(57)【要約】【課題】熱疲労により劣化を軽減し、加圧部材との間に一定以上のニップ幅を確保する加熱部材の性能低下を抑制することができる加熱ローラおよび定着装置を提供すること。【解決手段】軸芯１ａと、この軸芯１ａの周りに形成された弾性層１ｂと、この弾性層１ｂよりも外側に配置され、金属粒子を含む導電層１ｅと、弾性層１ｂと導電層１ｅとの間に配置される少なくとも１つのインピーダンス整合層１１ｃ、１２ｃ、１３ｃとを備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸芯と、
この軸芯の周りに形成された弾性層と、
この弾性層よりも外側に配置され、金属粒子を含む導電層と、
前記弾性層と前記導電層との間に配置される少なくとも１つのインピーダンス整合層とを備えたことを特徴とする加熱ローラ。
【請求項２】
前記導電層は、金属粒子が樹脂ペーストに混ぜ合わされている導電性ペーストにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の加熱ローラ。
【請求項３】
前記インピーダンス整合層は、金属粒子が樹脂ペーストに混ぜ合わされている導電性ペーストにより構成されていることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の加熱ローラ。
【請求項４】
前記金属粒子は、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス、アルミニウムとステンレスの複合材、鉄および錫のうち少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の加熱ローラ。
【請求項５】
前記インピーダンス層は、前記弾性層と前記導電層との間に複数配置されており、これら複数のインピーダンス層の間には、耐熱樹脂層が形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の加熱ローラ。
【請求項６】
前記弾性層と前記インピーダンス整合層との間、および前記インピーダンス整合層と前記導電層との間の少なくとも一方に、耐熱樹脂層を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の加熱ローラ。
【請求項７】
前記インピーダンス層および前記導電層のうち少なくとも一方は、軸方向に分割する割れ目を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の加熱ローラ。
【請求項８】
前記インピーダンス層および前記導電層のうち少なくとも一方は、軸方向に対して所定の角度傾く線分状に分割する割れ目を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の加熱ローラ。
【請求項９】
前記導電層は、少なくとも１つの前記インピーダンス層よりも層厚が薄いことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の加熱ローラ。
【請求項１０】
軸芯と、この軸芯の周りに形成された弾性層と、この弾性層よりも外側に配置され、金属粒子を含む導電層と、前記弾性層と前記導電層との間に配置される少なくとも１つのインピーダンス整合層とを備えた加熱部材と、
前記加熱部材に圧接している加圧部材と、
誘導加熱を利用して、前記導電層を発熱させる加熱機構とを含むことを特徴とする定着装置。
【請求項１１】
前記弾性層は、軸方向の両端部分の外径が中央部分の外径に比べて大きく、前記インピーダンス整合層との間に空隙を有し、前記外径の大きい前記両端部分において前記インピーダンス整合層と連結されていることを特徴とする請求項１０に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置に搭載され、用紙上の現像剤像を定着させる定着装置、およびこの定着装置に搭載されている加熱ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル技術を利用した画像形成装置たとえば電子複写機は、加熱により溶融された現像剤像を圧力を加えることで用紙に定着させる定着装置を有している。
【０００３】
定着装置は、現像剤例えばトナーを溶融させる加熱部材と、この加熱部材に所定の圧力を提供する加圧部材とを備え、加熱部材と加圧部材との接触領域（ニップ部）には所定の接触幅（ニップ幅）が形成される。このニップ部を通過する用紙には、加熱部材からの熱によって溶かされた用紙上の現像剤像が、加圧部材からの圧力により定着する。
【０００４】
例えば、誘導加熱を用いて加熱部材を加熱する方法として、導電性の薄膜をローラ状の外周面に有する加熱部材に、励磁コイルから発生する磁界を提供して渦電流を流し、発熱させるものが知られている。この場合、剛性を維持するため、導電性の薄膜としては、金属（例えばニッケル）からなる薄い金属膜が利用されてきた。
【特許文献１】特開２００２−９３５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、金属からなる金属膜は酸化しやすく、例えばニッケルからなる加熱部材の金属膜が、２００℃以上に加熱され、さらに加圧部材からの加圧も受けると、熱疲労により劣化し、長期にわたって機能を維持することが困難である。また、加熱が終了して冷却される際、金属膜は熱履歴により破損する虞があり、加熱部材の性能を長時間維持することは困難である。
【０００６】
また、従来より、電気鋳造あるいはメッキにより形成されるニッケル層からなる金属膜を有する加熱部材が知られている。この場合、ニッケルは２００℃付近での熱劣化が顕著であって使用上の制約が大きいことの問題や、メッキによる製造方法に関する課題、すなわち、設備の増大化、析出厚さの管理の難しさ、廃液に関する環境問題等がある。
【０００７】
よって、これらの課題を解決できる導電膜を有する加熱部材が要求されている。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためのものであって、その目的は、熱疲労により劣化を軽減し、加圧部材との間に一定以上のニップ幅を確保する加熱部材の性能低下を抑制することができる加熱ローラおよび定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によると、加熱ローラは、軸芯と、この軸芯の周りに形成された弾性層と、この弾性層よりも外側に配置され、金属粒子を含む導電層と、前記弾性層と前記導電層との間に配置される少なくとも１つのインピーダンス整合層とを備えたことを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の一態様によると、定着装置は、軸芯と、この軸芯の周りに形成された弾性層と、この弾性層よりも外側に配置され、金属粒子を含む導電層と、前記弾性層と前記導電層との間に配置される少なくとも１つのインピーダンス整合層とを備えた加熱部材と、前記加熱部材に圧接している加圧部材と、誘導加熱を利用して、前記導電層を発熱させる加熱機構とを含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、熱疲労により劣化を軽減し、加圧部材との間に一定以上のニップ幅を確保する加熱部材の性能低下を抑制することができる加熱ローラおよび定着装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の定着装置の一例を示す。
【００１４】
図１に示すように、定着装置は、用紙Ｐ上のトナーTを加熱する加熱部材（加熱ローラ）１と、加熱ローラ１に所定の圧力を与える加圧部材（加圧ローラ）２と、加圧ローラ２の所定の圧力を提供する加圧機構３と、加熱ローラ１の外周面を誘導加熱により加熱する加熱機構５とを備える。
【００１５】
加熱ローラ１は、所定の圧力で変形しない剛性（硬さ）を有する材質から構成されるシャフトである軸部材（軸芯）１ａと、この軸部材１ａのまわりに順に配置される弾性層（第１の弾性層，発泡ゴム層）１ｂ、インピーダンス整合層１ｃ、耐熱樹脂層１ｄ、加熱機構５により誘導加熱される導電層１ｅ、ソリッドゴム層（第２の弾性層）１ｆおよび離型層１ｇを有する。なお、弾性層１ｂよりも外側に配置されているインピーダンス整合層１ｃ〜離型層１ｇの積層は、外層部１Ｈ（図２参照）と以下呼称する。外層部１Ｈは、弾性層１ｂの両端部と、例えば耐熱性の接着剤等により接着されている。
【００１６】
加圧ローラ２は、軸部材２ａと、この外側に配置される弾性層（例えばシリコンゴム）２ｂと、離型層（例えばフッ素ゴム）２ｃを有する。
【００１７】
加圧機構（圧力提供機構）３は、この軸部材２ａと接続されている軸受け部材３ａを介して、加圧スプリング３ｂにより、加圧ローラ２を加熱ローラ１に向かって押し当てている。これにより、加熱ローラ１と加圧ローラ２の接触部には、用紙Ｐの搬送方向に一定の幅（ニップ幅）を有するニップ部４が形成される。
【００１８】
加圧機構３からの圧力により加圧ローラ２との間に一定以上のニップ幅を維持しながら接触している加熱ローラ１は、駆動モータ（図示せず）により矢印方向（ＣＷ）に回転される。加熱ローラ１の回転に伴い、加圧ローラ２が、矢印方向（ＣＣＷ）に回転される。
【００１９】
加熱ローラ１の外側には、加熱ローラ１の導電層１ｅに所定の磁界を提供する励磁コイル５ａと、この励磁コイル５ａの外側に配置される磁性体コア５ｂを含む加熱機構５が配置されている。なお、励磁コイル５ａの電線の巻き数は、磁性体コア５ｂを備えることにより少なくできる。
【００２０】
図示しない励磁回路（インバータ回路）から、所定の周波数の高周波電流が提供されると、励磁コイル５ａはこの周波数に応じた所定の磁界を発生する。この磁界が提供されることにより、導電層１ｅには渦電流が流れ、導電層１ｅの抵抗に応じて発生するジュール熱により加熱ローラ１は発熱する。
【００２１】
この加熱ローラ１からの熱により溶融されたトナーＴは、トナーＴが付着している用紙Ｐが加熱ローラ１と加圧ローラ２のニップ部４を通過し、加圧ローラ２により所定の圧力が加えられることで、用紙Ｐに定着される。
【００２２】
ここで、加熱ローラ２のそれぞれの構成要件についてより詳細に説明する。
【００２３】
導電層１ｅは、形成時の下地となるソリッドゴム層１ｆに導電性ペーストを均一に塗布した後、焼結させたものにより構成されている。この導電性ペーストは、樹脂ペーストに、金、銀、白金、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス、アルミニウムとステンレスの複合材、鉄又は錫等のうち、いずれか１つの金属粒子（金属フィラー）が混練されたものである。この導電層１ｅは、厚さや、構成される金属粒子の種類に応じた特定の透磁率および抵抗値を有し、この導電層１ｅには、励磁コイル５ａに流れる電流の周波数に対応する所定の浸透深さの電流（渦電流）が流れる。ちなみに、導電層１ｅの厚さが浸透深さよりも薄い場合、励磁コイル５ａから発生する磁界が例えば軸部材１ａを加熱して加熱ローラ１の内側を温めてしまう虞がある。また、誘導加熱に利用されない磁界が発生してしまうため損失となり、発熱効率が悪くなる問題がある。しかし、浸透深さを浅くするためには、周波数を高くしなければならず、所定の範囲内での周波数を使用する定着装置においては、浸透深さに応じて、励磁コイル５ａに供給する電流の周波数を自由に設定することは困難である。
【００２４】
インピーダンス整合層１ｃは、この励磁コイル５ａから発生した磁界が加熱ローラ１の外周面付近で誘導加熱として利用されるように、励磁コイル５ａからの磁界により誘導加熱される発熱対象全体のインピーダンスを整合する。本実施の形態において、インピーダンス整合層１ｃは、形成時の下地となる耐熱性樹脂層１ｄに導電性ペーストを均一に塗布した後、焼結させたものにより構成されている。この導電性ペーストは、樹脂ペーストに、金、銀、白金、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス、アルミニウムとステンレスの複合材、鉄又は錫等のうち、いずれか１つの金属粒子（金属フィラー）が混練されたものである。
【００２５】
弾性層１ｂは、例えばシリコンゴム等を発泡させた発泡ゴムにより構成されている。また、弾性層１ｂは、熱膨張による加熱ローラ２の変形を防ぐため、加熱ローラ１の内側の空気を外側に積極的に逃がすように軸方向に貫通した通気孔が複数設けられてもよい。また、この通気孔は、外周面から軸部材１ａに向う切り欠きであってもよく、外周面から軸部材１ａに達する複数の穴であってもよい。また、同じ目的で、弾性層１ｂを連続泡により形成してもよく、導電層１ｅの両端部はメッシュ状あるいはドット状の通気孔が形成されていてもよい。さらに、弾性層１ｂは、弾性層１ｂと導電層１ｅ（あるいは耐熱樹脂層１ｄ）との間に空隙を形成するため、軸方向に異なる径を有する形状、例えばテーパ状に形成されていてもよい。また、弾性層１ｂと導電層１ｅは、全面ではなく、所定の一部分のみで接着されていることが好ましい。
【００２６】
耐熱樹脂層１ｄは、例えばポリイミドを含む耐熱樹脂により構成されている。この耐熱樹脂層１ｄは、導電性ペーストを含むインピーダンス整合層１ｃと導電層１ｅとの間に配置され、加熱ローラ１の外層部１Hの機械的強度を補っている。
【００２７】
本実施の形態においては、加熱ローラ１は直径４０ｍｍに、加圧ローラ２は直径４０ｍｍに、弾性層１ｂは厚さ５ｍｍに、導電層１ｅは厚さ１０μｍに、ソリッドゴム層１ｆは厚さ２００μｍに、離型層１ｇは厚さ３０μｍに、それぞれ形成されている。なお、ソリッドゴム層１ｆは耐熱シリコンゴムにより構成され、導電層１ｅと離型層１ｇとの密着強度を高める機能を有し、離型層１ｇは、フッ素樹脂（ＰＦＡまたはＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）、もしくはＰＦＡとＰＴＦＥの混合物）により構成されている。
【００２８】
また、本実施の形態において、インピーダンス整合層１ｃ、耐熱樹脂層１ｄ、導電層１ｅ、ソリッドゴム層１ｆおよび離型層１ｇからなる積層（以下導電層積層と記す）は、外側の離型層１ｇ、ソリッドゴム層１ｆ、導電層１ｅ、耐熱樹脂層１ｄ、インピーダンス整合層１ｃを、順に、基材となる円筒状の芯材上に積層した後、内側と外側を裏返すことにより形成される。このため、上述の通り、導電層１ｅは、ソリッドゴム層１ｆに、インピーダンス整合層１ｃは、耐熱性樹脂層１ｄに、それぞれ導電性ペーストを均一に塗布した後、焼結させたものにより構成されると説明した。しかしながら、本発明の導電層積層は、これに限られず、インピーダンス整合層１ｃ、耐熱樹脂層１ｄ、導電層１ｅ、ソリッドゴム層１ｆ、離型層１ｇの順に、基材となる円筒状の芯材に積層して形成される構成であってもよい。つまり、導電層１ｅは、下地となる耐熱性樹脂層１ｄに、導電性ペーストを均一に塗布した後、焼結させたものにより構成されてもよい。
【００２９】
図１に示される通り、加熱ローラ１の周囲には、加熱ローラ１および加圧ローラ２のニップ部から回転方向の順に、用紙Ｐを加熱ローラ１から剥離するための剥離用ブレード６と、加熱ローラ１に付着するトナーを除去するためのクリーニングローラ８が配置される。また、加熱ローラ１の長手方向の所定の位置に、加熱ローラ１の周面付近の温度を検知するためのサーミスタ９と、加熱ローラ１の表面温度が異常温度まで上昇したことを検知し、励磁コイル５ａに供給されている電力を遮断するためのサーモスタッド１０が配置される。
【００３０】
また、加圧ローラ２の周囲には、用紙Ｐを加圧ローラ２から剥離するための剥離用ブレード７と、加熱ローラ１に付着するトナーを除去するためのクリーニングローラ１１が配置されている。
【００３１】
なお、サーミスタ９およびサーモスタッド１０は、それぞれ加熱ローラ１の長手方向に複数設けられていてもよい。また、剥離用ブレード６，７は、用紙Ｐが剥離されにくい場合は、それぞれ複数備えられていてもよく、用紙Ｐが剥離されやすい場合は、なくてもよい。
【００３２】
本実施の形態においては、励磁コイル５ａは、電線が架空の軸を中心に巻かれた形状を有し、加熱ローラ１の長手方向に、少なくとも通紙領域（用紙Ｐと接する領域）よりも長い長さを有する。このような形状の励磁コイル５ａは、磁束を集中的に発生でき、加熱ローラ１の導電層１ｃを局所的に発熱可能である。
【００３３】
なお、励磁コイル５ａの電線としては、表面が絶縁処理された複数の被覆銅線を束ねたリッツ線を用いる。励磁コイル５ａの電線としてリッツ線を用いることにより、有効に磁界を発生することができる。本実施の形態においては、表面を耐熱性のポリアミドイミドを用いて絶縁処理された、直径０．３ｍｍの銅線材（ポリアミドイミド銅線）を１８本束ねたリッツ線を用いた。しかし、本発明はこれに限られず、例えば直径０．５ｍｍの銅線材を１９本を束ねたリッツ線も利用可能である。
【００３４】
また、本実施の形態において、励磁コイル５ａに、図示しないインバータ回路から周波数２０〜５０ｋＨｚの範囲の高周波電流が供給されて、加熱ローラ１から出力される発熱量は、３００〜１５００Ｗの範囲で変化する。なお、この図示しないインバータ回路から供給される電流の周波数は任意に選択可能であって、特定の周波数（例えば４０ｋＨ，６０ｋＨ）を避けて、所定の周波数を選択的に使用することができる。
【００３５】
上述のとおり、導電性ペーストからなる導電層１ｅは、金属からなる金属膜に比べて耐屈曲性に優れている。また、加熱ローラ１は、耐熱樹脂層１ｄにより機械強度が補強され、柔軟性に優れている。このため、本発明の加熱ローラ１は、加熱機構５による誘導加熱や、加圧ローラ２により加圧される環境においても、熱疲労や熱履歴による劣化が軽減され、性能をより長い時間維持することができる。よって、ニップ部４のニップ幅を一定以上に確保可能であって、加熱部材のライフを延ばすことができる。
【００３６】
なお、本実施の形態において、弾性層１ｂと導電層１ｅとの間には、耐熱樹脂層１ｄが配置されると説明したが、本発明はこれに限られず、導電層１ｅとソリッドゴム層１ｆの間に配置されていてもよく、あるいは、その両方に配置に配置されていてもよい。また、十分な機械強度を確保できるのであれば、耐熱樹脂層１ｄはなくてもよい。
【００３７】
また、導電層１ｅに銅を含む導電性ペーストを利用することで、酸化被膜の影響を受けやすく、既知の銅イオン供給による化学焼結等を用いることが可能である。
【００３８】
さらに、本発明の定着装置がカラーコピー可能な画像形成装置等に搭載される場合、ニップ部４の面積を増やすため、ソリッドゴム層１ｆおよび離型層１ｇは、より熱伝導率が高い材料により構成される。
【００３９】
（第２の実施の形態）
次に図２を用いて、本発明の他の実施の形態について説明する。
【００４０】
図２に示す通り、加熱ローラ１は、軸部材１ａと、弾性層１ｂと、複数のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃと、この複数のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃの間にそれぞれ配置されている複数の耐熱樹脂層２００と、複数のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃよりも外側に配置されている導電層１ｅと、ソリッドゴム層１ｆ、および離型層１ｇを有する。なお、図１と同じ構成を有する構成要素には、同じ符号を付し、以下、その詳細な説明は省略する。
【００４１】
複数のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃは、弾性層１ｂと導電層１ｅの間に、第１のインピーダンス整合層１１ｃ、第２のインピーダンス整合層１２ｃ、第３のインピーダンス整合層１３ｃの順に導電層１ｅに近い方から配置されている。
【００４２】
複数の耐熱樹脂層２００は、上述の第１〜３のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃの間に加えて、さらに第１のインピーダンス整合層１１ｃと導電層１ｅの間と、第３のインピーダンス整合層１３ｃと弾性層１ｂとの間に、それぞれ配置されている。
【００４３】
第１〜３のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃは、上述したように、励磁コイル５ａから発生した磁界が加熱ローラ１の外周面付近で誘導加熱として利用されるように、励磁コイル５ａからの磁界により誘導加熱される発熱対象のインピーダンスを整合する。ここで、発熱対象とは、励磁コイル５ａからの磁界が提供されて渦電流が流れ、誘導加熱により加熱されるものであって、主は導電層１ｅであるが、第１〜３のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃも、励磁コイル５ａからの磁界を受けて発熱できる。
【００４４】
本実施の形態において、第１〜３のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃおよび導電層１ｅは、それぞれ１０μｍの厚さに形成されている。
【００４５】
このように、本実施の形態にかかる加熱ローラ１は、薄膜の導電層１ｅ、第１〜３のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃを備える。また、これら導電層１ｅ、第１〜３のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃは、それぞれ導電性ペーストにより構成されている。このため、高い柔軟性を示し、ニップ部４で一定以上のニップ幅を確保できる。これは、本実施の形態に係る定着装置が、カラーコピー可能な画像形成装置等に搭載された場合において、特に有益である。
【００４６】
また、本実施の形態にかかる加熱ローラ１は、第１〜３のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃのそれぞれが、耐熱樹脂層２００により挟まれている構成である。このため、機械的強度が強く、さらに、第１〜３のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃおよび導電層１ｅを構成している導電性ペーストは、耐屈曲性に優れているという性質を有するため、柔軟性に優れている。
【００４７】
従って、本発明の加熱ローラ１は、加熱機構５により誘導加熱され、加圧ローラ２により加圧される環境においても、熱疲労や熱履歴による劣化が軽減される。このため、加熱ローラ１の性能をより長い時間維持することができ、ニップ部４のニップ幅を一定以上に確保可能である。
【００４８】
なお、複数のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃは、含まれる金属粒子の含有率や金属の種類を変更することにより透磁率および抵抗値が調整できるため、励磁コイル５ａからの磁界により誘導加熱される発熱対象の浸透深さを所定の値に調整可能である。また、第１〜３のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃは、それぞれを所定の厚さに形成し、あるいは導電層１ｅおよびインピーダンス整合層全体の数を調整して、励磁コイル５ａに対応する発熱対象の浸透深さと同等の厚さを確保できる。
【００４９】
例えば、励磁コイル５ａに供給される電流の周波数が、低い周波数（例えば３０ｋＨｚ以下）の範囲に限られている定着装置では、第１〜３のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃの厚さを厚くして、あるいは第１〜３のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃの数を増やして、浸透深さと同等の発熱対象全体の厚さを確保することができる。ちなみに、この浸透深さに応じた厚さの発熱対象を一層だけで形成しようとすると十分な柔軟性を得られず、十分なニップ幅を確保することは難しい。
【００５０】
このように、複数のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃの数、厚さ、透磁率を調整することにより、励磁コイル５ａに流れる電流の周波数と、励磁コイル５ａからの磁界により誘導加熱される発熱対象の浸透深さとを整合させて、加熱ローラ１の発熱効率を向上することができる。
【００５１】
同様に、複数のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃの数、厚さ、透磁率を、これらの外側に配置されている導電層１ｅの厚さ、材料、透磁率に対応させて調整することにより、より効果的に励磁コイル５ａからの磁界により誘導加熱される発熱対象の浸透深さを所定の値に調整可能である。なお、導電層１ｅは、複数のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃよりも加熱ローラ１の外側、すなわち励磁コイル５ａに最も近い側に配置されているため、これらに比較して浸透深さが小さくしジュール熱を多く発生させ、誘導加熱による発熱効率を高くすることが求められている。
【００５２】
例えば、導電層１ｅおよび複数のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃを同じ材料により構成する場合には、最も外側に配置されている導電層１ｅほど厚さを薄くし、複数のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃを導電層１ｅの厚さ以上に厚くすることが好ましい。これは、抵抗が断面積に反比例し、抵抗が高い方が渦電流が集中して流れ、発熱効率が高くなるからである。なお、層の厚さを浸透深さよりも薄くすることにより、無理やり渦電流の密度を上げ、発熱させることも可能である。
【００５３】
また、導電層１ｅおよび複数のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃを同じ厚さで形成する場合には、最も外側に配置されている導電層１ｅの透磁率を最も高く、複数のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃの透磁率が導電層１ｅの透磁率以下となるような材料により構成されることが好ましい。例えば、最も外側に配置される導電層１ｅにニッケル、銀、あるいはアルミニウム等を利用することが好ましい。これは、下記の式１に示されている浸透深さの式に示されている通り、透磁率が大きいほど浸透深さが小さくなるからである。なお、δは浸透深さ、ρは胴体の抵抗率、μは導体の比透磁率、ｆは電流の周波数である。
【数１】
2006259724.tif 000003
【００５４】
…（式１）
さらに、加熱ローラ１の外側の浸透深さを、内側の浸透深さに比べて小さくすることが好ましく、導電層１ｅの浸透深さを最も小さくし、それより内側に配置されている複数のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃの浸透深さが徐々に大きくなる配置であることが好ましい。この場合、外側に配置されているものが磁性体であって、内側に配置されているものが非磁性であってもよい。
【００５５】
このように、導電層１ｅと、複数のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃのそれぞれパラメータを調整することにより、導電層１ｅの発熱効率を最も高くすることができる。
【００５６】
なお、導電層１ｅあるいは複数のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃとして、銀ペーストを利用してもよい。この銀ペーストは、銀をバインダーに溶かしたものを加熱し固められており、バインダーは残存する。このため、銀ペーストの抵抗率２×１０−６Ωｃｍは、銀そのものの抵抗率５×１０−５Ωｃｍに比べて１０倍以上も大きく、誘導加熱による発熱効率が高い。よって、銀ペーストは、導電層１ｅに利用されることがより好ましい。
【００５７】
なお、導電層１ｅ、第１〜３のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃの数や膜圧を調整することにより、加熱ローラ１の剛性（硬度）を調整することができる。よって、加圧ローラ２との間に形成されるニップ部４のニップ幅も調整することができるため、例えば、導電層１ｅの膜圧を薄くして、第１〜３のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃの数を増やし、加熱ローラ２の硬度を低くして、ニップ部４のニップ幅を増やし、用紙Ｐの通過速度を速めて、通過する用紙Ｐの加熱時間を減らす、用紙Ｐの加熱時間のコントロールが可能である。
【００５８】
また、図示しないが、第１〜３のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃは、加熱ローラ１の軸方向の両端において、それぞれ電気的に接続されていてもよい。これにより、加熱ローラ１の両端部の熱伝導率がよくなり、加熱ローラ１の内側の第３のインピーダンス整合層１３ｃの熱エネルギーを、迅速に、外側の第１のインピーダンス整合層１１ｃの方へ導くことができる。よって、加熱ローラ１の両端部は、対向して配置されている励磁コイル５ａのカーブ部分によって加熱されるため、部分的に加熱ローラ１の表面温度が低下する従来の問題を改善し、加熱ローラ１の発熱ムラを回避できる。
【００５９】
（第３の実施の形態）
次に図３，４，５を用いて、本発明の他の実施の形態について説明する。
【００６０】
図３，４に示される通り、加熱ローラ１は、少なくとも導電層１ｅを分割する割れ目３００を有する。割れ目３００は、図３に示すように、加熱ローラ１の軸方向で直線状に導電層１ｅを分割するものであってもよく、図４に示すように、加熱ローラ１の外周面を螺旋状に導電層１ｅを分割するものであってもよい。
【００６１】
また、割れ目３００は、図５に示すように、第１〜３のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃのそれぞれに形成されている。この場合、割れ目３００は、導電層１ｅおよび第１〜３のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃのそれぞれにおいて、厚さ方向に所定の角度ずつずれた位置に形成されている。
【００６２】
これにより、導電層１ｅは、熱膨張した弾性層１ｂにより内側から押し上げられた場合でも、加熱ローラ１の円周方向に広がるため、導電層１ｅに亀裂や皺等が発生する事象を回避できる。また、弾性部材１ｂと導電層１ｅの熱膨張率の差異に起因して加熱ローラ２の硬度が高くなりすぎる虞があるが、導電層１ｅが円周方向に広がることにより、この事象を防止できる。
【００６３】
また、図６に示すとおり、導電層１ｅおよび第１〜３のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃのそれぞれに形成されている割れ目３００が、加熱ローラ１の周方向で位相が異なる位置に形成され、割れ目３００が厚さ方向に重なっていない。このため、割れ目３００において温度低下が生じた場合であっても、薄膜の導電層１ｅおよび第１〜３のインピーダンス整合層１１ｃ，１２ｃ，１３ｃのいずれか１つにおいて生ずる僅かな温度低下であって、無視できる程度である。よって、加熱ローラ１の外周面の温度が局所的に低下する事象が回避され、加熱ローラ１の外周面の発熱ムラを防止できる。
【００６４】
さらに、導電層１ｅよりも外側に形成されているソリッドゴム層１ｆおよび離型層１ｇには、用紙Ｐと接触する表面が凸凹にならないように、割れ目３００は形成されない。また、上述のように、導電性ペーストにより構成される導電層１ｅは、金属だけからなる導電層に比べてやわらかく、耐屈曲性に優れているため、上述のような割れ目３００が形成されても、加熱ローラ１の外周面に影響を及ぼしにくい。
【００６５】
なお、割れ目１００は、例えばエッチング等により導電層１ｅの所定領域を除去して形成されてもよく、単なる切込みであってもよい。また、図６に示されるように、割れ目３００の部分には、耐熱樹脂層２００の一部が入り込んでいる状態であってもよく、空隙でもよい。
【００６６】
（第４の実施の形態）
次に図６，７，８を用いて、本発明の他の実施の形態について説明する。
【００６７】
図６に示す通り、導電層１ｅを含む弾性層１ｂよりも外側の外層部１Ｈ（図2参照）は、軸方向の両端部に、複数の通気孔４００を有する。
【００６８】
通気孔４００は、加熱ローラ１の両端部分の非通紙領域に形成され、導電層１ｅの内側の空気を、積極的に外側へ案内する。本実施の形態では、通気孔４００は、直径１ｍｍの概略円に形成されることが好ましい。
【００６９】
従って、導電層１ｂが加熱され、内側の空気が熱膨張した場合であっても、通気孔４００により、内側の空気は外側に案内され、弾性部材１ｂと導電層１ｅの熱膨張率の差異に起因して加熱ローラ２の硬度が高くなりすぎる事象を防止できる。また、通紙領域において、高い画質の画像を得るための一定以上のニップ幅を確保できる。
【００７０】
なお、外層部１Ｈは、この通気孔４００の孔をつぶさないように、内側に配置される弾性層１ｂの外周面の一部と、例えば耐熱性の接着剤等により接着されている。また、外層部１Ｈと弾性層１ｂの中央部分とは、非接着であり、間に空隙が形成されることが好ましい。
【００７１】
また、通気孔４００は、図６に示した通り、無作為に複数形成されていてもよいが、例えば、図７に示す通り、径方向に並んで形成されてもよく、図８に示す通り、端部部分がメッシュ形状に形成されてもよい。
【００７２】
また、この発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形、変更が可能である。また、各実施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて実施されてもよく、その場合、組み合わせによる効果が得られる。
【００７３】
例えば、上記実施の形態においては、図１に示した耐熱樹脂層１ｄおよび図２，５に示した耐熱樹脂層２００は、ポリイミド等の耐熱樹脂により構成されると説明したが、本発明はこれに限られず、上述のインピーダンス整合層と同じ目的で、金属粒子が含まれるものであってもよい。なお、この場合、含まれる金属粒子の含有量は、機械強度を補強可能な程度とする。
【００７４】
また、弾性層１ｂは、発泡されていないソリッドゴムであってもよい。
【００７５】
さらに、加圧ローラ２は、加熱ローラ１と同様に弾性層、補強層、導電層を有する構成であってもよい。
【００７６】
さらに、弾性部材２ｂは、例えば、連続気泡が形成されている発泡ゴムにより構成されていてもよく、端部と中央部が別部材からなる弾性層１ｃにおいては、すくなくとも端部分が連続気泡の発泡ゴムにより構成されていることが好ましい。また、発泡ゴムとしては、シリコンゴム以外にも、ポリイミドを発泡させたものが利用可能である。さらに、弾性層１ｃとしては、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド材料を利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施の形態が適用可能な定着装置の一例を説明する概略図。
【図２】図１に示した加熱部材の一例を説明するための断面図。
【図３】図１に示した加熱部材の他の例を示す概略図。
【図４】図３に示した加熱部材のさらに異なる例を示す概略図。
【図５】図３，４に示した加熱部材の一例を示す断面図。
【図６】図１に示した定着装置に利用可能な加熱部材のさらに異なる例を説明するための断面図。
【図７】図６に示した加熱部材の他の例を示す概略図。
【図８】図６に示した加熱部材のさらに異なる例を示す概略図。
【符号の説明】
【００７８】
１・・・加熱ローラ、１ａ・・・軸部材、１ｂ・・・弾性層、１ｃ・・・インピーダンス整合層、１ｄ・・・耐熱樹脂層、１ｅ・・・導電層、１ｆ・・・ソリッドゴム層、１ｇ・・・離型層、２・・・加圧ローラ、３・・・加圧機構、４・・・ニップ部、５・・・加熱機構、６・・・剥離ブレード、７・・・剥離ブレード、８・・・クリーニング部材、９・・・サーミスタ、１０・・・サーモスタッド。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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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