(57)【要約】【課題】画像形成装置の定着装置において、被加熱材を加熱する加熱部材の熱容量を小さくしつつ、加熱部材の温度のバラつきを低減する技術を提供する。【解決手段】定着装置は、少なくとも表層にダイヤモンド微粒子が分散含有されている加熱部材と、前記加熱部材に圧接し、前記加熱部材と協働してシートを挟持搬送する加圧部材と、前記加熱部材を加熱する加熱部と、を備える。【選択図】図１
2010026516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも表層にダイヤモンド微粒子が分散含有されている加熱部材と、
前記加熱部材に圧接し、前記加熱部材と協働してシートを挟持搬送する加圧部材と、
前記加熱部材を加熱する加熱部と、
を備える定着装置。
【請求項２】
前記ダイヤモンド微粒子が分散含有されている離型層が前記加熱部材の表層に形成されている請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記離型層は、フッ素系樹脂に前記ダイヤモンド微粒子が分散されて形成される請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記加熱部材は、円筒状の芯材の周囲に前記離型層が形成されている定着ローラである請求項２に記載の定着装置。
【請求項５】
前記定着ローラは、前記離型層と前記芯材との間に、弾性を有する弾性層が形成されている請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記弾性層は、ダイヤモンド微粒子が分散含有されている請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】
前記弾性層は、シリコーンゴムに前記ダイヤモンド微粒子が分散されて形成される請求項６に記載の定着装置。
【請求項８】
前記加熱部材は、導電層を備える無端状のベルトの外周面に前記離型層が形成されている定着ベルトである請求項２に記載の定着装置。
【請求項９】
前記加熱部材は、電磁誘導加熱によって加熱される請求項１に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記加熱部材は、少なくとも一層の導電層を備え、前記導電層は、電磁誘導加熱によって加熱される請求項９に記載の定着装置。
【請求項１１】
前記加熱部材に接触する表層にダイヤモンド微粒子が分散含有された、前記加熱部材の温度のバラつきを低減する均熱化部材をさらに備える請求項１に記載の定着装置。
【請求項１２】
表面に少なくともダイヤモンドライクカーボンを含む層を有する均熱化ローラと、
前記均熱化ローラを含む複数のローラに巻架され、前記複数のローラの回転に伴ってベルト面が移動する無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトのベルト面に圧接し、前記ベルト面と協働して、シートを挟持搬送する加圧ローラと、
前記定着ベルトを加熱する加熱部と、
を備える定着装置。
【請求項１３】
前記定着ベルトは、前記均熱化ローラと接触する面に、金属の導電層を備える請求項１２に記載の定着装置。
【請求項１４】
前記均熱化ローラは、内部にヒートパイプを備える請求項１２に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置における定着装置に関し、特に、定着装置において被加熱材であるシートを加熱する加熱部材の温度のバラつきを低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、定着装置の定着ローラや定着ベルト等には、定着ローラ等にトナーが付着することを防ぐための離型層や、定着ローラ等の表面の柔軟性を調整するための弾性層が形成されている。
【０００３】
これら離型層等は材料として主に樹脂が用いられるが、通常樹脂は金属などに比べて熱伝導率が低い。そのため、定着ローラ等の表面を構成する離型層等において温度のバラつきが生じると、その解消に時間がかかっていた。そして、定着ローラ等の円周方向や軸方向に温度のバラつきが生じたまま、トナーを定着させると、定着されたトナーの光沢ムラや色ムラの要因となる。
【０００４】
この定着ローラ等の温度のバラつきは、特に、省エネ化に対応するために、定着ローラ等の加熱部材として熱容量の小さいものを用いる場合に顕著に現れる。つまり、加熱部材の熱容量が小さいと、例えば、定着ローラ等のニップ部において紙などのシートが通過すると、定着ローラ等の表面温度がすぐに低下してしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、離型層や弾性層は熱伝導率が低く、昇温に時間がかかるため、元の温度に復帰しないまま定着処理が行われてしまう。そうすると、結果として定着時の温度にバラつきが生じてしまう。このように、定着ローラ等の温度が圧接の際にトナーの定着に必要な温度に復帰しておらず、ローラ表面に温度のバラつきが生じると、トナーの定着性能を低下させる。そうすると、結局、定着性能を維持するためには、一定の熱容量が必要となり、定着部材の熱容量をさらに小さくすることと、温度のバラつきを低減することの両立が難しかった。
【０００６】
この発明の実施の形態は、画像形成装置の定着装置において、被加熱材を加熱する加熱部材の熱容量を小さくしつつ、加熱部材の温度のバラつきを低減する技術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】
【０００７】
上述した課題を解決するため、本発明の一態様にかかる定着装置は、少なくとも表層にダイヤモンド微粒子が分散含有されている加熱部材と、前記加熱部材に圧接し、前記加熱部材と協働してシートを挟持搬送する加圧部材と、前記加熱部材を加熱する加熱部と、を備えることを特徴とする構成としている。
【０００８】
また、上記定着装置は、加熱部材に接触する表層にダイヤモンド微粒子が分散含有された、加熱部材の温度のバラつきを低減する均熱化部材をさらに備えることを特徴とする構成としている。
【０００９】
また、上記均熱化部材の表層は、フッ素系樹脂に平均粒径が０．１μｍ以上５００ｎｍ以下のダイヤモンド微粒子が分散されて形成されることを特徴とする構成としている。
【００１０】
また、本発明の別の態様に係る定着装置は、表面にダイヤモンドライクカーボンの層を有する均熱化ローラと、前記均熱化ローラを含む複数のローラに巻架され、前記複数のローラの回転に伴ってベルト面が移動する無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトのベルト面に圧接し、前記ベルト面と協働して、シートを挟持搬送する加圧ローラと、前記定着ベルトを加熱する加熱部と、を備えることを特徴とする構成としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、画像形成装置の定着装置において、被加熱材を加熱する加熱部材の熱容量を小さくしつつ、加熱部材の温度のバラつきを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態の画像形成装置が備える定着装置の断面図である。
【図２】実施形態１において、シートを連続通紙させた場合の通紙部と非通紙部との離型層の温度を測定した結果である。
【図３】実施形態１において、通紙直前の離型層の温度と、通紙後再度ニップ部に到達する直前の位置の離型層の温度を測定した結果である。
【図４】実施形態１の変形例の定着装置の断面図である。
【図５】実施形態２の定着装置の断面図である。
【図６】実施形態２の定着ローラの部分的な断面図である。
【図７】通紙直前の離型層の温度と、通紙後再度ニップ部に到達する直前の位置の離型層の温度を測定した結果である。
【図８】実施形態２の誘導加熱装置を図３の矢印Ａ方向から見た平面図である。
【図９】実施形態２の誘導加熱装置を図３の矢印Ｂ方向から見た正面図である。
【図１０】実施形態３の定着装置の断面図である。
【図１１】実施形態４の定着装置の断面図である。
【図１２】実施形態４の均熱化ローラの断面図である。
【図１３】実施携帯４にかかる、定着ベルトの温度分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
（実施形態１）
図１は、第１の実施形態の画像形成装置が備える定着装置１の断面図である。
【００１５】
定着装置１は、例えば紙やＯＨＰシート等のシートＰ上に形成されたトナーを、熱によって被加熱材としてのシートＰに定着させるための装置である。
【００１６】
定着装置１は、加熱部材としての定着ローラ２と、加圧部材としての加圧ローラ３と、剥離爪５と、接触式の温度センサであるサーミスタ６と、サーモスタット１０と、加熱部としての励磁コイル１１などを備える。この定着装置１は、不図示の駆動モータにより矢印Ｒの方向に回転駆動される定着ローラ２と、定着ローラ２に従動して矢印Ｒ’の方向に回転する加圧ローラ３と、が接しているニップ部Ｎに、表面に未定着のトナーが付着したシートＰを通過させることにより、トナーを溶融させてシートＰに押し付け、シートＰに画像を定着させることができる。
【００１７】
以下、定着装置１の各構成を説明する。
【００１８】
定着ローラ２は、上述したように、トナーを溶融するための加熱部材であり、シートＰを通す際には、トナーを溶融するために一定温度に加熱されている。また、定着ローラ２は、上述したように不図示の駆動モータにより矢印Ｒの方向に回転駆動されている。この本実施形態の定着ローラ２は、芯金８の外面に離型層７が積層されて構成される。なお、定着ローラ２の径は、例えば３０ｍｍである。
【００１９】
芯金８は、材質が鉄で、肉厚０．５ｍｍの円筒部材である。材質は、鉄以外に、ステンレス、アルミ、ステンレスとアルミの複合材を用いてもよい。また、後述する誘導加熱装置である励磁コイル１１に発生させる磁束によって、芯金８上に渦電流が発生し、芯金８は電気抵抗によって発熱する。そして、この芯金８の発熱により定着ローラ２が加熱される。
【００２０】
離型層７は、トナーが定着ローラ２に付着することを防ぎ、シートにトナーを定着させるための、離型性を有する層である。本実施形態の離型層７は、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）や、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素系の樹脂にダイヤモンド微粒子を分散させて形成されるものである。
【００２１】
本実施形態の離型層７の厚さは５μmである。また、フッ素樹脂に添加されるダイヤモンド微粒子は、平均粒径が約３００ｎｍであり、離型層７に対して３ｗｔ％の比率で分散されている。ここで、本実施形態においては、各ダイヤモンド微粒子の最大径をもって粒径とし、平均粒径は、ダイヤモンド微粒子を電子顕微鏡によって撮影し、撮影した画像からダイヤモンド微粒子を無作為に５００個抽出し、その抽出したダイヤモンド微粒子の粒径の平均値から求めた値とする。
【００２２】
ダイヤモンド微粒子を離型層７に分散させることにより、離型層７の耐摩耗性を向上することができる。従来のフッ素樹脂のみからなる離型層の場合、耐摩耗性が低いので、接触式の温度検知部であるサーミスタ６との摩擦や、通過するシートＰとの摩擦により、徐々に磨耗してしまう。そのため、定着ローラの寿命を確保するために、離型層として２０μｍ〜５０μm程度の厚さが必要であった。これに対して、本実施形態の離型層７は、耐摩耗性の向上により、厚さを５μｍとすることができる。離型層７の厚さを５μｍと薄くすることが可能となることにより、離型層７の熱容量を小さくすることができる。
【００２３】
さらに、ダイヤモンドの熱伝導率は、２０００Ｗ／Ｋ〜３３００Ｗ／Ｋであり、通常のフッ素樹脂に比べて熱伝導率が高い。そのため、離型層７にダイヤモンド微粒子を分散させることで、離型層７の熱伝導率を大幅に向上させることができる。熱伝導率が向上し、かつ、熱容量も小さくできるため、離型層７の、定着ローラ２の軸方向における温度のバラつきと、円周方向における温度のバラつきを抑えることができる。
【００２４】
ここで、図２には、定着ローラの軸方向における温度差の発生の評価のために、本実施形態の定着ローラ２と、ダイヤモンド微粒子が分散されていない従来の定着ローラによって、Ａ４−Ｒ紙を連続して通紙した際における、通紙部と非通紙部との温度を測定した結果を示す。
【００２５】
図２に示すように、本実施形態の定着ローラ２の場合、非通紙部の通紙部に対する温度上昇は、２０℃程度に抑えられる。一方、従来の定着ローラの場合、温度差は４０℃であった。定着ローラの軸方向に２０℃を超える温度差が生じている状態でシートＰを通して定着を行うと、高温部で定着された部分と低温部で定着された部分とで、定着されたトナーの光沢に差が生じたり、カラーであれば色ムラが生じてしまう要因となるため好ましくない。従来このような温度差を解消するために、定着ローラ２を加熱する熱源の出力をローラの高温部と低温部で変化させたり、均熱用のヒートパイプなどを設ける必要があった。しかし、本実施形態によれば、温度差が抑えられるため、そのような必要がない。
【００２６】
また、図３には、本実施形態の定着ローラ２と、従来の離型層（フッ素樹脂のみで構成、厚さ３０μｍ）を備える定着ローラについて、円周方向の温度復帰性能を評価するために、通紙直前の離型層の温度と、通紙後再度ニップ部に到達する直前の位置の離型層の温度を測定した結果を示す。
【００２７】
図３に示すように、本実施形態の離型層７の場合には、通紙直前の温度から、一度通紙した後再度通紙する直前における温度の低下は、２℃であった。一方、従来の離型層の場合には、温度低下が７℃であった。従って、本実施形態の場合には、通紙後の温度復帰が早く、定着ローラ２の円周方向における温度のバラつきが少ないことがわかる。円周方向における温度低下が大きいと、例えば、一枚のシートにおけるトナーの定着が、定着ローラの二周分で行われる場合、一周目は高温で定着されるが、二周目は低下した温度で定着がされることになる。このような温度のばらつきが出ると、一枚のシートにおいて、定着トナーの光沢に差が出たり、色ムラが生じてしまうことになる。本実施形態の離型層７によれば、円周方向の温度のバラつきも低減することができるため、トナーの光沢ムラや色ムラが生じることがない。
【００２８】
このように、離型層７にダイヤモンドを分散させることで、耐摩耗性を向上するとともに、熱伝導率を向上することができる。そして、耐摩耗性の向上により離型層７を薄く形成することができるので、離型層７の熱容量を小さくすることができる。これにより、ウォーミングアップの時間を短縮することもできる。
【００２９】
また、離型層７の熱伝導率が向上し、さらに厚さも薄いため、離型層７の熱抵抗が低減される。これにより、芯金８から離型層７表面に熱が素早く伝わるようになり、離型層７の温度が低下しても定着に必要な温度に即座に温度復帰することができる。よって、定着ローラ２の軸方向における温度分布のバラつき及び円周方向における温度分布のバラつきを改善することができる。温度バラつきの解消により、シートＰに定着されたトナーの光沢や色にバラつきが生じることがなく、形成される画像の画質を向上することができる。
【００３０】
なお、ダイヤモンド微粒子は、離型層７に０．０２ｗｔ％〜６０ｗｔ％の範囲で添加されることが好ましい。ダイヤモンド微粒子の分散量が多くなると、離型層７の熱伝導率は向上するが、脆くなるため、６０ｗｔ％を超えないように分散させることが好ましい。ただし、結着剤などにより脆さを解消することができる場合には、分散量を増やしてさらに耐摩耗性を向上させることは可能である。また、分散量が０．０２ｗｔ％より少ないと、耐摩耗性が向上する効果が少なく、離型層７を薄くすることができないため好ましくない。
【００３１】
また、ダイヤモンド微粒子の平均粒径は、０．１ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。この範囲を外れると、均一に分散されず、操作性上も好ましくない。
【００３２】
また、離型層７の厚みは、３μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。３μｍより薄いと、均一な厚みの層を形成することが難しく、１０μｍより厚いと、離型層７の熱容量が大きくなってしまうためである。
【００３３】
次に、加圧ローラ３は、定着ローラ２と一定のニップ幅を保つように、加圧機構４によって定着ローラ２に対して圧接されており、定着ローラ２と協働してシートＰを挟持搬送する。加圧ローラ３は、回転駆動される定着ローラ２に従動して、矢印Ｒ’の方向に回転する。定着ローラ２とのニップ部ＮにシートＰを通すことにより、シートＰ上の溶融したトナーをシートＰに圧着して定着させる。
【００３４】
本実施形態の加圧ローラ３は、径が３０ｍｍであり、芯金の周囲にシリコーンゴムまたはフッ素ゴムなどを被覆して構成される。シリコーンゴムやフッ素ゴムの層は、弾性層として機能し、定着ローラ２に圧接することでローラ表面が変形し、一定のニップ幅を形成する。これにより、通過するシートＰのトナーに対して、定着ローラの熱が確実に伝えられ、良好な定着処理がなされる。
【００３５】
次に、励磁コイル１１は、定着ローラ２を加熱するための誘導加熱装置である。励磁コイル１１は、定着ローラ２の内周に配置されており、励磁コイル１１に対して、不図示の励磁回路から高周波の交番電流を印加することにより磁束を発生させ、この磁束によって定着ローラ２の芯金８に渦電流を発生させる。そして、渦電流が発生した芯金８は、その電気抵抗によって発熱し、定着ローラ２が加熱される。
【００３６】
本実施形態の励磁コイル１１は、径が０．５ｍｍの銅線を絶縁被膜で被覆して互いに絶縁した線材を複数本束ねたリッツ線により構成される。リッツ線を用いることにより、電流の浸透深さよりもコイルの線材の径を小さくすることができ、交流電流を有効に流すことが可能になる。絶縁被膜の材料としては、耐熱性を有するポリアミドイミドを用いる。励磁コイル１１には、２０〜１００ｋＨｚの範囲の高周波数の電流を流すことができる。また、励磁回路の駆動周波数を調節することで、３００Ｗ〜１５００Ｗまで出力を調節することができる。
【００３７】
なお、本実施形態の誘導加熱装置の励磁コイル１１は、コイルの磁束を集中させるために用いる芯材を使用せず、空芯コイルとしている。空芯コイルを用いることにより、複雑な形状をした芯材を使用する必要がないので、コストを削減できる。また、励磁回路も安価になる。
【００３８】
次に、その他の機器の構成について説明する。剥離爪５は、定着ローラ２と加圧ローラ３とのニップ部Ｎよりも回転方向Ｒの下流側に配置され、シートＰを定着ローラ２から剥離させる部材である。また、サーミスタ６は、定着ローラ２のニップ部より回転方向Ｒの下流側であって、定着ローラ２の側方に配置され、定着ローラ２の温度を検出するものである。サーモスタット１０は、定着ローラ２のニップ部よりも回転方向Ｒの上流側に配置され、定着ローラ２の温度異常を検知する装置である。
【００３９】
次に、図４に基づいて、実施形態１の変形例を説明する。図４は、実施形態１の変形例の定着装置１’の断面図である。図４の定着装置１’は、無端状のベルトである定着ベルト１００と加圧ローラ１０５とによりトナーの定着を行う点が、実施形態１の定着装置１と異なる。そして、定着ベルト１００に、ダイヤモンド微粒子が分散された離型層１００ａが設けられている。このようなベルトタイプの定着装置１’においても、上述したローラタイプの定着装置１と同様の効果が得られる。以下、この変形例の定着装置１’の構成を説明する。
【００４０】
定着装置１’は、定着ベルト１００と、駆動ローラ１０１と、従動ローラ１０２と、誘導加熱装置の励磁コイル１０３と、加圧ローラ１０５とを備える。
【００４１】
定着ベルト１００は、励磁コイル１０３によって発生する磁束によって渦電流を発生するための導電層１００ｂの外側に、ポリイミドフィルムによって構成される離型層１００ａが積層されて構成される。定着ベルト１００は、駆動ローラ１０１と従動ローラ１０２に巻架されており、駆動ローラ１０１の回転により、矢印Ｒの方向に駆動される。
【００４２】
定着ベルト１００の離型層１００ａは、ダイヤモンド微粒子を分散させたポリイミドフィルムによって構成される。ダイヤモンド微粒子は、平均粒径が３００ｎｍであり、ポリイミドフィルムの離型層１００ａに３ｗｔ％添加されて分散している。また、離型層１００ａは、厚さが３０μｍである。
【００４３】
導電層１００ｂは、上述したように、誘電加熱装置によって加熱される層である。本実施形態では、この導電層１００ｂは、離型層１００ａのポリイミドフィルムにＮｉを塗布して形成される。厚さは２０μｍである。導電層１００ｂとしては、銀や銅などの他の導電性を有する材料を用いることができる。
【００４４】
駆動ローラ１０１は、定着ベルト１００を矢印Ｒ方向に駆動するように、不図示の駆動モータにより駆動される。また、従動ローラ１０２は、定着ベルト１００に一定の張力を与えるように、不図示の引っ張りばね等のテンション機構により、駆動ローラ１０１とは反対の方向に付勢されている。これによって、定着ベルト１００が駆動ローラ１０１に対してスリップしないで駆動されることができる。
【００４５】
励磁コイル１０３は、上述した励磁コイル１１と同様の原理により、定着ベルト１００を加熱する誘導加熱装置である。つまり、不図示の励磁回路によって励磁コイル１０３に高周波電流を流して磁束を発生させ、これによって定着ベルト１００の導電層１００ｂに渦電流を発生させるものである。渦電流が発生すると、導電層１００ｂは電気抵抗により発熱し、定着ベルト１００が加熱される。
【００４６】
加圧ローラ１０５は、定着ベルト１００を挟んで励磁コイル１０３に対向する位置にニップ部Ｎを形成するローラである。加圧ローラは、不図示の加圧機構により、定着ベルト１００側に押し付けられており、定着ベルト１００と一定のニップ幅のニップ部Ｎを形成する。加圧ローラ１０５は、剛体ローラ又は弾性層を有するローラのいずれでもよい。
【００４７】
以上の定着装置１’によれば、定着ベルト１００の離型層１００ａを構成するポリイミドフィルムにダイヤモンド微粒子を分散させているため、耐摩耗性及び熱伝導率が向上する。耐摩耗性が向上することにより、定着ベルト１００のポリイミドフィルムの厚さを薄くして、熱容量を小さくすることができる。これにより、ウォーミングアップの時間を短縮することができる。熱容量が小さくなると、シートが通過した部分と通過していない部分とで温度差が生じやすくなるが、ダイヤモンド微粒子を分散させることにより熱伝導率が向上しているため、そのような温度ムラを短時間で解消することができる。従って、変形例の定着装置１’よれば、定着ベルト１００の温度ムラによる、光沢ムラや色ムラが発生することがなく、良好な定着処理を行うことができる。
【００４８】
（実施形態２）
次に、実施形態２を説明する。図５は、実施形態２の定着装置３０の断面図である。
【００４９】
本実施形態の定着装置３０は、定着ローラ３２を加熱するための誘導加熱装置４０が、定着ローラ３２内ではなく、定着ローラ３２の外部に配置されている点が実施形態１の定着装置１とは異なっている。また、誘導加熱装置４０が定着ローラ３２の外部にあるため、定着ローラ３２の内部構造も異なっている。なお、実施形態１の定着装置と共通する構成については、説明を省略する。
【００５０】
以下、実施形態２の定着装置３０の構成を説明する。
【００５１】
定着装置３０は、定着ローラ３２と加圧ローラ３３と、剥離用ブレード３６と、温度検知部３８と、サーモスタット３９と、誘導加熱装置４０などを備える。
【００５２】
定着ローラ３２は、実施形態１の定着ローラと同じく、圧接している加圧ローラ３３とにより形成されるニップ部Ｎに、未定着のトナーが付着したシートＰを通すことで、熱によってトナーを溶融し、ニップ部Ｎの圧力により溶融したトナーをシートＰに圧着して定着させる。
【００５３】
本実施形態の定着ローラ３２の構成を、図６に基づいて説明する。図６は、本実施形態の定着ローラ３２の部分的な断面図である。定着ローラ３２は、内側から順に、芯金３５ａ、発泡ゴム層３５ｂ、金属導電層３５ｃ、弾性層３５ｄ、離型層３５ｅが積層されて構成されている。
【００５４】
芯金３５ａは、材質がステンレス鋼であり、肉厚２ｍｍの円筒の芯材である。
【００５５】
発泡ゴム層３５ｂは、厚さが５ｍｍの、断熱性と耐熱性を有する発泡性のシリコーンスポンジで構成される。この発泡ゴム層３５ｂは、加圧ローラ３３との間に一定のニップ幅が形成されるように、定着ローラ３２に柔軟性を与えるための層である。また、この発泡ゴム層３５ｂは、断熱性を有しているため、誘導加熱装置４０によって加熱される金属導電層３５ｃの熱が、定着ローラ３２の内部に伝わることを防ぎ、定着ローラ３２の熱効率を高めることができる。なお、本実施形態の発泡ゴム層３５ｂのゴム硬度は、アスカーＣ硬度計で２０°である。
【００５６】
金属導電層３５ｃは、誘導加熱装置４０から発生する磁束の変化によって発生する渦電流により、発熱し、定着ローラ３２を加熱するための層である。実施形態１の芯金８と同様の機能を果たすものであるが、本実施形態の場合には、誘導加熱装置４０の励磁コイルが定着ローラ３２の外部にあるため、芯金３５ａとは別に金属導電層３５ｃとして設けている。本実施形態の金属導電層３５ｃは、厚さが４０μｍのＮｉの層である。
【００５７】
弾性層３５ｄは、ローラ表面の離型層３５ｅの柔軟性を調整するための層である。この層により柔軟性を調整することで、加圧ローラとのニップ部Ｎにおいて、定着ローラ３２表面がシートＰのトナーの凹凸に正確に追従して、トナーを均一に加熱することができる。トナーが均一に加熱されることにより、シートＰに定着されたトナーに光沢のムラがなく、良好な画像の形成が可能になる。
【００５８】
そして、本実施形態の弾性層３５ｄは、ダイヤモンド微粒子を分散させたシリコーンゴムにより構成されており、厚さが２００μｍの層である。熱伝導率の高いダイヤモンド微粒子が添加されることにより、弾性層３５ｄの熱伝導率を向上することができる。ダイヤモンド微粒子の平均粒径は、３００ｎｍであり、弾性層３５ｄに３ｗｔ％分散されている。
【００５９】
離型層３５ｅは、実施形態１の離型層７と同様の層であり、ダイヤモンド微粒子が分散された、厚さ５μｍのフッ素樹脂の層である。
【００６０】
このように弾性層３５ｄと離型層３５ｅに、ダイヤモンド微粒子を分散させることで、上述したように、弾性層３５ｄと離型層３５ｅの熱伝導率を向上させることができる。また、実施形態１と同様に、定着ローラ３２の表面を構成する離型層３５ｅの耐摩耗性も向上することができる。
【００６１】
これに対して、ダイヤモンド微粒子が分散されていない場合は、弾性層３５ｄ、離型層３５ｅの熱伝導率が小さいため、誘導加熱によって加熱された金属導電層の熱がローラ表面に到達するまで時間がかかっていた。また、加熱時間の短縮のため誘導加熱装置４０の出力を上げると、弾性層３５ｄや離型層３５ｅの熱伝導率が低いため、金属導電層３５ｃとの温度差が大きくなり、金属導電層３５ｃと弾性層３５ｄとの接着層が剥離する場合があった。そのため、ウォーミングアップ時間を短縮することが難しかった。
【００６２】
しかし、本実施形態の場合、ダイヤモンド微粒子が分散された弾性層３５ｄと離型層３５ｅは熱伝導率が向上しているため、金属導電層３５ｃと、弾性層３５ｄ及び離型層３５ｅとの温度差を小さくすることができる。温度差が小さいと接着層の剥離が防止され、誘導加熱装置４０の出力を上げることができ、ウォーミングアップの時間を短縮することができる。
【００６３】
また、弾性層３５ｄと離型層３５ｅにダイヤモンド微粒子を分散させることにより、定着ローラ３２の表面の円周方向及び軸方向の温度のバラつきを低減することができる。
【００６４】
ここで、図７には、本実施形態の定着ローラ３２と、従来の離型層（フッ素樹脂のみで構成、厚さ５０μｍ）と弾性層（シリコーンゴムのみで構成、厚さ２００μｍ）を備える定着ローラについて、円周方向の温度復帰性能を評価するために、通紙直前の離型層の温度と、通紙後再度ニップ部に到達する直前の位置の離型層の温度を測定した結果を示す。
【００６５】
図７に示すように、本実施形態の弾性層３５ｄと離型層３５ｅを備える場合、通紙直前の離型層の温度から一度通紙した後再度通紙する直前の位置における温度の低下は、３℃であった。一方、ダイヤモンド微粒子が添加されていない、離型層と弾性層を有する従来の定着ローラの場合には、温度の低下が１０℃であった。
【００６６】
このように、本実施形態の定着ローラ３２によれば、弾性層３５ｄと離型層３５ｅの熱伝導率が向上され、円周方向の温度のばらつきを改善することができる。よって、円周方向の温度ムラによる定着トナーの光沢ムラや、色ムラを防止し、画質を向上することができる。
【００６７】
また、本実施形態の定着ローラ３２によれば、ダイヤモンド微粒子が分散されているため、定着ローラ３２の軸方向の温度のバラつきも改善することができる。後述するように、本実施形態の誘導加熱装置４０は、定着ローラ３２の発熱領域を制御して、小サイズのシートの連続定着処理に対応するために、励磁コイルが、定着ローラ３２の中央付近を加熱するコイル４１と、端部付近を加熱するコイル４２ａ、４２ｂとに分割されている。そのため、定着ローラ３２の、中央のコイル４１と両端のコイル４２ａ、４２ｂとのつなぎ目部分に対応する部分が加熱されにくいが、本実施形態の定着ローラ３２によれば、従来に比べ熱伝導率が向上している。そのため、加熱されている部分の熱が上記加熱されにくい部分に容易に拡散し、軸方向の温度のバラつきが軽減される。よって、励磁コイルが分割されていても、それに対応する部分において定着されたトナーの光沢ムラが生じることがない。
【００６８】
また、離型層３５ｅについては、耐摩耗性が向上し、かつ、熱伝導率も向上したため、厚さを薄くする（本実施形態では、5μｍ）ことができる。これにより、離型層３５ｅが従来のように厚い場合（例えば２０μｍ〜５０μｍ）に比べてローラ表面の柔軟性が増し、トナーに対して均一に熱が伝わるため、画質を向上することができる。
【００６９】
なお、弾性層３５ｄに分散されるダイヤモンド微粒子の平均粒径は、０．１ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。この範囲を外れると、均一に分散されず、操作性上も好ましくないためである。
【００７０】
その他の構成としては、定着ローラ３２のニップ部Ｎより回転方向Ｒの下流側に、シートＰを定着ローラ３２から剥離させるための剥離ブレード３６が配置されている。また、加圧ローラ３３のニップ部より回転方向Ｒ’の下流側にも、シートＰを加圧ローラ３３から剥離させるための剥離爪３７が配置されている。
【００７１】
また、剥離ブレード３６のさらに回転方向Ｒの下流側には、定着ローラ３２の温度を検出する温度検知装置３８が配置されている。本実施形態では、後述する図９に示すように、温度検知装置３８は、定着ローラ３２の軸方向に２つ配置されている。この温度検知装置３８で定着ローラ３２の表面温度の分布を検出し、誘導加熱装置４０の出力を調節することで、定着ローラ３２の軸方向の温度を制御することができる。
【００７２】
定着ローラ３２のニップ部から回転方向Ｒの上流側であって定着ローラの側方には、定着ローラ３２の表面温度の異常を検知するサーモスタット３９が配置されている。
【００７３】
次に、図８及び図９に基づいて、誘導加熱装置４０を説明する。図８は、誘導加熱装置４０を図５の矢印Ａ方向から見た平面図であり、図９は、図５の矢印Ｂ方向から見た正面図である（ただし、剥離ブレード３６、剥離爪３７などは図示していない）。この誘導加熱装置４０は、上述したように、実施形態１の励磁コイルと同様に、コイルによって磁束を発生させることにより、定着ローラ３２の金属導電層３５ｃを発熱させてローラを加熱する装置である。本実施形態では、誘導加熱装置４０は、定着ローラ３２の上方に設置されている。誘導加熱装置４０の励磁コイルは、定着ローラ３２の中央付近を加熱するコイル４１と、両端部付近を加熱するコイル４２ａ、４２ｂとに分割されており、通過するシートの大きさに合わせて、加熱領域を変化させることが可能である。例えば、コイル４１の長手方向の長さを、Ａ４−Ｒの短辺の長さに対応させておけば、Ａ４−Ｒを連続通紙する際に、コイル４１にのみ高周波電流を流し、定着ローラ３２のコイル４１に対応する領域のみを加熱することができる。これにより、定着ローラ３２のシートＰが通過していない領域の温度が上昇しすぎることを防ぐことができる。
【００７４】
本実施形態のコイル４１、４２ａ、４２ｂの電線の線材は、実施形態１と同様である。そして、本実施形態の誘導加熱装置４０は、コイルの電線の巻き数を減らしてもコイルの特性を十分に発揮できるように、コイルは磁性体コア４３に巻かれている。それぞれのコア４３の幅は１５ｍｍであり、コア同士の間隔は５ｍｍで配置されている。コアの間隔を広げすぎると、定着ローラ３２の軸方向で温度ムラが生じる原因となるため、本実施形態では５ｍｍとしている。
【００７５】
なお、この誘導加熱装置４０は、実施形態１と同様に、不図示の励磁回路（インバータ回路）によって高周波電流が印加され、磁束を発生させる。
【００７６】
このように、本実施形態の定着装置３０によれば、弾性層３５ｄと離型層３５ｅにダイヤモンド微粒子が分散されているため、弾性層３５ｄと離型層３５ｅの熱伝導率を向上することができる。また、離型層３５ｅについては、耐摩耗性を向上することができる。
【００７７】
これにより、離型層については、層の厚さを薄くすることが可能になる。層の厚さが薄くなると、定着ローラ３２の表面の硬度を柔らかくすることができるため、トナーに均一に熱が加えられ、カラー画像の画質を向上することができる。
【００７８】
また、離型層３５ｅが薄いため熱容量が小さくなり、かつ、弾性層３５ｄと離型層３５ｅの熱伝導率が向上することにより、ウォームアップ時間が短縮され、定着ローラ３２の軸方向、円周方向の温度のバラつきが低減される。
【００７９】
さらに、金属導電層３５ｃと弾性層３５ｄなどとの層同士の温度差も低減されるため、誘導加熱装置４０の出力を従来にくらべて大きくすることができるため、ウォームアップ時間を短縮できる。
【００８０】
（実施形態３）
次に、実施形態３を説明する。図１０は、実施形態３の定着装置７０の断面図である。
【００８１】
実施形態３の定着装置７０は、均熱化ローラ７１を備える点と、ダイヤモンド微粒子が、定着ローラ７５の弾性層７５ｄや離型層７５ｅではなく、均熱化ローラ７１の表面を構成する層に分散されている点が、前述の実施形態と異なる。以下、実施形態３の定着装置７０の構成を説明する。なお、実施形態１、２に共通する点については説明を省略する。
【００８２】
均熱化ローラ７１は、定着ローラ７５の主に軸方向の温度ムラを解消する部材である。均熱化ローラ７１は、定着ローラ７５に従動して回転しながら接触することにより、定着ローラ７５から熱を移動させる。これにより、定着ローラ７５の軸方向の熱移動を促進させて、定着ローラ７５の温度のバラつきを解消することができる。
【００８３】
均熱化ローラ７１は、内側から順に、芯金７２と離型層７３が積層されて構成されている。
【００８４】
芯金７２は、外径が２０ｍｍ、肉厚が２．５ｍｍのアルミニウムのパイプである。
【００８５】
芯金７２の外側に形成される離型層７３は、定着ローラ７５表面に微小に残ったトナーが、均熱化ローラ７１に付着することを防ぐための層である。この離型層７３は、ダイヤモンド微粒子が分散されたフッ素樹脂により構成される、厚さ５μｍの層である。添加されるダイヤモンド微粒子は、平均粒径が３００ｎｍであり、離型層７３に対して３ｗｔ％分散されている。
【００８６】
均熱化ローラ７１の離型層７３にダイヤモンド微粒子を分散させることにより、均熱化ローラ７１のローラ表面の熱伝導率を高めることができる。これにより定着ローラ７５から均熱化ローラ７１への熱伝導が速やかに起こり、定着ローラ７５の温度ムラを効果的に解消することができる。
【００８７】
一方、均熱化ローラに離型層を積層させず、芯金が定着ローラに直接接触する場合、金属の芯金は熱伝導率が高いため、定着ローラの温度ムラを解消する効果が高い。しかし、定着ローラのローラ表面には、離型層が形成されており、金属と離型層とでは、金属のほうがトナーが付着しやすい。そのため、均熱化ローラに離型層を形成しない場合には、定着ローラに残ったトナーは、均熱化ローラに付着し、堆積してしまう。均熱化ローラ表面にトナーが堆積した部分は熱伝導率が低下するため、結果として均熱化ローラの熱伝導率が低下したり、定着ローラ７５からの熱移動にムラが生じたりして好ましくない。均熱化ローラ表面に堆積したトナーを除去するために、クリーニング機構を設けることもできるが、装置の大型化を招き好ましくない。従って、均熱化ローラのローラ表面には、離型層を形成する必要がある。
【００８８】
しかし、均熱化ローラに離型層を設ける場合にも、単にフッ素樹脂の離型層を設ける場合には、定着ローラ７５との接触による磨耗を考慮して、離型層を厚さ１５μｍ〜５０μｍ程度設ける必要がある。フッ素樹脂の熱伝導率は金属に比べると低いため、このような厚みの離型層を設けると均熱効果が低くなってしまう。
【００８９】
これに対して、本実施形態の均熱化ローラ７１の場合には、上記のように離型層７３にダイヤモンド微粒子が分散されているため、耐摩耗性が高く、離型層７３の厚みを５μｍと薄く形成することが可能である。さらに、ダイヤモンド微粒子が熱伝導率が高いことと、離型層７３の厚みを５μｍと薄くすることができることにより、均熱化ローラ７１の熱伝導率を向上することができる。したがって、本実施形態の均熱化ローラ７１によれば、定着ローラ７５の均熱化効果を著しく向上することができる。
【００９０】
また、離型層７３により、トナーの付着もないため、均熱化ローラ７１に対する特殊なクリーニング機構が必要ない。従って、定着装置７０およびこれを備える画像形成装置の小型化が可能になる。
【００９１】
本実施形態のその他の構成について説明する。
【００９２】
定着ローラ７５は、芯金７５ａと、発泡ゴム層７５ｂと、金属導電層７５ｃと、弾性層７５ｄと、離型層７５ｅで構成される。定着ローラ７５の基本的な構成や各層の機能は実施形態２の定着ローラ３２と共通するが、弾性層７５ｄと離型層７５ｅにダイヤモンド微粒子が分散されていない点が実施形態２と異なる。
【００９３】
弾性層７５ｄは、シリコーンゴムのみで構成される厚さ２００μｍの層である。
【００９４】
また、離型層７５ｅは、フッ素樹脂のみで構成される厚さ３０μｍの層である。本実施形態の定着ローラ７５の離型層７５ｅは、ダイヤモンド微粒子が分散されていないため、磨耗を考慮して、実施形態２の離型層３５ｅ（５μｍ）よりも厚みが厚い。
【００９５】
以上の本実施形態の定着装置７０によれば、均熱化ローラ７１の耐摩耗性、熱伝導率を向上することができる。均熱化ローラ７１の熱伝導率の向上により、定着ローラ７５の離型層や弾性層にダイヤモンド微粒子を分散させていなくても、定着ローラ７５の軸方向の温度ムラを効果的に解消することができる。従って、シートＰに定着されるトナーの光沢ムラや色ムラなどを低減し、高画質の画像を形成することができる。
【００９６】
（実施形態４）
次に、実施形態４を説明する。図１１は、実施形態４の定着装置８０の断面図である。
【００９７】
定着装置８０は、定着ローラ８１と定着ベルト８２とからなる加熱部材と、均熱化ローラ８３と、加圧ローラ８４と、加熱部としての誘導加熱装置８５と、サーモパイル８６と、剥離ブレード８７と、剥離爪８８などを備える。
【００９８】
本実施形態の定着装置８０は、未定着のトナーが付着したシートＰを、無端の定着ベルト８２と加圧ローラ８４とのニップ部Ｎに通すことで、シートＰにトナーを定着させる装置である。
【００９９】
以下、図１１に基づいて、定着装置８０の各構成を説明する。
【０１００】
まず、トナーをシートＰに定着するためにシートＰ上のトナーを加熱する加熱部材に関する構成を説明する。本実施形態の加熱部材は、誘導加熱装置８５によって発生した磁束により、定着ベルト８２の金属導電層８２ａが加熱され、その熱により定着ベルト８２と加圧ローラ８４とが圧接するニップ部Ｎを通過するシートＰに付着しているトナーを加熱するものである。
【０１０１】
定着ローラ８１は、均熱化ローラ８３とともに定着ベルト８２が巻架されるローラであり、不図示のモータによって駆動される加圧ローラ８４に従動して定着ベルト８２を矢印Ｒ方向に回転させる。本実施形態の定着ローラ８１は、径が５０ｍｍであり、厚さ２ｍｍの芯金８１ａと、その外側に積層される厚さ５ｍｍの発泡ゴム層８１ｂとを備える。
【０１０２】
定着ベルト８２は、誘導加熱装置８５によって、金属導電層８２ａが発熱し、その熱によってシートＰ上のトナーを加熱して溶融させる加熱部材である。定着ベルト８２は、定着ローラ８１と均熱化ローラ８３に、一定の張力が保たれて巻架されている。そして、定着ベルト８２と加圧ローラ８４との圧接位置にニップ部Ｎが形成される。この定着ベルト８２は、金属導電層８２ａと、弾性層８２ｂと、離型層８２ｃとが積層されて構成される。
【０１０３】
金属導電層８２ａは、誘導加熱装置８５から発生する磁束の変化によって発生する渦電流により、発熱し、定着ベルト８２を加熱するための層である。金属導電層８２ａは、厚さが４０μｍのニッケルの層である。なお、金属導電層８２ａの材質としては、ニッケルの他に、ステンレス鋼やアルミ又はステンレス鋼とアルミの複合材などの金属を用いることができる。
【０１０４】
弾性層８２ｂは、加圧ローラ８４と一定のニップ幅を形成するように、定着ベルト８２に柔軟性を与えるための層である。本実施形態の弾性層８２ｂは、弾性を有する厚さが２００μｍのシリコーンゴムの層である。
【０１０５】
離型層８２ｃは、定着ベルトの外周面であるベルト面を形成し、定着ベルト８２にトナーが付着することを防ぐための層である。本実施形態の離型層８２ｃは、厚さが５０μｍのＰＦＡ（テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）の層である。材質としては、その他に、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素系の樹脂を用いることができる。
【０１０６】
均熱化ローラ８３は、定着ベルト８２の軸方向の温度ムラを解消する部材である。均熱化ローラ８３は、定着ベルト８２と接触することにより定着ベルト８２から熱を移動させて、定着ベルト８２の軸方向の熱移動を促進させることにより、定着ベルト８２の温度ムラを解消することができる。
【０１０７】
均熱化ローラ８３は、内側から順に、ヒートパイプ８３ａと、金属パイプ８３ｂと、ダイヤモンドライクカーボン（以下、ＤＬＣとよぶ）がコーティングされて形成されるＤＬＣ層８３ｃとが積層されて構成されている。
【０１０８】
ヒートパイプ８３ａは、均熱化ローラ８３の軸方向の温度差を均一にするための熱移動部材である。ヒートパイプ８３ａは、外径が１６ｍｍの銅製のヒートパイプである。
【０１０９】
金属パイプ８３ｂは、外径が１７ｍｍ、肉厚が０．５ｍｍのアルミニウムのパイプである。なお、材質としては、鉄、銅、ステンレスなどを用いることもできる。
【０１１０】
ヒートパイプ８３ａと金属パイプ８３ｂとの結合は、ヒートパイプ８３ａを金属パイプ８３ｂに挿入して、熱を加えることにより結合する。図１２には、熱を加える前の、ヒートパイプ８３ａが金属パイプ８３ｂに挿入された状態の断面図を示す。熱を加える前は、ヒートパイプ８３ａと金属パイプ８３ｂとの間に隙間Ｓが存在する。この状態から、均熱化ローラ８３を約３００℃に加熱すると、ヒートパイプ８３ａと金属パイプ８３ｂは、外径方向に膨張する。そして両者は、線膨張係数が異なるため、常温に戻すと上記隙間Ｓがなくなり、結合した状態となる。このような結合により、ヒートパイプ８３ａと金属パイプ８３ｂとは隙間なく密着し、両者の境界における接触熱抵抗を減らすことができる。したがって、定着ベルト８２から伝わって生じる金属パイプ８３ｂの軸方向に生じる温度差が速やかにヒートパイプ８３ａに伝わり、ヒートパイプ８３ａにおいて高温部から低温部に熱が伝わって、熱が均一化される。これにより、均熱化ローラ８３の温度差を軸方向に均一にすることができる。よって、本実施形態の均熱化ローラ８３によれば、定着ベルト８２に生じる均熱化ローラ８３の軸方向における温度ムラを、すばやく解消することができる。
【０１１１】
なお、隙間Ｓをなくすための上記加熱温度は、ヒートパイプ８３ａの耐熱温度に基づいて、３００℃以下であることが好ましい。３００℃を超えるとヒートパイプ８３ａ内の空気が膨張して、パイプに亀裂が生じる可能性があるためである。
【０１１２】
ＤＬＣ層８３ｃは、定着ベルト８２との接触によって均熱化ローラ８３表面が磨耗することを防ぐための層である。本実施形態のＤＬＣ層８３ｃは、ＤＬＣが、金属パイプ８３ｂの表面に、厚さ１μｍコーティングされて形成される。このＤＬＣ層８３ｃは、高真空中においてイオン化蒸着法により成膜される。ＤＬＣは、炭素を主成分とした素材表面改質用硬質膜であり、平滑な表面構造を有し、優れた耐摩耗性を有する。従って、均熱化ローラ８３の表面にＤＬＣ層８３ｃを形成することにより、均熱化ローラ８３と定着ベルト８２との回転摺動性を向上することができる。これにより、定着ベルト８２の内側の金属導電層８２ａと均熱化ローラ８３の表面との磨耗を防止することができる。また、ＤＬＣ層８３ｃは、熱伝導率が４０Ｗ／ｍＫ程度であり、フッ素樹脂の熱伝導率（例えば、ＰＦＡの場合、０．５〜０．８Ｗ／ｍＫ程度）に比べて高い。したがって、ＤＬＣ層８３ｃによれば、均熱化ローラ８３の優れた熱移動性能を損なうことなく、耐摩耗性、摺動性を確保することができる。
【０１１３】
一方、ＤＬＣ層８３ｃを形成しないで、金属パイプ８３ｂと定着ベルト８２とを直接接触させた場合、ＤＬＣ層８３ｃよりも金属の金属パイプ８３ｂの方が熱伝導率が高いため、優れた均熱効果が得られる。しかし、アルミニウムを材料とする金属パイプ８３ｂと、定着ベルト８２の内側のニッケルを材料とする金属導電層８２ａと、が接触することにより、硬度の低いアルミニウムの金属パイプ８３ｂが磨耗してしまう。金属パイプ８３ｂから削れたアルミニウムは、上記金属導電層８２ａに付着するが、アルミニウムが付着すると、誘導加熱装置８５の励磁コイル８５ａと、定着ベルト８２との磁気結合特性が変化してしまう。磁気結合特性が変化すると、相互インダクタンスが変化して電力変動が発生したり、励磁コイル８５ａに流れる電流量が増えて、誘導加熱の効率が低下する場合があり、好ましくない。また、逆に、金属パイプ８３ｂをニッケルよりも硬度の高い金属とした場合には、金属導電層８２ａが磨耗するため好ましくない。
【０１１４】
また、均熱化ローラの表面にＰＦＡなどのフッ素樹脂の層を形成することで、金属同士の接触による磨耗を防ぐことができ、摺動性も良好である。しかし、フッ素樹脂などを用いた層の場合、上述したように熱伝導率が低く、均熱ローラの均熱効果が損なわれてしまうため、好ましくない。
【０１１５】
ここで、図１３には、定着ベルト８２の均熱化ローラ８３軸方向の長さよりも短い幅のＡ４−Ｒの用紙を、定着装置８０に連続して通過させて定着を行った際の、定着ベルト８２の温度分布を示す。図１３のＤＬＣが、本実施形態のＤＬＣ層８３ｃを備える定着ベルト８２の温度分布であり、ＰＦＡがフッ素樹脂の層が表面に形成された定着ベルトの温度分布である。図１３のグラフからわかるように、本実施形態の定着ベルト８２の方が、Ａ４−Ｒの通紙領域と、Ａ４−Ｒの通紙領域ではない領域との温度差が少ないことがわかる。よって、本実施形態の均熱化ローラ８３によれば、定着ベルト８２を効果的に均熱化することができる。一方、フッ素樹脂の層の場合、定着ベルトから均熱化ローラへの熱移動効率が本実施形態の場合に比べて低いため、通紙領域と通紙領域ではない領域との温度差が大きく、均熱化ローラの熱移動性を十分利用することができない。
【０１１６】
さらに、均熱化ローラ８３にＤＬＣ層８３ｃを設ける別の利点として、ヒートパイプ８３ａの耐熱温度よりも低い温度でＤＬＣ層８３ｃを形成することができるという点が挙げられる。ＤＬＣ層は、高真空中においてイオン化蒸着法により成膜され、成膜時の温度は通常２００℃以下である。ヒートパイプ８３ａの耐熱温度は上述のように３００℃程度であるため、耐熱温度より低い温度でＤＬＣ層を形成できる。したがって、ヒートパイプ８３ａが金属パイプ８３ｂに挿入された状態でＤＬＣのコーティング処理を行う場合でも、ヒートパイプ８３ａに亀裂が生じたりすることはない。一方、ローラ表面の層として、フッ素樹脂層を設ける場合、フッ素樹脂のコーティング加工処理の温度は通常３８０℃である。したがって、ヒートパイプ８３ａに亀裂が生じる可能性があり好ましくない。
【０１１７】
なお、ＤＬＣ層８３ｃの厚みは、１μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。耐摩耗性を確保するために１μｍ以上が好ましく、５μｍより厚いと、均熱化ローラの熱移動性を損なうためである。
【０１１８】
次に、加圧ローラ８４は、定着ベルト８２と一定のニップ幅を保つように、加圧機構８４ａによって定着ローラ８１との間の定着ベルト８２に対して圧接されており、ベルト面と協働してシートＰを挟持搬送する。この加圧ローラ８４は、不図示の駆動モータにより矢印Ｒ’の方向に回転駆動される。これにより、定着ベルト８２および定着ローラ８１は、加圧ローラ８４に従動して、矢印Ｒの方向に回転する。定着ベルト８２とのニップ部ＮにシートＰを通すことにより、定着ベルト８２によって溶融したトナーを加圧ローラ８４による圧力でシートＰに圧着する。
【０１１９】
本実施形態の加圧ローラ８４は、径が５０ｍｍであり、芯金の周囲にシリコーンゴムまたはフッ素ゴムなどが被覆されて構成される。シリコーンゴムやフッ素ゴムの層は、弾性層として機能し、定着ベルト８２及び定着ローラ８１に圧接することでローラ表面が変形し、一定のニップ幅を形成する。これにより、通過するシートＰのトナーに対して、定着ローラの熱が確実に伝えられ、良好な定着処理がなされる。
【０１２０】
誘導加熱装置８５は、励磁コイル８５ａと磁性体コア８５ｂを備え、定着ベルト８２の外周に配置される。この誘導加熱装置８５は、不図示の励磁回路（インバータ回路）から励磁コイル８５ａに印加される高周波電流によって磁束を発生させる。そして磁束の変化により定着ベルト８２の金属導電層８２ａに渦電流を発生させ、渦電流が発生した金属導電層８２ａは電気抵抗により発熱する。この金属導電層８２ａの発熱により、定着ベルト８２が加熱されることができる。
【０１２１】
励磁コイル８５ａは、径が０．５ｍｍの銅線の表面を絶縁材により被覆した線材を複数本束ねたリッツ線を巻いて形成される。本実施形態のリッツ線は、絶縁材として耐熱性を有するポリアミドイミドにより被覆された銅線を１６本束ねたものを用いた。リッツ線を用いることにより、電流の浸透深さよりもコイルの線材の径を小さくすることができ、交流電流を有効に流すことが可能になる。
【０１２２】
本実施形態では、励磁コイル８５ａに２０〜１００ｋＨｚの範囲で高周波電流を印加することができる。また、誘導加熱装置８５の出力は、不図示の励磁回路の駆動周波数を調節することで、２００Ｗ〜１５００Ｗまで出力を調節することができる。
【０１２３】
サーモパイル８６は、定着ベルト８２の温度を検出する。サーモパイル８６が検出する定着ベルト８２の温度に基づいて、励磁回路からの電流が調節されて、定着ベルト８２の温度を制御することができる。これにより、定着ベルト８２の温度がトナーの定着に必要な温度に維持される。
【０１２４】
剥離ブレード８７及び剥離爪８８は、ニップ部よりシートＰの搬送方向の下流側に配置されて、それぞれ定着ベルト８２と加圧ローラ８４からシートＰを剥離させるための部材である。
【０１２５】
以上の本実施形態の定着装置８０によれば、均熱化ローラ８３にＤＬＣ層８３ｃが形成されているため、ＤＬＣ層８３ｃの優れた耐摩耗性及び摺動性により、均熱化ローラ８３のローラ表面と定着ベルト８２の金属導電層８２ａとの磨耗や削れが防止される。また、ＤＬＣ層８３ｃは、熱伝導率が高いため、ＤＬＣ層８３ｃを設けることによる均熱化ローラ８３と定着ベルト８２との接触熱抵抗の増加はほとんど生じない。よって、均熱化ローラ８３の熱移動特性を損なうことなく耐摩耗性を向上することができる。したがって、定着ベルトの温度のバラつきを効果的に低減し、光沢ムラや色ムラのない良好な画質の定着処理を実現できる。
【０１２６】
さらに、ＤＬＣ層８３のコーティング処理温度が３００℃以下であるため、均熱化ローラ８３のヒートパイプ８３ａの耐熱温度以下であり、両者の結合処理においてヒートパイプが損傷することもない。
【０１２７】
なお、本実施形態では、均熱化ローラ８３のローラ表面にＤＬＣ層８３ｃを形成するとして説明したが、これに限られるものではない。コーティング処理の際の温度がヒートパイプの耐熱温度よりも低く、耐摩耗性、熱伝導率が高い材料であれば、ＤＬＣ層８３ｃの代わりとして用いることができる。例えば、タフラム（登録商標）処理によりタフラム皮膜を形成してもよい。タフラム皮膜は、硬くて機械強度に優れ、マイクロクラック等の微細凹凸に富んだ硬質アルマイトに、微小なフッ素樹脂をタフラムプロセスにて複合した皮膜である。
【０１２８】
タフラム皮膜は硬質アルマイトとフッ素樹脂の両方の効果を発揮させた高機能複合皮膜で、耐摩耗性向上・摺動性向上・かじり防止・スティックスリップの減少等の機械特性を持つ。また、処理温度も１００℃以内であり、ヒートパイプの耐熱性にも問題がない。タフラム処理の場合、均熱化ローラは本実施形態の場合と同様に、アルミニウムを用いる。タフラム皮膜の場合は２０μｍの皮膜を形成することで、均熱ローラの十分なライフ性能を確保できる。
【０１２９】
また、本実施形態では、均熱化ローラ８３の内部にヒートパイプが挿入されているが、単独の金属パイプの外側にＤＬＣ層や上記タフラム皮膜を形成しても構わない。
【０１３０】
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。そのため、前述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する全ての変形、様々な改良、代替および改質は、すべて本発明の範囲内のものである。
【符号の説明】
【０１３１】
１  定着装置、２  定着ローラ、３  加圧ローラ、４  均熱化ローラ、５  剥離爪、６  サーミスタ、７  離型層、８  芯金、１０  サーモスタット、１１  励磁コイル、Ｒ  矢印、Ｎ  ニップ部、Ｐ  シート、Ｓ  隙間、３０  定着装置、３２  定着ローラ、３３  加圧ローラ、３５ａ  芯金、３５ｂ  発泡ゴム層、３５ｃ  金属導電層、３５ｄ  弾性層、３５ｅ  離型層、３６  剥離用ブレード、３７  剥離爪、３８  温度検知部、３９  サーモスタット、４０  誘導加熱装置、４１  コイル、４２a  両端部付近を加熱するコイル、４２ｂ  両端部付近を加熱するコイル、４３  磁性体コア、５５ｅ  離型層、７０  定着装置、７１  均熱化ローラ、７２  芯金、７３  離型層、７５  定着ローラ、７５ａ  芯金、７５ｂ  発泡ゴム層、７５ｃ  金属導電層、７５ｄ  弾性層、７５ｅ  離型層、８０  定着装置、８１  定着ローラ、８２  定着ベルト、８２ａ  金属導電層、８２ｂ  弾性層、８２ｃ  離型層、８３  均熱化ローラ、８３ａ  ヒートパイプ、８３ｂ  金属パイプ、８４  加圧ローラ、８５  誘導加熱装置、８６  サーモパイル、８７  剥離ブレード、８８  剥離爪、１００  定着ベルト、１００ａ  離型層、１００ｂ  導電層、１０１  駆動ローラ、１０２  従動ローラ、１０３  励磁コイル、１０５  加圧ローラ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１３２】
【特許文献１】特開平８−２７８７１３号公報
【０１３３】
【特許文献２】特開平９−１０４９６４号公報
【０１３４】
【特許文献３】特開２００５−１８３１２２号公報
【図１】
2010026516.tif 000003
【図２】
2010026516.tif 000004
【図３】
2010026516.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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