(57)【要約】【課題】ウォームアップ時間の短縮化による省エネルギ化を図りつつ、被加熱部材を所望の温度で適正に加熱することが可能な加熱装置、および当該加熱装置を備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】内部に導電層を有する加熱ローラ１と加熱ローラ１に圧接するように配置される加圧ローラ２との間を通過する用紙Ｐを加熱する定着装置４０における加熱ローラ１を、半径方向における最外周側に配置される離型層６と、前記半径方向における離型層６の内側に同心円状に配置される弾性層と、で構成するとともに、前記弾性層を第１の弾性層６と第２の弾性層３とに分割し、第１の弾性層６と第２の弾性層３との間に導電層４を配置する。【選択図】図１
2004205668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に被加熱層を有する加熱ローラと、前記加熱ローラに圧接するように配置される加圧ローラと、前記被加熱層を加熱する加熱手段と、を備え、
前記加熱ローラと前記加圧ローラとの間を通過する被加熱部材を加熱する加熱装置において、
前記加熱ローラは、半径方向における最外周側に配置される離型層と、前記半径方向における前記離型層の内側に配置される弾性層と、を備えており、
前記弾性層を複数有し、前記弾性層に前記半径方向に挟まれるように前記被加熱層が配置されることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記被加熱層を挟んで前記加熱ローラの半径方向における内側および外周側にそれぞれ第１の弾性層および第２の弾性層をそれぞれ設けるとともに、
前記第２の弾性層に沿って前記離型層を設け、前記第２の弾性層を構成する弾性部材の伸び率が２００％以上、より好ましくは３００％以上であって７００％以下であることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記第２の弾性層を構成する弾性部材のＪＩＳ−Ａ硬度Ｘが、
０度＜Ｘ≦２５度、より好ましくは０度＜Ｘ≦８度であることを特徴とする請求項２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記第２の弾性層の前記加熱ローラの半径方向の厚みが５０μｍ〜３００μｍであることを特徴とする請求項２または３に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記第２の弾性層を構成する弾性部材の熱伝導率が少なくとも０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項６】
前記離型層は、前記加熱ローラの半径方向の厚みが５μｍ〜５０μｍである樹脂材料で形成されることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項７】
前記被加熱層は、導電性部材で構成されており、前記加熱手段は前記被加熱層に交番磁界を印加して前記被加熱層を誘導加熱することを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項８】
像担持体に所望の現像剤像を形成し、前記現像剤像を用紙に転写することにより画像形成処理を行う電子写真方式の画像形成装置において、
前記用紙に転写された未定着の現像剤像を請求項１〜７に記載の加熱装置によって前記用紙上に定着させることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、用紙（シート材、記録紙、転写材、インクジェット用紙等を含む、以下同じ。）を所望の温度で加熱する加熱装置、およびこの加熱装置が用いられる画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内部に被加熱層を有する加熱ローラ、およびこの加熱ローラに圧接する加圧ローラの間を通過する被加熱部材を加熱する加熱装置の主な用途として、電子写真方式の画像形成装置における定着装置が考えられる。
【０００３】
ここで、通常、定着装置としては、アルミニウム等の中空芯金よりなる加熱ローラ（定着ローラ）の内部にハロゲンランプを配置し、ハロゲンランプを発熱させて加熱ローラを所定の温度に設定する構成の所謂ハロゲンランプ方式が採用されているが、このハロゲンランプ方式は、定着装置を構成する上で非常に簡易的に、安価で構成することが可能である等の利点がある。
【０００４】
また、近年では、上述の加熱装置がカラー画像形成装置における定着装置として用いられる機会が増加しているが、装置の構成の簡易化や加熱ローラ等の長寿命化等の観点からオイルレスカラー定着方式が採用されるようになっている。このオイルレスカラー定着方式では、加熱ローラおよび加圧ローラが芯金の外側に厚肉（２〜３ｍｍ）のゴムを形成し、最外層に離型性を有する離型層から構成されているのが一般的に用いられている。
【０００５】
ところが、最近では省エネルギ化について見直されているため、装置の高性能化および低廉化等を図るだけでは十分でなく、如何にして省エネルギ化を図るかについて考慮することが必要になっていると言える。
【０００６】
そこで、従来技術の中には上述の省エネルギ化を図るものとして、加熱ローラの内部に弾性層を備え、その外側に厚さ１０μｍ〜１５０μｍの導電層を設け、加熱ローラの外部から前記導電層を加熱することでウォームアップ時間を短縮し、省エネルギ化を図る加熱装置が存在する（例えば、特許文献１参照。）。また、従来技術の別の例として、加熱ローラを電磁誘導加熱方式で加熱してウォームアップ時間の短縮化を図ることが可能であり、かつ、オイルレスカラー定着装置に適用可能な技術が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−１２９３１３号公報
【特許文献２】
特開２００１―２１５７６７
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特許文献１および特許文献２を含む従来技術では、ウォームアップ時間の短縮は可能である一方で、加熱される用紙の表面に凹凸が生じている場合に適正に加熱を行えないという不都合がある。すなわち、導電層の上に直接離型層を被覆しているため加熱部材の表面が固くなるところ、用紙表面はトナーの付着状態に応じて微少な凹凸が生じているため、加熱ローラと加圧ローラとの間のニップ部を用紙が通過して定着処理が行われる際に、トナー表面の微少な凹凸に対して加熱ローラの表面が追従しないため、加熱される部分と加熱されない部分が存在するという不都合が生じる。
【０００８】
その結果、トナーが十分溶けていない部分においては、トナーが加熱部材に一部融着し、１回転後再度記録材にトナーが付着するコールドオフセットが発生する。これに対して、トナーを十分加熱しようとして定着設定温度を上げると一部のトナーが過度に溶融し、その溶融したトナーが加熱部材に一部融着し１回転後に再度記録材にトナーが付着するホットオフセットが発生する。
【０００９】
この発明の目的は、ウォームアップ時間の短縮化による省エネルギ化を図りつつ、被加熱部材を所望の温度で適正に加熱することが可能な加熱装置、および当該加熱装置を備えた画像形成装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は以下の構成を備えている。
【００１１】
（１）内部に被加熱層を有する加熱ローラと、前記加熱ローラに圧接するように配置される加圧ローラと、前記被加熱層を加熱する加熱手段と、を備え、
前記加熱ローラと前記加圧ローラとの間を通過する被加熱部材を加熱する加熱装置において、
前記加熱ローラは、半径方向における最外周側に配置される離型層と、前記半径方向における前記離型層の内側に配置される弾性層と、を備えており、
前記弾性層を複数有し、前記弾性層に前記半径方向に挟まれるように前記被加熱層が配置されることを特徴とする。
【００１２】
この構成においては、加熱ローラの周面を加熱するための被加熱層の内側だけでなく外側にも弾性層が形成されている。したがって、例えば、被加熱層の内側のみ弾性層が存在するとき、または導電層の外側のみ弾性層が存在するときに生じる、最外層が固くなり用紙等の被加熱部材表面の凹凸に追従して加熱することが不可能になるという不都合、およびニップ幅や定着性等を確保すべく弾性層の厚みを増加させることによりウォームアップ時間が長くなるという不都合が発生することがなく、加熱ローラと加圧ローラと間のニップ幅の確保、被加熱部材に対する適正な加熱、およびウォームアップ時間の短縮化が好適に実現される。
【００１３】
（２）前記被加熱層を挟んで前記加熱ローラの半径方向における内側および外周側にそれぞれ第１の弾性層および第２の弾性層をそれぞれ設けるとともに、
前記第２の弾性層に沿って前記離型層を設け、前記第２の弾性層を構成する弾性部材の伸び率が２００％以上、より好ましくは３００％以上であって７００％以下であることを特徴とする。
【００１４】
この構成においては、第２の弾性層に使用されるゴム材等の伸び率が、形成される定着画像の光沢ムラに影響を与える点等に鑑みて、形成される定着画像の光沢ムラが生じにくい伸び率のゴム材等が第２の弾性層に使用されている。したがって、用紙上のトナーの付着状態等に起因する用紙表面における凹凸の大きさにかかわらず光沢ムラのない良好な定着画像が得られる等、被加熱部材表面の凹凸状態に適合するような加熱処理が実現される。
【００１５】
（３）前記第２の弾性層を構成する弾性部材のＪＩＳ−Ａ硬度Ｘが、
０度＜Ｘ≦２５度、より好ましくは０度＜Ｘ≦８度であることを特徴とする。
【００１６】
この構成においては、第２の弾性層に使用されるゴム材等のゴム硬度が、形成される定着画像の光沢ムラに影響を与える点等に鑑みて、形成される定着画像の光沢ムラが生じにくい硬度のゴム材等が第２の弾性層に使用されている。したがって、用紙上のトナーの付着状態等に起因する用紙表面における凹凸の大きさにかかわらず光沢ムラのない良好な定着画像が得られる等、被加熱部材表面の凹凸状態に適合するような加熱処理が実現される。
【００１７】
（４）前記第２の弾性層の前記加熱ローラの半径方向の厚みが５０μｍ〜３００μｍであることを特徴とする。
【００１８】
この構成においては、導電層の厚みが光沢ムラを防止する観点とウォームアップ時間を短縮化する観点とによって、適正な範囲内に収まるように調整される。
【００１９】
したがって、ウォームアップ時間の短縮化を図りつつ、形成される定着画像に光沢ムラが生じることが適正に防止される等、被加熱部材の表面の凹凸状態にかかわらず適正な加熱処理が実現される。
【００２０】
（５）前記第２の弾性層を構成する弾性部材の熱伝導率が少なくとも０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする。
【００２１】
この構成においては、導電層の外側に配置される第２の弾性層の熱伝導率が０.１５Ｗ/ｍ・Ｋ以下であると、導電層で発熱した熱が離型層に到達するまでに要する時間が増加することに鑑みて、第２の弾性層に熱伝導率が少なくとも０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の弾性部材が用いられる。
【００２２】
したがって、導電層と離型層との間に第２の弾性層を形成する場合に、この第２の弾性層が原因でウォームアップ時間が長くなるといった不都合が生じない。
【００２３】
（６）前記離型層は、前記加熱ローラの半径方向の厚みが５μｍ〜５０μｍである樹脂材料で形成されることを特徴とする。
【００２４】
この構成においては、離型層が樹脂材料で形成されていることにより耐久使用による表層の摩耗に対して耐摩耗性が向上する。また、離型層の厚みが実験的に求められる適正な範囲にされているため、第２の弾性層の弾性の効果が減殺されることや、離型層の耐久性が不足する等の不都合が防止される。
【００２５】
（７）前記被加熱層は、導電性部材で構成されており、前記加熱手段は前記被加熱層に交番磁界を印加して前記被加熱層を誘導加熱することを特徴とする。
【００２６】
この構成においては、第１の弾性層および第２の弾性層によって挟まれている被加熱層を前記加熱ローラの軸方向の全域にわたって適正に加熱することが可能な誘導加熱方式が採用されている。したがって、被加熱層の両側に弾性層を配置する場合であっても、加熱ローラと加圧ローラと間のニップ幅の確保、被加熱部材に対する適正な加熱、およびウォームアップ時間の短縮化が好適に実現される。
【００２７】
（８）像担持体に所望の現像剤像を形成し、前記現像剤像を用紙に転写することにより画像形成処理を行う電子写真方式の画像形成装置において、
前記用紙に転写された未定着の現像剤像を（１）〜（８）のいずれかに記載の加熱装置によって前記用紙上に定着させることを特徴とする。
【００２８】
この構成においては、加熱ローラと加圧ローラと間のニップ幅の確保、被加熱部材に対する適正な加熱、およびウォームアップ時間の短縮化が可能な上述の加熱装置が電子写真方式の画像形成装置における定着装置として使用されている。
【００２９】
したがって、用紙上における像担持体から転写された未定着のトナー像の凹凸状態にかかわらず、適正な定着処理が実現されるため、良好な定着画像が得られる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図を用いて、本発明の加熱装置を乾式電子写真装置における定着装置として適用した実施形態について説明する。この実施形態では、本発明の加熱装置をカラー画像形成装置１００に適用している。
【００３１】
図１は、カラー画像形成装置１００の概略の構成を示している。同図に示すように、カラー画像形成装置１００には、供給トレイ２０から画像形成部を経由して図示しない排紙トレイまでの間に用紙搬送路Ｒが形成されている。カラー画像形成装置１００は、所謂タンデム式の画像形成装置であり、用紙搬送路Ｒに沿って各色の可視像を形成する４組の可視像形成ユニット１０（１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂ）が設けられている。
【００３２】
用紙搬送路Ｒを挟んで可視像形成ユニット１０に対向するように、用紙を用紙搬送路Ｒにおける下流側に搬送するための用紙搬送手段３０が設けられている。また、用紙搬送路Ｒにおける可視像形成ユニット１０の下流側には、用紙Ｐに転写された未定着のトナー像を定着させる定着装置４０が設けられている。なお、ここでは定着装置４０が本発明の加熱装置を構成する。
【００３３】
用紙搬送手段３０は、一対の駆動ローラ３１、アイドリングローラ３２、および駆動ローラ３１とアイドリングローラ３２とに張架され所定の周速度に制御されて回転駆動する無端状の搬送ベルト３３を備えている。用紙搬送手段３０は、搬送ベルト３３上に用紙（被加熱部材）を静電吸着させて用紙搬送路Ｒにおける下流側に用紙を搬送する。
【００３４】
各可視像形成ユニット１０は、像担持体としての感光体ドラム１１を備えており、感光体ドラム１１の周囲に帯電ローラ１２、レーザ光照射手段１３、現像器１４、転写ローラ１５、およびクリーナ１６を備えている。各可視像形成ユニット１０の現像器１４にはイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（Ｂ）の各トナーが収容されている。
【００３５】
各可視像形成ユニット１０は、感光体ドラム１１表面を帯電ローラ１２で一様に帯電した後、レーザ光照射手段１３によって感光体ドラム１１表面を入力される画像情報に基づいて露光し静電潜像を形成する。次に、現像器１４により感光体ドラム１１上の静電潜像に対しトナーを供給してトナー像を形成し、顕像化されたトナー像をトナーとは逆極性のバイアス電圧が印加された転写ローラ１５により搬送手段３０によって搬送される用紙Ｐに順次転写させる。
【００３６】
その後、用紙Ｐは駆動ローラ３１の曲率により搬送ベルト３３から剥離された後、定着装置４０に搬送される。そこで所定の温度に保たれた加熱ローラによって適度な温度で加熱および加圧されて用紙Ｐ上に堅牢な画像が形成される。
【００３７】
図２は、定着装置４０の構成の概略を示している。定着装置４０は、発熱層である金属層すなわち本発明の導電層を含む加熱ローラ１と、加熱ローラ１に圧接して配置される加圧ローラ２と、加熱ローラ１を外部から加熱する加熱手段と、加熱ローラ１の回転駆動部である駆動手段４３、および定着装置４０の動作を統括的に制御する制御手段４２と、を備えている。
【００３８】
加熱ローラ１は、中心から順に、アルミニウムもしくは鉄製の金属からなる中空芯金、弾性層として断熱性の耐熱スポンジで構成される第１の弾性層６、本発明の被加熱層である導電層４、導電層４に沿って形成された第２の弾性層３、および離型層５が同心円状に配置されて構成されている。なお、加熱ローラ１の中心に位置する芯金は、中空または中実のいずれであってもよいが、本実施形態では、芯金からの放熱を抑制することを考慮して中空形状を採用している。
【００３９】
導電層４は、誘導加熱で発熱させられる発熱体であり、表面温度の立ち上がり時間を短縮するために、その肉厚は、１０μｍ〜１００μｍと薄肉化されている。これは、導電層４の肉厚が１０μｍ以下であると導電層の耐久性が不足し、回転中に破損するからであり、一方で、導電層４の肉厚が１００μｍ以上であると熱容量が大きくなりウオームアップ時間が長くなってしまうからである。
【００４０】
導電層４の材質は、誘導加熱で加熱するため、鉄やＳＵＳ４３０等の磁性を有する導電性部材であればよい。特に、比透磁率が高ければよく、珪素鋼板、電磁鋼板、またはニッケル鋼等であってもよい。また、非磁性体であっても、ＳＵＳ３０４ステンレス材など抵抗値の高い材料であれば誘導加熱できるのでこれを使用することができる。さらに、非磁性のベース部材（例えば、セラミックなど）であっても、比透磁率の高い前記材料が導電性を有するように配置されているような構成であればそれでもよい。
【００４１】
第２の弾性層３は、耐熱性に優れ、ゴム弾性を有する材料が使用される。第２の弾性層３の材質としてシリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等、耐熱性に優れ、ゴム弾性を有する材料を用いてもよいが、特にゴム弾性が優れているシリコーンゴムを用いるのが望ましい。
【００４２】
離型層５は、ニップ部で加熱され粘度が低下したトナーが加熱ローラに付着するのを防止する役割を有する材質が用いられる。具体的には、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素系材料が使用される。離型層５の厚みとしては、５〜５０μｍの範囲がよい。これは、離型層５の厚みが５μｍ以下であると、離型層５の耐久性が不足するからであり、離型層５の厚みが５０μｍ以上であると熱容量が大きくなりウォームアップ時間が長くなるとともに、離型層５の表面が硬くなるので、第２の弾性層３の弾性の効果がなくなってしまうからである。なお、第１の弾性層６、導電層４、第２の弾性層３、および離型層５の各層はそれぞれ隣接する層と強固に密着されている。
【００４３】
一方、加熱ローラ１と接触し、用紙Ｐを通紙するニップ部を形成するための加圧ローラ２は、鉄・ステンレスもしくはアルミニウムの芯金上に、シリコンゴムなどの耐熱弾性体層を有するように構成されている。なお、加圧ローラ２の表面に、ＰＦＡやＰＴＦＥからなる離型層を形成しても良い。また、加圧ローラ２は、図示しない弾性部材（バネ）によって、加熱ローラ１に圧接されており、これにより加熱ローラ１との間に、接触ニップ部が形成される。
【００４４】
加熱ローラ１を加熱する誘導加熱手段（磁界発生手段）、すなわち本発明の加熱手段は、誘導コイル４４および励磁回路４１を備えている。誘導コイル４４は、加熱ローラ１の外周部を取り囲むように構成されている。これは、このように構成することにより所定の曲率が発生することから、誘導コイル４４の中心側に磁束が集中し、渦電流の発生量が多くなるため、加熱ローラ１の表面温度をすばやく立ち上げるのに都合が良いからである。
【００４５】
本実施形態では、耐熱性を考慮して誘導コイル４４の材質にアルミニウム単線（酸化膜等の表面絶縁層があるもの）を使用しているが、銅線もしくは銅ベースの複合部材線であっても良いし、リッツ線（エナメル線等を撚り線にしたもの）であっても良い。何れの線材を使用しても、コイルでのジュール損を抑えるためには、誘導コイルの全抵抗値は、０．５Ω以下、望ましくは０．１Ω以下であるほうがよい。また、誘導コイルを、定着させる用紙のサイズに応じて複数個配置しても良い。
【００４６】
誘導コイル４４に、励磁回路４１より高周波電流を流すことで生じる交番磁界により、加熱ローラ１の導電層４が誘導加熱され、その熱が加熱ローラ１の表面に伝達される。また、ニップ部の入り口近傍には、サーミスタ４５が配設されており、サーミスタ４５の検知信号に応じて、制御手段４２が励磁回路４１を制御し、これによって、加熱ローラ１の温度は一定温度に制御される。
【００４７】
このように一定温度に制御された加熱ローラ１を、駆動手段４３により回転させることで、ニップ部に未定着のトナー像が付着した用紙Ｐを通紙させて、この未定着のトナー像を、熱と圧力によって用紙Ｐ上に定着することが可能になる。
【００４８】
ここで、カラー画像形成装置１００において、未定着画像を加熱定着し、良好な定着画像を得るためには、非オフセット域を確保し、定着後の光沢性を十分に確保しつつ光沢ムラもない画像を得る必要がある。そこで、上述した理由により本実施形態において、次に示す条件で加熱ローラ１を作成し、その加熱ローラ１の導電層４の外周に被覆される第２の弾性層６の材質、厚みを変化させて非オフセット域や光沢ムラ等の良否を検討した。
【００４９】
外径２８ｍｍのＡｌ製の中空芯金上に、シリコンゴムを発泡させたスポンジで構成される第１の弾性層６を肉厚６ｍｍ被覆し、その外周には導電層４として、厚さ４０μｍのニッケル製のスリーブを被せた。一方、加圧ローラ２としては外径２０ｍｍの鉄製芯金の外周にシリコンゴムで形成された肉厚５ｍｍの弾性層を形成し、さらにその外周には、離型層５として厚さ３０μｍのＰＦＡチューブを被せている。
【００５０】
本実施形態では、用紙搬送速度を１２０ｍｍ／ｓとした。紙は７５ｇ紙（重量７５ｇ／ｍ2 ）を用い、用紙Ｐ上に未定着カラートナーを１層〜３層（１層当たりの付着量０.５ｍｇ／cｍ2 ）まで印刷した未定着像を作成し、この未定着像を定着装置４０に通紙させて定着像を作成する。なお、本実施形態では、定着装置４０にオイル塗布機構を用いずに、トナー中にワックスを内包させたオイルレス定着用のトナーを用いている。
【００５１】
以上の条件での定着ローラにおいて、ニッケルスリーブ外周の第２の弾性層３の物性値（伸び率、ゴム硬度）を変化させて（厚みは１５０μｍで一定）作成したローラで非オフセット域、光沢ムラの比較検討を行った。
【００５２】
図３は、様々な条件における光沢ムラの観察結果を示している。同図においては、上述の手法で作成した用紙Ｐ上の定着像を目視で確認し、従来方式で定着した定着像と光沢ムラの有無の程度について比較して、従来方式と同等レベルで光沢ムラが全くない場合を◎、ムラがほとんどなく従来方式に近いレベルを○、若干ムラが目立ち実用限界レベルを△、ムラが明らかに発生しているものを×として表している。
【００５３】
本実施形態において、非オフセット域の検討を行った結果、第２の弾性層のゴム材質による差はなく、どのゴム材についても非オフセット域は３０℃であったので問題ないレベルであった。なお、非オフセット域としては、軸方向の温度ムラや、温度リップルを考慮すると２０℃以下では実用性に欠けるので３０℃以上必要である。ここで、ゴム硬度および伸びの測定は、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５０に準じている。
【００５４】
次に、光沢ムラの比較を行ったところ、図３に示すように光沢ムラの改善には、ゴム材の伸び率と硬度が影響しているのがわかる。ゴム材の伸び率に関しては伸び率が２００％以上で光沢ムラを低減させることができ、伸び率３００％ではほぼ光沢ムラに問題ないレベルに達する。なお、伸び率が３００％〜７００％までの間においては、結果は、伸び率が３００％の時と同等の結果が得られた。また、ゴム硬度に関しては、２５度以下に低硬度化することで光沢ムラを低減させることができ、８度では従来レベルと同等の画質を得ることができる。そして、ゴム硬度を８度以下にしても結果は８度の時と同等であった。
【００５５】
次に、第２の弾性層のゴム厚について検討を行った。ゴム厚を厚くするとニップ幅を広く確保し、非オフセット域はさらに拡大し、光沢ムラのない良好な画像を得ることが可能になるが、ニップ幅が広く確保される一方で、紙しわ等の通紙性に問題が起こるので望ましくない。紙しわが起こらないニップ幅としては、８ｍｍ以下である。しかし、ゴム厚を３００μｍより厚くするとニップ幅が８ｍｍよりも広くなり通紙性が問題になる。また、ゴム厚が厚くなるにつれ熱容量が増すのでウォームアップ時間も長くなる。逆に、第２の弾性層３のゴム厚が薄くなるとウォームアップ時間は短縮されるが、ニップ幅が狭くなるため、熱供給不足になり、非オフセット域が狭くなる。特に、ゴム厚が５０μｍより薄くなると非オフセット域が確保できなくなる。したがって、非オフセット域を確保し、紙しわ等の通紙性も問題なくするには、ゴム厚が５０μｍ以上３００μｍ以下の範囲が必要である。
【００５６】
ウォームアップ時間の短縮の目安として、従来はコピーの読み取り動作から紙が印刷され排出されるまでの時間は約１５秒以下であったが、特に近年省エネルギ化のニーズが高まっており、スリープモードからの復帰時間として１０秒以下が目安とされるようになり、この時間内に定着器のウォームアップを完了しておくことが望ましい。
【００５７】
しかし、ウォームアップ時間は第２の弾性層３の厚みや熱伝導率により大きく異なる。図４に熱伝導率Ｋ１（約０.０５Ｗ／Ｍ・Ｋ）、Ｋ２（約０.１５Ｗ／Ｍ・Ｋ）、Ｋ３（約０．４Ｗ／Ｍ・Ｋ）のゴム材においてゴム厚みを変化したときのウォームアップ完了時間との関係を示す。熱伝導率をＫ１からＫ３へ小さくすると同じ厚み（例えば３００μｍ）で比較してもウォームアップ完了時間が熱伝導率Ｋ２で１５秒であるのに対して、Ｋ１では１７秒であり、ウォームアップ時間が１５秒以上を要してしまう。特に、１０秒程度の短ウォームアップ化を目指し最低限必要なゴム厚５０μｍでのウォームアップ時間を比較しても熱伝導率がＫ２よりも小さいと目標とするウォームアップ時間１０秒以下を確保することが困難である。このことから、熱伝導率は最低でも０．１５Ｗ／Ｍ・Ｋ以上必要であると言える。
【００５８】
以上をまとめると、加熱される導電層４の内部に第１の弾性層６を設けた加熱ローラ１において導電層４の外部に第２の弾性層６を設けその外部に離型層５を備えた加熱部材において、第２の弾性層３の伸びを２００％以上より好ましくは３００％以上にすることによって光沢ムラのない良好な画像を得ることが可能になった。
【００５９】
さらに、ゴム硬度としては２５度以下、より好ましくは８度以下のゴム材を用いることでより良好な画像が得られる。また、非オフセット域を確保しつつ、ウォームアップ時間の短縮が実現できるための条件として、第２の弾性層３の厚みは５０μｍ〜３００μｍ、熱伝導率は０.１５Ｗ/ｍ・Ｋ以上の範囲が望ましい。
【００６０】
なお、上述の実施形態では、外部加熱手段により加熱して例を述べたが、ハロゲンランプ方式等の内部加熱手段においても適用可能である。また、本発明の加熱装置を例えばインクジェット用紙上のインクを乾燥させる乾燥装置として用いる等、定着装置４０以外の用途に使用することも可能である。
【００６１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、以下の効果を奏することができる。
【００６２】
（１）加熱ローラの周面を加熱するための被加熱層の内側だけでなく外側にも弾性層を形成したことにより例えば、被加熱層の内側のみ弾性層が存在するとき、または導電層の外側のみ弾性層が存在するときに生じる、最外層が固くなり用紙等の被加熱部材表面の凹凸に追従して加熱することが不可能になるという不都合、およびニップ幅や定着性等を確保すべく弾性層の厚みを増加させることによりウォームアップ時間が長くなるという不都合の発生を防止することができ、加熱ローラと加圧ローラと間のニップ幅の確保、被加熱部材に対する適正な加熱、およびウォームアップ時間の短縮化を好適に実現することができる。
【００６３】
（２）第２の弾性層に使用されるゴム材等の伸び率が、形成される定着画像の光沢ムラに影響を与える点等に鑑みて、形成される定着画像の光沢ムラが生じにくい伸び率のゴム材等を第２の弾性層に使用したことにより、用紙上のトナーの付着状態等に起因する用紙表面における凹凸の大きさにかかわらず光沢ムラのない良好な定着画像が得られる等、被加熱部材表面の凹凸状態に適合するような加熱処理を実現することが可能になる。
【００６４】
（３）第２の弾性層に使用されるゴム材等のゴム硬度が、形成される定着画像の光沢ムラに影響を与える点等に鑑みて、形成される定着画像の光沢ムラが生じにくい硬度のゴム材等を第２の弾性層に使用したことにより、用紙上のトナーの付着状態等に起因する用紙表面における凹凸の大きさにかかわらず光沢ムラのない良好な定着画像が得られる等、被加熱部材表面の凹凸状態に適合するような加熱処理を実現することが可能になる。
【００６５】
（４）光沢ムラを防止する観点とウォームアップ時間を短縮化する観点とによって、導電層の厚みを適正な範囲内に収まるように調整したことにより、ウォームアップ時間の短縮化を図りつつ、形成される定着画像に光沢ムラが生じることが適正に防止される等、被加熱部材の表面の凹凸状態にかかわらず適正な加熱処理を実現することが可能になる。
【００６６】
（５）導電層の外側に配置される第２の弾性層の熱伝導率が０.１５Ｗ/ｍ・Ｋ以下であると、導電層で発熱した熱が離型層に到達するまでに要する時間が増加することに鑑みて、第２の弾性層に熱伝導率が少なくとも０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の弾性部材を用いたことにより、導電層と離型層との間に第２の弾性層を形成する場合に、この第２の弾性層が原因でウォームアップ時間が長くなるといった不都合を回避できる。
【００６７】
（６）離型層が樹脂材料で形成されていることにより耐久使用による表層の摩耗に対して耐摩耗性を向上させることができる。また、離型層の厚みを実験的に求められる適正な範囲に設定しているため、第２の弾性層の弾性の効果を減殺することや、離型層の耐久性が不足する等の不都合を防止することができる。
【００６８】
（７）第１の弾性層および第２の弾性層によって挟まれている被加熱層を前記加熱ローラの軸方向の全域にわたって適正に加熱することが可能な誘導加熱方式を採用したことにより、被加熱層の両側に弾性層を配置する場合であっても、加熱ローラと加圧ローラと間のニップ幅の確保、被加熱部材に対する適正な加熱、およびウォームアップ時間の短縮化を好適に実現することが可能になる。
【００６９】
（８）加熱ローラと加圧ローラと間のニップ幅の確保、被加熱部材に対する適正な加熱、およびウォームアップ時間の短縮化が可能な上述の加熱装置を電子写真方式の画像形成装置における定着装置として使用したことにより、用紙上における像担持体から転写された未定着のトナー像の凹凸状態にかかわらず、適正な定着処理を実現することが可能となるため、良好な定着画像を得ることができる。
【００７０】
よって、ウォームアップ時間の短縮化による省エネルギ化を図りつつ、被加熱部材を所望の温度で適正に加熱することが可能な加熱装置、および当該加熱装置を備えた画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の加熱装置が適用されるカラー画像形成装置の概略の構成図である。
【図２】本発明の加熱装置の概略の構成を示す図である。
【図３】様々な条件における光沢ムラの観察結果を示す図である。
【図４】加熱装置の弾性層の熱伝導率を変化させたときの肉厚とウォームアップ到達時間の関係を示す図である。
【符号の説明】
１−加熱ローラ
２−加圧ローラ
３−第２の弾性層
４−導電層
５−離型層
６−第１の弾性層
４１−励磁回路
４２−制御手段
４３−駆動手段
４４−誘導コイル
１００−カラー画像形成装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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