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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023129186
(43)【公開日】2023-09-14
(54)【発明の名称】加熱装置、定着装置、画像形成装置
(51)【国際特許分類】
G03G 15/20 20060101AFI20230907BHJP
G03G 15/00 20060101ALI20230907BHJP
【ＦＩ】
G03G15/20 510
G03G15/00 550
G03G15/00 552
G03G15/00 551
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022089587
(22)【出願日】2022-06-01
(31)【優先権主張番号】P 2022032745
(32)【優先日】2022-03-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(74)【代理人】
【識別番号】100107423
【弁理士】
【氏名又は名称】城村 邦彦
(72)【発明者】
【氏名】足立 知哉
(72)【発明者】
【氏名】古市 祐介
(72)【発明者】
【氏名】染矢 幸通
【テーマコード（参考）】
2H033
2H171
【Ｆターム（参考）】
2H033AA02
2H033AA23
2H033BA11
2H033BA12
2H033BA25
2H033BA26
2H033BA27
2H033BA31
2H033BA32
2H033BA37
2H033BB03
2H033BB05
2H033BB06
2H033BB13
2H033BB14
2H033BB15
2H033BB18
2H033BB21
2H033BB22
2H033BB29
2H033BB30
2H033BB33
2H033BB34
2H033BB38
2H033BE00
2H033CA07
2H171FA19
2H171FA30
2H171GA08
2H171JA23
2H171JA27
2H171JA29
2H171JA31
2H171QA04
2H171QA08
2H171QA24
2H171QB03
2H171QB14
2H171QB32
2H171QB52
2H171QC03
2H171QC22
2H171QC37
2H171SA11
2H171SA14
2H171SA22
2H171SA26
2H171SA31
2H171TA02
2H171TA12
2H171TA15
2H171TA17
2H171UA03
2H171UA05
2H171UA07
2H171UA12
2H171UA16
2H171UA20
2H171UA22
2H171VA02
2H171VA04
2H171VA06
2H171XA02
2H171XA03
2H171XA16
(57)【要約】
【課題】回転部材と加熱体との間の良好な摺動状態を形成することを課題とする。
【解決手段】定着ベルト２０と、定着ベルト２０との間に定着ニップＮ２を形成する加圧ローラ２１と、ヒータ２２と、ヒータホルダ２３と、ヒータ２２の定着ベルト２０に対する摺動面３２ａもしくは定着ベルト２０の内面に塗布されるグリース９０と、を備えた定着装置９であって、ヒータ２２と定着ベルト２０の内面とにより形成するニップ部を摺動ニップＮ１とすると、抵抗発熱体３１は用紙搬送方向の摺動ニップＮ１内に設けられ、用紙搬送方向の摺動ニップＮ１の外側であって、定着ベルト２０とヒータ２２との間にグリース９０を保持するグリース溜まり４０が設けられ、グリース９０の塗布量をＰ、定着ベルト２０内面の凹凸高さをＡ、定着ベルト２０の長手方向の幅をＸ１、定着ベルト２０の周長をＢ、グリース９０の比重をＣ、グリース溜まり４０の体積をＤとすると、以下の式を満たすことを特徴とする。Ａ×Ｘ１×Ｂ×Ｃ≦Ｐ≦Ｄ×Ｃ
【選択図】図９
【解決手段】定着ベルト２０と、定着ベルト２０との間に定着ニップＮ２を形成する加圧ローラ２１と、ヒータ２２と、ヒータホルダ２３と、ヒータ２２の定着ベルト２０に対する摺動面３２ａもしくは定着ベルト２０の内面に塗布されるグリース９０と、を備えた定着装置９であって、ヒータ２２と定着ベルト２０の内面とにより形成するニップ部を摺動ニップＮ１とすると、抵抗発熱体３１は用紙搬送方向の摺動ニップＮ１内に設けられ、用紙搬送方向の摺動ニップＮ１の外側であって、定着ベルト２０とヒータ２２との間にグリース９０を保持するグリース溜まり４０が設けられ、グリース９０の塗布量をＰ、定着ベルト２０内面の凹凸高さをＡ、定着ベルト２０の長手方向の幅をＸ１、定着ベルト２０の周長をＢ、グリース９０の比重をＣ、グリース溜まり４０の体積をＤとすると、以下の式を満たすことを特徴とする。Ａ×Ｘ１×Ｂ×Ｃ≦Ｐ≦Ｄ×Ｃ
【選択図】図９
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転部材と、
前記回転部材との間に外面ニップ部を形成する加圧部材と、
前記回転部材の内側に設けられ、基材と抵抗発熱体とを有する加熱体と、
前記加熱体を保持する凹部を有する保持部材と、
前記加熱体の前記回転部材に対する摺動面もしくは前記回転部材の内面に塗布される潤滑剤と、を備えた加熱装置であって、
前記加熱体と前記回転部材の内面とにより形成するニップ部を摺動ニップとすると、
前記抵抗発熱体は記録媒体搬送方向の前記摺動ニップ内に設けられ、
前記記録媒体搬送方向の前記摺動ニップの外側であって、前記回転部材と前記加熱体との間に前記潤滑剤を保持する潤滑剤保持領域が設けられ、
前記潤滑剤の塗布量をＰ、前記回転部材内面の凹凸高さをＡ、前記回転部材の長手方向の幅をＸ１、前記回転部材の周長をＢ、潤滑剤の比重をＣ、前記潤滑剤保持領域の体積をＤとすると、以下の式を満たすことを特徴とする加熱装置。
Ａ×Ｘ１×Ｂ×Ｃ≦Ｐ≦Ｄ×Ｃ
前記回転部材との間に外面ニップ部を形成する加圧部材と、
前記回転部材の内側に設けられ、基材と抵抗発熱体とを有する加熱体と、
前記加熱体を保持する凹部を有する保持部材と、
前記加熱体の前記回転部材に対する摺動面もしくは前記回転部材の内面に塗布される潤滑剤と、を備えた加熱装置であって、
前記加熱体と前記回転部材の内面とにより形成するニップ部を摺動ニップとすると、
前記抵抗発熱体は記録媒体搬送方向の前記摺動ニップ内に設けられ、
前記記録媒体搬送方向の前記摺動ニップの外側であって、前記回転部材と前記加熱体との間に前記潤滑剤を保持する潤滑剤保持領域が設けられ、
前記潤滑剤の塗布量をＰ、前記回転部材内面の凹凸高さをＡ、前記回転部材の長手方向の幅をＸ１、前記回転部材の周長をＢ、潤滑剤の比重をＣ、前記潤滑剤保持領域の体積をＤとすると、以下の式を満たすことを特徴とする加熱装置。
Ａ×Ｘ１×Ｂ×Ｃ≦Ｐ≦Ｄ×Ｃ
【請求項2】
前記潤滑剤がフッ素グリースである請求項１記載の加熱装置。
【請求項3】
前記回転部材は弾性層を有する請求項１記載の加熱装置。
【請求項4】
前記回転部材の外径が前記加圧部材の外径よりも大きい請求項１記載の加熱装置。
【請求項5】
前記加熱体の前記回転部材側の表面粗さが０．０５μｍ以下である請求項１記載の加熱装置。
【請求項6】
前記回転部材の内面の表面粗さが０．５μｍ以下である請求項１記載の加熱装置。
【請求項7】
請求項１から６いずれか１項に記載の加熱装置により、記録媒体上の熱を加熱して定着させる定着装置。
【請求項8】
請求項７記載の定着装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、加熱装置、定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
電子写真方式の画像形成装置に設けられる定着装置として、回転する無端状の定着ベルト（回転部材）の内面に設けられた面状のヒータ（加熱体）により定着ベルトを加熱する構成のものが存在する。そして、このような定着装置には、定着ベルトとヒータとの摺動抵抗を低減するための潤滑剤が定着ベルトの内面に塗布される。
【0003】
このような定着装置では、定着ベルトとヒータとの間に適量の潤滑剤を介在させ、定着ベルトの摩耗の抑制および加圧ローラの駆動トルクを適正な値に保持することが求められる。
【0004】
例えば特許文献１（特開２０１０－２０４５８７号公報）の定着装置では、定着ベルト内周面の軸方向中央部に粗面部を形成する。これにより、定着ベルトの潤滑剤を保持する能力を向上させている。
【0005】
しかし、特許文献１のような構成であっても、潤滑剤の塗布量や加熱体や、加熱体を保持する保持部材の構造によっては、回転部材と加熱体との間に適切な潤滑剤を保持することができない場合があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
回転部材と加熱体との間の良好な摺動状態を形成することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の課題を解決するため、本発明は、回転部材と、前記回転部材との間にニップ部を形成する加圧部材と、前記回転部材の内側に設けられ、基材と抵抗発熱体とを有する加熱体と、前記加熱体を保持する凹部を有する保持部材と、前記加熱体の前記回転部材に対する摺動面もしくは前記回転部材の内面に塗布される潤滑剤と、を備えた加熱装置であって、前記加熱体と前記回転部材の内面とにより形成するニップ部を摺動ニップとすると、前記抵抗発熱体は記録媒体搬送方向の前記摺動ニップ内に設けられ、前記記録媒体搬送方向の前記摺動ニップの外側であって、前記回転部材と前記加熱体との間に前記潤滑剤を保持する潤滑剤保持領域が設けられ、前記潤滑剤の塗布量をＰ、前記回転部材内面の凹凸高さをＡ、前記回転部材の長手方向の幅をＸ１、前記回転部材の周長をＢ、潤滑剤の比重をＣ、前記潤滑剤保持領域の体積をＤとすると、以下の式を満たすことを特徴とする。Ａ×Ｘ１×Ｂ×Ｃ≦Ｐ≦Ｄ×Ｃ
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、回転部材と加熱体との間の良好な摺動状態を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】画像形成装置の概略構成図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る定着装置の概略構成を示す側面断面図である。
【図3】ヒータの平面図である。
【図4】ヒータへの電力供給を示す図である。
【図8】ヒータと第１高熱伝導部材の長手方向の幅を示す図である。
【図9】摺動ニップおよび定着ニップを示す定着装置の断面図である。
【図10】摺動ニップおよび定着ニップの関係を示す図である。
【図11】定着ベルトの配列方向の温度分布を示す図で、（ａ）図がヒータの平面図、（ｂ）図が定着ベルトの温度分布を示す図である。
【図15】ヒータ、第１高熱伝導部材、ヒータホルダの斜視図である。
【図16】第１高熱伝導部材の配置を示すヒータの平面図である。
【図17】第１高熱伝導部材の配置の異なる例を示すヒータの平面図である。
【図18】第１高熱伝導部材の配置のさらに異なる例を示すヒータの平面図である。
【図20】ヒータ、第１高熱伝導部材、第２高熱伝導部材、ヒータホルダの斜視図である。
【図21】第１高熱伝導部材および第２高熱伝導部材の配置を示すヒータの平面図である。
【図22】第１高熱伝導部材および第２高熱伝導部材の異なる配置の例を示すヒータの平面図である。
【図23】グラフェンの原子結晶構造を示す図である。
【図24】グラファイトの原子結晶構造を示す図である。
【図27】上記と異なる定着装置の概略構成を示す側面断面図である。
【図29】本発明の一実施形態に係る定着装置の概略構成を示す側面断面図である。
【図31】ヒータおよびヒータホルダの斜視図である。
【図32】ヒータに対するコネクタの取付状態を示す斜視図である。
【図33】サーミスタとサーモスタットの配置を示す図である。
【図34】フランジの溝部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。
【0011】
図１は、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略構成図である。本実施形態の画像形成装置は、本発明の加熱装置の一態様として、用紙上のトナー画像を用紙に定着させる定着装置を有する。
【0012】
図１に示す画像形成装置１００は、画像形成装置本体に対して着脱可能な４つの作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋを備える。各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。これらの色の現像剤は、カラー画像の色分解成分に対応する。各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、像担持体としてのドラム状の感光体２と、帯電装置３と、現像装置４と、クリーニング装置５とを備える 。帯電装置３は感光体２の表面を帯電する。現像装置４は、感光体２の表面に現像剤としてのトナーを供給してトナー画像を形成する。クリーニング装置５は感光体２の表面をクリーニングする。
【0013】
また、画像形成装置１００は、露光装置６と、給紙装置７と、転写装置８と、加熱装置としての定着装置９と、排紙装置１０とを備える。露光装置６は、各感光体２の表面を露光し、その表面に静電潜像を形成する。給紙装置７は、記録媒体としての用紙Ｐを用紙搬送路１４に供給する。転写装置８は各感光体２に形成されたトナー画像を用紙Ｐに転写する。定着装置９は用紙Ｐに転写されたトナー画像を用紙Ｐ表面に定着させる。排紙装置１０は用紙Ｐを装置外に排出する。各作像ユニット１、感光体２、帯電装置３、露光装置６、転写装置８などは、用紙に画像を形成するための画像形成手段を構成している。
【0014】
転写装置８は、中間転写体としての無端状の中間転写ベルト１１と、一次転写部材としての４つの一次転写ローラ１２と、二次転写部材としての二次転写ローラ１３とを有する。中間転写ベルト１１は複数のローラによって張架される。一次転写ローラ１２は各感光体２上のトナー画像を中間転写ベルト１１へ転写する。二次転写ローラ１３は中間転写ベルト１１上に転写されたトナー画像を用紙Ｐへ転写する。複数の一次転写ローラ１２は、それぞれ、中間転写ベルト１１を介して感光体２に接触している。これにより、中間転写ベルト１１と各感光体２とが互いに接触し、これらの間に一次転写ニップが形成される。一方、二次転写ローラ１３は、中間転写ベルト１１を介して中間転写ベルト１１を張架するローラの１つに接触している。これにより、二次転写ローラ１３と中間転写ベルト１１との間には二次転写ニップが形成されている。
【0015】
また、用紙搬送路１４における給紙装置７から二次転写ニップ（二次転写ローラ１３）に至るまでの途中には、一対のタイミングローラ１５が設けられている。
【0016】
次に、図１を参照して上記画像形成装置の印刷動作について説明する。
【0017】
印刷動作開始の指示があると、各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋにおいては、感光体２が図１の時計回りに回転駆動され、帯電装置３によって感光体２の表面が均一な高電位に帯電される。次いで、原稿読取装置によって読み取られた原稿の画像情報、あるいは端末からプリント指示されたプリント情報に基づいて、露光装置６が各感光体２の表面を露光する。これにより、露光された部分の電位が低下して静電潜像が形成される。そして、この静電潜像に対して現像装置４からトナーが供給され、各感光体２上にトナー画像が形成される。
【0018】
各感光体２上に形成されたトナー画像は、各感光体２の回転に伴って回転し、一次転写ニップ（一次転写ローラ１２の位置）に達する。そしてトナー画像は、図１の反時計回りに回転駆動する中間転写ベルト１１に順次重なり合うように転写される。そして、中間転写ベルト１１上に転写されたトナー画像は、中間転写ベルト１１の回転に伴って二次転写ニップ（二次転写ローラ１３の位置）へ搬送される。トナー画像は、二次転写ニップにおいて搬送されてきた用紙Ｐに転写される。この用紙Ｐは、給紙装置７から供給されたものである。給紙装置７から供給された用紙Ｐは、タイミングローラ１５によって一旦停止された後、中間転写ベルト１１上のトナー画像が二次転写ニップに至るタイミングに合わせて二次転写ニップへ搬送される。かくして、用紙Ｐ上にフルカラーのトナー画像が担持される。また、トナー画像が転写された後、各感光体２上に残留するトナーは各クリーニング装置５によって除去される。
【0019】
トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置９へと搬送され、定着装置９によって用紙Ｐにトナー画像が定着される。その後、用紙Ｐは排紙装置１０によって装置外に排出されて、一連の印刷動作が完了する。
【0020】
続いて、定着装置の構成について説明する。
【0021】
図２に示すように、本実施形態に係る定着装置９は、定着ベルト２０と、加圧ローラ２１と、加熱体としてのヒータ２２と、保持部材としてのヒータホルダ２３と、支持部材としてのステー２４と、温度検知部材としてのサーミスタ２５と、第１高熱伝導部材２８等を備えている。定着ベルト２０は無端状のベルトからなる。加圧ローラ２１は定着ベルト２０の外周面に接触して、定着ベルト２０との間に、外面ニップ部としての定着ニップＮ２を形成する。ヒータ２２は定着ベルト２０を加熱する。ヒータホルダ２３はヒータ２２を保持する。ステー２４はヒータホルダ２３を支持する。サーミスタ２５は第１高熱伝導部材２８の温度を検知する。
【0022】
図２の紙面に直交する方向は定着ベルト２０、加圧部材としての加圧ローラ２１、ヒータ２２、ヒータホルダ２３、ステー２４、第１高熱伝導部材２８等の長手方向であり、以下、この方向を単に長手方向と呼ぶ。なお、この長手方向は搬送される用紙の幅方向、定着ベルト２０のベルト幅方向、そして、加圧ローラ２１の軸方向でもある。定着装置に設けられる定着部材は、本発明の加熱装置に設けられる回転部材の一態様である。本実施形態の定着装置９には、この定着部材の具体例として定着ベルト２０が設けられる。図２に示す矢印Ａが用紙搬送方向（記録媒体搬送方向）である。
【0023】
定着ベルト２０は、例えば外径が２５ｍｍで厚みが５０～７５μｍのポリイミド（ＰＩ）製の筒状基体を有している。定着ベルト２０の最表層には、耐久性を高めて離型性を確保するために、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂による厚みが７～２０μｍの離型層が形成される。基体と離型層の間に厚さ１００～３００μｍのゴム等からなる弾性層を設けてもよい。また、定着ベルト２０の基体はポリイミドに限らず、ＰＥＥＫなどの耐熱性樹脂やニッケル（Ｎｉ）、ＳＵＳなどの金属基体であってもよい。定着ベルト２０の内周面に摺動層としてポリイミドやＰＴＦＥなどをコートしてもよい。
【0024】
加圧ローラ２１は、例えば外径が２０～２２ｍｍである。加圧ローラ２１は、その内側から、芯金２１ａと、弾性層２１ｂと、表層２１ｃとを有する。中実の芯金２１ａは導電性材料により形成され、本実施形態では鉄製である。弾性層２１ｂは非導電性材料により形成され、本実施形態では厚みが３．５～４．０ｍｍのシリコーンゴムで形成される。弾性層２１ｂを非導電層とすることで、弾性層２１ｂに導電性を付与するためのフィラーなどの材料を添加する必要がなく、その弾性や伸縮性を確保できる。表層２１ｃは厚さ３０～５０μｍのフッ素樹脂により形成される。
【0025】
加圧ローラ２１が付勢手段によって定着ベルト２０側へ付勢されることで、加圧ローラ２１は定着ベルト２０を介してヒータ２２に圧接される。これにより、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間に定着ニップＮ２が形成される。また、加圧ローラ２１は駆動手段によって回転駆動されるように構成されており、加圧ローラ２１が図２の矢印方向に回転すると、これに伴って定着ベルト２０が従動回転する。
【0026】
ヒータ２２は、定着ベルト２０の幅方向に渡って長手状に設けられた面状の加熱部材である。ヒータ２２は、板状の基材３０と、基材３０上に設けられた抵抗発熱体３１と、抵抗発熱体３１を被覆する絶縁層３２等で構成されている。また、ヒータ２２は、絶縁層３２側で定着ベルト２０の内周面に対して接触しており、抵抗発熱体３１から発された熱は、絶縁層３２を介して定着ベルト２０へと伝達される。ただし、ヒータ２２の定着ベルト２０の内周面に対する接触とは、摺動シートなどの導電性部材を介した接触であってもよい。ヒータ２２に対して電源２００（図４参照）からＡＣ電圧を印加することにより、主に抵抗発熱体３１が発熱する。本実施形態では、抵抗発熱体３１や絶縁層３２が基材３０の定着ベルト２０側（定着ニップＮ２側）に設けられているが、反対に、抵抗発熱体３１や絶縁層３２を基材３０のヒータホルダ２３側に設けてもよい。その場合、抵抗発熱体３１の熱が基材３０を介して定着ベルト２０に伝達されることになるため、基材３０は窒化アルミニウムなどの熱伝導率の高い材料で構成されることが望ましい。また、基材３０を熱伝導率の高い材料で構成することで、抵抗発熱体３１を基材３０の定着ベルト２０側とは反対側に配置しても、定着ベルト２０を十分に加熱することが可能である。
【0027】
ヒータホルダ２３およびステー２４は、定着ベルト２０の内周側に配置されている。ステー２４は、金属製のチャンネル材で構成され、その両端部分が定着装置９の両側板に支持されている。ステー２４によってヒータホルダ２３およびヒータ２２が支持されることで、加圧ローラ２１が定着ベルト２０に加圧された状態で、ヒータ２２が加圧ローラ２１の押圧力を確実に受けとめることができる。これにより、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間に定着ニップＮ２を安定的に形成される。本実施形態では、ヒータホルダ２３の熱伝導率は基材３０よりも小さく設けられる。
【0028】
ヒータホルダ２３は、ヒータ２２の熱によって高温になりやすいため、耐熱性の材料で形成されることが望ましい。例えば、ヒータホルダ２３をＬＣＰなどの低熱伝導性の耐熱性樹脂で形成した場合は、ヒータ２２からヒータホルダ２３への伝熱が抑制される。これにより、ヒータ２２が効率的に定着ベルト２０を加熱することができる。
【0029】
また、ヒータホルダ２３には、定着ベルト２０をガイドするガイド部２６が設けられている。ガイド部２６は、ヒータ２２のベルト回転方向の上流側（図２におけるヒータ２２の下側）と下流側（図２におけるヒータ２２の上側）とにそれぞれ設けられている。また、上流側と下流側のガイド部２６は、ヒータ２２の長手方向に渡って間隔をあけて複数配置されている。各ガイド部２６は、略扇型に形成されており、定着ベルト２０の内周面に対向するようにベルト周方向に延在する円弧状又は凸曲面状のベルト対向面２６０を有する。
【0030】
ヒータホルダ２３は長手方向に複数の開口部２３ａを有する。開口部２３ａはヒータホルダ２３の厚み方向に貫通した開口部である。この開口部２３ａに、サーミスタ２５や後述するサーモスタットが設けられる。これらのサーミスタ２５やサーモスタットは、バネ２９により加圧されて第１高熱伝導部材２８の裏面に押し当てられている。ただし、第１高熱伝導部材２８（および後述する第２高熱伝導部材）にも同様に開口部を設け、サーミスタ２５やサーモスタットが基材３０の裏面に押し当てられる構成としてもよい。
【0031】
第１高熱伝導部材２８は基材３０よりも熱伝導率の高い部材により構成される。本実施形態では、第１高熱伝導部材２８は板状のアルミニウムにより構成される。その他、例えば銅や銀、グラフェン、グラファイトにより第１高熱伝導部材２８を構成してもよい。第１高熱伝導部材２８を板状とすることにより、ヒータホルダ２３や第１高熱伝導部材２８に対するヒータ２２の位置精度を向上させることができる。
【0032】
次に、上記の熱伝導率の算出方法について説明する。熱伝導率を算出する際には、まず、対象の物体の熱拡散率を測定し、この熱拡散率を用いて熱伝導率を算出する。
【0033】
熱拡散率の計測は、熱拡散率・熱伝導率測定装置（商品名：ａｉ－Ｐｈａｓｅ Ｍｏｂｉｌｅ １ｕ、株式会社アイフェイズ性）を用いた。
【0034】
上記熱拡散率を熱伝導率に換算するためには、密度と比熱容量の値が必要である。 密度の計測には、乾式自動密度計（商品名：Ａｃｃｕｐｙｃ １３３０、株式会社島津製作所製）を用いた。 また、比熱容量の計は、示差走査型熱量測定装置（商品名：商品名：ＤＳＣ－６０ 株式会社島津製作所製）を用い、比熱容量が既知の基準物質としてサファイアを用いて測定した。本実施例では比熱容量測定を５回行い、５０℃における平均値を用いた。密度および比熱容量をそれぞれρ、Ｃとすると、上記熱拡散率測定で得られた熱拡散率αとから、熱伝導率λは、以下の式（１）により得ることができる。
λ＝ρ×Ｃ×α・・・（１）
λ＝ρ×Ｃ×α・・・（１）
【0035】
本実施形態に係る定着装置９において、印刷動作が開始されると、加圧ローラ２１が回転駆動され、定着ベルト２０が従動回転を開始する。このとき、定着ベルト２０の内周面がガイド部２６のベルト対向面２６０に接触してガイドされることで、定着ベルト２０は安定してかつ円滑に回転する。また、ヒータ２２の抵抗発熱体３１に電力が供給されることで、定着ベルト２０が加熱される。そして、定着ベルト２０の温度が所定の目標温度（定着温度）に到達した状態で、図２に示すように、未定着トナー画 像が担持された用紙Ｐが、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間（定着ニップＮ２）に搬送されることで、未定着トナー画像が加熱および加圧されて用紙Ｐに定着される。定着ベルト２０はヒータ２２に加熱される被加熱部材である。
【0036】
次に、定着装置に設けられたヒータの構成について詳細に説明する。
【0037】
図３は、本実施形態に係るヒータの平面図である。
【0038】
図３に示すように、板状の基材３０の表面には、複数（４つ）の抵抗発熱体３１と、導電体としての給電線３３Ａ、３３Ｂと、第１電極部３４Ａおよび第２電極部３４Ｂとが設けられる。ただし、抵抗発熱体３１の数は本実施形態に限らない。
【0039】
なお、図３の左右方向Ｘは前述のヒータ２２等の長手方向であり、複数の抵抗発熱体３１の配列方向でもある。この配列方向は定着ベルト２０の長手方向や加圧ローラ２１の軸方向と同じ方向である。また、図３の上下方向Ｙは用紙搬送方向（記録媒体搬送方向）である。また上下方向Ｙはヒータ２２の短手方向であり、抵抗発熱体３１の配列方向に交差する方向（本実施形態では垂直な方向）で、基材３０の厚み方向と異なる方向である。以下、この左右方向Ｘを単に長手方向、上下方向Ｙを単に短手方向とも呼ぶ。
【0040】
複数の抵抗発熱体３１によって、長手方向に複数に分割された発熱部３５が構成されている。各抵抗発熱体３１は、基材３０の長手方向一方側端部（図３の左端）に設けられた一対の電極部３４Ａ、３４Ｂに対して、給電線３３Ａ，３３Ｂを介して電気的に並列に接続されている。給電線３３Ａ，３３Ｂは、抵抗発熱体３１よりも抵抗値の小さい導体で構成されている。互いに隣り合う抵抗発熱体３１同士の隙間は、抵抗発熱体３１間の絶縁性を確保する観点から、０．２ｍｍ以上が好ましく、０．４ｍｍ以上がさらに好ましい。また、互いに隣り合う抵抗発熱体３１同士の隙間は、大きすぎると、その隙間の部分で温度低下が生じやすくなる。このため、長手方向に渡る温度ムラを抑制する観点から、上記隙間は５ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以下がさらに好ましい。
【0041】
抵抗発熱体３１は、ＰＴＣ（正の温度抵抗係数）特性を有する材料で構成されており、温度が上昇すると抵抗値が上昇（ヒータ出力が低下）する特徴がある。抵抗発熱体３１の温度抵抗係数は例えば５００ｐｐｍに設定される。
【0042】
抵抗発熱体３１がＰＴＣ特性を有する こと、および、長手方向に分割された発熱部３５の構成により、小サイズ用紙を通紙時の定着ベルト２０の過昇温を防止できる。つまり、発熱部３５の全体幅よりも幅の小さい用紙を通紙した場合、紙幅より外側の領域では用紙によって定着ベルト２０の熱が奪われないため、その部分に相当する抵抗発熱体３１の温度が上昇する。抵抗発熱体３１にかかる電圧は一定なので、紙幅より外側の抵抗発熱体３１の温度が上昇し、その抵抗値が上昇すると、反対に出力（発熱量）が相対的に低下し、端部温度上昇が抑制される。また、複数の抵抗発熱体３１が電気的に並列接続されていることで、印刷スピードを維持したまま非通紙部温度上昇を抑制することができる。なお、発熱部３５を構成する発熱体は、ＰＴＣ特性を有する抵抗発熱体以外のものであってもよい。また、抵抗発熱体は、ヒータ２２の短手方向に複数列に配置されていてもよい。
【0043】
抵抗発熱体３１は、例えば、銀パラジウム（ＡｇＰｄ）やガラス粉末などを調合したペーストをスクリーン印刷等により基材３０に塗工し、その後、当該基材３０を焼成することによって形成することができる。本実施形態では、抵抗発熱体３１の抵抗値を常温で８０Ωとしている。抵抗発熱体３１の材料は、前述したもの以外に、銀合金（ＡｇＰｔ）や酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）の抵抗材料を用いてもよい。給電線３３や電極部３４の材料は、銀（Ａｇ）もしくは銀パラジウム（ＡｇＰｄ）をスクリーン印刷等で形成することができる。給電線３３は、抵抗発熱体３１よりも小さい抵抗値の導体で構成されている。
【0044】
基材３０の材料としては、耐熱性および絶縁性に優れるアルミナや窒化アルミニウムなどのセラミックや、ガラス、マイカなどの非金属材料が好ましい。本実施形態では、短手方向の幅８ｍｍ、長手方向の幅２７０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのアルミナ基材を使用している。他に、金属などの導電材料に絶縁性材料を積層したもので、基材３０を構成してもよい。基材３０の金属材料としては、アルミニウムやステンレスなどが低コストで好ましい。基材３０をステンレス板により構成することで、熱応力による割れを抑制できる。また、ヒータ２２の均熱性を向上し画像品位を高めるために、基材３０を銅、グラファイト、グラフェンなどの高熱伝導率の材料で構成してもよい。
【0045】
絶縁層３２は、例えば厚さ７５μｍの耐熱性ガラスで構成される。絶縁層３２によって抵抗発熱体３１と給電線３３とを被覆し、これらを絶縁・保護すると共に、定着ベルト２０との摺動性を維持する。
【0046】
図４は、本実施形態に係るヒータへの電力供給回路を示す図である。
【0047】
図４に示すように、本実施形態では、各抵抗発熱体３１に電力を供給するための電力供給回路が、交流電源２００とヒータ２２の電極部３４Ａ，３４Ｂとを電気的に接続することで構成されている。また、電力供給回路には、供給電力量を制御するトライアック２１０が設けられている。各抵抗発熱体３１への供給電力量は、サーミスタ２５の検知温度に基づいて制御部２２０がトライアック２１０を介して制御する。制御部２２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェース等を包含するマイクロコンピュータで構成される。
【0048】
本実施形態では、サーミスタ２５が、最小通紙幅内であるヒータ２２の長手方向中央領域と、ヒータ２２の長手方向一端部側とに、それぞれ配置されている。さらに、ヒータ２２の長手方向一端部側には、抵抗発熱体３１の温度が所定温度以上となった場合に、抵抗発熱体３１への電力供給を遮断する電力遮断手段としてのサーモスタット２７が配置されている。サーミスタ２５およびサーモスタット２７は、第１高熱伝導部材２８に接触してその温度を検知する。
【0049】
本実施形態では、第１電極部３４Ａおよび第２電極部３４Ｂが長手方向の同じ側に設けられるが、それぞれ異なる側に設けられていてもよい。また抵抗発熱体３１は、本実施形態の形状に限らない。図５に示すように、抵抗発熱体３１は長方形状であってもよいし、図６に示すように、抵抗発熱体３１が線状部からなり、この線状部を折り返して略平行四辺形状をなす構成であってもよい。また図５に示すように、ブロック状の抵抗発熱体３１の部分から給電線３３の側に伸びる部分（短手方向に伸びる部分）は、抵抗発熱体３１の一部であってもよいし、給電線３３と同じ材料により構成されていてもよい。
【0050】
また抵抗発熱体３１が長手方向に分割されない構成のヒータ２２であってもよい。例えば図７に示すように、長手方向に延在する二本の抵抗発熱体３１が直列に接続される構成であってもよい。二本の抵抗発熱体３１は、長手方向一方側で、それぞれ給電線３３Ａ、３３Ｂを介して電極部３４Ａ、３４Ｂに接続される。また二本の抵抗発熱体３１は、長手方向他方側で給電線３３Ｃを介して直列に接続されている。
【0051】
以下の説明では、一例として、図７のヒータ２２を用いた場合について説明する。このヒータ２２の短手方向Ｙの寸法は、基材３０の寸法８．０ｍｍ、各抵抗発熱体３１の短手方向の寸法１．５ｍｍ、抵抗発熱体３１同士の間隔０．８ｍｍで、ヒータ２２の加熱領域の短手方向の幅Ｙ２が３．８ｍｍに設定される。このヒータ２２の加熱領域とは、ヒータ２２の主たる発熱領域のことであり、ヒータ２２内の抵抗発熱体３１が設けられる領域のことである。ただし、この加熱領域には抵抗発熱体３１同士の隙間も含まれる。
【0052】
また図８に示すように、ヒータの加熱領域の長手方向の幅Ｘ２は２１６ｍｍに設定される。第１高熱伝導部材２８は、その厚みが０．３ｍｍ、長手方向の長さＸ３が２２２ｍｍ、短手方向の幅が１０ｍｍに設定される。第１高熱伝導部材２８の長手方向の幅Ｘ３はヒータの加熱領域の長手方向の幅Ｘ２よりも大きく設けられる。これにより、ヒータ２２の抵抗発熱体３１が局所的に過昇温してヒータ２２に割れが生じるのを防止できる。
【0053】
図９に示すように、定着ベルト２０は、図９の左右方向である用紙搬送方向にわたって加圧ローラ２１に当接し、定着ニップＮ２を形成している。また定着ベルト２０の内周面はヒータ２２と用紙搬送方向にわたって当接し、摺動ニップＮ１を形成している。
【0054】
摺動ニップＮ１はヒータ２２と定着ベルト２０との摺動面が一定のニップ圧で摺接する部分を言う。具体的な摺動ニップの測定方法としては、ヒータ２２の表面に新明丹Ｎ－ＲＥＤ(株式会社ナカタニ製)を塗布し、定着装置９を加圧状態にする。 そのまま、定着ベルト２０の表面温度を１９０℃に設定し、定着装置９を１０分間駆動する。その後、定着装置９を分解し、ヒータ２２の表面を見ると、新明丹が剥がれる部分を観察することができる。これを写真に撮影し、既知であるヒータ２２の短手方向の幅を用いて、新明丹が剥がれた部分を測定し、摺動ニップＮ１とする。
【0055】
本実施形態の摺動ニップＮ１の短手方向の幅は５．１ｍｍであり、一方、誤差を考慮した定着ニップＮ２の下限値は６．５ｍｍである。摺動ニップＮ１はその幅が加熱領域の短手方向の幅Ｙ２よりも大きく、かつ、加熱領域が摺動ニップＮ１の内側に設けられる。つまり、抵抗発熱体３１が摺動ニップＮ１内に設けられる。より詳細には、摺動ニップＮ１の幅と加熱領域の短手方向の幅Ｙ２の幅の差が１．３ｍｍあり、ヒータ２２や定着ベルト２０、加圧ローラ２１、そして、ヒータ２２における抵抗発熱体３１の部品の寸法誤差、取付の誤差約０．６ｍｍを考慮しても加熱領域は摺動ニップＮ１内に設けられる。
【0056】
また定着ベルト２０の異なる構成として、定着ベルト２０の外径が２５ｍｍ、厚み４０μｍのニッケル製の基体に、厚み１２０μｍのシリコーンゴムによる弾性層、最表層には厚み７μｍのＰＦＡによる離型層を有する構成を採用することもできる。この構成では、定着ニップＮ２の下限値を７．０ｍｍに広げることで、摺動ニップＮ１内に抵抗発熱体３１を配置できる。
【0057】
以上のようなヒータ２２を備えた定着装置では、定着ベルト２０の回転により定着ベルト２０の内周面とヒータ２２の絶縁層３２との摺動抵抗やこの摺動による定着ベルト２０の摩耗を抑制するために、定着ベルト２０の内周面あるいは絶縁層３２の定着ベルト２０との摺動面３２ａに潤滑剤が塗布される。本実施形態では、潤滑剤としてフッ素グリース（以下、単にグリースとも呼ぶ）が用いられる。
【0058】
本実施形態では、ヒータ２２がヒータホルダ２３の凹部２３ｂに保持される。ヒータホルダ２３は、その用紙搬送方向両側に突出部２３ｅを有する。突出部２３ｅは、凹部２３ｂ内に保持されたヒータ２２の絶縁層３２よりも定着ベルト２０側に突出し、定着ベルト２０の内面に摺接している。
【0059】
加圧ローラ２１によって加圧された定着ベルト２０は、絶縁層３２の摺動面３２ａ側へ押圧される。これにより、ヒータ２２の短手方向（図９の左右方向）の中央側で、絶縁層３２の摺動面３２ａに対して定着ベルト２０の内面が当接し、摺動ニップＮ１が形成される。一方、絶縁層３２の短手方向両端部側では、絶縁層３２の摺動面３２ａと定着ベルト２０の内周面との間に、潤滑剤保持領域としてのグリース溜まり４０が形成される。このグリース溜まり４０にグリースが溜められ、特に本実施形態では、グリース溜まり４０の摺動ニップＮ１側にグリース９０が溜められている。このグリース溜まり４０に溜まったグリース９０が摺動ニップＮ１へ少しずつ供給されることで、絶縁層３２の摺動面３２ａと定着ベルト２０の内周面との間の良好な摺動性能を長期にわたって保持することができる。
【0060】
定着ベルト２０の内周面とヒータ２２の絶縁層３２との良好な摺動状態を形成するために、定着ベルト２０とヒータ２２の摺動面同士の間に介在するグリースの量やグリースの粘度を適切な値に保つことが必要である。つまり、介在するグリースの量が少ないと良好な摺動状態を形成できないが、一方でグリースの量が多すぎると、グリースの膜厚が大きくなりすぎて摺動負荷が大きくなってしまったり、定着ベルト２０の端部からのグリースの漏れが多くなってしまう。グリースの粘度が高すぎても低すぎても良好な摺動状態を形成することができない。また、グリースを保持する定着ベルト２０およびヒータ２２の摺動面の表面粗さによっても摺動面のグリース保持能力が変化する。
【0061】
本実施形態では、ヒータ２２の絶縁層３２はガラスで形成されており、その表面は平滑で、絶縁層３２の抵抗発熱体３１等が設けられていない部分の表面粗さがＲａ０．０３μｍ程度である。本実施形態のように絶縁層３２の摺動面が平滑な場合には、定着ベルト２０の内周面の凹凸がグリースの保持能力に大きく影響する。特に、定着ベルト２０の内周面の凹部にフッ素グリースの増ちょう剤であるＰＴＦＥを保持することで、経時にわたって摺動ニップＮ１にフッ素グリースの基油が供給され、油膜切れを防止できる。
【0062】
そこで本実施形態では、定着ベルト２０の内周面の凹部を埋められるだけのグリースを供給する。具体的には、定着ベルト２０の内周面の凹凸高さをＡ、定着ベルト２０の長手方向の幅をＸ１、定着ベルト２０の周長をＢ、グリースの比重をＣとすると、グリースのヒータ２２の裏面側への回り込みやヒータホルダ２３への付着も考慮して、グリースの塗布量Ｐは以下の式（２）を満たすように設定される。
Ａ×Ｘ１×Ｂ×Ｃ≦Ｐ・・・（２）
Ａ×Ｘ１×Ｂ×Ｃ≦Ｐ・・・（２）
【0063】
ここで、定着ベルト２０の内周面の凹凸高さＡはレーザ顕微鏡(キーエンス製ＶＫシリーズ)を用いて表面プロファイルを測定し、ピークピーク値の１０点平均を算出することで求められる。この１０点平均とは、定着ベルト２０の内周面の１０点、例えば定着ベルト２０の長手方向の中央位置、中央位置から±５０ｍｍ、中央位置から±１００ｍｍの位置で周方向にそれぞれ２点ずつ測定し、これらのピークピーク値の１０点を平均して算出される。具体的に本実施形態では、凹凸高さが１．６７μｍであった。
【0064】
また本実施形態の定着ベルト２０は、外径が２５ｍｍ、基体が６０μｍ、シリコーンゴムによる弾性層が２５０μｍ、ＰＦＡによる離型層が１２μｍで形成される。そして、定着ベルト２０の長手方向の幅Ｘ１が２３４ｍｍ、内周長Ｂが７６．５ｍｍで設けられ、定着ベルト２０の内周面全体の面積は、２３４×７６．５＝１７９０１ｍｍ２である。さらに、フッ素グリースの比重Ｃは２．０ｋｇ／ｍ３である。
【0065】
以上の数値を用いて、式（２）より、グリースの塗布量Ｐが約０．０６ｇ以上となる。これにより、定着ベルト２０の内周面凹部、特にグリース溜まりにグリースを保持させることができ、絶縁層３２の摺動面３２ａと定着ベルト２０の内周面との間に経時で適切量のグリースを供給でき、油膜切れを防止できる。
【0066】
また塗布量Ｐは、摺動ニップＮ１の上下流に形成されるグリース溜まりの体積以下に設定する。このグリース溜まりの空間体積よりも多いグリースを塗布すると、定着ベルト２０の端部からのグリースの漏れやグリースの過多による摺動抵抗の増加が問題になる。このグリース溜まりは、定着ベルト２０の内周面と絶縁層３２の摺動面３２ａとの間であって、摺動ニップＮ１の外側に形成された図９の幅Ｙ１で示す空間のことである。
【0067】
摺動ニップＮ１の外側のグリース溜まりの用紙搬送方向の幅をＹ１、ヒータホルダ２３の突出部２３ｅの絶縁層３２の摺動面３２ａからの突出量をＺ１とすると、グリースの塗布量Ｐは以下の式（３）を満たすように設定される。式（３）の幅Ｙ１×２、突出量Ｚ１、定着ベルト２０の長手方向の幅Ｘ１の積がグリース溜まりの体積Ｄｍ３である。
Ｐ≦Ｙ１×２×Ｚ１×Ｘ１×Ｃ・・・（３）
Ｐ≦Ｙ１×２×Ｚ１×Ｘ１×Ｃ・・・（３）
【0068】
前述のように摺動ニップＮ１の幅が５．１ｍｍでヒータ２２の短手方向の幅が８．０ｍｍであるから、幅Ｙ１×２は２．９ｍｍである。突出部２３ｅの高さが１．５７ｍｍであるのに対して、第１高熱伝導部材２８の厚みが０．３ｍｍ、ヒータ２２の厚みが１．０７ｍｍであるから、突出量Ｚ１は０．２ｍｍである。定着ベルト２０の長手方向の幅Ｘ１は２３４ｍｍである。以上により、式（３）よりグリース溜まりの体積Ｄは、２．９×０．２×２３４＝１３５．７２ｍｍ３となる。これにグリースの比重を掛けて、０．２７１ｇとなる。塗布量Ｐを０．２７１ｇ以下とすることで、定着ベルト２０の端部からのグリースの漏れを抑制したり、駆動開始時の初期トルクの増加による定着ベルト２０のスリップを防止できる。
【0069】
ここで、高さＺ１の算出方向の一例を説明する。
まず、定着装置９内のヒータ２２および第１高熱伝導部材２８を取り出す。この状態で、加圧ローラ２１による加圧状態で凹部２３ｂの底面から突出部２３ｅの定着ベルト２０側に最も突出している頂点までの高さをハイトゲージで測定する。この際、凹部２３ｂの底面の測定箇所が床面に対して水平になるように配置して測定を行う。この際、凹部２３ｂの用紙搬送方向上流側下流側それぞれで高さを測定し、その平均値を算出する。この値から、同じく測定したヒータ２２および第１高熱伝導部材２８の厚みを差し引くことで、高さＺ１を算出できる。
まず、定着装置９内のヒータ２２および第１高熱伝導部材２８を取り出す。この状態で、加圧ローラ２１による加圧状態で凹部２３ｂの底面から突出部２３ｅの定着ベルト２０側に最も突出している頂点までの高さをハイトゲージで測定する。この際、凹部２３ｂの底面の測定箇所が床面に対して水平になるように配置して測定を行う。この際、凹部２３ｂの用紙搬送方向上流側下流側それぞれで高さを測定し、その平均値を算出する。この値から、同じく測定したヒータ２２および第１高熱伝導部材２８の厚みを差し引くことで、高さＺ１を算出できる。
【0070】
また、摺動ニップＮ１内に抵抗発熱体３１を収めることで、摺動ニップＮ１外のグリース溜まりに溜められたグリースが加熱されることを抑制し、この加熱によるグリースの粘度低下やフッ素オイルの揮発を抑制できる。従って、状態の良好なグリースをグリース溜まり４０から摺動ニップＮ１へ供給することができ、定着ベルト２０の内周面とヒータ２２との間で良好な摺動性を確保できる。
【0071】
以上のように、摺動ニップＮ１内に抵抗発熱体３１を配置すること、および、フッ素グリースの塗布量を前述の下限値および上限値の範囲内で設定することにより、定着ベルト２０の内周面とヒータ２２との間で長期にわたって良好な摺動性を確保できる。
【0072】
また特に本実施形態では、塗布量Ｐを０．１５ｇとすることで、±３０％程度の塗布量の誤差があった場合でも、前述の下限値および上限値の範囲内に塗布量を収めることができ、好ましい。
【0073】
潤滑剤としては、本実施形態のようにフッ素グリースを用いることが好ましい。これにより、ＰＴＦＥの増ちょう剤によって粘度を確保し、定着ベルト２０とヒータ２２との間で油膜切れを起こすことなく潤滑剤を保持させ、長期にわたって定着ベルト２０とヒータ２２との良好な摺動性を確保できる。
【0074】
また本実施形態では、定着ベルト２０が弾性層を有する構成とすることができる。これにより、定着ベルト２０の剛性が高くなり、摺動ニップＮ１が狭くなる。また、定着ベルト２０の外径が加圧ローラ２１の外径よりも小さい構成とすることができる。これにより、摺動ニップＮ１が狭くなる。
【0075】
またヒータ２２の摺動面である摺動面３２ａの表面粗さは０．０５μｍ以下であることが好ましい。摺動面３２ａはグリースを保持する能力が小さいため、摺動面３２ａと定着ベルト２０の内面との摺動抵抗を抑制するために、その表面粗さが小さい方が好ましい。また定着ベルト２０の内周面の表面粗さは０．５μｍ以下であることが好ましい。定着ベルト２０の内周面の表面粗さを小さくすることで、定着ベルト２０の内周面の凹凸にグリースがトラップされたまま定着ベルト２０の内周面とヒータ２２との間に供給されなくなることを防止できる。
【0076】
これらの表面粗さの測定は、表面粗さ計サーフコム１４００Ａ（東京精密社製）を用いて、ＪＩＳ Ｂ０６０１－２００１に準拠し、算術平均粗さＲａを、評価長さＬｎを１．５ｍｍ、基準長さＬを０．２５ｍｍ、カットオフ値を０．８ｍｍとした測定条件で測定する。
【0077】
ところで、定着動作の高品質化および定着装置の高寿命化を図るためには、定着ベルト２０の基体を厚くする、金属製の基体を用いる、弾性層を厚くする、等により定着ベルト２０の剛性を高めることが必要である。しかし一方で、定着ベルト２０の剛性が高いと、加圧ローラ２１の加圧による定着ベルト２０の変形量が小さくなり、定着ニップＮ２に対して摺動ニップＮ１が小さくなる。また定着ベルト２０の外径が小さい、あるいは加圧ローラ２１の外径に対して定着ベルト２０の外径が小さい、ことにより、定着ニップＮ２に対して摺動ニップＮ１が小さくなる。
【0078】
この摺動ニップＮ１と定着ニップＮ２との関係を示す実験結果について説明する。実験では２種類の定着装置を用いる。
【0079】
構成１の定着装置は、定着ベルト２０の外径が２５ｍｍ、厚み６０μｍのポリイミド製の基体に、厚み２５０μｍのシリコーンゴムによる弾性層、最表層には厚み１２μｍのＰＦＡによる離型層を有する。加圧ローラ２１は外径２０ｍｍ、芯金、厚み３．５ｍｍのシリコーンゴムによる弾性層、最表層に厚み５０μｍのＰＦＡによる離型層を有する。
【0080】
構成２の定着装置は、定着ベルト２０の外径が２５ｍｍ、厚み４０μｍのニッケル製の基体に、厚み１２０μｍのシリコーンゴムによる弾性層、最表層には厚み７μｍのＰＦＡによる離型層を有する。加圧ローラ２１は構成１と同じである。
【0081】
以上の構成１および構成２の定着装置において、加圧ローラ２１の軸上硬度（アスカーＣ）の値を変化させて摺動ニップＮ１と定着ニップＮ２との用紙搬送方向の幅を測定した測定結果を図１０に示す。図１０の実線が構成１の結果、図１０の点線が構成２の結果を示している。
【0082】
また定着ニップＮ２の幅は、以下のように測定する。まず、定着装置９の定着ベルト２０の表面温度を１９０℃に設定し、５分以上駆動する。ＯＨＰシートを定着ニップＮ２に通過させ始めてから定着ベルト２０が一周するまでの間にＯＨＰシート先端から定着装置９を停止させ、定着ニップＮ２で挟み込む。そして２０秒間放置後にＯＨＰシートを取り出す。このＯＨＰシートについたニップ幅跡をノギスで正確に計り、定着装置９の定着ニップＮ２の幅を測定する。
【0083】
図１０に示すように、定着ニップＮ２の幅が６．５～８．０ｍｍの領域では、構成１は摺動ニップＮ１が定着ニップＮ２に対して１．４ｍｍ～２．０ｍｍ程度小さくなっている。一方、構成２は、摺動ニップＮ１が定着ニップＮ２に対して２．４ｍｍ～３．０ｍｍ程度小さくなっている。このように、剛性の高いニッケル製の基体を用いた定着ベルト２０を採用した構成２の方が、摺動ニップＮ１の幅がより狭くなる。
【0084】
抵抗発熱体３１が摺動ニップＮ１の範囲から外れてその外側に配置されると、摺動ニップＮ１の外側でヒータ２２の温度が特に上昇してグリース溜まりにおけるグリースの粘性低下やフッ素オイルの揮発が生じてしまう。従って、構成２のように剛性の高い定着ベルトを採用するほど定着ニップＮ２を大きくして摺動ニップＮ１を大きくする必要がある（つまり、図１０のより右上の位置の定着ニップＮ２を採用する必要がある）。従って、装置の大型化や駆動トルクを押さえる観点から、構成１のような定着ベルトを採用することが好ましい。
【0085】
図１１は定着ベルト２０の長手方向の温度分布を示す図である。（ａ）図がヒータ２２の配置を示す図である。（ｂ）図は縦軸が定着ベルト２０の温度Ｔを示し、横軸が定着ベルト２０の長手方向の各位置を表している。
【0086】
図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、ヒータ２２に設けられる複数の抵抗発熱体３１は長手方向に分割されており、抵抗発熱体３１同士の分割領域Ｂが形成される。別の言い方をすると、ヒータ２２に設けられる複数の抵抗発熱体３１は間隔Ｂを置いて配置される。以下、分割領域としての範囲Ｂを間隔Ｂと呼ぶ。間隔Ｂでは、抵抗発熱体３１が占める面積がその他の部分よりも小さくなり、発熱量が小さくなる。これにより、間隔Ｂにおける定着ベルト２０の温度がその他の部分よりも小さくなり、定着ベルト２０の長手方向の温度ムラの原因となる。また、分割領域である間隔Ｂの周辺の領域を含む拡大分割領域Ｃ（以下、単に領域Ｃと呼ぶ）においても、ヒータ２２や定着ベルト２０の温度が小さくなる。なお、ヒータ２２の温度も、同様に間隔Ｂでの温度が小さくなる。ここで、図１１（ａ）の拡大図に示すように、間隔Ｂは、ヒータ２２の主たる発熱部分である抵抗発熱体３１が長手方向に分割された部分全体を含む長手方向領域を意味する。また、間隔Ｂに加えて、抵抗発熱体３１の接続部３１１に対応する範囲を含む領域を領域Ｃとする。この接続部３１１は、抵抗発熱体３１のうち、短手方向に延在し、各給電線３３Ａ、３３Ｂに接続される部分を指す。
【0087】
図１２に示すように、図５に示した長方形状の抵抗発熱体３１を有するヒータ２２においても、間隔Ｂの温度がその他の部分よりも小さくなる。また図１３に示す形状の抵抗発熱体３１を有するヒータ２２においても、間隔Ｂの温度がその他の部分よりも小さくなる。さらに、図１４に示すように、図６に示す形状の抵抗発熱体３１を有するヒータ２２においても、間隔Ｂの温度がその他の部分よりも小さくなる。ただし、図１１や図１３、図１４のように、隣り合う抵抗発熱体３１同士を長手方向にオーバーラップさせることで、間隔Ｂのその他の部分に対する温度落ち込みを抑制できる。
【0088】
本実施形態では、上記の間隔における温度落ち込みを抑制して、定着ベルト２０の長手方向の温度ムラを抑制するために、前述した第１高熱伝導部材２８を設けている。以下、第１高熱伝導部材２８についてより詳細に説明する。
【0089】
図２に示すように、第１高熱伝導部材２８は、図２の左右方向において、ヒータ２２とステー２４との間に配置され、特にヒータ２２とヒータホルダ２３との間に挟まれる。つまり第１高熱伝導部材２８は、一方の面を基材３０の裏面に当接させ、他方の面をヒータホルダ２３に当接させる。
【0090】
ステー２４は、ヒータ２２などの厚み方向に延在する二つの垂直部２４ａの当接面２４ａ１をヒータホルダ２３に当接させ、ヒータホルダ２３、第１高熱伝導部材２８、ヒータ２２を支持する。短手方向（図２の上下方向）において、当接面２４ａ１は抵抗発熱体３１が設けられる範囲よりも外側に設けられる。これにより、ヒータ２２からステー２４への伝熱を抑制でき、ヒータ２２が定着ベルト２０を効率よく加熱できる。
【0091】
図１５に示すように、第１高熱伝導部材２８は板材により構成される。本実施形態では第１高熱伝導部材２８は単一の板材により構成されるが、複数の部材からなってもよい。なお、図１５では図２のガイド部２６の記載を省略している。
【0092】
第１高熱伝導部材２８は、ヒータホルダ２３の凹部２３ｂに嵌め込まれ、その上からヒータ２２が取り付けられることで、ヒータホルダ２３とヒータ２２とに挟み込まれて保持される。本実施形態では、第１高熱伝導部材２８の長手方向の幅がヒータ２２の長手方向の幅と略同じに設けられる。第１高熱伝導部材２８およびヒータ２２は、凹部２３ｂを形成する長手方向の両側壁（長手方向規制部）２３ｂ１により、長手方向の移動を規制される。このように、第１高熱伝導部材２８の定着装置９内での長手方向の位置ズレを規制することで、長手方向の狙いの範囲に対して熱伝導効率を向上させることができる。また、第１高熱伝導部材２８およびヒータ２２は、凹部２３ｂを形成する短手方向の両側壁（短手方向規制部）２３ｂ２により、短手方向の移動を規制される。
【0093】
第１高熱伝導部材２８を設ける長手方向の範囲は上記に限らない。例えば図１６に示すように、長手方向の発熱部３５に対応する範囲のみに第１高熱伝導部材２８を設けてもよい（図１６のハッチング部参照）。また、図１７に示すように、長手方向の間隔Ｂに対応する位置で、その全域のみに第１高熱伝導部材２８を設けることもできる。なお、図１７では便宜上、抵抗発熱体３１と第１高熱伝導部材２８を図１７の上下方向にずらして示しているが、両者は短手方向のほぼ同じ位置に配置される。ただし、これに限るものではなく、第１高熱伝導部材２８が抵抗発熱体３１の短手方向の一部に設けられていたり、後述の図１８のように短手方向の全体を覆うようにして設けられていてもよい。さらに、図１８に示すように、第１高熱伝導部材２８を、長手方向の間隔Ｂに対応する位置に加えて、その間隔Ｂを間にはさむ両側の抵抗発熱体３１にまたがって設けることもできる。この、両側の抵抗発熱体３１にまたがって設ける、とは、第１高熱伝導部材２８が両側の抵抗発熱体３１と長手方向の位置が少なくとも一部重なることを言う。なお、ヒータ２２の全ての間隔Ｂに対応して第１高熱伝導部材２８を設けてもよいし、例えば図１８のように間隔Ｂの１箇所に対応する位置にだけ第１高熱伝導部材２８を設けるように、一部の間隔Ｂに対応する位置にだけ第１高熱伝導部材２８を設けてもよい。ここで、長手方向の間隔Ｂに対応する位置に設ける、とは、間隔Ｂと長手方向に少なくともその一部が重なることを言う。
【0094】
加圧ローラ２１の加圧力により、第１高熱伝導部材２８はヒータ２２とヒータホルダ２３との間に挟み込まれてこれらの部材に密着する。第１高熱伝導部材２８がヒータ２２に接触することにより、ヒータ２２の長手方向の熱伝導効率が向上する。そして、第１高熱伝導部材２８が、長手方向において、ヒータ２２の間隔Ｂに対応する位置に設けられることで、間隔Ｂにおける熱伝導効率を向上させることができ、長手方向の間隔Ｂの位置へ伝達される熱量を増やし、長手方向の間隔Ｂにおける温度を上昇させることができる。従って、ヒータ２２の長手方向の温度ムラを抑制できる。これにより、定着ベルト２０の長手方向の温度ムラを抑制できる。従って、用紙に定着される画像の定着ムラや光沢ムラを抑制できる。あるいは、間隔Ｂにおいて十分な定着性能を確保するために、ヒータ２２による余分な加熱をする必要が無くなり、定着装置９の省エネ化を実現できる。また、長手方向の発熱部３５全域にわたって第１高熱伝導部材２８を設けることにより、ヒータ２２による主な加熱領域（つまり、通紙される用紙の画像形成領域）全域において、ヒータ２２の伝熱効率を向上させ、ヒータ２２ひいては定着ベルト２０の長手方向の温度ムラを抑制できる。
【0095】
特に本実施形態では、上記の第１高熱伝導部材２８の構成と前述したＰＴＣ特性を有する抵抗発熱体３１との組み合わせにより、小サイズ用紙通紙時の非通紙領域による過昇温を効果的に抑制できる。つまり、ＰＴＣ特性により非通紙領域における抵抗発熱体３１の発熱量を抑制すると共に、温度が上昇した非通紙部の熱量を通紙部の側へ効率的に伝達することができ、非通紙領域による過昇温を効果的に抑制できる。
【0096】
また間隔Ｂの周辺においても、間隔Ｂの発熱量が小さいことによりその温度が小さくなるため、第１高熱伝導部材２８を配置することが好ましい。例えば本実施形態では、領域Ｃ（図１２参照）に対応する位置に第１高熱伝導部材２８を設けることにより、間隔Ｂおよびその周辺における長手方向の熱伝達効率を特に向上させ、ヒータ２２の長手方向の温度ムラをより抑制できる。特に本実施形態では、長手方向において、発熱部３５の全域にわたって第１高熱伝導部材２８が設けられる。これにより、ヒータ２２（定着ベルト２０）の長手方向の温度ムラをより抑制できる。
【0097】
次に、定着装置の異なる実施形態について説明する。
【0098】
図１９に示すように、本実施形態の定着装置９は、ヒータホルダ２３と第１高熱伝導部材２８との間に第２高熱伝導部材３６を有する。第２高熱伝導部材３６は、ヒータホルダ２３やステー２４、第１高熱伝導部材２８等の部材の積層方向（図１９の左右方向）において、第１高熱伝導部材２８と異なる位置に設けられる。より詳しくは、第２高熱伝導部材３６は第１高熱伝導部材２８に重ね合わせされて設けられる。なお、図１９は図２とは異なり、長手方向の第２高熱伝導部材３６が配置され、サーミスタ２５が配置されていない断面を示している。
【0099】
第２高熱伝導部材３６は基材３０よりも熱伝導率の高い部材、例えばグラフェンやグラファイトにより構成される。本実施形態では、第２高熱伝導部材３６は厚み１ｍｍのグラファイトシートにより形成される。ただし、第２高熱伝導部材３６をアルミニウムや銅、銀などの板材により形成してもよい。
【0100】
図２０に示すように、長手方向に部分的に設けられた各第２高熱伝導部材３６が、長手方向に複数配置される。ヒータホルダ２３の凹部２３ｂの第２高熱伝導部材３６が設けられる部分は、その他の部分よりもその深さが一段深く設けられている。第２高熱伝導部材３６は、長手方向の両側で、ヒータホルダ２３との間に隙間が設けられる。これにより、第２高熱伝導部材３６からヒータホルダ２３への伝熱を抑制し、ヒータ２２が定着ベルト２０を効率的に加熱できる。なお、図２０では図２のガイド部２６の記載を省略している。
【0101】
図２１に示すように、第２高熱伝導部材３６（ハッチング部参照）は、長手方向において、間隔Ｂに対応する位置で、隣り合う抵抗発熱体３１の少なくとも一部に重なる位置に設けられ、特に本実施形態では、間隔Ｂ全域にわたって設けられる。ただし図２１（および後述の図２５）では、第１高熱伝導部材２８が、長手方向の発熱部３５に対応する領域のみに設けられる場合を示しているが、前述のようにこれに限らない。
【0102】
本実施形態のように、第１高熱伝導部材２８に加えて、長手方向の間隔Ｂに対応する位置で、隣り合う抵抗発熱体３１の少なくとも一部に重なる位置に第２高熱伝導部材３６を設けることで、間隔Ｂにおける長手方向の熱伝達効率を特に向上させ、ヒータ２２の長手方向の温度ムラをより抑制できる。また、最も好ましくは、図２２に示すように、間隔Ｂに対応する位置でその全域にのみ第１高熱伝導部材２８および第２高熱伝導部材３６を設ける。これにより、間隔Ｂに対応する位置で、その他の領域と比較して特に熱伝達効率を向上させることができる。なお、図２２では便宜上、抵抗発熱体３１と第１高熱伝導部材２８そして第２高熱伝導部材３６を、図２２の上下方向にそれぞれずらして示しているが、これらは短手方向のほぼ同じ位置に配置される。ただし、これに限るものではなく、第１高熱伝導部材２８や第２高熱伝導部材３６が、抵抗発熱体３１の短手方向の一部に設けられていたり、短手方向の全体を覆うようにして設けられていてもよい。
【0103】
上記と異なる本発明の一実施形態では、第１高熱伝導部材２８および第２高熱伝導部材３６が上記グラフェンシートにより構成される。これにより、グラフェンの面に沿う所定の方向、つまり、厚み方向ではなく長手方向に熱伝導率の高い第１高熱伝導部材２８および第２高熱伝導部材３６を形成できる。従って、ヒータ２２や定着ベルト２０の長手方向の温度ムラを効果的に抑制できる。
【0104】
グラフェンは薄片状の粉体である。グラフェンは、図２３に示すように、炭素原子の平面状の六角形格子構造からなる。グラフェンシートとは、シート状のグラフェンであり、通常、単層である。炭素の単一層に不純物を含んでいてもよい。またグラフェンはフラーレン構造を有したものであってもよい。フラーレン構造は、一般的に、同数の炭素原子が５員環および６員環でかご状に縮環した多環体を形成してなる化合物として認識されており、例えば、Ｃ60、Ｃ70およびＣ80フラーレン又は３配位の炭素原子を有する他の閉じたかご状構造である。
【0105】
グラフェンシートは、人工物であり、例えば化学気相蒸着（ＣＶＤ）法で作製されうる。
【0106】
グラフェンシートには市販品を用いることができる。グラフェンシートの大きさ、厚み、あるいは後述するグラファイトシートの層数などは、例えば透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって測定される。
【0107】
また、グラフェンを多層化したグラファイトは大きな熱伝導異方性を持つ。グラファイトは、図２４に示すように、炭素原子の縮合六員環層面が平面状に広がった層を有し、この層が何重にも重なった結晶構造を有する。この結晶構造における炭素原子間は、層内での隣接する炭素原子同士は共有結合をなし、層間の炭素原子同士はファン・デル・ワールス結合をなす。そして、共有結合はファン・デル・ワールス結合に比べてその結合力が大きく、層内での結合と層間での結合とでは大きな異方性を持つ。つまり、第１高熱伝導部材２８あるいは第２高熱伝導部材３６をグラファイトにより構成することで、第１高熱伝導部材２８あるいは第２高熱伝導部材３６における長手方向の伝熱効率が厚み方向（つまり、部材の積層方向）に比べて大きくなり、ヒータホルダ２３への伝熱を抑制できる。従って、ヒータ２２の長手方向の温度ムラを効率よく抑制するとともに、ヒータホルダ２３側へ流出する熱を最小限に抑えることができる。また第１高熱伝導部材２８あるいは第２高熱伝導部材３６をグラファイトにより構成することで、７００度程度まで酸化しない優れた耐熱性を第１高熱伝導部材２８あるいは第２高熱伝導部材３６に持たせることができる。
【0108】
グラファイトシートの物性や寸法は、第１高熱伝導部材２８あるいは第２高熱伝導部材３６に求められる機能に応じて適宜変更できる。例えば、高純度のグラファイトあるいは単結晶グラファイトを用いる、あるいは、グラファイトシートの厚みを大きくすることで、その熱伝導の異方性を高めることができる。また、定着装置９を高速化するために、厚みの小さいグラファイトシートを用いて定着装置９の熱容量を小さくしてもよい。また、定着ニップＮ２やヒータ２２の幅が大きい場合には、それに合わせて第１高熱伝導部材２８あるいは第２高熱伝導部材３６の長手方向の幅を大きくしてもよい。
【0109】
機械的強度を高める観点から、グラファイトシートの層数は１１以上であることが好ましい。またグラファイトシートは部分的に単層と多層の部分とを含んでいてもよい。
【0110】
第２高熱伝導部材３６は、長手方向において、間隔Ｂ（さらに領域Ｃ）に対応する位置で、隣り合う抵抗発熱体３１の少なくとも一部に重なる位置に設けられればよく、図２１の配置に限らない。例えば、図２５に示すように、第２高熱伝導部材３６Ａは、短手方向において、基材３０よりも短手方向の両側へ飛び出して設けられる。また第２高熱伝導部材３６Ｂは、短手方向において、抵抗発熱体３１が設けられる範囲に設けられる。第２高熱伝導部材３６Ｃは、間隔Ｂの一部に設けられる。
【0111】
また、図２６に示すように、本実施形態では、第１高熱伝導部材２８とヒータホルダ２３との間に厚み方向（図２６の左右方向）の隙間を設ける。つまり、ヒータホルダ２３のヒータ２２、第１高熱伝導部材２８、そして第２高熱伝導部材３６を配置するための凹部２３ｂ（図２０参照）の一部領域であって、長手方向の第２高熱伝導部材３６が設けられた部分以外の部分で、短手方向の一部領域に、凹部２３ｂの深さをその他の第１高熱伝導部材２８を受ける部分よりも深くする、断熱層としての逃げ部２３ｃを設ける。これにより、ヒータホルダ２３と第１高熱伝導部材２８との接触面積を最小限にとどめることができる。従って、第１高熱伝導部材２８からヒータホルダ２３への伝熱を抑制し、ヒータ２２が定着ベルト２０を効率的に加熱できる。なお、長手方向の第２高熱伝導部材３６が設けられる断面では、前述の実施形態の図１９のように、第２高熱伝導部材３６がヒータホルダ２３に当接する。
【0112】
また、特に本実施形態では、短手方向（図２６の上下方向）において、抵抗発熱体３１が設けられた範囲全域にわたって逃げ部２３ｃが設けられる。これにより、特に第１高熱伝導部材２８からヒータホルダ２３への伝熱を抑制し、ヒータ２２が定着ベルト２０を効率的に加熱できる。なお、断熱層として、逃げ部２３ｃのように空間を設ける構成の他、ヒータホルダ２３よりも熱伝導率の低い断熱部材を設ける構成であってもよい。
【0113】
さらに、以上の説明では、第２高熱伝導部材３６を第１高熱伝導部材２８とは異なる部材として設けたが、これに限らない。例えば、第１高熱伝導部材２８の間隔Ｂに対応する部分を、その他の部分よりも厚みを設けてもよい。
【0114】
これらの図１９あるいは図２６の実施形態においても、前述の実施形態と同様、摺動ニップＮ１内に抵抗発熱体３１を配置するとともに、潤滑剤の塗布量を適正に設定することで、定着ベルト２０とヒータ２２との間の良好な摺動状態を形成することができる。
【0115】
【0116】
図２７に示すように、定着装置９は、加熱アセンブリ９２、定着部材である定着ローラ９３、対向部材である加圧アセンブリ９４からなる。加熱アセンブリ９２は、先の実施形態で説明したヒータ２２、第１高熱伝導部材２８、ヒータホルダ２３、ステー２４、回転部材としての加熱ベルト１２０等を有する。定着ローラ９３は、加熱ベルト１２０を加圧して加熱ベルト１２０との間に加熱ニップＮ３を形成する加圧部材である。また、定着ローラ９３は、芯金９３ａと、弾性層９３ｂと、表層９３ｃとで構成されている。また、定着ローラ９３に対して加熱アセンブリ９２側とは反対側に、加圧アセンブリ９４が設けられている。加圧アセンブリ９４は、ニップ形成部材９５とステー９６とを配置し、これらニップ形成部材９５とステー９６を内包するように加圧ベルト９７を回転可能に配置している。そして、加圧ベルト９７と定着ローラ９３との間の定着ニップＮ２に用紙Ｐを通紙して加熱および加圧して画像を定着する。
【0117】
図２７の実施形態においても、前述の実施形態と同様、摺動ニップＮ１内に抵抗発熱体３１を配置するとともに、潤滑剤の塗布量を適正に設定することで、定着ベルト２０とヒータ２２との間の良好な摺動状態を形成することができる。また図２７の実施形態においても、摺動ニップＮ１内に抵抗発熱体３１を配置するとともに、潤滑剤の塗布量を適正に設定することで、加熱ベルト１２０とヒータ２２との間の良好な摺動状態を形成することができる。
【0118】
また、本発明は、上記の実施形態で説明したような定着装置に限らず、用紙に塗布されたインクを乾燥させる乾燥装置、さらには、被覆部材としてのフィルムを用紙等のシートの表面に熱圧着するラミネータや、包材のシール部を熱圧着するヒートシーラーなどの熱圧着装置のような加熱装置にも適用可能である。このような装置にも本発明を適用することで、回転部材と加熱部材との間の良好な摺動状態を形成することができる。
【0119】
本発明に係る画像形成装置は、図１に示すカラー画像形成装置に限らず、モノクロ画像形成装置や、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等であってもよい。
【0120】
例えば図２８に示すように、本実施形態の画像形成装置１００は、感光体ドラムなどからなる画像形成手段５０と、一対のタイミングローラ１５等からなる用紙搬送部と、給紙装置７と、定着装置９と、排紙装置１０と、読取部５１と、を備える。給紙装置７は複数の給紙トレイを備え、それぞれの給紙トレイが異なるサイズの用紙を収容する。
【0121】
読取部５１は原稿Ｑの画像を読み取る。読取部５１は、読み取った画像から画像データを生成する。給紙装置７は、複数の用紙Ｐを収容し、搬送路へ用紙Ｐを送り出す。タイミングローラ１５は搬送路上の用紙Ｐを画像形成手段５０へ搬送する。
【0122】
画像形成手段５０は、用紙Ｐにトナー像を形成する。具体的には、画像形成手段５０は、感光体ドラムと、帯電ローラと、露光装置と、現像装置と、補給装置と、転写ローラと、クリーニング装置と、除電装置とを含む。トナー像は、例えば、原稿Ｑの画像を示す。定着装置９は、トナー像を加熱および加圧して、用紙Ｐにトナー像を定着させる。トナー像の定着された用紙Ｐは、搬送ローラなどにより排紙装置１０へ搬送される。排紙装置１０は、画像形成装置１００の外部に用紙Ｐを排出する。
【0123】
次に、本実施形態の定着装置９について説明する。前述の実施形態の定着装置と共通する構成については、適宜その記載を省略する。
【0124】
図２９に示すように、定着装置９は、定着ベルト２０と、加圧ローラ２１と、ヒータ２２と、ヒータホルダ２３と、ステー２４と、サーミスタ２５と、第１高熱伝導部材２８等を備える。
【0125】
定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間に定着ニップＮ２が形成される。定着ニップＮ２のニップ幅は１０ｍｍ、定着装置９の線速は２４０ｍｍ／ｓである。
【0126】
定着ベルト２０はポリイミドの基体と離型層とを備え、弾性層を有していない。離型層は、例えばフッ素樹脂からなる耐熱性のフィルム材からなる。定着ベルト２０の外径は約２４ｍｍである。
【0127】
加圧ローラ２１は、芯金２１ａと弾性層２１ｂと表層２１ｃとを含む。加圧ローラ２１の外径は２４～３０ｍｍで形成され、弾性層２１ｂの厚みは３～４ｍｍで形成される。
【0128】
ヒータ２２は、基材と、断熱層と、抵抗発熱体などを含む導体層と、絶縁層とを含み、全体の厚みが１ｍｍで形成される。また、ヒータ２２の短手方向の幅Ｙは１３ｍｍである。
【0129】
図３０に示すように、ヒータ２２の導体層は、複数の抵抗発熱体３１と、給電線３３と、電極部３４Ａ～３４Ｃとを備える。本実施形態においても、図３０の拡大図に示すように、複数の抵抗発熱体３１が長手方向に分割された分割領域としての間隔Ｂが形成される（ただし、図３０では拡大図の範囲のみで間隔Ｂを図示しているが、実際は全ての抵抗発熱体３１同士の間に間隔Ｂが設けられる）。抵抗発熱体３１により、三つの発熱部３５Ａ～３５Ｃが構成される。電極部３４Ａ，３４Ｂに通電することにより、発熱部３５Ａ，３５Ｃが発熱する。電極部３４Ａ，３４Ｃに通電することにより、発熱部３５Ｂが発熱する。例えば、小サイズ用紙に定着動作を行う場合には発熱部３５Ｂを発熱させ、大サイズ用紙に定着動作を行う場合には全ての発熱部に発熱させることができる。
【0130】
図３１に示すように、ヒータホルダ２３は、その凹部２３ｄにヒータ２２および第１高熱伝導部材２８を保持する。凹部２３ｄは、ヒータホルダ２３のヒータ２２側に設けられる。凹部２３ｄは、ヒータ２２のその他の面よりもステー２４側に凹となった基材３０に略平行な面２３ｄ１と、ヒータホルダ２３の長手方向両側（一方側でもよい）でヒータホルダ２３の内側に設けられた壁部２３ｄ２と、短手方向両側でヒータホルダ２３の内側に設けられた壁部２３ｄ３とにより構成される。ヒータホルダ２３はガイド部２６を有する。ヒータホルダ２３はＬＣＰ（液晶ポリマー）により形成される。
【0131】
図３２に示すように、コネクタ６０は、樹脂製（例えばＬＣＰ）のハウジングと、ハウジング内に設けられた複数のコンタクト端子等を備える。
【0132】
コネクタ６０は、ヒータ２２とヒータホルダ２３とを表側と裏側から一緒に挟むようにして取り付けられる。この状態で、各コンタクト端子が、ヒータ２２の各電極部に接触（圧接）することで、コネクタ６０を介して発熱部３５と画像形成装置に設けられた電源とが電気的に接続される。これにより、電源から発熱部３５へ電力が供給可能な状態となる。なお、各電極部３４は、コネクタ６０との接続を確保するため、少なくとも一部が絶縁層に被覆されておらず露出した状態となっている。
【0133】
フランジ５３は、定着ベルト２０の長手方向の両側に設けられ、定着ベルト２０の両端をベルトの内側から保持する。フランジ５３は定着装置９の筐体に固定される。フランジ５３はステー２４の両端に挿入される（図３２のフランジ５３からの矢印方向参照）。
【0134】
コネクタ６０のヒータ２２およびヒータホルダ２３に対する取り付け方向はヒータの短手方向である（図３２のコネクタ６０からの矢印方向参照）。コネクタ６０のヒータホルダ２３に対する取り付け時に、コネクタ６０とヒータホルダ２３との一方に設けた凸部が、他方に設けた凹部に係合し、凸部が凹部内を相対移動する構成としてもよい。またコネクタ６０は、長手方向のいずれか一方側であって、加圧ローラ２１の駆動モータが設けられる側とは反対側で、ヒータ２２およびヒータホルダ２３に取り付けられる。
【0135】
図３３に示すように、定着ベルト２０の内周面に対向して、定着ベルト２０の長手方向中央側と端部側にそれぞれサーミスタ２５が設けられる。サーミスタ２５により検知された定着ベルト２０の長手方向中央側と端部側のそれぞれの温度に基づいて、ヒータ２２を制御する。
【0136】
定着ベルト２０の内周面に対向して、定着ベルト２０の長手方向中央側と端部側にそれぞれサーモスタット２７が設けられる。サーモスタット２７により検知された定着ベルト２０の温度が定められた閾値を超えた場合には、ヒータ２２への通電を停止する。
【0137】
定着ベルト２０の長手方向両端には、定着ベルト２０の各端部を保持するフランジ５３が設けられる。フランジ５３はＬＣＰ（液晶ポリマー）により形成される。
【0138】
図３４に示すように、フランジ５３にはスライド溝５３ａが設けられる。スライド溝５３ａは、定着ベルト２０の加圧ローラ２１に対する接離方向に延在する。スライド溝５３ａには定着装置９の筐体の係合部が係合する。この係合部がスライド溝５３ａ内を相対移動することにより、定着ベルト２０は加圧ローラ２１に対する接離方向へ移動できる。
【0139】
以上の定着装置９においても、前述の実施形態と同様、摺動ニップＮ１内に抵抗発熱体３１を配置するとともに、潤滑剤の塗布量を適正に設定することで、定着ベルト２０とヒータ２２との間の良好な摺動状態を形成することができる。
【0140】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
【0141】
本発明に係る画像形成装置は、図１に示すカラー画像形成装置に限らず、モノクロ画像形成装置や、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等であってもよい。
【0142】
記録媒体としては、用紙Ｐ（普通紙）の他、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシート、プラスチックフィルム、プリプレグ、銅箔等が含まれる。
【0143】
本発明の態様は、例えば以下の通りである。
＜１＞
回転部材と、
前記回転部材との間に外面ニップ部を形成する加圧部材と、
前記回転部材の内側に設けられ、基材と抵抗発熱体とを有する加熱体と、
前記加熱体を保持する凹部を有する保持部材と、
前記加熱体の前記回転部材に対する摺動面もしくは前記回転部材の内面に塗布される潤滑剤と、を備えた加熱装置であって、
前記加熱体と前記回転部材の内面とにより形成するニップ部を摺動ニップとすると、
前記抵抗発熱体は記録媒体搬送方向の前記摺動ニップ内に設けられ、
前記記録媒体搬送方向の前記摺動ニップの外側であって、前記回転部材と前記加熱体との間に前記潤滑剤を保持する潤滑剤保持領域が設けられ、
前記潤滑剤の塗布量をＰ、前記回転部材内面の凹凸高さをＡ、前記回転部材の長手方向の幅をＸ１、前記回転部材の周長をＢ、潤滑剤の比重をＣ、前記潤滑剤保持領域の体積をＤとすると、以下の式を満たすことを特徴とする加熱装置である。
Ａ×Ｘ１×Ｂ×Ｃ≦Ｐ≦Ｄ×Ｃ
＜２＞
前記潤滑剤がフッ素グリースである＜１＞記載の加熱装置である。
＜３＞
前記回転部材は弾性層を有する＜１＞または＜２＞記載の加熱装置である。
＜４＞
前記回転部材の外径が前記加圧部材の外径よりも大きい＜１＞から＜３＞いずれか記載の加熱装置である。
＜５＞
前記加熱体の前記回転部材側の表面粗さが０．０５μｍ以下である＜１＞から＜４＞いずれか記載の加熱装置である。
＜６＞
前記回転部材の内面の表面粗さが０．５μｍ以下である＜１＞から＜５＞いずれか記載の加熱装置である。
＜７＞
＜１＞から＜６＞いずれか記載の加熱装置により、記録媒体上の熱を加熱して定着させる定着装置である。
＜８＞
＜７＞記載の定着装置を備えた画像形成装置である。
＜１＞
回転部材と、
前記回転部材との間に外面ニップ部を形成する加圧部材と、
前記回転部材の内側に設けられ、基材と抵抗発熱体とを有する加熱体と、
前記加熱体を保持する凹部を有する保持部材と、
前記加熱体の前記回転部材に対する摺動面もしくは前記回転部材の内面に塗布される潤滑剤と、を備えた加熱装置であって、
前記加熱体と前記回転部材の内面とにより形成するニップ部を摺動ニップとすると、
前記抵抗発熱体は記録媒体搬送方向の前記摺動ニップ内に設けられ、
前記記録媒体搬送方向の前記摺動ニップの外側であって、前記回転部材と前記加熱体との間に前記潤滑剤を保持する潤滑剤保持領域が設けられ、
前記潤滑剤の塗布量をＰ、前記回転部材内面の凹凸高さをＡ、前記回転部材の長手方向の幅をＸ１、前記回転部材の周長をＢ、潤滑剤の比重をＣ、前記潤滑剤保持領域の体積をＤとすると、以下の式を満たすことを特徴とする加熱装置である。
Ａ×Ｘ１×Ｂ×Ｃ≦Ｐ≦Ｄ×Ｃ
＜２＞
前記潤滑剤がフッ素グリースである＜１＞記載の加熱装置である。
＜３＞
前記回転部材は弾性層を有する＜１＞または＜２＞記載の加熱装置である。
＜４＞
前記回転部材の外径が前記加圧部材の外径よりも大きい＜１＞から＜３＞いずれか記載の加熱装置である。
＜５＞
前記加熱体の前記回転部材側の表面粗さが０．０５μｍ以下である＜１＞から＜４＞いずれか記載の加熱装置である。
＜６＞
前記回転部材の内面の表面粗さが０．５μｍ以下である＜１＞から＜５＞いずれか記載の加熱装置である。
＜７＞
＜１＞から＜６＞いずれか記載の加熱装置により、記録媒体上の熱を加熱して定着させる定着装置である。
＜８＞
＜７＞記載の定着装置を備えた画像形成装置である。
【符号の説明】
【0144】
１ 画像形成装置
９ 定着装置（加熱装置）
２０ 定着ベルト（回転部材）
２１ 加圧ローラ（加圧部材）
２２ ヒータ（加熱体）
２３ ヒータホルダ（保持部材）
２３ｂ 凹部
３０ 基材
３１ 抵抗発熱体
３２ 絶縁層
４０ グリース溜まり（潤滑剤保持領域）
９０ フッ素グリース（潤滑剤）
Ａ 用紙搬送方向（記録媒体搬送方向）
Ｎ１ 摺動ニップ
Ｎ２ 定着ニップ（外面ニップ部）
Ｘ 長手方向
Ｙ 短手方向（記録媒体搬送方向）
９ 定着装置（加熱装置）
２０ 定着ベルト（回転部材）
２１ 加圧ローラ（加圧部材）
２２ ヒータ（加熱体）
２３ ヒータホルダ（保持部材）
２３ｂ 凹部
３０ 基材
３１ 抵抗発熱体
３２ 絶縁層
４０ グリース溜まり（潤滑剤保持領域）
９０ フッ素グリース（潤滑剤）
Ａ 用紙搬送方向（記録媒体搬送方向）
Ｎ１ 摺動ニップ
Ｎ２ 定着ニップ（外面ニップ部）
Ｘ 長手方向
Ｙ 短手方向（記録媒体搬送方向）
【先行技術文献】
【特許文献】
【0145】
【特許文献1】特開２０１０－２０４５８７号公報
【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14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】