定着装置及び画像形成装置
【課題】面状発熱体を低圧で安定して定着部材に当接させて、定着部材を低トルクで回転させながら均一に加熱する定着装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】定着スリーブ２１と、加圧ローラ３１と、定着スリーブ２１の内周側に配置され、定着スリーブ２１を介して加圧ローラ３１と当接してニップ部を形成する当接部材２６と、定着スリーブ２１の内周側に配置され、定着スリーブ２１と接触して加熱する弾性体シートである面状発熱体２２と、を備え、面状発熱体２２の主面と定着スリーブ２１の内周面とが面状発熱体２２の曲げ弾性力により付与される面圧で当接している。
【解決手段】定着スリーブ２１と、加圧ローラ３１と、定着スリーブ２１の内周側に配置され、定着スリーブ２１を介して加圧ローラ３１と当接してニップ部を形成する当接部材２６と、定着スリーブ２１の内周側に配置され、定着スリーブ２１と接触して加熱する弾性体シートである面状発熱体２２と、を備え、面状発熱体２２の主面と定着スリーブ２１の内周面とが面状発熱体２２の曲げ弾性力により付与される面圧で当接している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面状発熱体を用いた定着装置及び該定着装置を備える電子写真方式、静電記録方式等を利用したＦＡＸ、プリンタ、複写機またはそれらの複合機等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置として、電子写真方式を利用した画像形成装置が種々考案されており公知技術となっている。その画像形成プロセスは、像担持体である感光ドラムの表面に静電潜像を形成し、感光ドラム上の静電潜像を現像剤であるトナー等によって現像して可視像化し、現像された画像を転写装置により記録紙に転写して画像を担持させ、圧力や熱等を用いる定着装置によって記録紙上のトナー画像を定着する過程により成立している。
【０００３】
この定着装置では、対向するローラもしくはベルトもしくはそれらの組み合わせにより構成された定着部材及び加圧部材が当接してニップ部を形成するように配置されており、該ニップ部に記録紙を挟みこみ、熱および圧力を加え前記トナー像を記録紙上に定着することを行っている。
【０００４】
前記定着装置の一例を挙げると、複数のローラ部材に張架された定着ベルトを定着部材として用いる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このような定着ベルトを用いた装置は、定着部材としての定着ベルト（無端状ベルト）、定着ベルトを張架・支持する複数のローラ部材、複数のローラ部材のうち１つのローラ部材に内設されたヒータ、加圧ローラ（加圧部材）、等で構成されている。ヒータは、ローラ部材を介して定着ベルトを加熱する。そして、定着ベルトと加圧ローラとの間に形成されたニップ部に向けて搬送された記録媒体上のトナー像は、ニップ部にて熱と圧力とを受けて記録媒体上に定着される（ベルト定着方式）。
【０００５】
また、上述した画像形成装置に用いられる定着装置において、回転体である定着部材の内面に摺接する固定部材を有している定着装置がある。
例えば、特許文献２では、発熱体としてのセラミックヒータと、加圧部材としての加圧ローラとの間に耐熱性フィルム（定着フィルム）を挟ませて定着ニップ部を形成させ、前記定着ニップ部のフィルムと加圧ローラとの間に画像定着すべき未定着トナー画像を形成担持させた被記録材を導入して、フィルムと一緒に挟持搬送させることで、ニップ部においてセラミックヒータの熱がフィルムを介して被記録材に与えられ、また、定着ニップ部の加圧力にて未定着トナー画像を被記録材面に熱圧定着させるフィルム加熱方式の定着装置が開示されている。このフィルム加熱方式の定着装置は、セラミックヒータ及びフィルムとして低熱容量の部材を用いてオンデマンドタイプの装置を構成することができるとともに、画像形成装置の画像形成実行時のみ熱源としてのセラミックヒータに通電して所定の定着温度に発熱させた状態にすればよく、画像形成装置の電源オンから画像形成実行可能状態までの待ち時間が短く（クイックスタート性）、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さい（省電力）等の利点がある。
【０００６】
また、特許文献３，４では、表面が弾性変形する回転可能な加熱定着ロールと、前記加熱定着ロールに接触したまま走行可能なエンドレスベルト（加圧ベルト）と、前記エンドレスベルトの内側に非回転状態で配置されて、前記エンドレスベルトを前記加熱定着ロールに圧接させ、前記エンドレスベルトと前記加熱定着ロールとの間に記録紙が通過させられるベルトニップを設けると共に、前記加熱定着ロールの表面を弾性変形させる加圧パッドとを具備してなる加圧ベルト方式の画像定着装置が提案されている。この定着方式によれば、下の加圧部材をベルトにし、用紙とロールの接触面積を広げることで熱伝導効率を大幅に向上させ、エネルギー消費を抑制すると同時に小型化を実現することが可能となっている。
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１記載の定着装置は、定着ローラを用いた装置に比べて装置の高速化に適しているものの、ウォームアップ時間（プリント可能な温度に達するまでに要する時間である。）やファーストプリント時間（プリント要求を受けた後にプリント準備を経てプリント動作をおこない排紙が完了するまでの時間である。）の短縮化に限界があった。
【０００８】
これに対して、特許文献２記載の定着装置は、低熱容量化によりウォームアップ時間やファーストプリント時間の短縮化が可能になるとともに、装置の小型化も可能になる。しか、特許文献２記載の定着装置では、耐久性の問題と、ベルト温度安定性の問題があった。すなわち、熱源であるセラミックヒータとベルト内面の摺動による耐磨耗性が不十分であり、長時間運転すると連続摩擦を繰り返す面が荒れて摩擦抵抗が増大し、ベルトの走行が不安定になる、もしくは定着装置の駆動トルクが増大する等の現象が生じ、その結果、画像を形成する転写紙のスリップが生じ画像のずれが生じる、または駆動ギヤに係る応力が増大し、ギヤの破損を引き起こすという不具合が発生した（課題１）。
また、フィルム加熱方式の定着装置では、ベルトをニップ部で局所的に加熱しているため回転するベルトがニップ入り口に戻ってくる際に、ベルト温度は最も冷えた状態になり、（特に高速回転を行うと）定着不良が出やすいという問題があった（課題２）。
【０００９】
一方、特許文献３では、圧力パッドの表層に低摩擦シート（シート状摺動材）としてＰＴＦＥを含浸させたガラス繊維シート（ＰＴＦＥ含浸ガラスクロス）を用い、ベルト内面と固定部材の摺動性の問題を改善する手段が開示されている。しかし、このような加圧ベルト方式の定着装置（特許文献３，４）では、定着ローラの熱容量が大きく、昇温が遅いため、ウォームアップにかかる時間が長いという問題があった。（課題３）。
【００１０】
以上のような課題１〜３に対して、特許文献５，６では、無端状の定着ベルトの内周側に配置される略パイプ状の対向部材（金属熱伝導体）と、前記対向部材の内周側に配置され該対向部材を加熱するセラミックヒータ等の抵抗発熱体とを設けることにより、定着ベルト全体を温めることを可能にし、ウォームアップ時間やファーストプリント時間を短縮することができ、かつ高速回転時の熱量不足を解消することのできる定着装置が提案されている。しかしながら、対向部材（金属熱伝導体）を介して抵抗発熱体の熱を定着ベルトに伝える方式であるため、ウォームアップ時間やファーストプリント時間の短縮という点で不十分であった。
【００１１】
これに対して、特許文献７では、無端状の定着ベルトと、該定着ベルトに圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧ローラと、前記定着ベルトの内周面側に固設されて当該定着ベルトを加熱する抵抗発熱体と、を備え、前記抵抗発熱体は、前記定着ベルトの内周面に対して圧接しないように微小ギャップで配設する定着装置が提案されている。これにより、ウォームアップ時間やファーストプリント時間をより短くし、装置を高速化した場合であっても定着不良や定着部材及び抵抗発熱体の磨耗・破損等の不具合が生じないようにすることができるものとしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献７記載の定着装置において、加圧ローラの回転、振動に起因する応力が抵抗発熱体に繰り返し作用して、前記抵抗発熱体の屈曲が繰り返し行われるようになるが、該抵抗発熱体が金属材料からなるものであるため、繰り返しの屈曲による疲労破壊により断線して定着ベルトの適切な加熱が行われないことがあった。
【００１３】
また、抵抗発熱体を定着ベルトの内周面に対して圧接しないように微小ギャップで配設する構成であるため、定着ベルトへの熱伝達の効率が悪く、また定着ベルトの均一加熱が困難であった。
【００１４】
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、面状発熱体を低圧で安定して定着部材に当接させて、定着部材を低トルクで回転させながら均一に加熱する定着装置及び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。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するために提供する本発明は、以下の通りである。
〔１〕 回転する無端状ベルトの定着部材（定着スリーブ２１）と、前記定着部材の外周面と当接する加圧部材（加圧ローラ３１）と、前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材を介して前記加圧部材と当接してニップ部を形成する当接部材（当接部材２６）と、前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材と接触して加熱する弾性体シートである面状発熱体（面状発熱体２２）と、を備え、前記面状発熱体の主面と前記定着部材の内周面とが該面状発熱体の曲げ弾性力により付与される面圧で当接していることを特徴とする定着装置（定着装置２０、図６，図１１）。
〔２〕 前記面状発熱体は、弾性体基材（基層２２ａ）上に耐熱性樹脂中に導電性粒子が分散した抵抗発熱層（抵抗発熱層２２ｂ）が形成されてなることを特徴とする前記〔１〕に記載の定着装置。
〔３〕 前記面状発熱体は、前記定着部材の周方向に対応する両端に該面状発熱体を前記定着部材側に凸となるように湾曲させた状態で支持する両端支持部（支持部材３２ａ，３２ｂ）を有することを特徴とする前記〔１〕または〔２〕に記載の定着装置。
〔４〕 前記面状発熱体の前記定着部材の周方向に湾曲した曲率（１／Ｒ）は、該定着部材の曲率（１／ｒ）よりも大であることを特徴とする前記〔３〕に記載の定着装置（図９）。
〔５〕 前記面状発熱体は、前記定着部材とは反対側の面に該面状発熱体の湾曲状態を保持するガイド部材（ガイド部材３２ｇ）が設けられてなることを特徴とする前記〔３〕または〔４〕に記載の定着装置（図１０）。
〔６〕 前記両端支持部は、給電端子（２２ｅａ，２２ｅｂ））を兼ねたものであることを特徴とする前記〔３〕〜〔５〕のいずれかに記載の定着装置（図１２）。
〔７〕 前記〔１〕〜〔６〕のいず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（画像形成装置１、図１３）。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の定着装置によれば、弾性体である面状発熱体の主面と定着部材の内周面とが該面状発熱体の曲げ弾性力により付与される面圧で当接しているため、面状発熱体を低圧で安定して定着部材に当接させることができ、グリスなどの摺動用の潤滑剤を用いることなく定着部材を低トルクで回転させながら均一に加熱することが可能となる。また、定着部材及び面状発熱体の熱容量が小さいため、消費エネルギーの抑制を図りつつウォームアップ時間やファーストプリント時間を短くすることができる。また、面状発熱体における発熱シートは樹脂ベースのシートであるため、加圧部材の回転、振動に起因する応力が発熱シートに繰り返し作用して、発熱シートの屈曲が繰り返し行われても疲労破壊することがなく、長時間の運転が可能である。
本発明の画像形成装置によれば、本発明の定着装置を備えているので、定着部材の安定した回転と均一な加熱が可能となり、装置を高速化した場合であっても定着不良等の不具合が生じるのを抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る定着装置の前提となる参考例の構成を示す断面図である。
【図２】定着スリーブにおける軸方向、周方向を示す概略図である。
【図３】本発明で用いる発熱シートの構成を示す断面図である。
【図４】図１の定着装置で用いる回転支持部材の構成を示す斜視図である。
【図５】図１の定着装置における定着スリーブ側の内部機構部の構成を示す概略図である。
【図６】本発明に係る定着装置の構成例を示す断面図である。
【図７】図６の定着装置で用いる面状発熱体及びその支持部材の構成を示す斜視図である。
【図８】図６の定着装置における面状発熱体と定着スリーブとの当接状態を示す断面図である。
【図９】図６の定着装置における湾曲した面状発熱体、定着スリーブそれぞれの曲率を示す断面図である。
【図１０】面状発熱体にガイド部材を設けた構成を示す斜視図である。
【図１１】本発明の定着装置において適用可能な面状発熱体の別の支持状態を示す断面図である。
【図１２】本発明の定着装置で用いる面状発熱体の別の構成を示す概略図である。
【図１３】本発明に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
まず、本発明に係る定着装置の前提となる参考例について説明する。
図１は、本発明に係る定着装置の前提となる参考例の構成を示す断面図である。
図１に示すように、定着装置５０は、回転する無端状ベルトからなる定着部材（定着スリーブ２１（定着回転体ともいう））と、前記定着部材の外周面と当接する加圧部材（加圧ローラ３１（加圧回転体ともいう））と、前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材を介して前記加圧部材と当接してニップ部を形成する当接部材（当接部材２６）と、前記定着部材の内周側に該定着部材と当接して配置され、前記定着部材を加熱する面状発熱体（面状発熱体２２）と、前記定着部材の内周側に該定着部材との間に前記面状発熱体を挟むように配置され、該面状発熱体を所定位置で支持する発熱体支持部材（発熱体支持部材２３）と、定着スリーブ２１の内周側に設けられ、回転する定着スリーブ２１を支持するパイプ形状の回転支持部材（回転支持部材２７）と、回転支持部材２７の内周側であってニップ部下流側に配置されるようにコア保持部材２８のＨ型外面に設けられる断熱支持部材（断熱支持部材２９）と、を備える。
【００１９】
ここで、定着スリーブ２１は、軸方向が通紙される記録媒体Ｐの幅に対応する長さを有し、可撓性を有するパイプ形状の無端状ベルトであり、例えば厚さが３０〜５０μｍの金属材料からなる基材上に少なくとも離型層を形成したものであって、外径が３０ｍｍになっている。なお以降、図２（ａ）に示すように、定着スリーブ２１のパイプ長手方向を軸方向と、図２（ｂ）に示すように、定着スリーブ２１のパイプ円周方向を周方向と称する。
【００２０】
定着スリーブ２１の基材を形成する材料としては、鉄、コバルト、ニッケル、又はこれらの合金等の伝熱性のよい金属材料を用いることができる。
【００２１】
定着スリーブ２１の離型層は、層厚が１０〜５０μｍであって、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）、ＰＴＦＥ（４フッ化エチレン樹脂）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）、等の材料で形成されている。
離型層は、記録媒体Ｐ上のトナー像（トナー）Ｔが直接的に接する定着スリーブ２１表面のトナー離型性を高めるためのものである。
【００２２】
加圧ローラ３１は、アルミニウム、銅等の金属材料からなる芯金上に、シリコーンゴム（ソリッドゴム）等の耐熱性弾性層、離型層が順次形成されたものであって、外径が３０ｍｍになっている。弾性層は、肉厚が２ｍｍ〜３ｍｍとなるように形成されている。離型層は、ＰＦＡチューブを被覆したものであって、厚さが５０μｍになるように形成されている。また、芯金内には必要に応じてハロゲンヒータなどの発熱体を内蔵してもよい。また、加圧ローラ３１は、加圧手段（不図示）により定着スリーブ２１を介して当接部材２６に圧接され、その圧接部が定着スリーブ２１側が凹んだニップ部を形成している。そして、このニップ部に、記録媒体Ｐが搬送されることになる。
【００２３】
また、加圧ローラ３１は、定着スリーブ２１に圧接した状態で不図示の駆動機構により回転駆動され（図１において時計回り方向に回転）、この加圧ローラ３１の回転に伴って定着スリーブ２１が回転することになる（図１において反時計回り方向に回転）。
【００２４】
当接部材２６は、定着スリーブ２１の軸方向に長さを有し、少なくとも定着スリーブ２１を介して加圧ローラ３１と圧接する部分がフッ素系ゴムなどの耐熱性を有する弾性体からなるものであり、コア保持部材２８により定着スリーブ２１の内周側の所定位置に保持された状態で固定されている。また、当接部分２６の定着スリーブ２１の内周面と接する部分はテフロン（登録商標）シートなどの摺動性及び耐磨耗性の優れた材料からなるものとするとよい。
【００２５】
コア保持部材２８は、金属などの板材が板金加工されてなり、定着スリーブ２１の軸方向の長さに対応する長さを有し断面がＨ型形状の剛性部材であり、定着スリーブ２１の内周側の略中心部分に配置されるものである。
【００２６】
またコア保持部材２８は、定着スリーブ２１の内周側に配置される種々の部材を所定位置に保持するものであり、例えばコア保持部材２８のＨ型の一方（加圧ローラ３１に対向する側）のくぼんだ部分に当接部材２６を収納保持し、当接部材２６が加圧ローラ３１により加圧されても大きく変形しないようにニップ部とは反対面側から支持している。また、コア保持部材２８は、当接部材２６を該コア保持部材２８から加圧ローラ３１側に少し突出するように保持しており、ニップ部でコア保持部材２８が定着スリーブ２１に接触しないように配置されている。
【００２７】
また、コア保持部材２８のＨ型の他方（加圧ローラ３１側とは反対側）のくぼんだ部分に、定着スリーブ２１の軸方向の長さに対応する長さを有し断面がＴ字型形状の端子台ステイ２４及び端子台ステイ２４上に延設され外部からの電力を供給する給電線２５を収納保持している。さらに、コア保持部材２８のＨ型の外面に発熱体支持部材２３を保持している。図１では、定着スリーブ２１の下方半周分（ニップ部の入側半周分）の領域で発熱体支持部材２３を保持している。その際、組み立て性を勘案して発熱体支持部材２３とコア保持部材２８を接着してもよい。あるいは発熱体支持部材２３側からコア保持部材２８側への伝熱を防止するために、両者を非接着としてもよい。
【００２８】
また、コア保持部材２８は、パイプ形状の回転支持部材２７のそのパイプ周面が軸方向に切断されてできた端部をニップ部の周方向前後で拘持することにより、該回転支持部材２７を保持している。なお、回転支持部材２７の軸方向両端は定着装置５０のフレーム（シャーシ）を構成する側板で保持されている。
【００２９】
発熱体支持部材２３は、面状発熱体２２を定着スリーブ２１の内周面と当接させて配置するために該面状発熱体２２を支持するものである。そのため、発熱体支持部材２３は、断面形状を円形とした定着スリーブ２１の内周面に沿った所定の弧の長さの外周面を有している。
【００３０】
また、発熱体支持部材２３は、面状発熱体２２の発熱に耐えるだけの耐熱性と、回転走行する定着スリーブ２１が面状発熱体２２に接触した際に変形することなく面状発熱体２２を支持するだけの強度と、面状発熱体２２の熱をコア保持部材２８側に伝えずに、定着スリーブ２１側に伝えるようにする断熱性と、を有することが好ましく、例えばポリイミド樹脂の発泡成形体であることが好ましい。なお、面状発熱体２２が定着スリーブ２１の内周面と当接する構成の場合、回転走行する定着スリーブ２１が面状発熱体２２をニップ部側に引っ張る力が該面状発熱体２２に作用するため、発熱体支持部材２３は変形することなく面状発熱体２２を支持するだけの強度が必要になるが、この場合にもポリイミド樹脂の発泡成形体が好適である。また、このポリイミド樹脂の発泡体の内部に補助的にソリッドの樹脂部材を設けて剛性を向上させるようにしてもよい。
【００３１】
面状発熱体２２は、図３に示すように、絶縁性を有する基層２２ａ上に、耐熱性樹脂中に導電性粒子が分散されてなる抵抗発熱層２２ｂと、該抵抗発熱層２２ｂに電力を供給する電極層２２ｃと、が形成され、定着スリーブ２１の軸方向、周方向に対応して所定の幅及び長さをもち可撓性を示す発熱シート２２ｓを有する。また、基層２２ａ上には、抵抗発熱層２２ｂと隣接する別の給電系統の電極層２２ｃとの間や発熱シート２２ｓの縁部分と外部との間を絶縁する絶縁層２２ｄが設けられている。なお、面状発熱体２２は、発熱シート２２ｓの端部で電極層２２ｃに接続され、給電線２５から供給される電力を該電極層２２ｃに供給する電極端子２２ｅ（不図示、後述）を備える。
【００３２】
また、発熱シート２２ｓの厚さは０．１〜１ｍｍ程度であり、少なくとも発熱体支持部材２３の外周面に沿って巻きつけることができる程度の可撓性を有している。
【００３３】
ここで、基層２２ａは、ＰＥＴまたはポリイミド樹脂などのある程度の耐熱性を有する樹脂からなる弾性体フィルムであり、このうちポリイミド樹脂からなるフィルム部材であることが好ましい。これにより、耐熱性と、絶縁性と、ある程度の柔軟性（可撓性）を備える。
【００３４】
抵抗発熱層２２ｂは、ポリイミド樹脂などの耐熱性樹脂中にカーボン粒子や金属粒子などの導電性粒子が均一に分散してなる導電性を有する薄膜であり、通電されると内部抵抗によりジュール熱として発熱する構成となっている。このような抵抗発熱層２２ｂは、ポリイミド樹脂などの耐熱性樹脂の前駆体中にカーボン粒子や金属粒子などの導電性粒子を分散させた塗料を基層２２ａ上に塗布して成膜するとよい。
【００３５】
また、抵抗発熱層２２ｂは、基層２２ａ上にまずカーボン粒子や金属粒子からなる薄膜の導電層が形成され、ついでその導電層上にポリイミド樹脂などの耐熱性樹脂からなる絶縁性薄膜を積層して一体化したものであってもよい。
【００３６】
なお、抵抗発熱層２２ｂに使用するカーボン粒子は、通常のカーボンブラック粉末でもよいが、カーボンナノファイバ、カーボンナノチューブ、カーボンマイクロコイルの少なくともいずれかからなるカーボンナノ粒子であってもよい。
【００３７】
また、金属粒子は、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉなどからなる粒子であり、その形状は粒状であってもよいし、フィラメント状であってもよい。
【００３８】
絶縁層２２ｄは、ポリイミド樹脂などの基層２２ａと同じ耐熱性樹脂からなる絶縁材料を塗布により形成するとよい。
【００３９】
電極層２２ｃは、導電性インクやＡｇなどの導電性ペーストなどを塗布して形成したものでもよいし、金属箔や金属網などを接着して形成したものであってもよい。
【００４０】
面状発熱体２２を構成する発熱シート２２ｓは、厚みの薄いシートであることから熱容量が小さく、急速な加熱が可能であり、その発熱量は抵抗発熱層２２ｂの体積抵抗率によって任意に設定できる。すなわち、抵抗発熱層２２ｂを構成する導電性粒子の構成材料、形状、大きさ、分散量などにより発熱量を調整することが可能であり、例えば単位面積当りの発熱量３５Ｗ／ｃｍ２で、総電力１２００Ｗ程度の出力が得られる面状発熱体２２の実現が可能である。この場合、発熱シート２２ｓは、例えば幅（軸方向）２０ｃｍ、長さ（周方向）２ｃｍ程度のサイズとなる。
【００４１】
また、面状発熱体としてステンレスなどの金属フィラメントからなるものを用いた場合、フィラメントの存在により面状発熱体の表面には凹凸が生じていることから、本発明のように定着スリーブ２１の内周面と摺動させると、表面が容易に磨耗してしまうが、本発明で使用する発熱シート２２ｓは前述のように表面に凹凸がなく平坦であることから、定着スリーブ２１の内周面との摺動に対して優れた耐久性を示す。またさらに、発熱シート２２ｓの抵抗発熱層２２ｂ表面にフッ素系樹脂をコーティングすると、定着スリーブ２１の内周面との接触に対する耐久性がさらに向上するので好ましい。
【００４２】
なお、発熱シート２２ｓの定着スリーブ２１内周面における配置領域としては、定着スリーブ２１の内周面のニップ部とは反対側の位置からニップ部手前までにかけて任意の位置に配置してよい。
【００４３】
ところで、定着装置５０では、回転時はニップ部で加圧ローラ３１に引っ張られることから、ニップ部の上流側の定着スリーブ２１は張力が付与された張り側となり、定着スリーブ２１の内周面は発熱体支持部材２３に圧接した状態で面状発熱体２２と摺動する。一方で、ニップ部の下流側では定着スリーブ２１に張力は作用しておらず弛んだ状態となっており、この状態のまま装置の高速化を図ろうとすると、ニップ部の下流側の定着スリーブ２１の弛む程度がひどくなり、定着スリーブ２１の回転走行安定性に支障が出てくることになる。
【００４４】
そこで、定着装置５０において、定着スリーブ２１の内周側であって少なくとも前記ニップ部下流側で、該定着スリーブ２１の回転状態を支持する回転支持部材２７を備えることが好ましい。
【００４５】
回転支持部材２７は、例えば厚さ０．１〜１ｍｍの鉄、ステンレス等の薄肉金属からなるパイプ形状のものであり、その外径が定着スリーブ２１の内径よりも直径で０．５〜１ｍｍ程度小さいものとなっている。また、回転支持部材２７のパイプ円周上において、少なくともニップ部とは反対側の位置からニップ部入り口近傍にかけては定着スリーブ２１の内周面が回転支持部材２７の外周面に当接している。また、回転支持部材２７の外周面においてニップ部側が軸方向に切断されて開口しており、その端部がコア保持部材２８側に折り込まれて、ニップ部に接触しないようになっている。
【００４６】
また、回転支持部材２７は、図４に示すように、ニップ部の上流側の一定領域の外周面が除去されて開口部２７ａが設けられている。これにより、図５に示すように、定着スリーブ２１の内部機構部を構成した場合に、開口部２７ａから面状発熱体２２の全面が露出するとともに面状発熱体２２の表面が回転支持部材２７の外周面と同じ面（面イチ）となる、あるいは若干回転支持部材２７の外周面から突出して配置されるようになり、該面状発熱体２２が定着スリーブ２１の内周面に接触するようになる。
【００４７】
したがって、面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）は、発熱体支持部材２３に支持されて、定着スリーブ２１の内周面と接触して配置され、定着スリーブ２１を効率的に加熱することが可能である。
【００４８】
以上の構成のように、回転支持部材２７により定着スリーブ２１の回転走行安定性が確保できるだけでなく、定着スリーブ２１を剛性の高い金属製の回転支持部材２７で支持できるので組立上のハンドリングが容易である。
【００４９】
断熱支持部材２９は、ニップ部出側で、回転支持部材２７を介して定着スリーブ２１の熱に耐えるだけの耐熱性と、定着スリーブ２１と接触する回転支持部材２７からの熱流出（損失）を防ぐ断熱性と、回転走行する定着スリーブ２１が回転支持部材２７に接触した際に変形することがないように回転支持部材２７を支持するだけの強度と、を有するものであり、発熱体支持部材２３と同じポリイミド樹脂の発泡成形体であることが好ましい。
【００５０】
このように構成された定着装置５０は、次のように動作する。
まず、画像形成装置が出力信号を受けると（例えばユーザの操作パネルの操作あるいはパソコンからの通信などにより画像形成装置に印刷要求があると）、定着装置５０において、加圧脱圧手段により加圧ローラ３１が定着スリーブ２１を介して当接部材２６を押圧し、ニップ部を形成する。
ついで、不図示の駆動装置によって、加圧ローラ３１が図１において時計回り方向に回転駆動されると、定着スリーブ２１も連れ回りして反時計回り方向に回転する。このとき、定着スリーブ２１は、回転支持部材２７の外周に沿って回転し、またニップ部上流側が張り側となり、発熱シート２２ｓが定着スリーブ２１と当接し摺動する状態となる。
そして、それと同期して外部電源または内部の蓄電装置から給電線２５を通じて面状発熱体２２に電力が供給され、発熱シート２２ｓが発熱し、定着スリーブ２１は該発熱シート２２ｓから軸方向全幅において効率的に熱が伝達され、急速に加熱される。なお、駆動装置の動作と面状発熱体２２による加熱は同時刻に同時に開始する必要はなく、適宜時間差を設けて開始しても良い。
このとき、ニップ部上流側であって、定着スリーブ２１に対して接触又は非接触に配置された温度検知手段（不図示）で検知される温度により、ニップ部が所定の温度となるように、面状発熱体２２による加熱制御が行われており、定着に必要な温度まで昇温された後、保持され、記録媒体Ｐの通紙が開始される。
【００５１】
このように定着装置５０は、定着スリーブ２１及び面状発熱体２２の熱容量が小さいため、省エネを図りつつウォームアップ時間やファーストプリント時間を短くすることができる。また、面状発熱体２２における発熱シート２２ｓは樹脂ベースのシートであるため、加圧ローラ３１の回転、振動に起因する応力が発熱シート２２ｓに繰り返し作用して、発熱シート２２ｓの屈曲が繰り返し行われても疲労破壊することがなく、長時間の運転が可能である。これに加えて、回転支持部材２７（必要に応じて断熱支持部材２９）を設けることにより、定着スリーブ２１の回転走行安定性を向上させることができ、高速化を図ること可能となる。
【００５２】
しかしながら、定着装置５０では、定着スリーブ２１の軸方向において温度ムラが生じ、安定した定着処理を行うことが困難なことがあった。発明者らは、その温度ムラの原因を調査したところ、定着スリーブ２１の軸方向において面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）が均一に接触していない場合があり、軸方向での伝熱の効率にばらつきがあることにより温度ムラが発生していることを把握した。また、発熱シート２２ｓにおいて定着スリーブ２１に接触していないところは熱が奪われないため過昇温の状態となって故障の原因となる可能性もあった。
【００５３】
ここで、熱伝達効率上、面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）を定着スリーブ２１の内周面に押し付けるようにして全面均一に接触させると温度ムラを抑えることが可能となる。しかしながら、このとき面状発熱体２２と定着スリーブ２１の間の接触熱抵抗を小さくするために押し付け力を大きくしたいが、あまり押し付け力が大きいと面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）の絶縁保護層の磨耗を促進したり、面状発熱体２２と定着スリーブ２１の間の摺動負荷が増加し定着スリーブ２１が回転しなくなったりしてしまう。
発明者らは、この不具合を改善すべく鋭意検討を行い、本発明を成すに至った。
【００５４】
以下、本発明に係る定着装置の構成について説明する。
図６は、本発明に係る定着装置の構成を示す断面概略図である。
図６に示すように、定着装置２０は、回転する無端状ベルトの定着部材（定着スリーブ２１）と、前記定着部材の外周面と当接する加圧部材（加圧ローラ３１）と、前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材を介して前記加圧部材と当接してニップ部を形成する当接部材（当接部材２６）と、前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材と接触して加熱する弾性体シートである面状発熱体（面状発熱体２２）と、を備え、前記面状発熱体の主面と前記定着部材の内周面とが該面状発熱体の曲げ弾性力により付与される面圧で当接していることを特徴とするものである。
【００５５】
ここで、図６における定着スリーブ２１、端子台ステイ２４、給電線２５、当接部材２６、回転支持部材２７、コア保持部材２８、断熱支持部材２９、加圧ローラ３１は、図１に示した定着装置５０を構成するものと同じであり、面状発熱体２２に関する構成が定着装置５０と異なる。以下、面状発熱体２２に関する構成について詳述する。
【００５６】
図７は、面状発熱体及びその支持部材の構成を示す斜視図である。
定着装置２０では、面状発熱体２２全面をその裏面側から支持する発熱体保持部材２３を用いず、面状発熱体２２の周方向両端のみに設けた両端支持部である支持部材３２ａ，３２ｂで面状発熱体２２を支持する構成としている。詳しくは、面状発熱体２２のシート部分（発熱シート２２ｓ）の裏面側であって周方向の両端それぞれに低熱容量の耐熱性樹脂等からなり軸方向を長手とする棒形状の支持部材３２ａ，３２ｂが固定されており、定着装置２０において支持部材３２ａ，３２ｂをコア保持部材２８の所定位置に取り付けることにより面状発熱体２２が定着スリーブ２１側に凸となるように撓んだ状態で配置されるようになる（図６）。なお、図６では、支持部材３２ａがニップ部とは定着スリーブ２１の回転軸中心を挟んで反対側でコア保持部材に固設され、支持部材３２ｂがニップ部の入り口付近でコア保持部材２８に固設されている。
【００５７】
このとき、面状発熱体２２における発熱シート２２ｓの基本構成は図３に示したものと同じであるが、弾性体基材である基層２２ａ上に耐熱性樹脂中に導電性粒子が分散した抵抗発熱層２２ｂが形成されてなることが好ましい。これにより、発熱シート２２ｓは弾性体シートの挙動を示すことになり、図６のように、発熱シート２２ｓの周方向両端を該発熱シート２２ｓの長さよりも短い間隔で支持すると、発熱シート２２ｓは周方向において一定の曲率をもって均等に湾曲するようになる。この状態で面状発熱体２２を定着装置２０内に配置すると、発熱シート２２ｓは回転支持部材２７の開口部２７ａから該回転支持部材２７よりも外側に凸となった状態となる（図６）。
【００５８】
定着装置２０では、定着スリーブ２１は回転支持部材２７の外周に沿って回転するため、図８に示すように、定着スリーブ２１の内周面は湾曲した発熱シート２２ｓの外周面に常に当接するようになる。図８において、実線で示す発熱シート２２ｓは定着スリーブ２１が当接していないときの断面位置を示し、点線で示す発熱シート２２ｓは定着スリーブ２１が当接したときの断面位置を示している。すなわち、湾曲した発熱シート２２ｓは定着スリーブ２１が当接することにより定着スリーブ２１の回転軸中心側に少し押し戻され、定着スリーブ２１の張力と発熱シート２２ｓの曲げ弾性力とが均衡してお互いが一定の面圧で接触している状態になっている。
【００５９】
なお、定着スリーブ２１の回動軌跡は常に一定ではなく、加熱温度等により定着スリーブ２１の径、コア保持部材２８の位置も微妙に変動するが、本発明のように両端支持されて湾曲した発熱シート２２ｓにおける凸形状部分は発熱シート２２ｓの曲げ弾性により形状維持されているため、定着スリーブ２１の回動軌跡が変動しても該定着スリーブ２１に適切に発熱シート２２ｓが当接するようになる。すなわち、発熱シート２２ｓは曲げ弾性力が全面でほぼ均一な状態となっているため、凸形状に湾曲した発熱シート２２ｓに定着スリーブ２１が接触すると、発熱シート２２ｓの主面に対して定着スリーブ２１の内周面が軸方向で均一に、かつ発熱シート２２ｓの曲げ弾性力により付与される低い面圧で当接する。また、湾曲した発熱シート２２ｓは、定着スリーブ２１の周方向への位置変動に対しても追従して当接することが可能である。
【００６０】
したがって、本発明の定着装置２０によれば、面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）を低圧で定着スリーブ２１に当接させることができるので、摺動用のグリスを必要とせず、低トルクで定着スリーブ２１を回転させることができる。また、回転する定着スリーブ２１の位置変動により面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）への接触が不安定になることがなくなり、安定して接触させることができ、発熱シート２２ｓの過昇温を防止することも可能である。
【００６１】
なお、このとき図９に示すように、面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）の定着スリーブ２１の周方向に対応して湾曲した曲率（１／Ｒ（Ｒは湾曲した発熱シート２２ｓの曲率半径である。））は、該定着スリーブ２１の曲率（１／ｒ（ｒは真円形状とした定着スリーブ２１の曲率半径である。））よりも大であることが好ましい。これにより、湾曲した発熱シート２２ｓに定着スリーブ２１を確実に当接させることができる。
【００６２】
また、発熱シート２２ｓにおける定着スリーブ２１の周方向に対応する一方の端部（図７では、支持部材３２ａ側の端部）の辺（端辺）上であって、定着スリーブ２１の軸方向に対応する両端それぞれに、電極層２２ｃに接続される電極端子２２ｅが１つずつ設けられている。この電極端子２２ｅは、面状発熱体２２が定着装置２０に配置されたときに、給電線２５に接続固定される（図６）。
【００６３】
定着装置２０における定着スリーブ２１側の組み立ては例えばつぎの手順で行う。
（Ｓ１１） まず、面状発熱体２２を構成する発熱シート２２ｓを湾曲させながら支持部材３２ａ，３２ｂをコア保持部材２８の所定位置に接着剤により貼り付ける。
【００６４】
なお、無負荷状態の発熱シート２２ｓの形状としては平坦なものでもよいが、ステップＳ１１で取り扱い容易なようにある程度湾曲させておいてもよい。また、ステップＳ１１で発熱シート２２ｓを湾曲させると、該発熱シート２２ｓの対角位置が捩れるようにずれることがあるため、図１０に示すように、発熱シート２２ｓの定着スリーブ２１とは反対側の面（裏面）の軸方向両端に該発熱シート２２ｓの湾曲状態を保持して捩れを防止するガイド部材３２ｇを設けるとよい。
【００６５】
（Ｓ１２） ついで、電極端子２２ｅ近傍の発熱シート２２ｓを支持部材３２ａの縁に沿って折り曲げて、電極端子２２ｅが円形の定着スリーブ２１の中央側に向かうようにした上で、電極端子２２ｅを、端子台ステイ上で給電線２５とネジ締結などにより接続固定する（図６）。
【００６６】
（Ｓ１３） つぎに、コア保持部材２８に回転支持部材２７を装着するとともにコア保持部材２８の所定凹部に当接部材２６を装着して定着スリーブ２１側の内部機構部を完成する。
最後に、この内部機構部を定着スリーブ２１の内周側に挿入して、図６のように配置して定着装置２０における定着スリーブ２１側の組み立てを完了する。
【００６７】
このように構成された定着装置２０は、次のように動作する。
まず、画像形成装置が出力信号を受けると（例えばユーザの操作パネルの操作あるいはパソコンからの通信などにより画像形成装置に印刷要求があると）、定着装置２０において、加圧脱圧手段により加圧ローラ３１が定着スリーブ２１を介して当接部材２６を押圧し、ニップ部を形成する。なお、定着スリーブ２１の回転前から、発熱シート２２ｓは定着スリーブ２１と低圧かつ安定した状態で当接している。
ついで、不図示の駆動装置によって、加圧ローラ３１が図６において時計回り方向に回転駆動されると、定着スリーブ２１も連れ回りして反時計回り方向に回転する。このとき、定着スリーブ２１は回転支持部材２７の外周に沿って回転するとともに、発熱シート２２ｓが定着スリーブ２１と低圧で当接し摺動する状態となる。
そして、それと同期して外部電源または内部の蓄電装置から給電線２５を通じて面状発熱体２２に電力が供給され、発熱シート２２ｓが発熱し、定着スリーブ２１は該発熱シート２２ｓから軸方向全幅において効率的に熱が伝達され、急速に加熱される。なお、駆動装置の動作と面状発熱体２２による加熱は同時刻に同時に開始する必要はなく、適宜時間差を設けて開始しても良い。
このとき、ニップ部上流側であって、定着スリーブ２１に対して接触又は非接触に配置された温度検知手段（不図示）で検知される温度により、ニップ部が所定の温度となるように、面状発熱体２２による加熱制御が行われており、定着に必要な温度まで昇温された後、保持され、記録媒体Ｐの通紙が開始される。
【００６８】
このように、本発明の定着装置では、定着スリーブ２１及び面状発熱体２２の熱容量が小さいため、省エネを図りつつウォームアップ時間やファーストプリント時間を短くすることができる。また、面状発熱体２２における発熱シート２２ｓは樹脂ベースのシートであるため、加圧ローラ３１の回転、振動に起因する応力が発熱シート２２ｓに繰り返し作用して、発熱シート２２ｓの屈曲が繰り返し行われても疲労破壊することがなく、長時間の運転が可能である。またさらに、面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）の曲げ弾性力を利用して該面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）を低圧で定着スリーブ２１に当接させることができるので、摺動用のグリスを必要とせず、低トルクで定着スリーブ２１を回転させることができる。また、回転する定着スリーブ２１に対して面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）全面を安定して接触させることができ、発熱シート２２ｓの過昇温を防止することも可能である。
【００６９】
なお、画像形成装置への出力信号がない場合、通常は消費電力を抑えるために加圧ローラ３１及び定着スリーブ２１は非回転で、面状発熱体２２は通電を停止されているが、すぐに再出力を開始したい（復帰させたい）場合は、加圧ローラ３１及び定着スリーブ２１が非回転の状態でも面状発熱体２２に通電しておくことが可能である。この場合は、面状発熱体２２に定着スリーブ２１全体を保温させておく程度の通電を行う。
【００７０】
ところで、図６に示した定着装置２０では、発熱シート２２ｓの周方向両端を支持することにより予め湾曲させた状態で保持し、その発熱シート２２ｓに定着スリーブ２１の内周面を当接させるようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、図１１に示すように、発熱シート２２ｓの周方向の一方の端部に付設した支持部材３２ａのみをコア保持部材２８に固定しておき、その状態の発熱シート２２ｓに対して定着スリーブ２１の内周面を当接させるようにしてもよい。すなわち、発熱シート２２ｓは図１１のように湾曲していない真直ぐな状態であることから、まず発熱シート２２ｓを仮に湾曲させた状態で定着スリーブ２１を装着する。このように一端固定の発熱シート２２ｓであっても、該発熱シート２２ｓに定着スリーブ２１が接触すると、発熱シート２２ｓの主面に対して定着スリーブ２１の内周面が軸方向で均一に、かつ発熱シート２２ｓの曲げ弾性力により付与される低い面圧で当接するようになり、低トルクで定着スリーブ２１を回転させることができる。また、回転する定着スリーブ２１に対して面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）全面を安定して接触させることができ、発熱シート２２ｓの過昇温を防止することも可能である。
【００７１】
また、発熱シート２２ｓの周方向両端に設けられる両端支持部である支持部材３２ａ，３２ｂは、電極端子を兼ねたものであることが好適である。
図１２にその構成例を示す。発熱シート２２ｓの周方向両端の支持部材３２ａ，３２ｂそれぞれに電極端子２２ｅａ，２２ｅｂを設けており、コア保持部材２８の所定位置にこれらを固定し、ついで電極端子２２ｅａ，２２ｅｂそれぞれの軸方向の一方の端部から定着スリーブ２１外に引き出して給電線と接続するようにする。
【００７２】
つぎに、本発明に係る画像形成装置について説明する。
図１３は、本発明に係る画像形成装置の構成を示す全体構成図である。
図１３に示すように、画像形成装置１は、タンデム型カラープリンタである。画像形成装置本体１の上方にあるボトル収容部１０１には、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した４つのトナーボトル１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋが着脱自在（交換自在）に設置されている。
ボトル収容部１０１の下方には中間転写ユニット８５が配設されている。その中間転写ユニット８５の中間転写ベルト７８に対向するように、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋが並設されている。
【００７３】
各作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋには、それぞれ、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが配設されている。また、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの周囲には、それぞれ、帯電部７５、現像部７６、クリーニング部７７、除電部（不図示である。）等が配設されている。そして、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）がおこなわれて、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に各色の画像が形成されることになる。
【００７４】
感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、不図示の駆動モータによって図１３中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電部７５の位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面が一様に帯電される（帯電工程である。）。
その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、露光部３から発せられたレーザ光Ｌの照射位置に達して、この位置での露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成される（露光工程である。）。
【００７５】
その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、現像装置７６との対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、各色のトナー像が形成される（現像工程である。）。
その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、中間転写ベルト７８及び第１転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上のトナー像が中間転写ベルト７８上に転写される（１次転写工程である。）。このとき、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
【００７６】
その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、クリーニング部７７との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に残存した未転写トナーがクリーニング部７７のクリーニングブレードによって機械的に回収される（クリーニング工程である。）。
最後に、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。
【００７７】
その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト７８上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト７８上にカラー画像が形成される。
ここで、中間転写ユニット８５は、中間転写ベルト７８、４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋ、２次転写バックアップローラ８２、クリーニングバックアップローラ８３、テンションローラ８４、中間転写クリーニング部８０、等で構成される。中間転写ベルト７８は、３つのローラ８２〜８４によって張架・支持されるとともに、１つのローラ８２の回転駆動によって図１３中の矢印方向に無端移動される。
【００７８】
４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト７８を感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。そして、１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋに、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。
そして、中間転写ベルト７８は、矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト７８上に重ねて１次転写される。
【００７９】
その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト７８は、２次転写ローラ８９との対向位置に達する。この位置では、２次転写バックアップローラ８２が、２次転写ローラ８９との間に中間転写ベルト７８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト７８上に形成された４色のトナー像は、この２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。このとき、中間転写ベルト７８には、記録媒体Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。
その後、中間転写ベルト７８は、中間転写クリーニング部８０の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト７８上の未転写トナーが回収される。
こうして、中間転写ベルト７８上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。
【００８０】
ここで、２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐは、装置本体１の下方に配設された給紙部１２から、給紙ローラ９７やレジストローラ対９８等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、給紙部１２には、転写紙等の記録媒体Ｐが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ９７が図１３中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Ｐがレジストローラ対９８のローラ間に向けて給送される。
【００８１】
レジストローラ対９８に搬送された記録媒体Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対９８のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト７８上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対９８が回転駆動されて、記録媒体Ｐが２次転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録媒体Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。
【００８２】
その後、２次転写ニップの位置でカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、定着装置２０の位置に搬送される。そして、この位置で、定着スリーブ２１及び加圧ローラ３１による熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。
その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対９９のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対９９によって装置外に排出された記録媒体Ｐは、出力画像として、スタック部１００上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００８３】
以上説明したように、本発明の画像形成装置において、前述した定着装置２０を備えているので、定着スリーブ２１の安定した回転と均一な加熱が可能となり、装置を高速化した場合であっても定着不良等の不具合が生じるのを抑止することができる。
【００８４】
なお、これまで本発明を図面に示した実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８５】
１ 画像形成装置
３ 露光部
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ 作像部
５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ 感光体ドラム
１２ 給紙部
２０，５０ 定着装置
２１ 定着スリーブ
２２ 面状発熱体
２２ａ 基層
２２ｂ 抵抗発熱層
２２ｃ 電極層
２２ｄ 絶縁層
２２ｅ，２２ｅａ，２２ｅｂ 電極端子
２２ｓ 発熱シート
２３ 発熱体支持部材
２４ 端子台ステイ
２５ 給電線
２６ 当接部材
２７ 回転支持部材
２７ａ 開口部
２８ コア保持部材
２９ 断熱支持部材
３１ 加圧ローラ
３２ａ，３２ｂ 支持部材
３２ｇ ガイド部材
７５ 帯電部
７６ 現像部
７７ クリーニング部
７８ 中間転写ベルト
７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋ 第１転写バイアスローラ
８０ 中間転写クリーニング部
８２ ２次転写バックアップローラ
８３ クリーニングバックアップローラ
８４ テンションローラ
８９ ２次転写ローラ
８５ 中間転写ユニット
９７ 給紙ローラ
９８ レジストローラ対
９９ 排紙ローラ対
１００ スタック部
１０１ ボトル収容部
１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋ トナーボトル
Ｌ レーザ光
Ｐ 記録媒体
Ｔ トナー
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８６】
【特許文献１】特開平１１−２９８２号公報
【特許文献２】特開平４−４４０７５号公報
【特許文献３】特開８−２６２９０３号公報
【特許文献４】特開１０−２１３９８４号公報
【特許文献５】特開２００７−３３４２０５号公報
【特許文献６】特開２００８−１５８４８２号公報
【特許文献７】特開２００８−２１６９２８号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面状発熱体を用いた定着装置及び該定着装置を備える電子写真方式、静電記録方式等を利用したＦＡＸ、プリンタ、複写機またはそれらの複合機等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置として、電子写真方式を利用した画像形成装置が種々考案されており公知技術となっている。その画像形成プロセスは、像担持体である感光ドラムの表面に静電潜像を形成し、感光ドラム上の静電潜像を現像剤であるトナー等によって現像して可視像化し、現像された画像を転写装置により記録紙に転写して画像を担持させ、圧力や熱等を用いる定着装置によって記録紙上のトナー画像を定着する過程により成立している。
【０００３】
この定着装置では、対向するローラもしくはベルトもしくはそれらの組み合わせにより構成された定着部材及び加圧部材が当接してニップ部を形成するように配置されており、該ニップ部に記録紙を挟みこみ、熱および圧力を加え前記トナー像を記録紙上に定着することを行っている。
【０００４】
前記定着装置の一例を挙げると、複数のローラ部材に張架された定着ベルトを定着部材として用いる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このような定着ベルトを用いた装置は、定着部材としての定着ベルト（無端状ベルト）、定着ベルトを張架・支持する複数のローラ部材、複数のローラ部材のうち１つのローラ部材に内設されたヒータ、加圧ローラ（加圧部材）、等で構成されている。ヒータは、ローラ部材を介して定着ベルトを加熱する。そして、定着ベルトと加圧ローラとの間に形成されたニップ部に向けて搬送された記録媒体上のトナー像は、ニップ部にて熱と圧力とを受けて記録媒体上に定着される（ベルト定着方式）。
【０００５】
また、上述した画像形成装置に用いられる定着装置において、回転体である定着部材の内面に摺接する固定部材を有している定着装置がある。
例えば、特許文献２では、発熱体としてのセラミックヒータと、加圧部材としての加圧ローラとの間に耐熱性フィルム（定着フィルム）を挟ませて定着ニップ部を形成させ、前記定着ニップ部のフィルムと加圧ローラとの間に画像定着すべき未定着トナー画像を形成担持させた被記録材を導入して、フィルムと一緒に挟持搬送させることで、ニップ部においてセラミックヒータの熱がフィルムを介して被記録材に与えられ、また、定着ニップ部の加圧力にて未定着トナー画像を被記録材面に熱圧定着させるフィルム加熱方式の定着装置が開示されている。このフィルム加熱方式の定着装置は、セラミックヒータ及びフィルムとして低熱容量の部材を用いてオンデマンドタイプの装置を構成することができるとともに、画像形成装置の画像形成実行時のみ熱源としてのセラミックヒータに通電して所定の定着温度に発熱させた状態にすればよく、画像形成装置の電源オンから画像形成実行可能状態までの待ち時間が短く（クイックスタート性）、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さい（省電力）等の利点がある。
【０００６】
また、特許文献３，４では、表面が弾性変形する回転可能な加熱定着ロールと、前記加熱定着ロールに接触したまま走行可能なエンドレスベルト（加圧ベルト）と、前記エンドレスベルトの内側に非回転状態で配置されて、前記エンドレスベルトを前記加熱定着ロールに圧接させ、前記エンドレスベルトと前記加熱定着ロールとの間に記録紙が通過させられるベルトニップを設けると共に、前記加熱定着ロールの表面を弾性変形させる加圧パッドとを具備してなる加圧ベルト方式の画像定着装置が提案されている。この定着方式によれば、下の加圧部材をベルトにし、用紙とロールの接触面積を広げることで熱伝導効率を大幅に向上させ、エネルギー消費を抑制すると同時に小型化を実現することが可能となっている。
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１記載の定着装置は、定着ローラを用いた装置に比べて装置の高速化に適しているものの、ウォームアップ時間（プリント可能な温度に達するまでに要する時間である。）やファーストプリント時間（プリント要求を受けた後にプリント準備を経てプリント動作をおこない排紙が完了するまでの時間である。）の短縮化に限界があった。
【０００８】
これに対して、特許文献２記載の定着装置は、低熱容量化によりウォームアップ時間やファーストプリント時間の短縮化が可能になるとともに、装置の小型化も可能になる。しか、特許文献２記載の定着装置では、耐久性の問題と、ベルト温度安定性の問題があった。すなわち、熱源であるセラミックヒータとベルト内面の摺動による耐磨耗性が不十分であり、長時間運転すると連続摩擦を繰り返す面が荒れて摩擦抵抗が増大し、ベルトの走行が不安定になる、もしくは定着装置の駆動トルクが増大する等の現象が生じ、その結果、画像を形成する転写紙のスリップが生じ画像のずれが生じる、または駆動ギヤに係る応力が増大し、ギヤの破損を引き起こすという不具合が発生した（課題１）。
また、フィルム加熱方式の定着装置では、ベルトをニップ部で局所的に加熱しているため回転するベルトがニップ入り口に戻ってくる際に、ベルト温度は最も冷えた状態になり、（特に高速回転を行うと）定着不良が出やすいという問題があった（課題２）。
【０００９】
一方、特許文献３では、圧力パッドの表層に低摩擦シート（シート状摺動材）としてＰＴＦＥを含浸させたガラス繊維シート（ＰＴＦＥ含浸ガラスクロス）を用い、ベルト内面と固定部材の摺動性の問題を改善する手段が開示されている。しかし、このような加圧ベルト方式の定着装置（特許文献３，４）では、定着ローラの熱容量が大きく、昇温が遅いため、ウォームアップにかかる時間が長いという問題があった。（課題３）。
【００１０】
以上のような課題１〜３に対して、特許文献５，６では、無端状の定着ベルトの内周側に配置される略パイプ状の対向部材（金属熱伝導体）と、前記対向部材の内周側に配置され該対向部材を加熱するセラミックヒータ等の抵抗発熱体とを設けることにより、定着ベルト全体を温めることを可能にし、ウォームアップ時間やファーストプリント時間を短縮することができ、かつ高速回転時の熱量不足を解消することのできる定着装置が提案されている。しかしながら、対向部材（金属熱伝導体）を介して抵抗発熱体の熱を定着ベルトに伝える方式であるため、ウォームアップ時間やファーストプリント時間の短縮という点で不十分であった。
【００１１】
これに対して、特許文献７では、無端状の定着ベルトと、該定着ベルトに圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧ローラと、前記定着ベルトの内周面側に固設されて当該定着ベルトを加熱する抵抗発熱体と、を備え、前記抵抗発熱体は、前記定着ベルトの内周面に対して圧接しないように微小ギャップで配設する定着装置が提案されている。これにより、ウォームアップ時間やファーストプリント時間をより短くし、装置を高速化した場合であっても定着不良や定着部材及び抵抗発熱体の磨耗・破損等の不具合が生じないようにすることができるものとしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献７記載の定着装置において、加圧ローラの回転、振動に起因する応力が抵抗発熱体に繰り返し作用して、前記抵抗発熱体の屈曲が繰り返し行われるようになるが、該抵抗発熱体が金属材料からなるものであるため、繰り返しの屈曲による疲労破壊により断線して定着ベルトの適切な加熱が行われないことがあった。
【００１３】
また、抵抗発熱体を定着ベルトの内周面に対して圧接しないように微小ギャップで配設する構成であるため、定着ベルトへの熱伝達の効率が悪く、また定着ベルトの均一加熱が困難であった。
【００１４】
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、面状発熱体を低圧で安定して定着部材に当接させて、定着部材を低トルクで回転させながら均一に加熱する定着装置及び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。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するために提供する本発明は、以下の通りである。
〔１〕 回転する無端状ベルトの定着部材（定着スリーブ２１）と、前記定着部材の外周面と当接する加圧部材（加圧ローラ３１）と、前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材を介して前記加圧部材と当接してニップ部を形成する当接部材（当接部材２６）と、前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材と接触して加熱する弾性体シートである面状発熱体（面状発熱体２２）と、を備え、前記面状発熱体の主面と前記定着部材の内周面とが該面状発熱体の曲げ弾性力により付与される面圧で当接していることを特徴とする定着装置（定着装置２０、図６，図１１）。
〔２〕 前記面状発熱体は、弾性体基材（基層２２ａ）上に耐熱性樹脂中に導電性粒子が分散した抵抗発熱層（抵抗発熱層２２ｂ）が形成されてなることを特徴とする前記〔１〕に記載の定着装置。
〔３〕 前記面状発熱体は、前記定着部材の周方向に対応する両端に該面状発熱体を前記定着部材側に凸となるように湾曲させた状態で支持する両端支持部（支持部材３２ａ，３２ｂ）を有することを特徴とする前記〔１〕または〔２〕に記載の定着装置。
〔４〕 前記面状発熱体の前記定着部材の周方向に湾曲した曲率（１／Ｒ）は、該定着部材の曲率（１／ｒ）よりも大であることを特徴とする前記〔３〕に記載の定着装置（図９）。
〔５〕 前記面状発熱体は、前記定着部材とは反対側の面に該面状発熱体の湾曲状態を保持するガイド部材（ガイド部材３２ｇ）が設けられてなることを特徴とする前記〔３〕または〔４〕に記載の定着装置（図１０）。
〔６〕 前記両端支持部は、給電端子（２２ｅａ，２２ｅｂ））を兼ねたものであることを特徴とする前記〔３〕〜〔５〕のいずれかに記載の定着装置（図１２）。
〔７〕 前記〔１〕〜〔６〕のいず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（画像形成装置１、図１３）。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の定着装置によれば、弾性体である面状発熱体の主面と定着部材の内周面とが該面状発熱体の曲げ弾性力により付与される面圧で当接しているため、面状発熱体を低圧で安定して定着部材に当接させることができ、グリスなどの摺動用の潤滑剤を用いることなく定着部材を低トルクで回転させながら均一に加熱することが可能となる。また、定着部材及び面状発熱体の熱容量が小さいため、消費エネルギーの抑制を図りつつウォームアップ時間やファーストプリント時間を短くすることができる。また、面状発熱体における発熱シートは樹脂ベースのシートであるため、加圧部材の回転、振動に起因する応力が発熱シートに繰り返し作用して、発熱シートの屈曲が繰り返し行われても疲労破壊することがなく、長時間の運転が可能である。
本発明の画像形成装置によれば、本発明の定着装置を備えているので、定着部材の安定した回転と均一な加熱が可能となり、装置を高速化した場合であっても定着不良等の不具合が生じるのを抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る定着装置の前提となる参考例の構成を示す断面図である。
【図２】定着スリーブにおける軸方向、周方向を示す概略図である。
【図３】本発明で用いる発熱シートの構成を示す断面図である。
【図４】図１の定着装置で用いる回転支持部材の構成を示す斜視図である。
【図５】図１の定着装置における定着スリーブ側の内部機構部の構成を示す概略図である。
【図６】本発明に係る定着装置の構成例を示す断面図である。
【図７】図６の定着装置で用いる面状発熱体及びその支持部材の構成を示す斜視図である。
【図８】図６の定着装置における面状発熱体と定着スリーブとの当接状態を示す断面図である。
【図９】図６の定着装置における湾曲した面状発熱体、定着スリーブそれぞれの曲率を示す断面図である。
【図１０】面状発熱体にガイド部材を設けた構成を示す斜視図である。
【図１１】本発明の定着装置において適用可能な面状発熱体の別の支持状態を示す断面図である。
【図１２】本発明の定着装置で用いる面状発熱体の別の構成を示す概略図である。
【図１３】本発明に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
まず、本発明に係る定着装置の前提となる参考例について説明する。
図１は、本発明に係る定着装置の前提となる参考例の構成を示す断面図である。
図１に示すように、定着装置５０は、回転する無端状ベルトからなる定着部材（定着スリーブ２１（定着回転体ともいう））と、前記定着部材の外周面と当接する加圧部材（加圧ローラ３１（加圧回転体ともいう））と、前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材を介して前記加圧部材と当接してニップ部を形成する当接部材（当接部材２６）と、前記定着部材の内周側に該定着部材と当接して配置され、前記定着部材を加熱する面状発熱体（面状発熱体２２）と、前記定着部材の内周側に該定着部材との間に前記面状発熱体を挟むように配置され、該面状発熱体を所定位置で支持する発熱体支持部材（発熱体支持部材２３）と、定着スリーブ２１の内周側に設けられ、回転する定着スリーブ２１を支持するパイプ形状の回転支持部材（回転支持部材２７）と、回転支持部材２７の内周側であってニップ部下流側に配置されるようにコア保持部材２８のＨ型外面に設けられる断熱支持部材（断熱支持部材２９）と、を備える。
【００１９】
ここで、定着スリーブ２１は、軸方向が通紙される記録媒体Ｐの幅に対応する長さを有し、可撓性を有するパイプ形状の無端状ベルトであり、例えば厚さが３０〜５０μｍの金属材料からなる基材上に少なくとも離型層を形成したものであって、外径が３０ｍｍになっている。なお以降、図２（ａ）に示すように、定着スリーブ２１のパイプ長手方向を軸方向と、図２（ｂ）に示すように、定着スリーブ２１のパイプ円周方向を周方向と称する。
【００２０】
定着スリーブ２１の基材を形成する材料としては、鉄、コバルト、ニッケル、又はこれらの合金等の伝熱性のよい金属材料を用いることができる。
【００２１】
定着スリーブ２１の離型層は、層厚が１０〜５０μｍであって、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）、ＰＴＦＥ（４フッ化エチレン樹脂）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）、等の材料で形成されている。
離型層は、記録媒体Ｐ上のトナー像（トナー）Ｔが直接的に接する定着スリーブ２１表面のトナー離型性を高めるためのものである。
【００２２】
加圧ローラ３１は、アルミニウム、銅等の金属材料からなる芯金上に、シリコーンゴム（ソリッドゴム）等の耐熱性弾性層、離型層が順次形成されたものであって、外径が３０ｍｍになっている。弾性層は、肉厚が２ｍｍ〜３ｍｍとなるように形成されている。離型層は、ＰＦＡチューブを被覆したものであって、厚さが５０μｍになるように形成されている。また、芯金内には必要に応じてハロゲンヒータなどの発熱体を内蔵してもよい。また、加圧ローラ３１は、加圧手段（不図示）により定着スリーブ２１を介して当接部材２６に圧接され、その圧接部が定着スリーブ２１側が凹んだニップ部を形成している。そして、このニップ部に、記録媒体Ｐが搬送されることになる。
【００２３】
また、加圧ローラ３１は、定着スリーブ２１に圧接した状態で不図示の駆動機構により回転駆動され（図１において時計回り方向に回転）、この加圧ローラ３１の回転に伴って定着スリーブ２１が回転することになる（図１において反時計回り方向に回転）。
【００２４】
当接部材２６は、定着スリーブ２１の軸方向に長さを有し、少なくとも定着スリーブ２１を介して加圧ローラ３１と圧接する部分がフッ素系ゴムなどの耐熱性を有する弾性体からなるものであり、コア保持部材２８により定着スリーブ２１の内周側の所定位置に保持された状態で固定されている。また、当接部分２６の定着スリーブ２１の内周面と接する部分はテフロン（登録商標）シートなどの摺動性及び耐磨耗性の優れた材料からなるものとするとよい。
【００２５】
コア保持部材２８は、金属などの板材が板金加工されてなり、定着スリーブ２１の軸方向の長さに対応する長さを有し断面がＨ型形状の剛性部材であり、定着スリーブ２１の内周側の略中心部分に配置されるものである。
【００２６】
またコア保持部材２８は、定着スリーブ２１の内周側に配置される種々の部材を所定位置に保持するものであり、例えばコア保持部材２８のＨ型の一方（加圧ローラ３１に対向する側）のくぼんだ部分に当接部材２６を収納保持し、当接部材２６が加圧ローラ３１により加圧されても大きく変形しないようにニップ部とは反対面側から支持している。また、コア保持部材２８は、当接部材２６を該コア保持部材２８から加圧ローラ３１側に少し突出するように保持しており、ニップ部でコア保持部材２８が定着スリーブ２１に接触しないように配置されている。
【００２７】
また、コア保持部材２８のＨ型の他方（加圧ローラ３１側とは反対側）のくぼんだ部分に、定着スリーブ２１の軸方向の長さに対応する長さを有し断面がＴ字型形状の端子台ステイ２４及び端子台ステイ２４上に延設され外部からの電力を供給する給電線２５を収納保持している。さらに、コア保持部材２８のＨ型の外面に発熱体支持部材２３を保持している。図１では、定着スリーブ２１の下方半周分（ニップ部の入側半周分）の領域で発熱体支持部材２３を保持している。その際、組み立て性を勘案して発熱体支持部材２３とコア保持部材２８を接着してもよい。あるいは発熱体支持部材２３側からコア保持部材２８側への伝熱を防止するために、両者を非接着としてもよい。
【００２８】
また、コア保持部材２８は、パイプ形状の回転支持部材２７のそのパイプ周面が軸方向に切断されてできた端部をニップ部の周方向前後で拘持することにより、該回転支持部材２７を保持している。なお、回転支持部材２７の軸方向両端は定着装置５０のフレーム（シャーシ）を構成する側板で保持されている。
【００２９】
発熱体支持部材２３は、面状発熱体２２を定着スリーブ２１の内周面と当接させて配置するために該面状発熱体２２を支持するものである。そのため、発熱体支持部材２３は、断面形状を円形とした定着スリーブ２１の内周面に沿った所定の弧の長さの外周面を有している。
【００３０】
また、発熱体支持部材２３は、面状発熱体２２の発熱に耐えるだけの耐熱性と、回転走行する定着スリーブ２１が面状発熱体２２に接触した際に変形することなく面状発熱体２２を支持するだけの強度と、面状発熱体２２の熱をコア保持部材２８側に伝えずに、定着スリーブ２１側に伝えるようにする断熱性と、を有することが好ましく、例えばポリイミド樹脂の発泡成形体であることが好ましい。なお、面状発熱体２２が定着スリーブ２１の内周面と当接する構成の場合、回転走行する定着スリーブ２１が面状発熱体２２をニップ部側に引っ張る力が該面状発熱体２２に作用するため、発熱体支持部材２３は変形することなく面状発熱体２２を支持するだけの強度が必要になるが、この場合にもポリイミド樹脂の発泡成形体が好適である。また、このポリイミド樹脂の発泡体の内部に補助的にソリッドの樹脂部材を設けて剛性を向上させるようにしてもよい。
【００３１】
面状発熱体２２は、図３に示すように、絶縁性を有する基層２２ａ上に、耐熱性樹脂中に導電性粒子が分散されてなる抵抗発熱層２２ｂと、該抵抗発熱層２２ｂに電力を供給する電極層２２ｃと、が形成され、定着スリーブ２１の軸方向、周方向に対応して所定の幅及び長さをもち可撓性を示す発熱シート２２ｓを有する。また、基層２２ａ上には、抵抗発熱層２２ｂと隣接する別の給電系統の電極層２２ｃとの間や発熱シート２２ｓの縁部分と外部との間を絶縁する絶縁層２２ｄが設けられている。なお、面状発熱体２２は、発熱シート２２ｓの端部で電極層２２ｃに接続され、給電線２５から供給される電力を該電極層２２ｃに供給する電極端子２２ｅ（不図示、後述）を備える。
【００３２】
また、発熱シート２２ｓの厚さは０．１〜１ｍｍ程度であり、少なくとも発熱体支持部材２３の外周面に沿って巻きつけることができる程度の可撓性を有している。
【００３３】
ここで、基層２２ａは、ＰＥＴまたはポリイミド樹脂などのある程度の耐熱性を有する樹脂からなる弾性体フィルムであり、このうちポリイミド樹脂からなるフィルム部材であることが好ましい。これにより、耐熱性と、絶縁性と、ある程度の柔軟性（可撓性）を備える。
【００３４】
抵抗発熱層２２ｂは、ポリイミド樹脂などの耐熱性樹脂中にカーボン粒子や金属粒子などの導電性粒子が均一に分散してなる導電性を有する薄膜であり、通電されると内部抵抗によりジュール熱として発熱する構成となっている。このような抵抗発熱層２２ｂは、ポリイミド樹脂などの耐熱性樹脂の前駆体中にカーボン粒子や金属粒子などの導電性粒子を分散させた塗料を基層２２ａ上に塗布して成膜するとよい。
【００３５】
また、抵抗発熱層２２ｂは、基層２２ａ上にまずカーボン粒子や金属粒子からなる薄膜の導電層が形成され、ついでその導電層上にポリイミド樹脂などの耐熱性樹脂からなる絶縁性薄膜を積層して一体化したものであってもよい。
【００３６】
なお、抵抗発熱層２２ｂに使用するカーボン粒子は、通常のカーボンブラック粉末でもよいが、カーボンナノファイバ、カーボンナノチューブ、カーボンマイクロコイルの少なくともいずれかからなるカーボンナノ粒子であってもよい。
【００３７】
また、金属粒子は、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉなどからなる粒子であり、その形状は粒状であってもよいし、フィラメント状であってもよい。
【００３８】
絶縁層２２ｄは、ポリイミド樹脂などの基層２２ａと同じ耐熱性樹脂からなる絶縁材料を塗布により形成するとよい。
【００３９】
電極層２２ｃは、導電性インクやＡｇなどの導電性ペーストなどを塗布して形成したものでもよいし、金属箔や金属網などを接着して形成したものであってもよい。
【００４０】
面状発熱体２２を構成する発熱シート２２ｓは、厚みの薄いシートであることから熱容量が小さく、急速な加熱が可能であり、その発熱量は抵抗発熱層２２ｂの体積抵抗率によって任意に設定できる。すなわち、抵抗発熱層２２ｂを構成する導電性粒子の構成材料、形状、大きさ、分散量などにより発熱量を調整することが可能であり、例えば単位面積当りの発熱量３５Ｗ／ｃｍ２で、総電力１２００Ｗ程度の出力が得られる面状発熱体２２の実現が可能である。この場合、発熱シート２２ｓは、例えば幅（軸方向）２０ｃｍ、長さ（周方向）２ｃｍ程度のサイズとなる。
【００４１】
また、面状発熱体としてステンレスなどの金属フィラメントからなるものを用いた場合、フィラメントの存在により面状発熱体の表面には凹凸が生じていることから、本発明のように定着スリーブ２１の内周面と摺動させると、表面が容易に磨耗してしまうが、本発明で使用する発熱シート２２ｓは前述のように表面に凹凸がなく平坦であることから、定着スリーブ２１の内周面との摺動に対して優れた耐久性を示す。またさらに、発熱シート２２ｓの抵抗発熱層２２ｂ表面にフッ素系樹脂をコーティングすると、定着スリーブ２１の内周面との接触に対する耐久性がさらに向上するので好ましい。
【００４２】
なお、発熱シート２２ｓの定着スリーブ２１内周面における配置領域としては、定着スリーブ２１の内周面のニップ部とは反対側の位置からニップ部手前までにかけて任意の位置に配置してよい。
【００４３】
ところで、定着装置５０では、回転時はニップ部で加圧ローラ３１に引っ張られることから、ニップ部の上流側の定着スリーブ２１は張力が付与された張り側となり、定着スリーブ２１の内周面は発熱体支持部材２３に圧接した状態で面状発熱体２２と摺動する。一方で、ニップ部の下流側では定着スリーブ２１に張力は作用しておらず弛んだ状態となっており、この状態のまま装置の高速化を図ろうとすると、ニップ部の下流側の定着スリーブ２１の弛む程度がひどくなり、定着スリーブ２１の回転走行安定性に支障が出てくることになる。
【００４４】
そこで、定着装置５０において、定着スリーブ２１の内周側であって少なくとも前記ニップ部下流側で、該定着スリーブ２１の回転状態を支持する回転支持部材２７を備えることが好ましい。
【００４５】
回転支持部材２７は、例えば厚さ０．１〜１ｍｍの鉄、ステンレス等の薄肉金属からなるパイプ形状のものであり、その外径が定着スリーブ２１の内径よりも直径で０．５〜１ｍｍ程度小さいものとなっている。また、回転支持部材２７のパイプ円周上において、少なくともニップ部とは反対側の位置からニップ部入り口近傍にかけては定着スリーブ２１の内周面が回転支持部材２７の外周面に当接している。また、回転支持部材２７の外周面においてニップ部側が軸方向に切断されて開口しており、その端部がコア保持部材２８側に折り込まれて、ニップ部に接触しないようになっている。
【００４６】
また、回転支持部材２７は、図４に示すように、ニップ部の上流側の一定領域の外周面が除去されて開口部２７ａが設けられている。これにより、図５に示すように、定着スリーブ２１の内部機構部を構成した場合に、開口部２７ａから面状発熱体２２の全面が露出するとともに面状発熱体２２の表面が回転支持部材２７の外周面と同じ面（面イチ）となる、あるいは若干回転支持部材２７の外周面から突出して配置されるようになり、該面状発熱体２２が定着スリーブ２１の内周面に接触するようになる。
【００４７】
したがって、面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）は、発熱体支持部材２３に支持されて、定着スリーブ２１の内周面と接触して配置され、定着スリーブ２１を効率的に加熱することが可能である。
【００４８】
以上の構成のように、回転支持部材２７により定着スリーブ２１の回転走行安定性が確保できるだけでなく、定着スリーブ２１を剛性の高い金属製の回転支持部材２７で支持できるので組立上のハンドリングが容易である。
【００４９】
断熱支持部材２９は、ニップ部出側で、回転支持部材２７を介して定着スリーブ２１の熱に耐えるだけの耐熱性と、定着スリーブ２１と接触する回転支持部材２７からの熱流出（損失）を防ぐ断熱性と、回転走行する定着スリーブ２１が回転支持部材２７に接触した際に変形することがないように回転支持部材２７を支持するだけの強度と、を有するものであり、発熱体支持部材２３と同じポリイミド樹脂の発泡成形体であることが好ましい。
【００５０】
このように構成された定着装置５０は、次のように動作する。
まず、画像形成装置が出力信号を受けると（例えばユーザの操作パネルの操作あるいはパソコンからの通信などにより画像形成装置に印刷要求があると）、定着装置５０において、加圧脱圧手段により加圧ローラ３１が定着スリーブ２１を介して当接部材２６を押圧し、ニップ部を形成する。
ついで、不図示の駆動装置によって、加圧ローラ３１が図１において時計回り方向に回転駆動されると、定着スリーブ２１も連れ回りして反時計回り方向に回転する。このとき、定着スリーブ２１は、回転支持部材２７の外周に沿って回転し、またニップ部上流側が張り側となり、発熱シート２２ｓが定着スリーブ２１と当接し摺動する状態となる。
そして、それと同期して外部電源または内部の蓄電装置から給電線２５を通じて面状発熱体２２に電力が供給され、発熱シート２２ｓが発熱し、定着スリーブ２１は該発熱シート２２ｓから軸方向全幅において効率的に熱が伝達され、急速に加熱される。なお、駆動装置の動作と面状発熱体２２による加熱は同時刻に同時に開始する必要はなく、適宜時間差を設けて開始しても良い。
このとき、ニップ部上流側であって、定着スリーブ２１に対して接触又は非接触に配置された温度検知手段（不図示）で検知される温度により、ニップ部が所定の温度となるように、面状発熱体２２による加熱制御が行われており、定着に必要な温度まで昇温された後、保持され、記録媒体Ｐの通紙が開始される。
【００５１】
このように定着装置５０は、定着スリーブ２１及び面状発熱体２２の熱容量が小さいため、省エネを図りつつウォームアップ時間やファーストプリント時間を短くすることができる。また、面状発熱体２２における発熱シート２２ｓは樹脂ベースのシートであるため、加圧ローラ３１の回転、振動に起因する応力が発熱シート２２ｓに繰り返し作用して、発熱シート２２ｓの屈曲が繰り返し行われても疲労破壊することがなく、長時間の運転が可能である。これに加えて、回転支持部材２７（必要に応じて断熱支持部材２９）を設けることにより、定着スリーブ２１の回転走行安定性を向上させることができ、高速化を図ること可能となる。
【００５２】
しかしながら、定着装置５０では、定着スリーブ２１の軸方向において温度ムラが生じ、安定した定着処理を行うことが困難なことがあった。発明者らは、その温度ムラの原因を調査したところ、定着スリーブ２１の軸方向において面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）が均一に接触していない場合があり、軸方向での伝熱の効率にばらつきがあることにより温度ムラが発生していることを把握した。また、発熱シート２２ｓにおいて定着スリーブ２１に接触していないところは熱が奪われないため過昇温の状態となって故障の原因となる可能性もあった。
【００５３】
ここで、熱伝達効率上、面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）を定着スリーブ２１の内周面に押し付けるようにして全面均一に接触させると温度ムラを抑えることが可能となる。しかしながら、このとき面状発熱体２２と定着スリーブ２１の間の接触熱抵抗を小さくするために押し付け力を大きくしたいが、あまり押し付け力が大きいと面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）の絶縁保護層の磨耗を促進したり、面状発熱体２２と定着スリーブ２１の間の摺動負荷が増加し定着スリーブ２１が回転しなくなったりしてしまう。
発明者らは、この不具合を改善すべく鋭意検討を行い、本発明を成すに至った。
【００５４】
以下、本発明に係る定着装置の構成について説明する。
図６は、本発明に係る定着装置の構成を示す断面概略図である。
図６に示すように、定着装置２０は、回転する無端状ベルトの定着部材（定着スリーブ２１）と、前記定着部材の外周面と当接する加圧部材（加圧ローラ３１）と、前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材を介して前記加圧部材と当接してニップ部を形成する当接部材（当接部材２６）と、前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材と接触して加熱する弾性体シートである面状発熱体（面状発熱体２２）と、を備え、前記面状発熱体の主面と前記定着部材の内周面とが該面状発熱体の曲げ弾性力により付与される面圧で当接していることを特徴とするものである。
【００５５】
ここで、図６における定着スリーブ２１、端子台ステイ２４、給電線２５、当接部材２６、回転支持部材２７、コア保持部材２８、断熱支持部材２９、加圧ローラ３１は、図１に示した定着装置５０を構成するものと同じであり、面状発熱体２２に関する構成が定着装置５０と異なる。以下、面状発熱体２２に関する構成について詳述する。
【００５６】
図７は、面状発熱体及びその支持部材の構成を示す斜視図である。
定着装置２０では、面状発熱体２２全面をその裏面側から支持する発熱体保持部材２３を用いず、面状発熱体２２の周方向両端のみに設けた両端支持部である支持部材３２ａ，３２ｂで面状発熱体２２を支持する構成としている。詳しくは、面状発熱体２２のシート部分（発熱シート２２ｓ）の裏面側であって周方向の両端それぞれに低熱容量の耐熱性樹脂等からなり軸方向を長手とする棒形状の支持部材３２ａ，３２ｂが固定されており、定着装置２０において支持部材３２ａ，３２ｂをコア保持部材２８の所定位置に取り付けることにより面状発熱体２２が定着スリーブ２１側に凸となるように撓んだ状態で配置されるようになる（図６）。なお、図６では、支持部材３２ａがニップ部とは定着スリーブ２１の回転軸中心を挟んで反対側でコア保持部材に固設され、支持部材３２ｂがニップ部の入り口付近でコア保持部材２８に固設されている。
【００５７】
このとき、面状発熱体２２における発熱シート２２ｓの基本構成は図３に示したものと同じであるが、弾性体基材である基層２２ａ上に耐熱性樹脂中に導電性粒子が分散した抵抗発熱層２２ｂが形成されてなることが好ましい。これにより、発熱シート２２ｓは弾性体シートの挙動を示すことになり、図６のように、発熱シート２２ｓの周方向両端を該発熱シート２２ｓの長さよりも短い間隔で支持すると、発熱シート２２ｓは周方向において一定の曲率をもって均等に湾曲するようになる。この状態で面状発熱体２２を定着装置２０内に配置すると、発熱シート２２ｓは回転支持部材２７の開口部２７ａから該回転支持部材２７よりも外側に凸となった状態となる（図６）。
【００５８】
定着装置２０では、定着スリーブ２１は回転支持部材２７の外周に沿って回転するため、図８に示すように、定着スリーブ２１の内周面は湾曲した発熱シート２２ｓの外周面に常に当接するようになる。図８において、実線で示す発熱シート２２ｓは定着スリーブ２１が当接していないときの断面位置を示し、点線で示す発熱シート２２ｓは定着スリーブ２１が当接したときの断面位置を示している。すなわち、湾曲した発熱シート２２ｓは定着スリーブ２１が当接することにより定着スリーブ２１の回転軸中心側に少し押し戻され、定着スリーブ２１の張力と発熱シート２２ｓの曲げ弾性力とが均衡してお互いが一定の面圧で接触している状態になっている。
【００５９】
なお、定着スリーブ２１の回動軌跡は常に一定ではなく、加熱温度等により定着スリーブ２１の径、コア保持部材２８の位置も微妙に変動するが、本発明のように両端支持されて湾曲した発熱シート２２ｓにおける凸形状部分は発熱シート２２ｓの曲げ弾性により形状維持されているため、定着スリーブ２１の回動軌跡が変動しても該定着スリーブ２１に適切に発熱シート２２ｓが当接するようになる。すなわち、発熱シート２２ｓは曲げ弾性力が全面でほぼ均一な状態となっているため、凸形状に湾曲した発熱シート２２ｓに定着スリーブ２１が接触すると、発熱シート２２ｓの主面に対して定着スリーブ２１の内周面が軸方向で均一に、かつ発熱シート２２ｓの曲げ弾性力により付与される低い面圧で当接する。また、湾曲した発熱シート２２ｓは、定着スリーブ２１の周方向への位置変動に対しても追従して当接することが可能である。
【００６０】
したがって、本発明の定着装置２０によれば、面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）を低圧で定着スリーブ２１に当接させることができるので、摺動用のグリスを必要とせず、低トルクで定着スリーブ２１を回転させることができる。また、回転する定着スリーブ２１の位置変動により面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）への接触が不安定になることがなくなり、安定して接触させることができ、発熱シート２２ｓの過昇温を防止することも可能である。
【００６１】
なお、このとき図９に示すように、面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）の定着スリーブ２１の周方向に対応して湾曲した曲率（１／Ｒ（Ｒは湾曲した発熱シート２２ｓの曲率半径である。））は、該定着スリーブ２１の曲率（１／ｒ（ｒは真円形状とした定着スリーブ２１の曲率半径である。））よりも大であることが好ましい。これにより、湾曲した発熱シート２２ｓに定着スリーブ２１を確実に当接させることができる。
【００６２】
また、発熱シート２２ｓにおける定着スリーブ２１の周方向に対応する一方の端部（図７では、支持部材３２ａ側の端部）の辺（端辺）上であって、定着スリーブ２１の軸方向に対応する両端それぞれに、電極層２２ｃに接続される電極端子２２ｅが１つずつ設けられている。この電極端子２２ｅは、面状発熱体２２が定着装置２０に配置されたときに、給電線２５に接続固定される（図６）。
【００６３】
定着装置２０における定着スリーブ２１側の組み立ては例えばつぎの手順で行う。
（Ｓ１１） まず、面状発熱体２２を構成する発熱シート２２ｓを湾曲させながら支持部材３２ａ，３２ｂをコア保持部材２８の所定位置に接着剤により貼り付ける。
【００６４】
なお、無負荷状態の発熱シート２２ｓの形状としては平坦なものでもよいが、ステップＳ１１で取り扱い容易なようにある程度湾曲させておいてもよい。また、ステップＳ１１で発熱シート２２ｓを湾曲させると、該発熱シート２２ｓの対角位置が捩れるようにずれることがあるため、図１０に示すように、発熱シート２２ｓの定着スリーブ２１とは反対側の面（裏面）の軸方向両端に該発熱シート２２ｓの湾曲状態を保持して捩れを防止するガイド部材３２ｇを設けるとよい。
【００６５】
（Ｓ１２） ついで、電極端子２２ｅ近傍の発熱シート２２ｓを支持部材３２ａの縁に沿って折り曲げて、電極端子２２ｅが円形の定着スリーブ２１の中央側に向かうようにした上で、電極端子２２ｅを、端子台ステイ上で給電線２５とネジ締結などにより接続固定する（図６）。
【００６６】
（Ｓ１３） つぎに、コア保持部材２８に回転支持部材２７を装着するとともにコア保持部材２８の所定凹部に当接部材２６を装着して定着スリーブ２１側の内部機構部を完成する。
最後に、この内部機構部を定着スリーブ２１の内周側に挿入して、図６のように配置して定着装置２０における定着スリーブ２１側の組み立てを完了する。
【００６７】
このように構成された定着装置２０は、次のように動作する。
まず、画像形成装置が出力信号を受けると（例えばユーザの操作パネルの操作あるいはパソコンからの通信などにより画像形成装置に印刷要求があると）、定着装置２０において、加圧脱圧手段により加圧ローラ３１が定着スリーブ２１を介して当接部材２６を押圧し、ニップ部を形成する。なお、定着スリーブ２１の回転前から、発熱シート２２ｓは定着スリーブ２１と低圧かつ安定した状態で当接している。
ついで、不図示の駆動装置によって、加圧ローラ３１が図６において時計回り方向に回転駆動されると、定着スリーブ２１も連れ回りして反時計回り方向に回転する。このとき、定着スリーブ２１は回転支持部材２７の外周に沿って回転するとともに、発熱シート２２ｓが定着スリーブ２１と低圧で当接し摺動する状態となる。
そして、それと同期して外部電源または内部の蓄電装置から給電線２５を通じて面状発熱体２２に電力が供給され、発熱シート２２ｓが発熱し、定着スリーブ２１は該発熱シート２２ｓから軸方向全幅において効率的に熱が伝達され、急速に加熱される。なお、駆動装置の動作と面状発熱体２２による加熱は同時刻に同時に開始する必要はなく、適宜時間差を設けて開始しても良い。
このとき、ニップ部上流側であって、定着スリーブ２１に対して接触又は非接触に配置された温度検知手段（不図示）で検知される温度により、ニップ部が所定の温度となるように、面状発熱体２２による加熱制御が行われており、定着に必要な温度まで昇温された後、保持され、記録媒体Ｐの通紙が開始される。
【００６８】
このように、本発明の定着装置では、定着スリーブ２１及び面状発熱体２２の熱容量が小さいため、省エネを図りつつウォームアップ時間やファーストプリント時間を短くすることができる。また、面状発熱体２２における発熱シート２２ｓは樹脂ベースのシートであるため、加圧ローラ３１の回転、振動に起因する応力が発熱シート２２ｓに繰り返し作用して、発熱シート２２ｓの屈曲が繰り返し行われても疲労破壊することがなく、長時間の運転が可能である。またさらに、面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）の曲げ弾性力を利用して該面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）を低圧で定着スリーブ２１に当接させることができるので、摺動用のグリスを必要とせず、低トルクで定着スリーブ２１を回転させることができる。また、回転する定着スリーブ２１に対して面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）全面を安定して接触させることができ、発熱シート２２ｓの過昇温を防止することも可能である。
【００６９】
なお、画像形成装置への出力信号がない場合、通常は消費電力を抑えるために加圧ローラ３１及び定着スリーブ２１は非回転で、面状発熱体２２は通電を停止されているが、すぐに再出力を開始したい（復帰させたい）場合は、加圧ローラ３１及び定着スリーブ２１が非回転の状態でも面状発熱体２２に通電しておくことが可能である。この場合は、面状発熱体２２に定着スリーブ２１全体を保温させておく程度の通電を行う。
【００７０】
ところで、図６に示した定着装置２０では、発熱シート２２ｓの周方向両端を支持することにより予め湾曲させた状態で保持し、その発熱シート２２ｓに定着スリーブ２１の内周面を当接させるようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、図１１に示すように、発熱シート２２ｓの周方向の一方の端部に付設した支持部材３２ａのみをコア保持部材２８に固定しておき、その状態の発熱シート２２ｓに対して定着スリーブ２１の内周面を当接させるようにしてもよい。すなわち、発熱シート２２ｓは図１１のように湾曲していない真直ぐな状態であることから、まず発熱シート２２ｓを仮に湾曲させた状態で定着スリーブ２１を装着する。このように一端固定の発熱シート２２ｓであっても、該発熱シート２２ｓに定着スリーブ２１が接触すると、発熱シート２２ｓの主面に対して定着スリーブ２１の内周面が軸方向で均一に、かつ発熱シート２２ｓの曲げ弾性力により付与される低い面圧で当接するようになり、低トルクで定着スリーブ２１を回転させることができる。また、回転する定着スリーブ２１に対して面状発熱体２２（発熱シート２２ｓ）全面を安定して接触させることができ、発熱シート２２ｓの過昇温を防止することも可能である。
【００７１】
また、発熱シート２２ｓの周方向両端に設けられる両端支持部である支持部材３２ａ，３２ｂは、電極端子を兼ねたものであることが好適である。
図１２にその構成例を示す。発熱シート２２ｓの周方向両端の支持部材３２ａ，３２ｂそれぞれに電極端子２２ｅａ，２２ｅｂを設けており、コア保持部材２８の所定位置にこれらを固定し、ついで電極端子２２ｅａ，２２ｅｂそれぞれの軸方向の一方の端部から定着スリーブ２１外に引き出して給電線と接続するようにする。
【００７２】
つぎに、本発明に係る画像形成装置について説明する。
図１３は、本発明に係る画像形成装置の構成を示す全体構成図である。
図１３に示すように、画像形成装置１は、タンデム型カラープリンタである。画像形成装置本体１の上方にあるボトル収容部１０１には、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した４つのトナーボトル１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋが着脱自在（交換自在）に設置されている。
ボトル収容部１０１の下方には中間転写ユニット８５が配設されている。その中間転写ユニット８５の中間転写ベルト７８に対向するように、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋが並設されている。
【００７３】
各作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋには、それぞれ、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが配設されている。また、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの周囲には、それぞれ、帯電部７５、現像部７６、クリーニング部７７、除電部（不図示である。）等が配設されている。そして、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）がおこなわれて、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に各色の画像が形成されることになる。
【００７４】
感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、不図示の駆動モータによって図１３中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電部７５の位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面が一様に帯電される（帯電工程である。）。
その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、露光部３から発せられたレーザ光Ｌの照射位置に達して、この位置での露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成される（露光工程である。）。
【００７５】
その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、現像装置７６との対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、各色のトナー像が形成される（現像工程である。）。
その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、中間転写ベルト７８及び第１転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上のトナー像が中間転写ベルト７８上に転写される（１次転写工程である。）。このとき、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
【００７６】
その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、クリーニング部７７との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に残存した未転写トナーがクリーニング部７７のクリーニングブレードによって機械的に回収される（クリーニング工程である。）。
最後に、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。
【００７７】
その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト７８上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト７８上にカラー画像が形成される。
ここで、中間転写ユニット８５は、中間転写ベルト７８、４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋ、２次転写バックアップローラ８２、クリーニングバックアップローラ８３、テンションローラ８４、中間転写クリーニング部８０、等で構成される。中間転写ベルト７８は、３つのローラ８２〜８４によって張架・支持されるとともに、１つのローラ８２の回転駆動によって図１３中の矢印方向に無端移動される。
【００７８】
４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト７８を感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。そして、１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋに、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。
そして、中間転写ベルト７８は、矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト７８上に重ねて１次転写される。
【００７９】
その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト７８は、２次転写ローラ８９との対向位置に達する。この位置では、２次転写バックアップローラ８２が、２次転写ローラ８９との間に中間転写ベルト７８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト７８上に形成された４色のトナー像は、この２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。このとき、中間転写ベルト７８には、記録媒体Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。
その後、中間転写ベルト７８は、中間転写クリーニング部８０の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト７８上の未転写トナーが回収される。
こうして、中間転写ベルト７８上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。
【００８０】
ここで、２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐは、装置本体１の下方に配設された給紙部１２から、給紙ローラ９７やレジストローラ対９８等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、給紙部１２には、転写紙等の記録媒体Ｐが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ９７が図１３中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Ｐがレジストローラ対９８のローラ間に向けて給送される。
【００８１】
レジストローラ対９８に搬送された記録媒体Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対９８のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト７８上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対９８が回転駆動されて、記録媒体Ｐが２次転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録媒体Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。
【００８２】
その後、２次転写ニップの位置でカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、定着装置２０の位置に搬送される。そして、この位置で、定着スリーブ２１及び加圧ローラ３１による熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。
その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対９９のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対９９によって装置外に排出された記録媒体Ｐは、出力画像として、スタック部１００上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００８３】
以上説明したように、本発明の画像形成装置において、前述した定着装置２０を備えているので、定着スリーブ２１の安定した回転と均一な加熱が可能となり、装置を高速化した場合であっても定着不良等の不具合が生じるのを抑止することができる。
【００８４】
なお、これまで本発明を図面に示した実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８５】
１ 画像形成装置
３ 露光部
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ 作像部
５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ 感光体ドラム
１２ 給紙部
２０，５０ 定着装置
２１ 定着スリーブ
２２ 面状発熱体
２２ａ 基層
２２ｂ 抵抗発熱層
２２ｃ 電極層
２２ｄ 絶縁層
２２ｅ，２２ｅａ，２２ｅｂ 電極端子
２２ｓ 発熱シート
２３ 発熱体支持部材
２４ 端子台ステイ
２５ 給電線
２６ 当接部材
２７ 回転支持部材
２７ａ 開口部
２８ コア保持部材
２９ 断熱支持部材
３１ 加圧ローラ
３２ａ，３２ｂ 支持部材
３２ｇ ガイド部材
７５ 帯電部
７６ 現像部
７７ クリーニング部
７８ 中間転写ベルト
７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋ 第１転写バイアスローラ
８０ 中間転写クリーニング部
８２ ２次転写バックアップローラ
８３ クリーニングバックアップローラ
８４ テンションローラ
８９ ２次転写ローラ
８５ 中間転写ユニット
９７ 給紙ローラ
９８ レジストローラ対
９９ 排紙ローラ対
１００ スタック部
１０１ ボトル収容部
１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋ トナーボトル
Ｌ レーザ光
Ｐ 記録媒体
Ｔ トナー
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８６】
【特許文献１】特開平１１−２９８２号公報
【特許文献２】特開平４−４４０７５号公報
【特許文献３】特開８−２６２９０３号公報
【特許文献４】特開１０−２１３９８４号公報
【特許文献５】特開２００７−３３４２０５号公報
【特許文献６】特開２００８−１５８４８２号公報
【特許文献７】特開２００８−２１６９２８号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する無端状ベルトの定着部材と、
前記定着部材の外周面と当接する加圧部材と、
前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材を介して前記加圧部材と当接してニップ部を形成する当接部材と、
前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材と接触して加熱する弾性体シートである面状発熱体と、
を備え、
前記面状発熱体の主面と前記定着部材の内周面とが該面状発熱体の曲げ弾性力により付与される面圧で当接していることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記面状発熱体は、弾性体基材上に耐熱性樹脂中に導電性粒子が分散した抵抗発熱層が形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記面状発熱体は、前記定着部材の周方向に対応する両端に該面状発熱体を前記定着部材側に凸となるように湾曲させた状態で支持する両端支持部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記面状発熱体の前記定着部材の周方向に湾曲した曲率は、該定着部材の曲率よりも大であることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記面状発熱体は、前記定着部材とは反対側の面に該面状発熱体の湾曲状態を保持するガイド部材が設けられてなることを特徴とする請求項３または４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記両端支持部は、給電端子を兼ねたものであることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいず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。
【請求項１】
回転する無端状ベルトの定着部材と、
前記定着部材の外周面と当接する加圧部材と、
前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材を介して前記加圧部材と当接してニップ部を形成する当接部材と、
前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材と接触して加熱する弾性体シートである面状発熱体と、
を備え、
前記面状発熱体の主面と前記定着部材の内周面とが該面状発熱体の曲げ弾性力により付与される面圧で当接していることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記面状発熱体は、弾性体基材上に耐熱性樹脂中に導電性粒子が分散した抵抗発熱層が形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記面状発熱体は、前記定着部材の周方向に対応する両端に該面状発熱体を前記定着部材側に凸となるように湾曲させた状態で支持する両端支持部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記面状発熱体の前記定着部材の周方向に湾曲した曲率は、該定着部材の曲率よりも大であることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記面状発熱体は、前記定着部材とは反対側の面に該面状発熱体の湾曲状態を保持するガイド部材が設けられてなることを特徴とする請求項３または４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記両端支持部は、給電端子を兼ねたものであることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいず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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−１９７１８３（Ｐ２０１１−１９７１８３Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６１８９７（Ｐ２０１０−６１８９７）
【出願日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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