(57)【要約】【課題】誘導加熱で定着ベルトを加熱する系において、熱効率を向上させ立上時間を速くさせる。【解決手段】電磁誘導発熱層６ａを有し、記録材上の画像を加熱するエンドレスの定着ベルト６において、定着ベルトの内面の表面粗さＲｚ１が２０μｍ以上１００μｍ以下である。【選択図】図３
2007041373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁束の作用により発熱する発熱層を有し、懸架部材により懸架されるエンドレスな加熱ベルトであって、この加熱ベルトの熱により記録材上の画像を加熱する加熱ベルトにおいて、前記加熱ベルトの内面の表面粗さＲｚ１が２０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする加熱ベルト。
【請求項２】
前記加熱ベルトは内側の表面を粗くする処理が施されていることを特徴とする請求項１に記載の加熱ベルト。
【請求項３】
前記発熱層の内側面に少なくとも断熱層を有し、前記発熱層の外側面に少なくとも伝熱層を有し、前記断熱層の厚さＴ１と前記伝熱層の厚さＴ２が、Ｔ１＞Ｔ２であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加熱ベルト。
【請求項４】
前記断熱層が弾性体または樹脂からなり、前記伝熱層が弾性体からなることを特徴とする請求項３に記載の加熱ベルト。
【請求項５】
前記断熱層の熱伝導率λ１と前記伝熱層の熱伝導率λ２が、λ１＜λ２であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の加熱ベルト。
【請求項６】
磁束発生手段と、前記磁束発生手段からの磁束の作用により発熱する発熱層を有し、記録材上の画像を加熱するエンドレスの加熱ベルトと、前記加熱ベルトを懸架する複数の懸架部材と、を有する画像加熱装置において、前記加熱ベルトの内面の表面粗さＲｚ１が２０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする画像加熱装置。
【請求項７】
加熱ベルトの内側の表面を粗くする処理が施されていることを特徴とする請求項５に記載の画像加熱装置。
【請求項８】
前記発熱層の内側面に少なくとも断熱層を有し、前記発熱層の外側面に少なくとも伝熱層を有し、前記断熱層の厚さＴ１と前記伝熱層の厚さＴ２が、Ｔ１＞Ｔ２であることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の画像加熱装置。
【請求項９】
前記断熱層の熱伝導率λ１と前記伝熱層の熱伝導率λ２が、λ１＜λ２であることを特徴とする請求項７に記載の画像加熱装置。
【請求項１０】
前記磁束発生手段が前記加熱ベルトの外側に配設されていることを特徴とする請求項５乃至請求項８の何れか１つに記載の画像加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導加熱方式（ＩＨ）の加熱ベルト及びこれを用いて記録材上の画像を加熱する画像加熱装置装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を採用した画像形成装置において、未定着トナー画像を加熱溶融定着する定着装置として、種々の方式のものが提案されている。
【０００３】
このような定着装置の一つに、誘導加熱させた定着ベルトを用いたものが、例えば特許文献１に開示されている。この定着装置は、２本のローラにより定着ベルトを支持しており、定着ベルトの外部に誘導加熱コイルを配置した構成である。ウォーミングアップタイム（立上時間）の短縮を目的としている。
【０００４】
また、特許文献２に開示されている定着装置は、誘導加熱源である誘導加熱コイルを、記録材の通路を介し定着ベルトに対向して配置している。記録材の加熱時間を長くすることを目的としている。
【０００５】
さらに、特許文献３に開示されている定着装置は、誘導加熱コイルを定着ベルトの外部に配置してあり、定着ベルトと発熱ローラを同時に加熱している。ベルトの温度分布を均一にしながらウォーミングアップタイムを短くすることを目的としている。
【特許文献１】特開平１−１４４０８４号公報
【特許文献２】特開平１０−７４００４号公報
【特許文献３】特開２００３−２１５９５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の従来技術によると、次のような問題点がある。すなわち、理想の系としては定着ベルトのみが加熱され、定着ベルトの内側面に接するその他の部材に熱が移動しなければ定着ベルトを目標とする温度に上昇させるのに必要な時間が最も少なくなる。
【０００７】
しかし、特許文献１、２、３に開示されている定着装置は、いずれも定着ベルトが回転するとベルト内のローラ等の内部部材に熱が奪われることになり、結果、理想の系に比べウォーミングアップタイムが長くなってしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、誘導加熱で定着ベルトを加熱する系において、定着ベルトの表面からベルトを懸架する懸架部材への熱の移動を防止することで熱効率を向上させて立上時間を速くすることを目的とする。これにより、小型であるのに高速定着が可能で、かつウォーミングアップタイムが短く、さらに、誘導加熱コイルの昇温を防止可能な定着装置及びこれを備えた画像形成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】
上記目的を達成するための本発明に係る加熱ベルトの代表的な構成は、磁束の作用により発熱する発熱層を有し、懸架部材により懸架されるエンドレスな加熱ベルトであって、この加熱ベルトの熱により記録材上の画像を加熱する加熱ベルトにおいて、前記加熱ベルトの内面の表面粗さＲｚ１が２０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の代表的な構成は、磁束発生手段と、前記磁束発生手段からの磁束の作用により発熱する発熱層を有し、記録材上の画像を加熱するエンドレスの加熱ベルトと、前記加熱ベルトを懸架する複数の懸架部材と、を有する画像加熱装置において、前記加熱ベルトの内面の表面粗さＲｚ１が２０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上記の加熱ベルト構成あるいは画像加熱装置構成により、加熱ベルトとその内側面に接する内部部材との間の接触熱抵抗を大きくして、加熱ベルトの発熱層から発生する熱が内部部材へ移動するのを効果的に妨げることができる。これにより、加熱ベルトの熱効率が向上して立上時間を速くすることができる。したがって、小型であるのに高速定着が可能で、かつウォーミングアップタイムが短く、さらに、誘導加熱コイルの昇温を防止可能な定着装置及びこれを備えた画像形成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】
【実施例】
【００１３】
（１）画像形成装置例
図１は画像形成装置例の概略構成模型図である。この画像形成装置は、電子写真プロセスを用いた、タンデムタイプのフルカラープリンタである。
【００１４】
Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｂは図面上右から左に順に配列した第１〜第４の４つの色トナー像形成ステーションである。各ステーションは何れも、像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体２１、帯電装置２２、レーザースキャナやＬＥＤアレイ等の露光装置２３、現像装置２４、クリーニング装置２５等を有する電子写真プロセス機構である。感光体２１は矢印の時計方向に所定の周速度で回転駆動される。
【００１５】
ステーションＹは感光体２１の面にフルカラー画像のイエロー成分のトナー画像を形成する。ステーションＭは感光体２１の面にフルカラー画像のマゼンタ成分のトナー画像を形成する。ステーションＣは感光体２１の面にフルカラー画像のシアン成分のトナー画像を形成する。そして、ステーションＢは感光体２１の面にブラックのトナー画像を形成する。各ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｂにおける電子写真画像形成原理・プロセスは公知であるからその説明は省略する。
【００１６】
２６は複数の支持ローラ２７間に懸架させて張設した転写ベルトであり、各ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｂの下側に、全ステーションに亘たらせて配設してある。転写ベルト２６は矢印の反時計方向に、感光体２１の周速度に対応した周速度で回動駆動される。
【００１７】
２８は転写ローラであり、各ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｂにおいて、感光体２１の下面に対して転写ベルト２６を挟んで圧接して転写ニップ部を形成している。
【００１８】
２９は記録材給送路であり、不図示の給紙機構部から一枚分離給紙されたシート状の記録材（転写材、用紙）Ｐを、転写ベルト２６の第１の色トナー像形成ステーションＹ側の端部に給送する。転写ベルト２６は給送された記録材Ｐを静電的に吸着保持して、あるいはチャックで把持して各ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｂの転写ニップ部へ順次に搬送する。これにより、同一の記録材Ｐの面にイエロートナー画像、マゼンタトナー画像、シアントナー画像、およびブラックトナー画像が順次に位置合わせ状態で重畳転写されて，未定着のフルカラートナー画像が合成形成される。
【００１９】
第４のステーションＢの転写ニップ部を搬送されて通過した記録材Ｐは転写ベルト２６から分離され、定着装置Ｆに導入されて未定着トナー画像の加熱定着処理を受けて排出搬送される。
【００２０】
（２）定着装置（画像加熱装置）Ｆ
図２は本実施例における画像加熱装置としての定着装置Ｆの要部の拡大横断側面模型図と制御系のブロック図である。この定着装置Ｆは電磁誘導加熱方式・ベルト加熱方式の定着装置（ＩＨ定着器）である。以下の説明において、定着装置またはこれを構成している部材の長手方向とは記録材搬送路面内において記録材搬送方向に直交する方向に並行な方向である。また、幅または幅方向（短手方向）とは記録材搬送方向の寸法または記録材搬送方向に並行な方向である。上流側と下流側とは記録材搬送方向に関して上流側と下流側である。
【００２１】
１は本実施例の加熱ベルトとしての定着ベルトのユニット（定着手段）、２は加圧ベルトのユニット（加圧手段）である。この両ユニット１・２を上下に配設して圧接させることで両者間に定着ニップ部Ｎを形成させている。３は磁束発生手段としての誘導加熱コイルユニット（電磁誘導加熱手段）であり、定着ベルトユニット１の上側に配設してある。
【００２２】
［定着ベルトユニット１］
定着ベルトユニット１において、４と５は上流側と下流側に並行に配列した２本の第1と第２の定着ローラ、６はこのローラ間に懸回張設した、エンドレスで、可撓性のある定着ベルトである。
【００２３】
ベルト懸架部材である定着ローラ４・５は、長手方向中央部の径が１６ｍｍで、両端部の径が１４ｍｍである鉄合金製の芯金に、シリコーンゴムスポンジ層を設けた、外径が２０ｍｍの弾性ローラである。第２の定着ローラ５の長手方向中央部での硬度はＡＳＫ−Ｃ硬度計で約６０度である。芯金にテーパー形状をつけているのは、後述する第２の加圧ローラ９で加圧した時に定着ローラ５が撓んでも加圧ローラ９との圧接部の幅が長手方向にわたって均一にするためである。
【００２４】
図３は定着ベルト６の層構成を示す断面模型図である。６ａは電磁誘導発熱層としての磁性金属材料からなる金属層（以下、基層と記す）である。本実施例においては、電気鋳造法によって製造した、内径３４ｍｍ、厚み５０μｍ、のエンドレスベルト状のニッケル層を基層６ａとしている。この基層６ａの外側面（外周面）には、伝熱層として、弾性材料からなる層（以下、弾性層と記す）６ｂを設けてある。本実施例ではこの弾性層６ｂとして耐熱性シリコーンゴム層を設けている。この弾性層６ｂの厚さＴ２は１００〜１０００μｍの範囲で選択可能である。本実施例においては、定着ベルト６の熱容量を小さくしてウォーミングアップタイムを短縮し、かつカラー画像を定着するときに好適な定着画像を得ることを考慮して、３００μｍの厚みで設けられている。このシリコーンゴムは、ＪＩＳ−Ａ２０度の硬度を持ち、熱伝導率λ２は０．４Ｗ／ｍＫである。更に、弾性層６ｂの外周には、表面離型層６ｃとして、フッ素樹脂層（例えばＰＦＡやＰＴＦＥ）が３０μｍの厚みで設けられる。また、基層６ａの内側面（内周面）には、耐熱性シリコーンゴム層からなる断熱層６ｄを設けている。本実施例においては、この断熱層６ｄのシリコーンゴムはＪＩＳ−Ａ２０度の硬度を持ち、熱伝導率λ１は、伝熱層としての上記弾性層６ｂの熱伝導率λ２よりも小さい、０．１Ｗ／ｍｋのものを用いた。断熱層６ｄの厚さＴ１としては１０〜１０００μｍの範囲で選択可能であり、本実施例においては、４００μｍの厚みで設けた。
【００２５】
本実施例においては、断熱層６ｄにシリコーンゴムからなる弾性体を用いたが、熱伝導率の低い樹脂材料、または樹脂と弾性体の混合物からなる材料を用いることも可能である。断熱層６ｄの内面に摺動性を向上させるために更にポリイミド等の樹脂材料をコーティングしても良い。
【００２６】
また、定着ベルト６の内面が接する定着ローラ等の内部部材（内包物）が導電性の場合は、定着ベルト６の電磁誘導発熱層である基層６ａに有効に誘導電流を流すために、定着ベルト内面には電気絶縁層が有ることが望ましい。定着ベルト６の電磁誘導発熱層を構成させる磁性金属材料としては、ニッケルのほかに、鉄合金や銅、銀など適宜選択可能である。また、樹脂基層にそれら金属の層を積層させるなどの構成でも良い。基層６ａまたは金属層の厚みは、後で説明する誘導加熱コイルに流す高周波電流の周波数と基層６ａまたは金属層の透磁率・導電率に応じて調整して良く、５〜２００μｍ程度の間で設定する。
【００２７】
また、定着ベルト６の内側の表面粗さＲｚ１は、２０μｍ以上１００μｍ以下であるようにしてある。
【００２８】
［加圧ベルトユニット２］
加圧ベルトユニット２において、８と９は上流側と下流側に並行に配列した２本の第1と第２の加圧ローラ、１０はこのローラ間に懸回張設した、エンドレスで、可撓性のある加圧ベルトである。
【００２９】
第１加圧ローラ８は、前述した第１の定着ローラ４と同様に、長手方向中央部の径が１６ｍｍで、両端部の径が１４ｍｍである鉄合金製の芯金に、シリコーンゴムスポンジ層を設けた、外径が２０ｍｍの弾性ローラである。
【００３０】
第２の加圧ローラ９は、長手方向中央部の径が１６ｍｍで、両端部の径が１４ｍｍである鉄合金製の芯金に、シリコーンゴム層を設けた、外径が２０ｍｍの弾性ローラである。表面には、離型層としてフッ素樹脂層（例えばＰＦＡやＰＴＦＥ）が３０μｍの厚みで設けられている。この第２の加圧ローラ８の長手方向中央部における硬度は、ＡＳＫ−Ｃ７０度であり、前述した第２の定着ローラ５の硬度よりも高いものにしてある。芯金にテーパー形状をつけているのは、前述した第２の定着ローラ５と同様の理由で、加圧した時に加圧ローラ９が撓んでも定着ローラ５との圧接部の幅が長手方向にわたって均一にするためである。この第２の加圧ローラ８については、弾性層をシリコーンゴムスポンジではなくシリコーンゴムにする。すなわち、第２の定着ローラ５より第２の加圧ローラ９の硬度を固くする。こうすることで、定着ベルト６と、加圧ベルト１０を介した第２の定着ローラ５と第２の加圧ローラ９との圧接部において、定着ベルト６を大きく変形させることができ、トナー画像が形成された記録材が定着ベルト６からの剥離を容易にすることができる。
【００３１】
図４は加圧ベルト１０の層構成を示す断面模型図である。加圧ベルト１０は、内径３４ｍｍ、厚み５０μｍ、のポリイミド樹脂からなる基層１０ａを有する。基層１０ａにポリイミド樹脂を用いたのは、加圧ベルト１０に関しては誘導加熱によって加熱を行わないので、金属基層を用いる必要がないためである。しかし、定着ベルト６と同様に金属の基層を用いても良い。この基層１０ａの外周には、弾性層１０ｂとして耐熱性シリコーンゴム層を設けている。この弾性層１０ｂの厚みは１００〜１０００μｍの範囲で選択可能である。本実施例では３００μｍの厚みとしている。この弾性層１０ｂに用いたシリコーンゴムは、ＪＩＳ−Ａ２０度の硬度を持ち、熱伝導率λ３は０．１Ｗ／ｍＫである。ここで弾性層１０ｂの熱伝導率λ３は定着ベルト６の内面に設けた断熱層６ｄの熱伝導率λ１と同等にした。これは、定着ニップ部Ｎにおいて定着ベルト６から加圧ベルト１０に移行する熱を、できるだけ加圧ベルト１０の表面にとどめておく為に、加圧ベルト１０の弾性層１０ｂの熱伝導率λ３は低いものが好ましいという理由による。更に弾性層１０ｂの外周には、表面離型層１０ｃとしてフッ素樹脂層（例えばＰＦＡやＰＴＦＥ）が３０μｍの厚みで設けられる。基層１０ａの内面には特に断熱層を設けても、設けなくても良い。
【００３２】
［誘導加熱コイルユニット３］
誘導加熱コイルユニット３は定着ベルト６の誘導加熱源であり、加圧ベルトユニット２側とは反対側の定着ベルト外側において、定着ベルト６の外面に対し、一定の距離だけ離間するように配置されている。このコイルユニット３は、磁性体コア１２と誘導加熱コイル（以下、コイルと略記する）１３とを備えている。磁性体コア１２は、例えばフェライトコアや積層コアから形成されている。コイル１３は、例えば表面に融着層と絶縁層とを持つ銅線が複数回巻かれて構成されている。より具体的には、コイルユニット３は、コイル１３の電線として例えばリッツ線を用いている。これを横長・扁平のシート状渦巻きコイルに巻回してなるコイル１３と、このコイル１３を覆わせた磁性体コア１２と、を電気絶縁性の樹脂によって一体にモールドした横長・薄板状の部材である。
【００３３】
より具体的には、コイル１３は、発生した磁界が定着ベルト６の電磁誘導発熱層である基層６ａ以外に漏れないように、磁性体コア１２で覆われている。更に電気絶縁性の樹脂によって、コイル１３と磁性体コア１２は一体でモールドされている。定着ベルト６とコイル１３は０．５ｍｍのモールドにより電気絶縁の状態を保ち、定着ベルト６とコイル１３との間隔は１．５ｍｍ（モールド表面と定着ベルト表面の距離は１．０ｍｍ）で一定であり、定着ベルト６は均一に加熱される。コイル１３は、記録材Ｐの通紙幅方向（記録材Ｐの搬送方向に直交する方向）に沿っての長さが、画像形成に供される最大通紙幅の記録材Ｐのその通紙幅よりも長くなるように形成されている。
【００３４】
上側の定着ベルトユニット１に対して下側の加圧ベルトユニット２が不図示の押上げ加圧機構によって押圧される。この場合、第２の加圧ローラ９は第２の定着ローラ５に向かって２８４Ｎ（３０ｋｇｆ）で加圧される。また、第１の加圧ローラ８は第１の定着ローラ６に向かって１４７Ｎ（１５ｋｇｆ）で加圧される。また、定着ベルトユニット１側において第１と第２の定着ローラ４・５の間に配設した加圧部材７と、加圧ベルトユニット２側において第１と第２の加圧ローラ８・９の間に配設した加圧部材１１とが、定着ベルト６と加圧ベルト１０とを挟んで押圧状態になる。これにより、第１と第２の定着ローラ４・５間、第１と第２の加圧ローラ８・９間で、定着ベルト６と加圧ベルト２が接触して定着ニップ部Ｎが形成される。定着ベルト６と加圧ベルト１０はそれぞれ加圧部材７・１１によって定着ニップ部Ｎで加圧され、ニップ熱、圧を記録材に付与する。
【００３５】
加圧部材７・１１はシリコーンゴム等の弾性体、またはＰＰＳ等の樹脂からなり、定着ベルト６または加圧ベルト１０と当接する面にはガラス繊維製のクロスをフッ素樹脂でコーティングすることで定着ベルト６または加圧ベルト１０のスリップを防止している。また、凹凸を設けて接触面積を減らすよう工夫したポリイミドのシートなどを用いて摩擦抵抗を減らし、定着ベルト６または加圧ベルト１０のスリップを防止している。
【００３６】
定着ベルト６は、少なくとも画像形成実行時に、第２の定着ローラ５が駆動手段Ｍにより時計方向に回転駆動されることにより回転駆動される。第１の定着ローラ４も従動して回転する。また、定着ベルト６の回転に従動して、該定着ベルト６に圧接している加圧ベルト１０、および第１と第２の加圧ベルト８・９も回転する。定着ベルト６は第２の定着ローラ５により、定着装置Ｆに搬送されてくる、未定着トナー画像Ｔを担持した記録材Ｐの搬送速度とほぼ同一の周速度でシワなく回転駆動される。本実施例の場合、定着ベルト６の表面回転速度が１６０ｍｍ／ｓｅｃで回転し、フルカラーの画像を１分間にＡ４サイズ４０枚定着することが可能である。
【００３７】
誘導加熱コイルユニット３のコイル１３には、励磁回路１０１から２０〜５０ｋＨｚの高周波電流が流される。これにより、定着ベルト６の基層６ａが誘導発熱して、定着ベルト６が加熱される。すなわち、コイル１３に対する通電により定着ベルト６に供給される磁束が発生する。この磁束は、誘導加熱コイルユニット３と定着ベルト６との対向領域部において、定着ベルト６の発熱層である基層６ａに吸収され、基層６ａに渦状の誘導電流が発生し、該基層がその固有抵抗により発熱する。このように、コイル１３に流される高周波電流により定着ベルト６に誘導電流が発生し、定着ベルト６自体が電磁誘導で発熱して加熱昇温していく。定着ベルト６の表面温度が温度センサ１４で検知され、その検知温度情報が制御部１００へフィードバックされる。制御部１００は、温度センサ１４からの検知温度情報に基いて定着ベルト６の温度調節をする。具体的には定着ベルト６の目標温度（目標定着温度）である例えば１７０℃で一定に維持されるように、励磁回路１０１の出力高周波電流の周波数を変化させてコイル１３に入力する電力を制御して定着ベルト６の温度調節をする。
【００３８】
第１と第２の定着ローラ４・５のシリコーンゴムスポンジ層は最も薄いところでも２ｍｍあり、誘導加熱コイルユニット３によって芯金が発熱することはほとんどない。そのため、本実施例では効率よく定着ベルト６を加熱することが出来る。またコイル１３は、高温になる定着ベルト６の外部に配置されている。これにより、コイル１３の温度が高温になりにくいので、安価な耐熱グレードのコイル材を使用できるといったメリットがある。また、コイル１３が高温にならないので、電気抵抗も上昇せず高周波電流を流してもジュール発熱による損失を軽減するメリットもある。
【００３９】
このように、定着ベルト６が回転駆動され、また、定着ベルト６が所定の定着温度に立ち上がって温調された状態において、未定着トナー画像Ｔを有する記録材Ｐが入口ガイド部材１５に案内される。そして、未定着トナー画像Ｔを有する記録材Ｐが定着ニップ部Ｎにトナー画像担持面側を定着ベルト６側に向けて導入される。そして、記録材Ｐは加圧部材７・１１により定着ベルト６の外周面に十分に密着し、定着ベルト６と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。これにより、定着ベルト６の熱が付与され、また定着ニップ部Ｎの加圧力を受けて未定着トナー画像Ｔが記録材Ｐの表面に熱圧定着される。
【００４０】
定着ニップ部Ｎを通った記録材Ｐは定着ベルト６の外周面から定着ベルト６の表面が定着ニップ部Ｎの出口部分の変形によって自己分離されて定着装置外へ搬送される。
【００４１】
加圧ベルトユニット２は、モータとこれに連結されたカムを有する切換え機構１０２によって、加圧機構により定着ベルトユニット１に対して圧接されている着状態と、加圧機構の加圧力に抗して定着ベルトユニット１から離されている脱状態をとる。即ち、切換え機構１０２により着状態と脱状態とに状態切換え可能にしてある。制御部１００は切換え機構１０２を制御して定着動作時以外は加圧ベルトユニット２を脱状態にして、加圧ベルト１０を定着ベルト６から離間させている。このようにすることで、定着ベルト６の熱が加圧ベルト１０に伝導しないので、定着装置のウォーミングアップタイムは、定着ベルト６と加圧ベルト１０が離間している状態の方が早くすることができる。
【００４２】
また本実施例の定着装置のように、加圧手段にもローラにベルトを張架したものを用いることで、定着ベルト６と加圧手段との間でニップを広く形成することが出来る。また、装置の速度が速くなった場合においても記録材に伝熱させる時間を確保できる為、十分な定着性を得ることができる。
【００４３】
図５は、上記のように、内面に断熱層６ｄを設けた定着ベルト６の断熱層効果を示したものであり、定着装置への投入電力と定着ベルト６の表面温度が１７０℃に到達するまでの所要時間の結果を示す。
【００４４】
比較例として、定着ベルト６の内面に断熱層６ｄが無い場合（比較例１）と、断熱層６ｄの熱伝導率λ１が外面の伝熱層である弾性層６ｂの熱伝導率λ２より大きい場合（比較例２）の結果も示す。
【００４５】
図５において、Ａが内面に熱伝導率０．１（Ｗ／ｍｋ）の断熱層６ｄを設けた定着ベルト６の結果である。Ｂが比較例１であり、断熱層６ｄが無い場合、Ｃが比較例２であり、断熱層６ｄの熱伝導率が０．８（Ｗ／ｍｋ）の場合である。Ａ・Ｂ・Ｃいずれの場合も、外側の弾性層６ｂの熱伝導率λ２は０．４（Ｗ／ｍｋ）に統一している。
【００４６】
図５において、定着ベルト６の内面に断熱層６ｄがある場合Ａ・Ｃの方が、無い場合Ｂよりも、ウォーミングアップタイムは速くなった。また、断熱層６ｄの熱伝導率λ（Ｗ／ｍｋ）が小さい方Ａが、大きい方Ｃよりもウォーミングアップタイムが速くなった。
【００４７】
これは、断熱層６ｄの熱伝導率が小さい場合は、基層６ａから移行した熱が断熱層６ｄ内に蓄積する為、定着ベルト６の内面に接する内部部材である第１と第２の定着ローラ４・５や、加圧部材７への伝熱量が減る為である。加えて、断熱層６ｄの熱伝導率より外側の弾性層６ｂの熱伝導率の方が大きいため、基層６ａで発生した熱は定着ベルト表面方向へ多く移動していくことになり、この結果、Ａの定着ベルトが最もウォーミングアップタイムが速くなる。
【００４８】
断熱層６ｄの熱伝導率が外側の弾性層６ｂより大きい場合は、基層６ａで発生した熱が定着ベルト内面に移動しやすくなる為、定着ベルト６の表面温度の上昇は遅くなってしまう。断熱層６ｄが無い場合Ｂは、定着ベルト自体の熱容量は断熱層６ｄがある場合より小さいが、内部部材４・５・７への伝熱量が更に大きくなり、基層６ａで発生した熱は定着ベルト内面へ向かって多く移動してしまう。そのため、結果的にはウォーミングアップタイムは最も遅くなってしまう。また、投入電力は大きいほどウォームミングアップタイムは速くなる。
【００４９】
上記において、熱伝導率の測定は、京都電気（株）ＱＴＭ−５００の測定原理によって行なった。
【００５０】
断熱層６ｄの熱伝導率λ１は、０．４Ｗ／ｍｋ以下にすることが、実際上、有効な断熱効果を得る上で好ましい。
【００５１】
断熱層６ｄの熱伝導率λ２は、０．８Ｗ／ｍｋ以上にすることが、実際上、有効な伝熱効果を得る上で好ましい。
【００５２】
断熱層６ｄは、弾性層中に熱伝導フィラーを配合することで、熱伝導率を所望の値に調整することができる。熱伝導フィラーの例としては、アルミナ、石英、酸化マグネシウム、シリカ、窒化ホウ素、窒化アルミ、窒化珪素、カーボンブラック、炭素繊維等がある。これらの熱伝導フィラーの配合量を多くすると弾性層の熱伝導率は大きくなり、逆に配合量を少なくすると弾性層の熱伝導率は小さくなる。
【００５３】
また、前記したように、定着ベルト６の内側の表面粗さＲｚ１は、２０μｍ以上１００μｍ以下であるようにしてある。
【００５４】
定着ベルト６の内側の表面粗さＲｚ１の測定は、（株）小坂研究所製３次元表面粗さ測定器ＴＤＡ−２１の測定原理によって行なった。
【００５５】
図６は、内面に断熱層６ｄを設けた定着ベルト６について、その定着ベルト６の内面の表面粗さＲｚ１を粗くした場合における効果を示したものであり、定着ベルト６の表面が室温２０℃から１７０℃まで上昇するのに所要した時間を表している。本実施例では、定着装置への投入電力は１２００Ｗに固定して、定着ベルト６の内面の表面粗さＲｚ１が８μｍのものと、２０μｍのもので測定をおこなった。
【００５６】
本実施例においては、定着ベルト６として、以下の構成を用いた。即ち、基層６ａにニッケル層５０μｍ、外側の弾性層６ｂに熱伝導率０．４（Ｗ／ｍｋ）のシリコーンゴム３００μｍ、表層６ｃにＰＦＡチューブ５０μｍ、内側の断熱層６ｄに熱伝導率０．１（Ｗ／ｍｋ）のシリコーンゴム３００μｍの構成のものを用いた。
【００５７】
図６のように、定着ベルト１の内面の表面粗さＲｚ１が荒いほうが所要時間が短い結果となった。これは定着ベルト１の内面の表面粗さＲｚ１を粗くすることにより、定着ベルト１と内部部材である第１と第２の定着ローラ４・５、加圧部材７との接触性が悪くなったためである。そのため、接触熱抵抗が大きくなり、定着ベルト６から内部部材への伝熱量が小さくなったためと考えられる。
【００５８】
定着ベルト６の内側の表面粗さＲｚ１は２０μｍ以上にすることが、実際上、有効な接触抵抗効果を得る上で好ましい。また、定着ベルト６の内側の表面粗さＲｚ１は１００μｍ以下であることが望ましい。Ｒｚ１が１００μｍ以上だとベルトの温度ムラが生じてしまう。
【００５９】
定着ベルト６の表面はトナーと接触し溶融定着する画像面となるため、画像性の観点から表面粗さＲｚ２はより平滑な方が好ましい。定着ベルト６の外側の表面粗さＲｚ２は、１０μｍ以下が好ましい。
【００６０】
したがって、定着ベルト６の外側の表面粗さＲｚ２は小さく、ベルト１の内側の表面粗さＲｚ１は大きい場合に、画像性とウォーミングアップタイムの短縮を両立することが可能となる。
【００６１】
図６のグラフにおいて、８μｍと２０μｍは断熱層６ｄの内面の粗さである。８μｍは断熱層６ｄの元々の粗さであり、２０μｍは断熱層６ｄの内面を粗し加工した後の粗さである。表面粗し加工方法は、型で作成する場合は外型の内面を所望の粗さにあらし、それを成果物に転写させることで所望の粗さにすることができる。またベルト成形後に表面を荒らす方法もある。これは、一般にブラスト処理といわれて、金属、樹脂、ガラス等の小径の噴射材を圧縮エラー等を用いて試料に噴射することにより、試料の表面を所望の粗さに荒らす手法である。
【００６２】
尚、ベルト内面を荒らす手法としては本実施例に限定されるわけではない。例えば、所定形状の粒子をベルト内面に添加してもよい。
【００６３】
以上説明したように、本実施例においては定着ベルト６の発熱層である基層６ａの内面に断熱層６ｄを設け、この断熱層６ｄの熱伝導率λ１を基層６ａの外側の伝熱層としての弾性層６ｂの熱伝導率λ２より小さくしている。そのため、ウォーミングアップタイムを短縮することが可能となる。
【００６４】
また、本実施例ではベルト内面が上記の粗さである領域は少なくともベルト懸架部材である定着ローラと接触する範囲である。また、本実施例ではベルトの定着ローラの軸方向の寄り制御を行っているが、定着ベルトがどちらに寄った場合でも少なくとも定着ベルトと定着ローラの接する領域の表面が上記の粗さであるように設定している。こうすることで、ベルトが寄った場合でも、ベルトからローラへ熱が逃げることを防止することができる。
【００６５】
また、誘導加熱コイル１３を定着ベルト６の外部に配置することで小型化が可能になり、加圧手段にも加圧ベルト１０を用いることにより、大きなニップを確保することが出来、装置が高速化した場合においても良好な定着性を得ることができる。
【００６６】
また、定着ベルト６自体で内部部材への伝熱を押さえているので、ウォーミングアップタイムに対して内部部材の影響は小さくなる。その結果、内部部材の設計の自由度が広がるというメリットも得られる。
【００６７】
また、本実施例においては、断熱層６ｄの厚さは４００μｍのものを用いたが、この厚さはあまり薄すぎると断熱の効果が小さくなり、あまり大きすぎると熱容量が大きくなってしまう。その為、どちらも好ましくなく、少なくとも外側弾性層６ｂの厚さより５０〜１００μｍ程度厚い場合が適当である。
【００６８】
なお、本発明の画像加熱装置には、記録材上の未定着画像を仮定着させる像加熱装置や、画像を担持した記録材を加熱してつや等の表面性を改質する像加熱装置等も包含される。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】画像形成装置例の概略構成模型図
【図２】定着装置（画像加熱装置）の要部の拡大横断側面模型図と制御系のブロック図
【図３】定着ベルト（加熱ベルト）の層構成を示す断面模型図
【図４】加圧ベルトの層構成を示す断面模型図
【図５】断熱層を設けた定着ベルトの断熱層効果を示した特性グラフ
【図６】定着ベルトの内面の表面粗さを粗くした場合の効果を示した特性グラフ
【符号の説明】
【００７０】
１：定着ベルトユニット、２加圧ベルトユニット、３：誘導加熱コイルユニット、４・５：第１と第２の定着ローラ、６：定着ベルト、６ａ：電磁誘導発熱層（基層）、６ｂ：伝熱層（弾性層）、６ｃ：表面離型層、６ｄ：断熱層、７加圧部材、８・９：第１と第２の加圧ローラ、１０：加圧ベルト、１０ａ：基層、１０ｂ：弾性層、１０ｃ：表面離型層、１１加圧部材、１２：磁性体コア、１３：誘導加熱コイル、Ｎ：定着ニップ部、Ｐ：記録材、Ｔ：トナー画像
【図６】
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【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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