置は、通電により発熱する抵抗発熱体層を含む複数の層が積層されて構成され、周回走行される無端状の発熱ベルトの外周面に、加圧部材を圧接して定着ニップを形成し、当該定着ニップに未定着画像の形成された記録シートを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、軸方向の両端部に、前記軸方向の端部側で他の層から露出された露出部分と、前記軸方向の中央部側で、前記抵抗発熱体層と接合されている非露出部分とを有する受電層を備え、前記非露出部分は、積層方向に前記抵抗発熱体層を貫通し、当該抵抗発熱体層外に突出して当該抵抗発熱体層に隣接する層と密着する突出部を有し、前記非露出部分の突出方向側の全周面は、前記隣接する層と密着している部分を除いて前記抵抗発熱体層で被覆されていることを特徴とする。

ここで、前記非露出部分は、前記突出部と、凹凸がない平坦部とから構成され、
前記突出部は、前記非露出部分の突出方向側の周面上において千鳥格子状に配列されていることとすることができる。さらに、前記突出方向と反対側の前記非露出部分の全周面は、当該反対側の前記抵抗発熱体層の周面と面一になっていることとすることができる。
又、前記非露出部分の少なくとも一部は、軸方向の断面形状がジグザグ形状であり、前記突出部は、ジグザグ形状の部分に形成されることとすることができる。又、本発明の一形態に係る画像形成装置は、前記定着装置を備える画像形成装置とすることができる。

本発明の定着装置は、上述の構成を備えることにより、受電層が抵抗発熱体層と接合されている非露出部分に、積層方向に抵抗発熱体層を貫通し、当該抵抗発熱体層に隣接する層と密着する突出部が設けられ、非露出部分の突出方向側の全周面が、突出部が隣接する層と密着している部分を除いて抵抗発熱体層で被覆されるように構成されているので、凹凸がない平坦部のみで受電層を構成した場合よりも、抵抗発熱体層との接触面積を大きくすることができるとともに、突出部と抵抗発熱体層とが凹凸にはまり込んだ形で密着され、アンカー効果により受電層と抵抗発熱体層との間の接着強度を高めることができる。

ここで、前記隣接する層は、前記受電層との接着強度が前記抵抗発熱体層より大きい層であることとしてもよい。これにより、受電層の突出部が、受電層との接着強度が抵抗発熱体層よりも大きい層に密着されるので、抵抗発熱体層とのみ接触させる場合よりも接着強度を高めることができる。
ここで、前記複数の層には、弾性層が含まれ、前記突出部は、前記弾性層内には突出しないように構成されていることとしてもよい。これにより、受電層の突出部が弾性層内には突出しないように構成されるので、当該突出部が弾性層に達することにより、弾性層の弾性が低下し、その影響で熱定着した画像の画質が劣化しないようにすることができる。

ここで、前記突出部の形状は、円錐形状であることとしてもよい。これにより、突出部の形状が、応力が集中しにくい円錐形状にされているので、受電層の突出部への応力集中を抑制することができる。

プリンターの構成を示す図である。 定着装置の構成を示す斜視図である。 受電層の形状を示す斜視図である。 軸方向左側端部側の発熱ベルトの部分断面図を示す。 リングコート法の具体例を示す図である。 受電層の非露出領域における突出部の変形例を示す図である。 発熱ベルトの変形例を示す図である。 発熱ベルトの別の変形例を示す図である。 従来の抵抗発熱体層を有する発熱ベルトの具体例を示す。 受電層の内、給電部材との接触部分が単層で他の層から露出された、抵抗発熱体層を有する発熱ベルトの具体例を示す。

以下、本発明の一形態に係る画像形成装置の実施の形態を、タンデム型カラーデジタルプリンター（以下、単に「プリンター」という。）に適用した場合を例にして説明する。
［１］プリンターの構成
先ず、本実施の形態に係るプリンター１の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係るプリンター１の構成を示す図である。同図に示すように、このプリンター１は、画像プロセス部３、給紙部４、定着装置５、制御部６０を備えている。

プリンター１は、ネットワーク（例えばＬＡＮ）に接続され、外部の端末装置（不図示）や図示しない操作パネルから印刷指示を受け付けると、その指示に基づいてイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色のトナー像を形成し、これらを多重転写してフルカラーの画像を形成することにより、記録シートへの印刷処理を実行する。
以下、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各再現色をＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋと表し、各再現色に関連する構成要素の番号にこのＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを添字として付加する。画像プロセス部３は、作像部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ、露光部１０、中間転写ベルト１１、２次転写ローラー４５などを有している。

作像部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの構成は、いずれも同様の構成であるため、以下、主として作像部３Ｙの構成について説明する。作像部３Ｙは、感光体ドラム３１Ｙと、その周囲に配設された帯電器３２Ｙ、現像器３３Ｙ、１次転写ローラー３４Ｙ、および感光体ドラム３１Ｙを清掃するためのクリーナー３５Ｙなどを有しており、感光体ドラム３１Ｙ上にＹ色のトナー像を作像する。

現像器３３Ｙは、感光体ドラム３１Ｙに対向し、感光体ドラム３１Ｙに帯電トナーを搬送する。中間転写ベルト１１は、無端状のベルトであり、駆動ローラー１２と従動ローラー１３に張架されて矢印Ｃ方向に周回駆動される。又、従動ローラー１３の近傍には、中間転写ベルト上に残留するトナーを除去するためのクリーナー１４が配置されている。露光部１０は、レーザダイオードなどの発光素子を備え、制御部６０からの駆動信号によりＹ〜Ｋ色の画像形成のためのレーザ光Ｌを発し、作像部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの各感光体ドラムを露光走査する。

この露光走査により、帯電器３２Ｙにより帯電された感光体ドラム３１Ｙ上に静電潜像が形成される。作像部３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの各感光体ドラム上にも同様にして静電潜像が形成される。各感光体ドラム上に形成された静電潜像は、作像部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの各現像器により現像されて各感光体ドラム上に対応する色のトナー像が形成され
る。

形成されたトナー像は、作像部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの各１次転写ローラー（図１では、作像部３Ｙに対応する１次転写ローラーのみ符号３４Ｙを付し、他の１次転写ローラーについては、符号を省略している。）により、中間転写ベルト１１上の同じ位置に重ね合わされるように、中間転写ベルト１１上にタイミングをずらして順次１次転写された後、２次転写ローラー４５による静電力の作用により中間転写ベルト１１上のトナー像が一括して記録シート上に２次転写される。トナー像が２次転写された記録シートは、さらに定着装置５に搬送され、記録シート上のトナー像（未定着画像）が、定着装置５において加熱及び加圧されて記録シートに熱定着された後、排出ローラー７１により排紙トレイ７２に排出される。

給紙部４は、記録シート（図１の符号Ｓで表す）を収容する給紙カセット４１と、給紙カセット４１内の記録シートを搬送路４３上に１枚ずつ繰り出す繰り出しローラー４２と、繰り出された記録シートを２次転写位置４６に送り出すタイミングをとるためのタイミングローラー４４などを備えている。給紙カセットは、１つに限定されず、複数であってもよい。

記録シートとしては、大きさや厚さの異なる用紙（普通紙、厚紙）やＯＨＰ（Over Head Projector）シートなどのフィルムシートを利用できる。給紙カセットが複数ある場合には、異なる大きさ又は厚さ又は材質の記録シートを複数の給紙カセットに収納することとしてもよい。
繰り出しローラー４２、タイミングローラー４４等の各ローラーは、搬送モータ（不図示）を動力源とし、歯車ギヤやベルトなどの動力伝達機構（不図示）を介して回転駆動される。この搬送モータとしては、例えば、高精度の回転速度の制御が可能なステッピングモータが使用される。

記録シートは、中間転写ベルト１１上のトナー像の移動タイミングに合わせて
給紙部４から２次転写位置４６に搬送され、２次転写ローラー４５により中間転写
ベルト１１上のトナー像が一括して記録シート上に２次転写される。
［２］定着装置の構成
図２は、定着装置５の構成を示す斜視図である。同図に示す「画像領域」は、記録シート上の画像が通紙される範囲に相当する発熱ベルト５１上のベルト幅方向の領域の範囲を示し、「非画像領域」は、記録シート上の画像が通紙されない範囲に相当する発熱ベルト５１上のベルト幅方向の領域の範囲を示す。同図に示すように、定着装置５は、発熱ベルト５１と、定着ローラー５２と、加圧ローラー５３等を備える。

発熱ベルト５１は、周回走行される無端状のベルトであり、その両端部に電極として機能する受電層５１１、５１２を有し、両受電層上には給電部材５０１、５０２がそれぞれ当接され、電源部５００から給電部材５０１、５０２を介して両受電層に給電が行われる。給電部材としては、例えば、給電ブラシや給電ローラーを用いることができる。給電部材５０１、５０２からの給電により、両受電層間に電流が流れて、発熱ベルト５１がジュール発熱する。

給電部材５０１及び５０２には、対応する給電部材を発熱ベルト５１の周回経路内側の方向に押圧する付勢部材５０１１、５０２１がそれぞれ設けられている。付勢部材としては、例えば、圧縮ばねを用いることができる。付勢部材５０１１、５０２１の押圧力により、各給電部材が対応する受電層に圧接される。
受電層５１１、５１２は、導電性の材料から構成される。受電層の材料としては、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、ステンレス（ＳＵＳ（Stainless Use Steel）、真鍮、リン青銅等の金属を用いることができるが、体積抵抗率が低く、耐熱性、対酸化性に優れたニッケル、ステンレス、アルミニウム等の使用が望ましい。受電層の厚さ（後述する、受電層の平坦部５１１Ａの厚さ）は、厚い方が剛性が高く、破壊に対して抵抗力が高いが、加圧ローラー５３により形成される定着ニップ部において変形し難くなるため、柔軟性とのバランスを考慮すると、１０〜１００μｍ、更には３０〜７０μｍ程度が望ましい。

後述する受電層の突出部５１１Ｂの厚さは、抵抗発熱体層５１３の厚さより厚く、抵抗発熱体層５１３の厚さと補強層５１４の厚さを合わせた厚さよりも薄くなるように構成される。例えば、抵抗発熱体層５１３及び補強層５１４の厚さを１００μｍとしたとき、受電層の突出部５１１Ｂの厚さを１５０μｍとすることができる。
以下、受電層５１１、５１２の形状について詳述するが、両者の形状は、同一であるので、以下、主として受電層５１１を例として両者の形状について説明する。図３（ａ）、（ｂ）は、受電層５１１の形状を示す斜視図である。図３（ａ）の符号３０１は、受電層５１１の内、単層で他の層（抵抗発熱体層５１３、補強層５１４、弾性層５１５、離型層５１６の各層）から露出される領域（以下、「露出領域」という。）の軸方向の範囲を示し、符号３０２は、受電層５１１の内、後述する抵抗発熱体層５１３で被覆される領域（以下、「非露出領域」という。）の軸方向の範囲を示し、前者の範囲の方が後者の範囲よりも広くなるように構成されている（例えば、前者の範囲と後者の範囲の広さの比を３：１とすることができる。両者の範囲を合わせた範囲が、非画像領域となる。同図に示すように、受電層５１１は、凹凸が形成されていない平坦部５１１Ａと円錐形状の突出部５１１Ｂ（図３（ｂ）参照）とから構成される。受電層５１２についても受電層５１１と同様に平坦部と突出部とから構成される。

図４は、図２のＡ・Ａ線（受電層５１１の突出部５１１Ｂの頂部に対応する線）に沿うように発熱ベルト５１を切断したときの、発熱ベルト５１の軸方向左側端部側の部分断面図を示す。同図の符号３０１は、露出領域の軸方向の範囲を示し、符号３０２は、非露出領域の軸方向の範囲を示す。同図に示すように、発熱ベルト５１は、画像領域及び非画像領域の非露出領域においては、抵抗発熱体層５１３、補強層５１４、弾性層５１５、離型層５１６がこの順に積層されて構成されている。

抵抗発熱体層５１３は、受電層５１１、５１２を通じて給電されることにより、ジュール熱を発生する層である。抵抗発熱体層５１３は、耐熱性樹脂等の絶縁性材料中に導電性材料を分散させて構成される。抵抗発熱体層５１３の体積抵抗率は、導電性材料の量を調整することにより、所定の体積抵抗率に調整される。
耐熱性樹脂としては、ポリイミド樹脂、ポリエチレンスルフィド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアラミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリイミドアミド樹脂、ポリエステル-イミド樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリ-ｐ-キシリレノン樹脂、ポリベンズイミダゾール樹脂などを用いることができる。抵抗発熱体層５１３に用いる耐熱性樹脂として、耐熱性、絶縁性及び機械的強度等に優れた特性を示すポリイミド樹脂を用いるのが望ましい。

導電性材料としては、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノコイル等の炭素化合物、ヨウ化銀、ヨウ化銅等の無機化合物の高イオン導電体粉末等を用いることができ、２種類以上の導電性材料（例えば、カーボンナノ材料と金属）を用いることとしてもよい。

この場合、金属は、特に針状やフレーク状の銀（Ａｇ）やニッケル（Ｎｉ）が好ましく、粒径は０．０１〜１０μｍが良い。これにより、カーボンナノ材料と線状に絡み合うことで均一な電気抵抗を有する抵抗発熱体層５１３を成型することができる。金属が粒状や粉末状や塊状の場合、抵抗発熱体層５１３中に混在するカーボンナノ材料と絡みにくく、カーボンナノ材料と点接触することになるため、均一な電気抵抗を有する抵抗発熱体層５１３が得られにくくなる。

抵抗発熱体層５１３の厚さは、任意であるが、５〜１００μｍ程度が望ましい。抵抗発熱体層５１３の体積抵抗率は、１．０×１０^-6〜１．０×１０^-2Ω・ｍ程度の範囲に設定することができるが、当該体積抵抗率は、１．０×１０^-5〜５．０×１０^-3Ω・ｍの範囲内であることが望ましい。
補強層５１４は、抵抗発熱体層５１３の強度を補強するための層であり、例えば、ポリイミド樹脂を用いることができる。補強層５１４の厚さは、任意であるが、５〜１００μｍ程度が望ましい。弾性層５１５は、記録シート上のトナー像に均一かつ柔軟に熱を伝えるための層である。弾性層５１５を設けることにより、トナー像が押しつぶされたり、トナー像が不均一に溶融されたりするのを防止し、画像ノイズの発生を防止することができる。弾性層５１５の材料としては、耐熱性と弾性とを有するゴム材や樹脂材を用いる。例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性エラストマーを材料として用いることができる。

弾性層５１５の厚さは、１０〜８００μｍ、さらに望ましくは５０〜３００μｍの範囲内のものとする。弾性層５１５の厚さが１０μｍ未満では厚さ方向の十分な弾力性を得ることが難しい。また、この厚さが８００μｍを超えていると，抵抗発熱体層５１３で発生した熱を発熱ベルト５１の外周面まで到達させることが難しく，伝熱効率が悪いので好ましくない。

離型層５１６は、発熱ベルト５１の最外層をなし，発熱ベルト５１と記録シートとの離型性を高めるための層である。離型層５１６の材料としては、定着温度での使用に耐えられるとともにトナーに対する離型性に優れたものを使用することができる。例えば、ＰＦＡ（四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体）、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン）、ＦＥＰ（四フッ化エチレン・六フッ化エチレン共重合体）、ＰＦＥＰ（四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体）等のフッ素樹脂を使用することができる。離型層５１６の厚さは５〜１００μｍ、望ましくは１０〜５０μｍの範囲内のものとするのがよい。

又、非露出領域においては、受電層５１１の上に上記の４層（抵抗発熱体層５１３、補強層５１４、弾性層５１５、離型層５１６）が積層されており、受電層５１１の突出部５１１Ｂが、抵抗発熱体層５１３を積層方向に貫通して補強層５１４中に突出し、補強層５１４と密着している。
突出部５１１Ｂが補強層５１４中を積層方向に突出する長さは、任意であるが、例えば、補強層５１４の厚さを１００μｍとしたとき、当該長さをその半分の５０μｍとすることができる。さらに、当該非露出領域の突出方向側の全周面は、突出部５１１Ｂが補強層５１４と密着している部分を除いて抵抗発熱体層５１３で被覆されている。受電層５１２についても非露出領域においては、受電層５１１と同様の構成である。

上記のように、受電層５１１、５１２に突出部を設けることにより、凹凸のない平坦部のみで受電層を構成した場合よりも、抵抗発熱体層５１３との接触面積を大きくすることができる。又、突出部と抵抗発熱体層５１３とが凹凸にはまり込んだ形で密着するため、いわゆるアンカー効果により受電層と抵抗発熱体層５１３との接着強度を高めることができる。さらに、突出部の頂部が、導電性フィラーを含まず、その分だけ抵抗発熱体層５１３よりも受電層５１１、５１２との接着強度が大きい補強層５１４中に突出しているので、抵抗発熱体層５１３とのみ接触させる場合よりも接着強度を高めることができる。

なお、受電層５１１、５１２の突出部の積層方向の高さが高い程、アンカー効果を高めることができるが、突出部が補強層５１４を貫通して、弾性層５１５まで達すると、弾性層５１５の弾性が低下しやすくなるため、突出部が弾性層５１５内に突出しないようにすることが望ましい。
又、非画像領域の露出領域においては、発熱ベルト５１は、受電層５１１、５１２（平坦部）がそれぞれ単層で他の層から露出されて構成されている。受電層５１１、５１２にそれぞれ対応する給電部材は、この露出領域において受電層５１１、５１２とそれぞれ当接されるので、給電部材と受電層との間にスパークが発生しても、受電層５１１、５１２の下には何もないので、受電層５１１、５１２が下層の熱膨張により下から突き上げられて破壊されることがない。

図２の説明に戻って、定着ローラー５２と加圧ローラー５３は、芯金５２２、５３２の軸方向両端部５２１、５３１が図示しないフレームの軸受部に回転自在に軸支される。加圧ローラー５３は、駆動モータ（不図示）からの駆動力が伝達されることにより矢印Ｂ方向に回転駆動される。この加圧ローラー５３の回転に伴って発熱ベルト５１と定着ローラー５２が矢印Ａ方向に従動回転する。

定着ローラー５２は、長尺で円筒状の芯金５２２の周囲を断熱層５２３で被覆されてなり、発熱ベルト５１の周回経路の内側に配され、軸方向の長さが、発熱ベルト５１の両端部の露出領域において受電層５１１、５１２がそれぞれ対応する給電部材と圧接する圧接位置間の軸方向の長さより長くなるように構成されている。芯金５２２は、定着ローラー５２を支持する部材であり、耐熱性と強度を有する材料から構成される。芯金５２２の材料としては、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス等を用いることができる。

断熱層５２３は、発熱ベルト５１が発熱した熱を芯金５２２に逃がさないようにするための層である。断熱層５２３の材料としては、熱伝導率が低く、耐熱性及び弾性を有するゴム材や樹脂材のスポンジ体（断熱構造体）を用いるのが望ましい。発熱ベルト５１のたわみを許容し、ニップ幅を広くすることができるからである。断熱層５２３を、ソリッド体とスポンジ体との２層構造にしてもよい。シリコンスポンジ材を断熱層５２３として用いる場合には、その厚さを１〜１０ｍｍとするのが望ましい。さらに望ましくは、２〜７ｍｍとするのがよい。

加圧ローラー５３は、円筒状の芯金５３２の周囲に、弾性層５３３を介して離型層５３４が積層されてなり、発熱ベルト５１の周回経路外側に配置され、発熱ベルト５１の外側から発熱ベルト５１の外周面を介して定着ローラー５２を押圧して、発熱ベルト５１の外周面との間に周方向に所定幅を有する定着ニップ領域が形成される。
芯金５３２は、加圧ローラー５３を支持する部材であり、耐熱性と強度を有する材料から構成される。芯金５３２の材料としては、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス等を用いることができる。弾性層５３３は、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性体で、厚さ１〜２０ｍｍの範囲内の耐熱性の高い材料で構成される。離型層５３４は、離型層５１６と同様に、加圧ローラー５３と記録シートとの離型性を高めるための層であり、離型層５１６と同様の材料及び厚さで構成することができる。

［３］発熱ベルトの製造方法
本実施の形態に係る発熱ベルト５１は、以下に示す（１）〜（１０）の工程を経て製造される。
（１）受電層５１１、５１２の形成工程
受電層形成用の金属（例えば、ニッケル、ステンレス、アルミニウム）を、フォトリソグラフィーを用いて電鋳加工し、凹凸のない平坦な金属上に突出部を形成した後、加工して３０〜７０μｍの厚さのリング形状の受電層（受電層５１１、５１２）を形成する。加工法としては、例えば、電鋳加工、へら絞り加工、プレス絞り加工等を用いることができる。又、突出部を形成した金属に、レーザ溶接をしてリング形状の受電層を形成することとしてもよい。
（２）円筒状金型への受電層５１１、５１２のセット工程
円筒状の金型の表面に離型剤を塗布して型離れを良くした後、（１）で形成した、突出部を有するリング形状の受電層５１１、５１２をそれぞれ、軸方向に所定の間隔（画像領域のベルト幅方向の長さに相当する間隔）をあけて円筒状の金型に嵌めこむことにより、受電層５１１、５１２をそれぞれ円筒状金型にセットする。
（３）抵抗発熱体層５１３の前駆体の塗布工程
ポリイミド前駆体溶液中に導電性材料を混合することにより、抵抗発熱体層５１３の前駆体溶液を調製し、円筒状金型にセットされた受電層５１１、５１２の露出領域に相当する領域及び両受電層の非露出領域の突出部の、補強層５１４側に突出する領域に相当する領域をそれぞれマスクした状態で、調整した前駆体溶液を円筒状金型の外周面に塗布する。

ポリイミド前駆体溶液は、例えば、芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとを有機溶媒中で、約９０℃以下で反応させることにより得られる。又、抵抗発熱体層５１３の前駆体溶液は、ポリイミド前駆体溶液中のポリイミド前駆体の固形重量に対して、導電性材料の重量が５０〜３００重量％となるように、各構成成分が混合されて調製される。導電性材料の重量は、定着装置５の発熱量が５００〜１５００Ｗの範囲内になるように、抵抗発熱体層５１３の電気抵抗値を調整するため、上記範囲に設定されている。
（４）抵抗発熱体層５１３の成形工程
塗布された抵抗発熱体層５１３の前駆体溶液をポリイミド前駆体が半硬化状態になるように加熱して抵抗発熱体層５１３を成形する。例えば、約１００℃のオーブンで１時間程度加熱することにより、ポリイミド前駆体を半硬化状態にすることができる。
（５）補強層５１４の前駆体の塗布工程
受電層５１１、５１２の非露出領域の突出部の、補強層５１４側に突出する領域に相当する領域のマスクを除去した後、ポリイミド前駆体溶液を補強層５１４の前駆体として、成形された抵抗発熱体層５１３の外面に塗布する。
（６）補強層５１４の成形工程
塗布された補強層５１４の前駆体を、（４）と同様にポリイミド前駆体が半硬化状態になるように加熱して補強層５１４を成形する。
（７）ポリイミド前駆体のイミド化工程
成形された抵抗発熱体層５１３及び補強層５１４中のポリイミド前駆体を加熱し、ポリイミド前駆体のイミド化を完了させる。ポリイミド前駆体の加熱は、例えば、約３５０℃で１時間程度加熱することにより、行う。これにより、両層のイミド化がほぼ同時に完了し、抵抗発熱体層５１３と補強層５１４との間の接着性を高めることができる。
（８）弾性層５１５の前駆体の塗布工程
補強層５１４の外面にプライマーを塗布して乾燥した後、さらに、シリコーンゴム前駆体溶液を塗布する。プライマーとしては、例えば、モメンティブ・パーフォーマンス・マテリアルズ社製の「ＸＰ８１−４０５」を用いることができる。

又、シリコーンゴム前駆体溶液としては、例えば、モメンティブ・パーフォーマンス・マテリアルズ社製の「ＸＰ８１−Ａ６３６１」を用いることができる。
（９）弾性層５１５の成形工程
塗布されたシリコーンゴム前駆体溶液を加熱して一次加硫を行い、弾性層５１５を成形する。一次加硫は、シリコーンゴム前駆体溶液を、例えば、約１５０℃のオーブンで１０分程度加熱することにより行われる。
（１０）離型層５１６による弾性層５１５被覆工程
弾性層５１５との接着性をよくするために離型層５１６の内面にシリコーンゴム前駆体の付加型液状シリコーンゴムを塗布した後、当該離型層５１６で弾性層５１５を被覆する。付加型シリコーンゴムとしては、例えば、モメンティブ・パーフォーマンス・マテリアルズ社製の「ＸＥ１５−Ｂ７３５４−４０Ｋ×２Ｓ」を用いることができる。又、離型層５１６としては、例えば、ＰＦＡチューブを用いることができる。
（１１）接着工程
弾性層５１５及び離型層５１６に塗布されたシリコーンゴム前駆体を加熱して二次加硫を行い、両層を接着する。二次加硫は、シリコーンゴム前駆体を例えば、約２００℃のオーブンで４時間程度加熱することにより行われる。これにより、発熱ベルト５１が形成される。
（１２）マスク除去工程
円筒状金型にセットされた受電層５１１、５１２の露出領域に相当する領域のマスクを除去し、円筒状金型上に形成された発熱ベルト５１を金型からはずす。

（３）、（５）、（８）における各塗布工程では、塗布液の塗布を例えばリングコート法において行うことができる。「リングコート法」とは、円筒状金型の外周を取り囲む円筒状の塗布機構により円筒状金型の外周面に均一に塗布液を塗布する塗布方法のことをいう。図５は、リングコート法の具体例を示す図である。
図５（ａ）は、符号５で示す塗布液の塗布完了時の状態を示し、図５（ｂ）は、塗布液５の塗布を行っている途中の状態を示す。両図に示すように、符号１で示す円筒状金型は、符号２、３で示す支持部材により鉛直に支持された状態で、符号４で示す塗布機構により円筒状金型１の外周面に均一に塗装される。塗布機構４は、上部ヘッド４１と下部ヘッド４２から構成され、両者の間には、塗布液５を吐出するための吐出路４３が形成されている。なお、図５（ｂ）では、各符号の付与を省略している。

塗布機構４に塗布液５を供給しながら、円筒状金型１の一方の端部から他方の端部に所定の速度で移動させることにより、円筒状金型１の外周面に塗布液５が均一に塗布される。図５（ａ）の符号７、８は、円筒状金型にセットされた状態の受電層５１１、５１２をそれぞれ示し、両受電層の露出領域に相当する領域及び両受電層の非露出領域の突出部５１１の、補強層５１４側に突出する領域に相当する領域は、マスクされている。

［３］変形例
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
（１）本実施の形態に係る発熱ベルト５１では、受電層５１１及び５１２の非露出領域における突出部の形状を円錐形状としたが、突出部の形状は、積層方向に突出する形状であればよく、円錐形状に限定されない。例えば、図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、突出部は、円柱形状の突出部（突出部５１１Ｂ１）、三角錐形状の突出部（突出部５１１Ｂ２）、三角柱形状の突出部（突出部５１１Ｂ３）、円錐台形状の突出部（突出部５１１Ｂ４）の何れかの形状の突出部であってもよい。なお、応力集中を避ける観点からは、突出部５１１Ｂの形状を本実施の形態のように円錐形状とするのが望ましい。

（２）又、突出部の配列は、本実施の形態のように、軸方向に並ぶ方向に限定されず、例えば、千鳥格子状に配列することとしてもよい。（１）の変形例についても同様である。なお、受電層の非露出領域の強度を高める観点からは、突出部の配列を千鳥格子状に配列するのが望ましい。
又、突出部の数は、少なくとも1つ以上であればよく、軸方向に並ぶ突出部の数も本実施の形態のように２つに限定されず３つ以上軸方向に並べることとしてもよい。

（３）本実施の形態においては、発熱ベルト５１を、抵抗発熱体層５１３の上に補強層５１４を積層させて構成することとしたが、発熱ベルトの構成を図７に示す発熱ベルト５１Ａの構成のように、補強層５１４の上に抵抗発熱体層５１３を積層させた構成とすることとしてもよい。同図において、本実施の形態の発熱ベルト５１の構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付している。

発熱ベルト５１Ａの構成においては、受電層５１１、５１２の非露出領域における突出部の突出方向は、同図に示すように、本実施の形態の場合の突出方向と逆方向になる。
（４）本実施の形態に係る発熱ベルト５１では、受電層５１１、５１２の非露出領域において突出部を分散して形成することとしたが、発熱ベルトの構成を図８に示す発熱ベルト５１Ｂのように、両受電層が、非露出領域において、軸方向の断面形状がジグザグ形状となるように受電層５１１０を成形して、突出部を形成することとしてもよい。同図において、本実施の形態の発熱ベルト５１の構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付している。なお、ジグザグ形状となる領域は、非露出領域の少なくとも一部領域であればよい。

ジグザグ形状は、例えば、凹凸の金型を用いて形成することができる。当該金型を用いて両受電層の非露出領域に相当する領域をジグザグ形状に折り曲げた後、本実施の形態の場合と同様の加工法（［３］−（１）の加工法）を用いてリング形状の受電層５１１０を形成することができる。
上記のようなジグザグ形状とすることにより、受電層の突出部に相当する部分の厚みを薄くする（平坦部と同じ厚みにする）ことができ、本実施の形態の場合のように突出部を分散して形成する場合よりも受電層を軽量化することができる。

本発明は、抵抗発熱体層を有する発熱ベルトへの給電により発生するジュール熱を利用して未定着画像の熱定着を行う定着装置に関する技術として利用できる。

１ プリンター
３ 画像プロセス部
３Ｙ〜３Ｋ 作像部
４ 給紙部
５ 定着装置
５１ 発熱ベルト
５２ 定着ローラー
５３ 加圧ローラー
５００ 電源部
５０１、５０２ 給電部材
５１１、５１２ 受電層
５１３ 抵抗発熱体層
５１４ 補強層
５１５ 弾性層
５１６ 離型層

Claims (8)

1. 通電により発熱する抵抗発熱体層を含む複数の層が積層されて構成され、周回走行される無端状の発熱ベルトの外周面に、加圧部材を圧接して定着ニップを形成し、当該定着ニップに未定着画像の形成された記録シートを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、軸方向の両端部に、前記軸方向の端部側で他の層から露出された露出部分と、前記軸方向の中央部側で、前記抵抗発熱体層と接合されている非露出部分とを有する受電層を備え、
   前記非露出部分は、積層方向に前記抵抗発熱体層を貫通し、当該抵抗発熱体層外に突出して当該抵抗発熱体層に隣接する層と密着する突出部を有し、
   前記非露出部分の突出方向側の全周面は、前記隣接する層と密着している部分を除いて前記抵抗発熱体層で被覆されている
   ことを特徴とする定着装置。
2. 前記隣接する層は、前記受電層との接着強度が前記抵抗発熱体層より大きい層である
   ことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 前記複数の層には、弾性層が含まれ、
   前記突出部は、前記弾性層内には突出しないように構成されている
   ことを特徴とする請求項1又は２に記載の定着装置。
4. 前記突出部の形状は、円錐形状である
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の定着装置。
5. 前記非露出部分は、前記突出部と、凹凸がない平坦部とから構成され、
   前記突出部は、前記非露出部分の突出方向側の周面上において千鳥格子状に配列されている
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の定着装置。
6. 前記突出方向と反対側の前記非露出部分の全周面は、当該反対側の前記抵抗発熱体層の周面と面一になっている
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の定着装置。
7. 前記非露出部分の少なくとも一部は、軸方向の断面形状がジグザグ形状であり、
   前記突出部は、ジグザグ形状の部分に形成される
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の定着装置。
8. 請求項１〜７の何れかに記載の定着装置を備える
   ことを特徴とする画像形成装置。

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