(57)【要約】【課題】低消費電力の加熱定着装置を提供すること。【解決手段】加熱定着装置は、発熱源１０と、発熱源１０を中心軸とし、加熱圧着に適した温度に加熱される加熱ローラ２０と、加熱ローラ２０に圧接する加圧ローラ３０とによって構成されている。加熱ローラ２０と加圧ローラ３０とは適当なニップ部４０を形成する。トナー像５０ａが形成された記録媒体５０はこのニップ部４０によって挟持され、この結果、トナー像５０ａは熱及び圧力によって記録媒体５０に加熱定着される。加熱ローラ２０は、発熱源１０からの放射を吸収するための光吸収層２１ａ、基材２１、弾性層２２及び表面層２３よりなる。加圧ローラ３０は、基材３１及び弾性層３２よりなる。選択透過反射層６０は、発熱源１０と基材２１との間に設けられ、所定の赤外波長λPよりも短波長側の光を透過し、この赤外波長λPよりも長波長側の光を反射するように作用する。【選択図】        図１
2015222309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィラメント及び該フィラメントを包容し可視光及び赤外光に対して透明な第１の透明基材を有する発熱源と、
前記発熱源の放射を吸収するための光吸収層によって被覆された基材と、
前記第１の透明基材と前記基材との間に設けられ、所定の赤外波長より短波長側で小さくかつ該所定の赤外波長より長波長側で大きい反射率を有する選択透過反射層と
を具備する加熱定着装置。
【請求項２】
前記選択透過反射層は非通電状態の単一の透明導電層を具備する請求項１に記載の加熱定着装置。
【請求項３】
前記選択透過反射層は、
赤外光反射多重層と、
前記赤外光反射多重層上に設けられ、前記第１の透明基材の屈折率より大きい屈折率を有する高屈折率層と
を具備する請求項１に記載の加熱定着装置。
【請求項４】
前記選択透過反射層は、赤外光反射多重層を具備する請求項１に記載の加熱定着装置。
【請求項５】
前記選択透過反射層は前記第１の透明基材の前記フィラメントの反対面に設けられた請求項１〜４のいずれかに記載の加熱定着装置。
【請求項６】
さらに、前記第１の透明基材と前記基材との間に分離して設けられ、可視光及び赤外光に対して透明な第２の透明基材を具備し、
前記選択透過反射層は前記第２の透明基材の前記発熱源の反対面に設けられた請求項１〜４のいずれかに記載の加熱定着装置。
【請求項７】
前記選択透過反射層は前記光吸収層の前記発熱源側の面に設けられた請求項１〜４のいずれかに記載の加熱定着装置。
【請求項８】
前記所定の赤外波長は
1.7μm≦λP≦5.5μm
である請求項１〜７のいずれかに記載の加熱定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の電子写真装置に用いられる加熱定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、上述の電子写真装置においては、感光体ドラム等に形成されたトナー像を記録媒体に転写し、記録媒体に転写されたトナー像を加熱定着装置によって定着し、排出トレイに排出される。
【０００３】
図１２は従来の加熱定着装置を示す断面図である（参照：特許文献１の図１、特許文献２の図９）。
【０００４】
図１２において、加熱定着装置は、ハロゲンランプ等の発熱源１０と、発熱源１０を中心軸とし、加熱圧着に適した温度に加熱される加熱ローラ（定着部材）２０と、加熱ローラ２０に圧接する加圧ローラ３０とによって構成されている。圧接された加熱ローラ２０と加圧ローラ（回転部材）３０とは適当なニップ部４０を形成し、駆動手段（図示せず）によって回転駆動される。トナー像５０ａが形成された記録媒体５０はこのニップ部４０によって挟持され、この結果、トナー像５０ａは熱及び圧力によって記録媒体５０に加熱定着される。
【０００５】
加熱ローラ２０は、光吸収層２１ａ、基材２１、弾性層２２及び離型層２３よりなる。また、加圧ローラ３０は、基材３１及び弾性層３２よりなる。基材２１、３１はたとえばステンレス、アルミニウム等の金属よりなり、弾性層２２、３２はゴム、シリコーン樹脂等よりなり、離型層２３は低付着性のフッ素樹脂たとえばポリテトラフルオロエチレン（ＰＦＡ）等よりなる。基材２１の発熱源１０側の内面上に被覆された光吸収層２１ａは発熱源１０からの可視光及び赤外光を吸収するための耐熱性樹脂たとえばポリイミド樹脂等よりなる。
【０００６】
図１３に示すように、発熱源１０は、フィラメント１１及びフィラメント１１を包容する可視光及び赤外光に透明な透明基材たとえば石英管１２よりなる。
【０００７】
また、無端状の加熱ベルトを設けると共に、加熱ベルトを介して圧接される一対の回転部材を設け、これにより、ニップ部を長くし、加熱定着時間を長くすることも知られている（参照：特許文献１）。この場合、加熱ベルトと他の部材との接触面積を少なくすることにより、発熱源によって加熱された加熱ベルトの熱が他の部材に奪われるのを抑制している。
【０００８】
さらに、加熱ローラの内面に波状に加工された金属板を設けて加熱ローラの内周面の面積を大きくし、これにより、発熱源から放射される光の吸収効率を向上させている（参照：特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２４６０８４号公報（特許第３７５５５１６号公報）
【特許文献２】特開平８−１０６２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述の従来の加熱定着装置においては、発熱源から放射される光の波長領域と、加熱ローラ、加熱ベルト、波状金属板等の定着部材の吸収光の波長領域とは必ずしも一致しておらず、この結果、定着部材が発熱源から放射される光を効率よく吸収できず、従って、定着部材の加熱効率が低く、消費電力が大きいという課題がある。
【００１１】
また、定着部材、特に、加熱ローラの加熱温度たとえば１８０℃における光吸収層の放射率が０．７〜０．９と大きいので、加熱ローラ自体からの赤外光放射による放熱が生じ、この結果、定着部材の温度低下を招く。このため、定着部材の温度を一定温度に保持するためには、上述の温度低下分を補償するために、発熱源に対して余分のエネルギーを必要とし、従って、トナー加熱定着以外の無駄なエネルギーを必要とする。すなわち、発熱源からの可視光及び赤外光を吸収する光吸収層の存在のために、加熱ローラ自体からの赤外光放射により加熱効率が低く、消費電力が大きいという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の課題を解決するために、本発明に係る加熱定着装置は、フィラメント及びフィラメントを包容する可視光及び赤外光に対して透明な透明基材を有する発熱源と、発熱源の放射を吸収するための吸収層によって被覆された基材と、発熱源と基材との間に設けられ、所定の赤外波長より短波長側で小さくかつ所定の赤外波長より長波長側で大きい反射率を有する選択透過反射層とを具備するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、選択透過反射層により発熱源からの放射光を透過させて基材に効率よく吸収できるようにすると共に、基材が発する所定の赤外波長より長波長側の赤外放射は選択透過反射層によって反射され基材に戻されて放射放熱による冷却効果を抑制するので、加熱効率を向上でき、従って、消費電力を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る加熱定着装置の第１の実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１の発熱源及び選択透過反射層の詳細な断面図である。
【図３】図１の発熱源の放射スペクトル分布図である。
【図４】図２の選択透過反射層の第１の例を示す断面図である。
【図５】図４の選択透過反射層の赤外光反射多層膜の作用を説明するための断面図であって、（Ａ）は図４の選択透過反射層を示し、（Ｂ）、（Ｃ）は変更例１、２を示す。
【図６】図５の赤外光反射多層膜の詳細を示す断面図である。
【図７】図２の選択透過反射層の第２の例を示す断面図である。
【図８】図７の透明導電層の反射率特性を示すグラフである。
【図９】本発明に係る加熱定着装置の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図１０】本発明に係る加熱定着装置の第３の実施の形態を示す断面図である。
【図１１】加熱特性を示すグラフであって、（Ａ）は図１２の従来の加熱ローラの場合を示し、（Ｂ）は図１、図９、図１０の加熱ローラの場合を示す。
【図１２】従来の加熱定着装置を示す断面図である。
【図１３】図１２の発熱源の詳細を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は本発明に係る加熱定着装置の第１の実施の形態を示す断面図である。図１においては、図１２の発熱源１０の外周面に選択透過反射層６０を付加してある。
【００１６】
図２に示すように、選択透過反射層６０は、発熱源１０の石英管１２の外表面に設けられており、所定の赤外波長λＰよりも短波長側の光を透過し、他方、所定の赤外波長λＰよりも長波長側の光を反射するように作用する。
【００１７】
すなわち、加熱ローラ２０を効率よく加熱するためには、発熱源１０から放射された光を効率よく加熱ローラ２０に吸収させる必要があり、従って、この点からは、理想的には、加熱ローラ２０が発熱源１０からの放射された光をすべて吸収することが好ましい。このため、加熱ローラ２０の光吸収層２１ａは、発熱源１０からの放射を効率よく吸収するために、可視領域から長波長赤外領域に亘って低い反射率を有する。
【００１８】
他方、加熱ローラ２０は発熱源１０によってたとえば１８０℃程度に加熱され、この場合、加熱ローラ２０の光吸収層２１ａは高い放射率を有するので、赤外光を放射する能力も高く、自身の放射により放熱する。従って、この放射による放熱により加熱ローラ２０は冷却される。この冷却効果を抑制するために、選択透過反射層６０は、図３に示す発熱源１０のフィラメント１１の放射スペクトルの放射領域（たとえば所定の赤外波長λＰより短波長領域）に対して高い透過率つまり低い反射率を有して加熱ローラ２０によって効率よく吸収できるようにする。他方、選択透過反射層６０は加熱ローラ２０の光吸収層２１ａが発する長波長赤外放射（たとえば所定の赤外波長λＰより長波長領域）に対して高い反射率を有して加熱ローラ２０に戻すようにする。これにより、加熱効率を向上でき、従って、消費電力を低減できる。
【００１９】
上述の所定の赤外波長λＰは、加熱ローラ２０の加熱温度が１８０℃とすれば、１８０℃の黒体放射において５．５μｍよりも長波長側の波長領域が全放射エネルギーの約７０％を含む。他方、フィラメント１１として２６００Ｋに加熱されたハロゲンランプを用いると、図３に示すハロゲンランプからの放射において１．７μｍよりも短波長側の波長領域が全放射エネルギーの約７０％を含む。従って、所定の赤外波長λＰは、
１．７μｍ≦λＰ≦５．５μｍ
である。
【００２０】
また、１８０℃の黒体放射において４．９μｍよりも長波長側の波長領域が全放射エネルギーの約８０％を含む。他方、図３に示す２６００Ｋのハロゲンランプからの放射において２．１μｍよりも短波長側の波長領域が全放射エネルギーの約８０％を含む。従って、上述の所定の赤外波長λＰは、好ましくは、
２．１μｍ≦λＰ≦４．９μｍ
である。
【００２１】
さらに、１８０℃の黒体放射において４．１μｍよりも長波長側の波長領域が全放射エネルギーの約９０％を含む。他方、図３に示す２６００Ｋのハロゲンランプからの放射において２．８μｍよりも短波長側の波長領域が全放射エネルギーの約９０％を含む。従って、上述の所定の赤外波長λＰは、さらに好ましくは、
２．８μｍ≦λＰ≦４．１μｍ
である。
【００２２】
次に、選択透過反射層６０の消費電力低減効果について定量的に考察する。
【００２３】
発熱源１０のフィラメント１１への入力エネルギーＰｉｎは、次式で表される。
Ｐｉｎ  ＝ησＡ（Ｔ４−Ｔｏ４）＋ＳＡ（Ｔ−Ｔｏ）
但し、ηは加熱ローラ２０の光吸収層２１aの長波長赤外領域（＞λＰ）の放射率、
σはステファン・ボルツマン定数であって、５．６７・１０−８Ｗ／（ｍ２・Ｋ４）、
Ａは加熱ローラ２０の表面積（ｍ２）、
Ｔは加熱温度（Ｋ）、
Ｔ０は室温（Ｋ）、
Ｓは対流熱伝達率（Ｗ／ｍ２）、
である。尚、上述の式の第１項Ｑ１＝ησＡ（Ｔ４−Ｔｏ４）は加熱ローラ２０の放射熱損失量、第２項Ｑ２＝ＳＡ（Ｔ−Ｔｏ）は大気中への対流熱損失量を示す。図１２の従来の加熱定着装置において、Ｔ＝１８０℃、Ｔ０＝２０℃、Ａ＝０．０４２ｍ２、加熱ローラ２０の内外面の長波長赤外領域（＞λＰ）の放射率η＝０．９、Ｓ＝５Ｗ／ｍ２とすると、放射熱損失量Ｑ１は７５Ｗであり、対流熱損失量Ｑ２は３４Ｗとなり、従って、図１２の加熱ローラ２０を１８０℃に加熱するには、入力エネルギーＰｉｎ＝１０９Ｗが必要であった。これに対し、図１の加熱定着装置においては、加熱ローラ２０の外面の長波長赤外領域の放射率ηは０．９であるが、加熱ローラ２０の内面が発生するλＰより長波長側赤外光は選択透過反射層６０によって加熱ローラ２０へ戻されるので、加熱ローラ２０の内面の長波長赤外領域の放射率ηは実質的に０．１程度となる。この結果、対流熱損失量Ｑ２は３４Ｗであるものの、放射熱損失量Ｑ１は４１Ｗとなり、従って、図１の加熱ローラ２０を１８０℃に加熱するには、入力エネルギーＰｉｎは７５Ｗとなり、図１２の従来の加熱定着装置に比較して３０％（＝３４Ｗ）の消費電力低減効果がある。
【００２４】
図４は図２の選択透過反射層の第１の例を示す断面図である。
【００２５】
図４において、選択透過反射層６０は、発熱源１０の石英管１２の外面上に設けられ、赤外光Ｌ２、Ｌ３を反射する赤外光反射多層膜６１と、赤外光反射多層膜６１上に設けられ、石英管１２の屈折率１．４より大きい屈折率ｎ２＝２．０を有する高屈折率層６２とによって構成されている。この場合、フィラメント１１からの可視光及び赤外光Ｌ１は選択透過反射層６０を透過する。他方、加熱ローラ２０の光吸収層２１ａからの赤外光Ｌ２、Ｌ３は選択透過反射層６０への入射角に関係なく高屈折率層６２を透過し、赤外光反射多層膜６１によって反射される。
【００２６】
図５の（Ａ）は図４の選択透過反射層６０の作用を説明するための断面図である。図５の（Ａ）においては、スネルの法則により次式が成立する。
ｎ１ｓｉｎθ１＝ｎ２ｓｉｎθ２
但し、ｎ１は加熱ローラ２０が存在する真空中の屈折率であって、１．０、
ｎ２は高屈折率層６２の屈折率であって、たとえば酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）もしくは酸化ハウニウム（ＨｆＯ２）の屈折率２．０、
θ１は高屈折率層６２への入射角、
θ２は赤外光反射多層膜６１への入射角
である。従って、高屈折率層６２への入射角θ１が０〜９０°のときには、赤外光反射多層膜６１への入射角θ２は０〜３０°となる。言い換えると、真空中で立体角２π内（９０°半球方向）に放射された光は高屈折率層６２内で立体角π／６（３０°方向）の光に変換される。このように、高屈折率層６２を赤外光反射多層膜６１上に挿入することにより、赤外光反射多層膜６１への放射をより狭い立体角内に寄せ集めることができ、これにより、赤外光反射多層膜６１で高い可視光透過性及び赤外光反射性を達成できる。この結果、入射範囲θ２＝０°〜９０°で高屈折率層６２に入射した赤外光をより少ない層数たとえば５２層の赤外光反射多層膜６１で反射できる。
【００２７】
上述の高屈折率層６２の最小厚さは、スネルの法則が適用可能な最小膜厚で決定される。具体的には、反射すべき光を赤外光の６．５μｍの波長で考察すると，高屈折率層６２の屈折率ｎ２と膜厚を掛けた値が６．５μｍの２倍以上、つまり約１３μｍ以上となるようにする。高屈折率層６２の屈折率ｎ２が２の場合を考えると、最終的に高屈折率層６２の膜厚は６．５μｍ以上となる。また、高屈折率層６２の最大厚さは、真空蒸着等の気相成長プロセスによる製造上及びひび割れ防止から１００μｍ程度が限界となる。尚、厚さが大きいたとえばＺｒＯ２よりなる高屈折率層６２を形成する場合には、真空蒸着等の気相成長プロセスの代りに、ＺｒＯ２ナノ粒子等を用いた液相成長プロセスたとえばゾルゲル及びナノ粒子溶媒の焼結を用いる。
【００２８】
一般的に、赤外光反射多層膜の設計は、反射赤外光のある波長λに対して厚さが異なる低屈折率層及び高屈折率層の１つの組を積層する。従って、波長λが範囲を有していれば、その範囲の中心波長λ１、λ２、…、λＮに対して組数Ｎの積層を必要とする。また、同一中心波長λでも入射角θが範囲を有していれば、積層数は増加する。たとえば、波長λ＝４μｍ〜８μｍの赤外光を入射角θ２＝０°〜３０°で９５％以上反射させたい場合には、図５の（Ｂ）の変更例１に示すように、高屈折率層６２なしの赤外光反射多層膜６１Ａにおいて、厚さが異なる低屈折率層及び高屈折率層の組を３０組つまり６０層必要とし、この場合、加熱ローラ２０の基材２１から赤外光反射多層膜６１Ａへの赤外光反射率が角度依存性を有する。つまり、入射角θ２が０〜３０°の場合には、赤外光反射率は大きいが、入射角θ２が３０〜９０°の場合には、赤外光反射率が著しく低下し、従って、赤外光が赤外光反射多層膜６１Ａから外部空間へ漏れる。他方、波長λ＝４μｍ〜８μｍの赤外光を入射角θ２＝０°〜９０°で９５％以上反射させたい場合には、図５の（Ｃ）の変更例２に示すように、高屈折率層６２なしの赤外光反射多層膜６１Ｂにおいて、厚さが異なる低屈折率層及び高屈折率層の組を１００組つまり２００層必要とし、この場合も、加熱ローラ２０の光吸収層２１ａから赤外光反射多層膜６１Ｂへの赤外光反射率が角度依存性を有せず、入射角θ２が０〜９０°で、赤外光反射率は大きい。但し、層数が大きくなると、低屈折率層と高屈折率層との熱物性定数の相違から、ひび割れあるいは剥離が生じると共に、層数の増大により製造コストが高くなる。これに対し、図５の（Ａ）においては、高屈折率層６２の存在のために、赤外光反射多層膜６１の層数を小さくできるので、ひび割れあるいは剥離を防止できると共に、製造コストを低減できる。
【００２９】
このように、選択透過反射層６０を層数の少ない赤外光反射多層膜６１及び高屈折率層６２にしてもよいが、層数の多い赤外光反射多層膜６１Ｂとしてもよい。
【００３０】
図６は図４の赤外光反射多層膜６１（６１Ａ、６１Ｂ）の詳細を示す断面図である。
【００３１】
図６において、赤外光反射多層膜６１（６１Ａ、６１Ｂ）は、赤外光を透過する高耐熱性誘電体層である低屈折率層６１１、高屈折率層６１２よりなる組６１−１、６１−２、…、６１−Ｎを積層することによって構成されている。各組６１−ｉ（ｉ＝１、２、…、Ｎ）は、所定の中心波長λｉを有する赤外光を光の干渉を利用して反射する。このときの反射条件は、
ｎ６１１・ｄ６１１＝ｎ６１２・ｄ６１２＝λｉ／４
但し、ｎ６１１は低屈折率層６１１の屈折率、
ｄ６１１は低屈折率層６１１の厚さ、
ｎ６１２は高屈折率層６１２の屈折率、
ｄ６１２は高屈折率層６１２の厚さ
である。つまり、広い波長範囲の赤外光を反射するためには、中心波長λｉが少し異なる複数組６１−１、６１−２、…、６１−Ｎが必要となる。この場合、低屈折率層６１１と高屈折率層６１２との屈折率差が大きい程、反射できる赤外光の波長幅が大きくなるので、反射したい赤外光の波長幅に応じて低屈折率層６１１、高屈折率層６１２の材料を選択する。
【００３２】
たとえば、低屈折率層６１１を屈折率１．４の酸化シリコン（ＳｉＯ２）層とし、高屈折率層６１２を屈折率２．０のＺｒＯ２層とする。１８０℃での黒体放射は波長６．４μｍ付近でピークを有するので、このピーク近傍の波長を選択した波長帯における赤外反射を高めることにより加熱効率を向上させることができる。たとえば、図５の（Ｂ）の場合、ＳｉＯ２層６１１、ＺｒＯ２層６１２の組数Ｎを２６とし、合計６０層積層し、この場合、ＳｉＯ２層６１１の厚さｄ６１１を５００ｎｍから１００ｎｍまで徐々に異なる値とし、また、ＺｒＯ２層６１２の厚さｄ６１２を４５０ｎｍから８０ｎｍまで徐々に異なる値とする。このようにして、少ない層数６０層の赤外光反射多層膜６１により、中心波長λ１、λ２、…、λ３０が４μｍ〜８μｍの範囲でかつ赤外光反射多層膜６１への入射角θ２が０°〜３０°で良好な赤外光反射特性を得ることができる。図５の（Ｃ）の場合は、２００層の赤外光反射多層膜６１Ａが得られ、この場合には，０°〜９０°で良好な赤外光反射特性を得ることができる。図５の（Ａ）の場合は，多層膜６１上に成膜された高屈折率層６２の効果により，５２層の少ない層数で０°〜９０°で良好な赤外光反射特性を得ることができる。
【００３３】
尚、低屈折率層６１１としては、ＳｉＯ２の代りに、ＭｇＯ、ＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ３等の高温耐熱性低屈折率材料を用いることもできる。また、高屈折率層６１２としては、ＺｒＯ２の代りに、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＨｆＯ２等の酸化物系材料、ダイヤモンド、ＳｉＣ等の炭化物系材料、ＢＮ、ＧａＮ等の窒化物系材料を用いることもできる。つまり、発熱源１０からの可視光及び赤外光を透過させ、かつ光吸収層２１ａからの赤外光を反射させる透明領域が０．３μｍから１０μｍに亘る材料を用いる。
【００３４】
図７は図２の選択透過反射層６０の第２の例を示す断面図である。
【００３５】
図７において、選択透過反射層６０は、発熱源１０の石英管１２の外面上に設けられ、可視光以外の赤外光を反射するインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等よりなる非通電状態の単一の透明導電層６３を有する。この場合、フィラメント１１からの可視光及び赤外光Ｌ１は透明導電層６３を透過する。他方、加熱ローラ２０の光吸収層２１ａからの赤外光Ｌ２、Ｌ３はその入射角に関係なく透明導電層６３によって反射される。つまり、透明導電層６３は反射率の角度依存性はほとんどない。
【００３６】
ＩＴＯ等よりなる透明導電層６３の誘電率ε（ω）の特性は数１で示されるドルーデ・ローレンツモデルに従う。
【数１】
2015222309.tif 000003
但し、ε０は真空中の誘電率、
ωｐはプラズマ角周波数
ｆｊは透明導電層６３において角周波数ωｊ（ω０＝０）を有する振動子強度
ｋは透明導電層６３における振動子強度ｆｊの個数
γｊは電子の散乱項（１／γｊは緩和時間）
である。尚、反射率Ｒ（ω）は誘電率ε（ω）から演算でき、特に、垂直反射Ｒ⊥（ω）の場合は、数２で示される簡単な式に従う。また、ω＝２πｃ／λ（ｃは光速度）であるので、反射率Ｒ（λ）も数１から演算できる。
【数２】
2015222309.tif 000004
【００３７】
図８は数３から演算した透明導電層３の反射率Ｒ（λ）を示すグラフであり、（Ａ）はｈωｐ／２π＝０．２５ｅＶの場合、（Ｂ）はｈωｐ／２π＝０．５ｅＶの場合を示す。尚、ｈはプランク定数である。
【００３８】
図８に示すように、プラズマ角周波数ωｐと反射率Ｒ（λ）の反射カットオフ波長つまり本発明の所定の赤外波長λｐとは相関している。すなわち、プラズマ角周波数ωｐが小さい（つまり、プラズマエネルギーｈωｐ／２πが小さい）場合には、赤外波長λｐは長波長側へシフトし、他方、プラズマ角周波数ωｐが大きい（つまり、プラズマエネルギーｈωｐ／２πが大きい）場合には、赤外波長λｐは短波長側へシフトする。ところで、プラズマ角周波数ωｐの２乗は透明導電層６３のキャリア密度に比例する。結局、赤外波長λｐは透明導電層６３のキャリア密度を制御することにより調整できる。たとえば、透明導電層６３がＩＴＯよりなる場合、成膜時の酸素空孔量及びＳｎの量を制御することにより、あるいは成膜後の焼成時の焼成雰囲気及び温度を制御することにより透明導電層６３のキャリア密度を制御できる。
【００３９】
透明導電層６３の反射率Ｒ（λ）は透明導電層３の温度Ｔ６３に依存していることが分かる。この温度依存性は透明導電層６３の音響フォノン散乱と密接に関係しており、上述の数１の式において、γ０＝αｋＴ６３（但し、ＩＴＯではα＝１、ｋはボルツマン定数）とすることにより反射率Ｒ（λ）を定量的に把握できる。透明導電層６３のプラズマ角周波数ωｐが小さい（プラズマエネルギーｈωｐ／２πが小さい）場合には、透明導電層６３の温度Ｔ６３が低いときにも反射率Ｒ（λ）が低下する。従って、透明導電層６３を被覆した石英管１２の外面をフィラメント１１近傍に配置する場合、フィラメント１１の温度及び透明導電層６３の温度Ｔ６３の両方を勘案し、反射率Ｒ（λ）の効果を損失しない場所に配置する。具体的には、図８の（Ａ）から、プラズマエネルギーｈωｐ／２π＝０．２５ｅＶの場合、透明導電層６３の温度Ｔ６３は５００Ｋ以下、図８の（Ｂ）から、プラズマエネルギーｈωｐ／２π＝０．５ｅＶの場合、透明導電層６３の温度Ｔ６３は７００Ｋ以下となる。
【００４０】
このように、選択透過反射層６０が透明導電層６３の場合には、石英管１２の表面温度つまり透明導電層６３の温度Ｔ６３が赤外波長λｐに応じた温度たとえば７００Ｋ以下となるように配置する。
【００４１】
尚、図７においては、透明導電層６３はＩＴＯにより形成しているが、他の透明導電性材料たとえばＳｎＯ２、ＺｎＯ２等により形成することもできる。
【００４２】
図９は本発明に係る加熱定着装置の第２の実施の形態を示す断面図である。
【００４３】
図９においては、選択透過反射層６０は、発熱源１０と加熱ローラ２０との間に分離してたとえば中間に設けられている。特に、第２の実施の形態は、選択透過反射層６０が透明導電層６３にあって石英管１２の表面の温度が所定たとえば４００Ｋ以上の場合に有効である。この場合には、選択透過反射層６０を支持するために可視光及び赤外光に対して透明な透明基材たとえば石英管７０を設け、選択透過反射層６０を石英管７０の外周面に設ける。
【００４４】
図１０は本発明に係る加熱定着装置の第３の実施の形態を示す断面図である。
【００４５】
図１０においては、選択透過反射層６０は、加熱ローラ２０の光吸収層２１ａの発熱源１０側の面に設けられている。特に、第３の実施の形態も、選択透過反射層６０が透明導電層６３にあって石英管１２の表面の温度が所定たとえば４００Ｋ以上の場合に有効である。
【００４６】
発熱源１０にフィラメント温度が２６００Ｋに加熱されたハロゲンランプを使用し、加熱ローラを１８０℃まで加熱したところ、１８０℃（≒４５０Ｋ）における内外面の放射率ηが０．９程度の図１２の従来の加熱ローラ２０では、図１１の（Ａ）に示すごとく加熱に９秒程度必要とする。他方、選択透過反射層６０を備えた図１、図９、図１０の加熱ローラ２０では、１８０℃における外面の放射率ηを０．９程度かつ内面の放射率ηを０．１程度にすることで、図１、図９、図１０の加熱ローラ２０を１８０℃（≒４５０Ｋ）まで加熱する時間は、図１１の（Ｂ）に示すごとく、５．５秒程度となり、加熱時間を短縮、延いては加熱に要するエネルギーを低減することができる。
【００４７】
尚、本発明は上述の実施の形態の目的の範囲内のいかなる変更にも適用し得る。
【符号の説明】
【００４８】
１０：発熱源
１１：フィラメント
１２：石英管
２０：加熱ローラ（定着部材）
２１：基材
２１ａ：光吸収層
２２：弾性層
２３：離型層
３０：加圧ローラ（回転部材）
３１：基材
３２：弾性層
４０：ニップ部
５０：記録媒体 
５０ａ：トナー像
６０：選択透過反射層
６１：赤外光反射多層膜
６２：高屈折率層
６３：透明導電層
７０：石英管
Ｌ１：透過光
Ｌ２、Ｌ３：反射光
【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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【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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