(57)【要約】【課題】定着装置の非通紙部昇温を防止し、装置の高速化を可能にする。【解決手段】加熱手段２０１によって加熱される加熱ローラ１００と、加熱ローラ１００を所定の圧力で加圧し定着ニップＮを形成する加圧ローラ３００を有する定着装置において、加圧ローラ３００の芯金３０１には加熱ローラ１００の芯金１０１よりも良熱伝導性の金属部材を用いる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部または外部に加熱手段を有する加熱ローラと、加熱ローラに対向し所定の圧力で加圧して定着ニップを形成する加圧ローラを有する定着装置において、
加熱ローラの芯金材としての金属材料の熱伝導率λａと、加圧ローラの芯金材としての金属材料の熱伝導率λｂには、
λａ［Ｗ／ｍ・Ｋ］＋２０［Ｗ／ｍ・Ｋ］＜λｂ［Ｗ／ｍ・Ｋ］
の関係があることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
内部または外部に加熱手段を有する加熱ローラと、加熱ローラに対向し所定の圧力で加圧して定着ニップを形成する加圧ローラを有する定着装置において、
加熱ローラの芯金材としての金属材料の熱伝導率λａと、加圧ローラの芯金材としての金属材料の熱伝導率λｂには、
２×λａ［Ｗ／ｍ・Ｋ］＜λｂ［Ｗ／ｍ・Ｋ］
の関係があることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の定着装置において、加熱ローラの芯金上にシリコーンゴムによる弾性層を有することを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の定着装置において、加圧ローラの芯金上にシリコーンゴムによる弾性層を有することを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の定着装置において、加熱ローラ及び加圧ローラの芯金上にシリコーンゴムによる弾性層を有することを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１つに記載の定着装置において、ローラの最表層にはフッ素樹脂層を有することを特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１つに記載の定着装置において、加熱ローラの内部に、通電することにより輻射光を発生する加熱手段を有することを特徴とする定着装置。
【請求項８】
請求項１〜６の何れか１つに記載の定着装置において、加熱ローラの加熱方式として、磁場発生手段により加熱ローラ芯金に磁場を作用させて発熱させる電磁誘導加熱方式を用いることを特徴とする定着装置。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか１つに記載の定着装置において、加熱ローラの芯金材に鉄を主成分とする金属材料を用い、加圧ローラの芯金材にアルミニウムを主成分とする金属材料を用いることを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置に用いられる定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
定着装置は、記録材の表面上に形成されたトナーなどの現像剤を加熱して溶融させ、記録材上にトナーを固着させる為に用いられる。定着装置は主に加熱手段を有する加熱回転体と、前記加熱回転体に対向し所定の圧力によって加圧して定着ニップを形成する加圧回転体によって構成されている。
【０００３】
上記構成の定着装置において、加熱回転体・加圧回転体の長手方向の幅は、画像形成可能な記録材の最大通紙幅に対応できる長さに設定されていることから、その長さよりも短い幅をもつ記録材が通紙された場合には、次のような問題が生じていた。それは、最大通紙幅よりも短い小サイズの記録紙が連続的に通紙されると、加熱回転体・加圧回転体の非通紙部での温度が通紙部の温度に比べて高くなってしまうという問題である。このような非通紙部での温度の上昇は、非通紙部昇温と称される現象として知られており、この現象が生じると、次のような不具合が発生する。
【０００４】
（１）記録材に不均一な熱が加えられ、均一な定着効率が得られなくなることや定着性の悪化、さらには皺の発生を招く。
【０００５】
（２）非通紙域の温度が高温となり、定着装置の構成部材にダメージを与える。例えば加熱回転体・加圧回転体にゴムなどの弾性層を有する場合、弾性層が耐熱温度を超えてしまい劣化、破断等の発生を招く。
【０００６】
従来より、上記のような非通紙部昇温の問題を解決するため幾つかの技術が開発されてきた。
【０００７】
特許文献１に記載の定着装置は、加熱回転体および加圧回転体にローラを用いた構成において、加熱ローラおよび加圧ローラの芯金に良好な熱伝導性を有するアルミニウムを主成分とする金属材料を用いている。さらに加圧ローラの弾性層と表面離形層の間には金属薄膜を蒸着させた高熱伝導性層を加えている。このような構成により、加熱ローラ・加圧ローラの長手方向の熱伝導性を高めて定着装置の非通紙部昇温を抑制している。
【０００８】
また、特許文献２に記載の定着装置は、加熱回転体にエンドレスフィルム、加圧回転体にローラを用いた構成において、加圧ローラの芯金材のみ高熱伝導部材であるアルミニウムを用いることによって、定着装置の長手方向の熱伝導性を良化して、非通紙部昇温を抑制している。
【特許文献１】特開平０７−０３６３０３号公報
【特許文献２】特開平０６−３１４０３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１において、アルミニウムは鉄等の剛性を有する金属と比較して柔らかいため、ローラの芯金として同等の剛性を保つためには芯金を厚肉化する必要がある。そのため加熱・加圧ローラ芯金材の両方にアルミニウム合金を用いた特許文献１では、加熱ローラの熱容量が増大してしまいＦＰＯＴ(First Print Out Time)が増加してしまう問題があった。また加圧ローラに金属層を蒸着させるためコストアップする場合もあった。
【００１０】
また、特許文献２においては、薄肉の加熱フィルムを用いているため、加熱フィルムにローラと同じような加圧ローラによる加圧力を与えるとフィルム中の金属層やゴム層が破断してしまう場合がある。そのため加熱フィルムを用いた構成ではトナーや記録材に大きな加圧力を与えることができず、充分な定着性やグロスを確保できないという問題があった。
【００１１】
本発明では、上記問題点を解決し、長手方向に良好な熱伝導性を有し、加熱ローラの大熱容量化させることなく、また充分な加圧力によって定着性やグロスを確保することのできる定着装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明に係る定着装置の代表的な構成は、内部または外部に加熱手段を有する加熱ローラと、加熱ローラに対向し所定の圧力で加圧して定着ニップを形成する加圧ローラを有する定着装置において、加熱ローラの芯金材としての金属材料の熱伝導率λａと、加圧ローラの芯金材としての金属材料の熱伝導率λｂには、
λａ［Ｗ／ｍ・Ｋ］＋２０［Ｗ／ｍ・Ｋ］＜λｂ［Ｗ／ｍ・Ｋ］
の関係があることを特徴とする。
【００１３】
また、上記目的を達成するための本発明に係る定着装置の他の代表的な構成は、内部または外部に加熱手段を有する加熱ローラと、加熱ローラに対向し所定の圧力で加圧して定着ニップを形成する加圧ローラを有する定着装置において、加熱ローラの芯金材としての金属材料の熱伝導率λａと、加圧ローラの芯金材としての金属材料の熱伝導率λｂには、
２×λａ［Ｗ／ｍ・Ｋ］＜λｂ［Ｗ／ｍ・Ｋ］
の関係があることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上記の本発明によれば、加圧ローラの芯金材に良好な熱伝導性を有する金属材料を用いることによって、定着ローラに厚肉化することによってＦＰＯＴを増加させたり、コストアップすることなく定着装置の非通紙部昇温を抑制でき、かつ充分な定着性・グロスを確保することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
【実施例】
【００１６】
［画像形成装置例］
図１は本発明に係る定着装置を搭載した画像形成装置例の構成概略図である。本例の画像形成装置は電子写真方式の多色画像形成装置（フルカラーレーザプリンタ）である。
【００１７】
Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋは左から右に一列に配置した第１〜第４の４つのトナー像形成部であり、それぞれ、イエロー・マゼンタ・シアン・ブラックの４色のトナー像を形成する電子写真プロセス機構である。画像形成動作開始信号が発せられると、各トナー像形成部は動作を開始する。
【００１８】
各トナー像形成部には、それぞれ、像担持体としての感光ドラム２Ｙ・２Ｍ・２Ｃ・２Ｋが設置されている。各感光ドラムの周囲には、帯電ローラ３Ｙ・３Ｍ・３Ｃ・３Ｋ、現像装置４Ｙ・４Ｍ・４Ｃ・４Ｋ、１次転写ローラ５Ｙ・５Ｍ・５Ｃ・５Ｋが設置されている。また、各トナー像形成部の帯電ローラと現像装置間の上方には露光装置（レーザ光走査露光装置）６Ｙ・６Ｍ・６Ｃ・６Ｋが設置されている。
【００１９】
感光ドラム２Ｙ・２Ｍ・２Ｃ・２Ｋは、本実施の形態ではＯＰＣ感光層を有した負帯電性の有機感光ドラムであり、駆動装置（不図示）によって矢印方向（反時計方向）にそれぞれ所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動される。
【００２０】
接触帯電手段としての帯電ローラ３Ｙ・３Ｍ・３Ｃ・３Ｋは、それぞれ感光ドラムに所定の圧接力で接触し、帯電バイアス電源（不図示）から印加される帯電バイアスによって各感光ドラム表面を負極性の所定電位に均一に帯電する。
【００２１】
露光装置６Ｙ・６Ｍ・６Ｃ・６Ｋは、ホストコンピュータ（不図示）から画像形成装置に入力する画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザ光を出力して、対応する感光ドラム２Ｙ・２Ｍ・２Ｃ・２Ｋの均一帯電処理面を走査露光する。これにより、各感光ドラムの表面に、露光した画像情報に応じた静電潜像が形成される。
【００２２】
現像装置４Ｙ・４Ｍ・４Ｃ・４Ｋは、本実施の形態では２成分現像方式であり、それぞれイエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの色トナーが収納されている。現像バイアス電源（不図示）から現像ローラに印加される、感光ドラムの帯電極性（負極性）と同極性の現像バイアスによって感光ドラム上に形成された静電潜像にトナーを付着させて、トナー像として反転現像する。
【００２３】
接触転写手段としての１次転写ローラ５Ｙ・５Ｍ・５Ｃ・５Ｋは、中間転写体としての中間転写ベルト１を介して各感光ドラム２Ｙ・２Ｍ・２Ｃ・２Ｋの表面に所定の押圧力で接触している。
【００２４】
中間転写ベルト１は、駆動ローラ８と、２次転写対向ローラ７と、従動ローラ９との間に張架されており、駆動ローラ８の回転駆動によって、感光ドラム２Ｙ・２Ｍ・２Ｃ・２Ｋの回転に同期して矢印方向（時計方向）に回転駆動される。
【００２５】
各トナー形成部において、感光ドラムと中間転写ベルトとの当接部が１次転写部であり、１次転写ローラに対して１次転写バイアス電源（不図示）からトナーとは逆極性の１次転写バイアスが所定の制御タイミングで印加される。これにより、各感光ドラム２Ｙ・２Ｍ・２Ｃ・２Ｋの表面に形成されるトナー像が、回転駆動されて移動する中間転写ベルト１上に順次に所定に重ね合わせられて１次転写される。すなわち、中間転写ベルト１上には、イエロー・マゼンタ・シアン・ブラックの各色トナー像の重畳からなる多色画像のトナー像が形成される。
【００２６】
２次転写対向ローラ７には中間転写ベルト１を介して２次転写ローラ１０を圧接させてある。中間転写ベルト１と２次転写ローラ１０との当接部が２次転写部である。２次転写ローラ１０には２次転写バイアス電源（不図示）からトナーとは逆極性の２次転写バイアスが所定の制御タイミングで印加される。そして、給紙部から２次転写部に所定の制御タイミングで搬送された記録材１３に対して、中間転写ベルト１上の多色画像のトナー像が一括して２次転写される。
【００２７】
２次転写部を出た記録材１３は中間転写ベルト１面から分離されて、定着装置１２へ導入され、定着ニップ部で多色画像のトナー像の加熱加圧定着を受ける。そして、記録材１３は多色画像形成物として外部に排出される。また、記録材分離後の中間転写ベルト１面はクリーナ１１により清掃される。
【００２８】
１４はカセット給紙部、１５は手差し給紙部（マルチ・パーパス・トレイ）である。所定の制御タイミングで給紙ローラ１６または１７が駆動されることで、カセット給紙部１４または手差し給紙部１５から記録材１３が１枚分離給紙され、シートパス１８で２次転写部に向けて搬送される。そして、レジストローラ１９により、所定の制御タイミングで２次転写部に給送される。すなわち、中間転写ベルト１上の多色画像のトナー像の先端が２次転写部に移動されるタイミングに合わせて、記録材１３が２次転写部に導入される。
【００２９】
本例の画像形成装置においては、記録材１３の通紙基準は、カセット給紙部１４からの給紙・搬送も、手差し給紙部１５からの給紙・搬送も記録材中心の中央基準である。
【００３０】
［定着装置１２］
（１）第一の実施形態
図２は第一の実施形態に係る定着装置１２の要部の拡大横断面模型図を示している。図３は通紙部と非通紙部、温度センサの配置の説明図である。
【００３１】
この定着装置１２はヒートローラ方式の加熱装置であり、回転加熱部材である加熱ローラ１００と、回転加圧部材である加圧ローラ３００との並行圧接ローラ対を基本構成としている。そして、該ローラ対を回転させ、該ローラ対の相互圧接部である定着ニップＮに未定着トナー像ｔを形成担持させた記録材１３を導入して挟持搬送させる。これにより、加熱ローラ１００の熱と、定着ニップＮの加圧力にて未定着トナー像ｔを記録材１３面に加熱加圧定着させるものである。
【００３２】
ここで、以下の説明において、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。幅とはその長手方向に関する寸法である。
【００３３】
加熱ローラ１００は、鉄を主成分とする金属材料製の中空の芯金１０１を有し、この芯金１０１を弾性層１０２と、最表層のトナー離形層１０３で被覆した構成のものである。具体的に、芯金１０１は、［ＪＩＳ］Ｇ３４４５−ＳＴＫＭ、熱伝導率：λＦｅ−ＳＴＫＭ＝８３．５Ｗ／ｍ・Ｋ、長さＳ＝３４５ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ、の中空のＦｅ芯金である。弾性層１０２は、長さＬ＝３２５ｍｍ、厚さ２ｍｍのシリコーンゴム層である。離形層１０３は厚さ５０μｍのフッ素樹脂層である。加熱ローラ１００の外径は４４ｍｍとした。また、中空の芯金１０１内には、加熱手段として、通電することにより輻射光を発生するハロゲンヒータ２０１を挿入して配設してある。
【００３４】
加圧ローラ３００は、アルミニウムを主成分とする金属材料製の中空の芯金３０１を有し、この芯金３０１を弾性層３０２と、最表層のトナー離形層３０３で被覆した構成のものである。具体的には、［ＪＩＳ］Ａ５０５２、熱伝導率：λＡｌ−Ａ５０５２＝１３８Ｗ／ｍ・Ｋ、長さＳ＝３４５ｍｍ、厚さ６．０ｍｍ、の中空のＡｌ芯金である。弾性層３０２は、長さＬ＝３２５ｍｍ、厚さ２ｍｍのシリコーンゴム層である。離形層３０３は厚さ５０μｍのフッ素樹脂層である。加圧ローラ３００の外径は加熱ローラ１００の外径と同じく４４ｍｍとした。
【００３５】
加熱ローラ１００は、芯金１０１の両端部をそれぞれその側の装置側板（不図示）間に軸受部材を介して回転自由に保持させて配設してある。加圧ローラ３００もＡｌ芯金３０１の両端部をそれぞれその側の装置側板間に軸受部材を介して回転自由に保持させて、加熱ローラ１００の下側において加熱ローラと略並行に配列して配設してある。加圧ローラ３００側の軸受部材は加熱ローラ１００側の軸受部材に向かってスライド移動可能な可動軸受部材にしてある。そして、その可動軸受部材を加圧付勢部材（不図示）で加熱ローラ１００側の軸受部材に向かって移動付勢させてある。これにより、加圧ローラ３００を加熱ローラ１００に対して弾性層１０２・３０２の弾性に抗して圧接させて、該両ローラ１００・３００間に定着ニップＮを形成させている。本例では、加圧ローラ３００を加熱ローラ１００に対して総圧７８４Ｎ（８０ｋｇｆ）の加圧力によって圧接させて、定着ニップＮを形成させている。
【００３６】
加熱ローラ１００は、芯金１０１の一端部側に配置したドライブギア（不図示）に駆動力が伝達されることにより、図２において時計方向に所定の速度で回転駆動される。加圧ローラ３００は、加熱ローラ１００の回転駆動に従動して回転する。
【００３７】
加熱ローラ１００は、電源回路部２０４からハロゲンヒータ２０１に電力が供給されて、該ハロゲンヒータ２０１の輻射光により内部加熱される。そして、加熱ローラ１００の長手方向の略中央部の表面温度が放射温度計（温度センサ）であるサーモパイル２０２によってモニタされ、そのモニタ温度情報が制御回路部（マイコン）２０３へ入力する。制御回路部２０３は、サーモパイル２０２から入力するモニタ温度情報が所定の定着温度に対応したものに維持されるように、電源部２０４からハロゲンヒータ２０１への供給電力を制御する。すなわち、制御回路部２０３は加熱ローラ１００の表面温度を所定の定着温度に立ち上げて温調制御する。
【００３８】
加熱ローラ１００が回転駆動され、加圧ローラ３００が従動回転し、加熱ローラ１００の表面温度が所定の定着温度に立ち上げられて温調された状態において、定着ニップＮに、２次転写部側から多色画像のトナー像ｔを担持した記録材１３が導入される。記録材１３は定着ニップＮで挟持搬送されて、多色画像のトナー像ｔの加熱加圧定着を受け、多色画像形成物として外部に排出される。
【００３９】
前記したように、本例の画像形成装置においては、記録材１３の通紙は記録材中心の中央基準である。図３において、Ｏはその記録材中央通紙基準線（仮想線）である。Ａは記録材最大通紙幅であり、加熱ローラ１００と加圧ローラ３００の弾性層１０２・３０２の長さＬとほぼ対応している。この通紙幅Ａに対応する紙幅（記録材平面において記録材搬送方向に直交する方向の記録材寸法）の記録材を大サイズ記録材とする。Ｂは大サイズ記録材の紙幅よりも小さい紙幅の記録材の通紙幅である。大サイズ記録材の紙幅よりも小さい紙幅の記録材を小サイズ記録材とする。Ｃは大サイズ記録材の通紙幅Ａと小サイズ記録材の通紙幅Ｂとの差幅である。即ち、小サイズ記録材を通紙したときに記録材搬送路面内に生じる非通紙部である。記録材通紙が中央基準であるから、小サイズ記録材を通紙した時の非通紙部Ｃは小サイズ記録材の通紙部である通紙幅Ｂの両側に生じる。非通紙部Ｃの幅は通紙された小サイズ記録材の紙幅の大小により異なる。
【００４０】
前記のサーモパイル２０２は、加熱ローラ１００の温調制御用として、大小どの紙幅の記録材が通紙されても記録材通紙部となる加熱ローラ長手方向略中央部の位置（記録材中央通紙基準線位置の近傍）に対応させて配設してある。すなわち、サーモパイル２０２は、加熱ローラ１００の中心部表面温度を検知する。
【００４１】
加圧ローラ３００におけるＡｌ−Ａ５０５２製の中空の芯金３０１は、加熱ローラ１００におけるＦｅ−ＳＴＫＭ製で厚さ１．５ｍｍの中空の芯金１０１と同等の剛性を有するように、その厚さを設計した。
【００４２】
本実施形態においては、総圧７８４Ｎ（８０ｋｇｆ）における最大たわみ量δが、Ｆｅ−ＳＴＫＭ製で１．５ｍｍ厚の中空の芯金１０１と同等になるＡｌ−Ａ５０５２製の中空の芯金３０１の厚さｘｍｍを求めることにより算出した。
【００４３】
図４は加熱ローラ・加圧ローラのたわみ計算モデル図である。この図により上記の計算の要領を説明する。等分布荷重を受ける両端支持ばりのモデルを適用すると、Ａｌ−Ａ５０５２製の中空の芯金３０１を有する加圧ローラ３００の最大たわみ量δは次式（１）と（２）によって求められる。
【００４４】
δ＝５ＰＬ４／（３８４ＥＩ）・・・・・（１）式
Ｉ＝π（Ｄ１４−Ｄ２４）／６４・・・・（２）式
ここで、芯金長Ｓとゴム長Ｌの差を無視できると仮定し、Ｓ（：芯金長）＝Ｌ（：ゴム長）＝３２５ｍｍとし、ゴムの端部を加圧した。
【００４５】
また、Ｐ：加圧力（８０ｋｇｆ）、Ｅ：ヤング率（ＥＦｅ−ＳＴＫＭ＝２１０００ｋｇ／ｍｍ２、ＥＡｌ−Ａ５０５２＝７０４０ｋｇ／ｍｍ２）、およびＩ：円管の断面２次モーメントを示す。
【００４６】
さらに、Ｄ１：芯金外径（４０ｍｍ）を固定値とし、芯金厚は、Ｄ２：芯金内径（＜４０ｍｍ）を可変することによって得た。
【００４７】
（１）式と（２）式を計算することにより、Ｆｅ−ＳＴＫＭ製で１．５ｍｍ厚の中空の芯金１０１を用いた加熱ローラの最大たわみ量δＦｅ−ＳＴＫＭ：１．５ｍｍは
【００４８】
【数１】
2007041130.tif 000003
【００４９】
と求まった。
【００５０】
また、このＦｅ芯金１０１と同等の強度を保持するため、δ＝０．１４ｍｍとなるＡｌ−Ａ５０５２製の中空の芯金３０１の芯金厚さを算出すると、６．０ｍｍ必要であることが分かった。
【００５１】
次に、第一の実施形態における効果について説明する。表１は本実施形態に係わる定着装置１２において、小サイズ記録材としてＡ４サイズ記録材（紙：２１０ｍｍ×２９７ｍｍ、坪量７５ｇ／ｍ２）を縦送りに連続通紙した場合の、非通紙部Ｃの昇温の結果と、ＦＰＯＴを示している。
【００５２】
１）は本実施形態における加熱ローラ・加圧ローラの芯金構成（加熱ローラ芯金Ｆｅ−ＳＴＫＭ＋加圧ローラ芯金Ａｌ−Ａ５０５２）と上記の結果である。２）と３）は比較のための例である。すなわち、２）は従来技術として、加熱ローラと加圧ローラの芯金がどちらもＦｅ−ＳＴＫＭの場合である。３）は加熱ローラと加圧ローラの芯金がどちらもＡｌ−Ａ５０５２の場合である。ここで、２）と３）における加熱ローラ・加圧ローラの芯金の厚は、本実施形態と同じく同等の剛性を確保するため、Ｆｅ−ＳＴＫＭ芯金の厚さは１．５ｍｍ、Ａｌ−Ａ５０５２ローラ芯金の厚さは６．０ｍｍとした。
【００５３】
非通紙部昇温は、図３のように、Ａ４サイズの記録材１３を縦送りしたときに生じる非通紙部Ｃの幅内の略中央部に対応する加熱ローラ部分を測定点にして、そこに、端部温度検知手段（温度センサ）としてサーミスタ（ＴＨ）を接触させて測定した。非通紙部昇温の測定は連続通紙１時間後の温度平衡状態にて行った。ここで、実際、非通紙部昇温は何処までも上昇するものではなく、ある程度で平衡状態に達する。放出分は主に記録材（紙）、トナー、他には本体及び空気への逃げ分がある。また、供給分はハロゲンヒータ２０１からである。非通紙部においても放出分と供給分が平衡状態に達する。
【００５４】
【表１】
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【００５５】
評価条件：紙坪量７５ｇ／ｍ２、Ａ４縦送り、ヒータ投入電力７００Ｗ、温調温度１８０℃、紙搬送速度１５０ｍｍ／秒（３０枚／分相当）、表中（）内は芯金材の厚みを示す。
【００５６】
表１から非通紙部昇温の結果を比較すると、１）の本実施形態における結果は、加熱ローラの芯金材にＡｌ−Ａ５０５２を用いた３）の結果よりも劣るものの、２）の結果よりも大幅に良化していることがわかる。これは１）の本実施形態における構成において、加圧ローラ３００の芯金材（Ａｌ−Ａ５０５２）に、加熱ローラ１００の芯金材（Ｆｅ−ＳＴＫＭ）よりも良好な熱伝導性を有する金属材料を用いることによって
（λＡｌ−Ａ５０５２＝１３８Ｗ／ｍ・Ｋ＞λＦｅ−ＳＴＫＭ＝８３．５Ｗ／ｍ・Ｋ）
定着装置全体の長手方向の熱伝導性が向上し、加熱ローラの非通紙部昇温を抑制できているためであると考えられる。本実施形態における金属材料の熱伝導率測定法はＪＩＳ−Ａ１４１２に準拠している。
【００５７】
ここで、加圧ローラ３００の芯金材として上記Ａｌ−Ａ５０５２とは異なる金属材料を用いることは可能であるが、ゴムや空気の熱伝導を考慮するとある一定の熱伝導率による差が必要である。具体的にはλａ［Ｗ／ｍ・Ｋ］＋２０［Ｗ／ｍ・Ｋ］＜λｂ［Ｗ／ｍ・Ｋ］であることが望ましい。
【００５８】
また、表１からＦＰＯＴを比較すると、加熱ローラ１００の芯金材にＦｅ−ＳＴＫＭを用いた１）の本実施形態における結果は、同様に加熱ローラの芯金材にＦｅ−ＳＴＫＭを用いた２）の結果とほぼ同等である。それに対し加熱ローラの芯金材にＡｌ−Ａ５０５２を用いた３）の構成ではＦＰＯＴが大幅に遅くなってしまっている。
【００５９】
これは表２によって説明することができる。表２は加熱ローラの芯金材としてＦｅ−ＳＴＫＭおよびＡｌ−Ａ５０５２を用いた場合の、各芯金材のｘ：芯金厚、Ｃ：グラム比熱、ｄ：比重、Ｖ：体積、Ｑ：熱容量（＝Ｃ×ｄ×Ｖ）を示す。
【００６０】
【表２】
2007041130.tif 000005
【００６１】
表２から芯金材にＡｌ−Ａ５０５２を用いてＦｅ−ＳＴＫＭによる芯金と同等の強度を得るには、芯金を厚肉化する必要があり、結果として芯金の熱容量を大きくしてしまうことが分かる。つまり加熱ローラ芯金材にＡｌ−Ａ５０５２を用いると、芯金の熱容量が芯金材にＦｅ−ＳＴＫＭを用いた場合と比較して増加してしまい、結果としてＦＰＯＴが遅くなってしまうことになるのである。すなわち、アルミニウムは鉄等の剛性を有する金属と比較して柔らかいため、ローラの芯金として同等の剛性を保つためには芯金を厚肉化する必要がある。そのため加熱ローラ・加圧ローラ芯金材の両方にアルミニウム合金を用いた場合は、加熱ローラの熱容量が増大してしまいＦＰＯＴが増加してしまう。
【００６２】
以上から１）の本実施形態の構成を用いることにより、３）の従来例のように加熱ローラを大熱容量化してＦＰＯＴを遅くすること無く、定着装置全体の長手方向の熱伝導性をアップさせることができ、加熱ローラの非通紙部昇温を抑制できていることがわかる。また、充分な加圧力によって定着性やグロスを確保することのできる。
【００６３】
［第二の実施形態］
第二の実施形態に係る定着装置について説明する。本実施形態における加熱ローラ１００・加圧ローラ３００の構成、加熱ローラ１００の加熱方法は第一の実施形態とほぼ同様である。
【００６４】
ただし、加圧ローラ１００の芯金材には第一の実施形態にて用いたＡｌ−Ａ５０５２（λＡｌ−Ａ５０５２＝１３８Ｗ／ｍ・Ｋ）よりも良好な熱伝導性を有するＡｌ−［ＪＩＳ］Ａ６０６３（λＡｌ−Ａ６０６３＝２０９Ｗ／ｍ・Ｋ）を用いた。
【００６５】
前記の（１）と（２）式より、第一の実施形態と同等のひずみ量δ＝０．１４ｍｍを得るため、芯金材にＡｌ−Ａ６０６３（ＥＡｌ−Ａ６０６３＝６４６０ｋｇ／ｍｍ２）を用いた場合の芯金厚を求めると７．０ｍｍ必要であることがわかった。
【００６６】
表３に本実施形態において、第一の実施形態と同様に非通紙部昇温を測定した時の結果、芯金の熱容量（計算においてグラム比熱：Ｃおよび比重：ｄはＡｌ−Ａ５０５２材と同様の値を用いた）およびＦＰＯＴを示す。比較のため第一の実施形態における結果も付記している。
【００６７】
【表３】
2007041130.tif 000006
【００６８】
評価条件：紙坪量７５ｇ／ｍ２、Ａ４縦送り、ヒータ投入電力７００Ｗ、温調温度１８０℃、紙搬送速度１５０ｍｍ／秒（３０枚／分相当）、表中（）内は芯金材の厚みを示す。
【００６９】
表３から本実施形態における加熱ローラの非通紙部昇温は、第一の実施形態と比較して１０℃低くなっていることが分かる。これは本実施形態において加圧ローラの芯金材に、第一の実施形態にて用いたＡｌ−Ａ５０５２（λＡｌ−Ａ５０５２＝１３８Ｗ／ｍ・Ｋ）よりも良好な熱伝導性を有し、加熱ローラの芯金材Ｆｅ−ＳＴＫＭの熱伝導率（λＦｅ−ＳＴＫＭ＝８３．５Ｗ／ｍ・Ｋ）の２倍以上の熱伝導率を有するＡｌ−Ａ６０６３（λＡｌ−Ａ６０６３＝２０９Ｗ／ｍ・Ｋ）を用いたことにより
（λＡｌ−Ａ６０６３＞２×λＦｅ−ＳＴＫＭ）
定着装置長手方向の熱伝導性をより良化することができているためである。結果として第一の実施形態よりも加熱ローラの非通紙部昇温をより一層抑制することを可能にしている。
【００７０】
［第三の実施形態］
第三の実施形態に係る定着装置について説明する。図５は本実施形態における定着装置の要部の横断側面模型図である。この定着装置１２は、加熱ローラ１００の加熱を、磁場（磁束）発生手段により加熱ローラの芯金に磁場を作用させて発熱させることにより行なう電磁誘導加熱方式にしたものである。
【００７１】
加熱ローラ１００および加圧ローラ３００の構成は第一の実施形態と同様である。４００は、交番磁束を発生させて、加熱ローラ１００を加熱するためのＩＨユニット（電磁誘導加熱ユニット）である。ＩＨユニット４００は加熱ローラ１００の中空芯金１０１内に挿入して配設してあり、磁場発生手段としての励磁コイル４０１、高透磁率部材であるコア４０２、及びその支持部材であるコイル・コアホルダ４０３によって構成されている。コイル・コアホルダ４０３は、コイル・コアホルダ４０３と加熱ローラ芯金１０１間のギャップＧａが約１ｍｍ程度、励磁コイル４０１−加熱ローラ芯金１０１のギャップＧが約２ｍｍに保たれるよう、非回転に支持されている。
【００７２】
励磁コイル４０１には励磁回路５０２が接続されており、２０〜２００ｋＨｚの交番電流を励磁コイル４０１へ供給できる。第一の実施形態と同様に、制御回路部２０３は、加熱ローラ１００の表面中心温度をサーモパイル２０２からの入力信号によってモニタする。そして、制御回路部２０３は、加熱ローラ１００の表面中心温度が所定の定着温度に維持されるように、加熱ローラ１００を温調制御する。即ち、制御回路部２０３は、サーモパイル２０２からの入力信号に基づいて、矩形波発生回路５０１による矩形波のデューティー比を変化させて励磁回路５０２内のスイッチング素子を制御して交番電流を発生させ、それぞれの印加電力及び周波数制御を行う。
【００７３】
励磁コイル４０１は供給される交番電流によって交番磁束を発生し、交番磁束は加熱ローラ１００の芯金１０１に渦電流を発生させる。励磁コイル４０１は加熱に十分な交番磁束を発生するため抵抗成分を低く、インダクタンス成分を高くとる必要がある。本実施例では励磁コイル４０１の芯線として外側を絶縁性のモールドで被覆しており、線径０．３０ｍｍの高周波用のリッツ線を用いて、コア４０２を周回するように１１回巻いてある。励磁コイル４０１の耐熱温度は２４０℃までである。コイル・コアホルダ４０３は剛性を有する耐熱性樹脂成型品を用いた。コア４０２には、励磁コイル４０１で発生する磁束を効率よく加熱ローラ１００に導くため、高透磁率部材であるフェライトを用いた。好ましくは１００ｋＨｚ以上でも損失の少ないものを用いるのがよい。
【００７４】
次に第三の実施形態における効果について説明する。表４は第一の実施形態と同様に非通紙部昇温とＦＰＯＴを測定した結果である。１）が本実施形態における加熱ローラ・加圧ローラの芯金構成（加熱ローラ芯金Ｆｅ−ＳＴＫＭ＋加圧ローラ芯金Ａｌ−Ａ５０５２）と上記の結果である。２）は比較のための例であり、従来技術として、加熱ローラと加圧ローラのがどちらもＦｅ−ＳＴＫＭの場合である。
【００７５】
ここで、電磁誘導加熱方式を用いる本実施形態において、加熱ローラ１００の芯金１０１は電磁誘導発熱部材を兼ねている。本実施形態に用いた励磁コイル４０１の交番電流の周波数帯域（２０〜２００ｋＨｚ）では、Ｆｅ−ＳＴＫＭによる芯金は充分加熱できる。しかし、透磁率・固有抵抗の違いからＡｌ−Ａ５０５２による芯金では充分な発熱効率が得られなかったため、本実施形態に用いることはできなかった。
【００７６】
ここで表４より、第一の実施形態と同様に加圧ローラ芯金に加熱ローラ芯金よりも良好な熱伝導性を有するＡｌ−Ａ５０５２を用いることにより加熱ローラを大熱容量化してＦＰＯＴを遅くすること無く、定着装置全体の長手方向の熱伝導性をＵＰさせることができ、加熱ローラの非通紙部昇温を抑制できていることがわかる。
【００７７】
【表４】
2007041130.tif 000007
【００７８】
評価条件：紙坪量７５ｇ／ｍ２、Ａ４縦送り、ヒータ投入電力６００Ｗ、温調温度１８０℃、紙搬送速度１５０ｍｍ／秒（３０枚／分相当）、表中（）内は芯金材の厚みを示す。
【００７９】
また、表４より第三の実施形態における１）と２）のＦＰＯＴは、表１の第一の実施形態における１）と２）のＦＰＯＴよりも短縮できていることが分かる。これは本実施形態は加熱ローラ芯金を直接加熱する電磁誘導発熱方式を用いているため、第一の実施形態のハロゲンヒータ２０１による輻射加熱方式よりも熱応答性、加熱効率が向上していることによるものである。
【００８０】
電磁誘導加熱方式を用いる本実施形態において加圧ローラ３００の芯金材にはＡｌ−Ａ５０５２材を用いたが、第二の実施形態のようにＡｌ−Ａ６０６３材を用いることによりさらに加熱ローラ１００の非通紙部昇温を抑制することができる。
【００８１】
［その他］
１）加熱ローラ１００は、その外部に該加熱ローラを加熱する加熱源を配設した外部加熱構成にすることもできる。
【００８２】
２）加圧ローラ３００にも該加圧ローラを内部または外部から加熱する適宜の加熱源を具備させた装置構成にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施形態に係る電子写真方式の多色画像形成装置の構成概略図
【図２】第一および第二の実施形態における定着装置の要部の拡大横断面模型図
【図３】通紙部と非通紙部、温度センサ配置の説明図
【図４】加熱ローラ・加圧ローラのたわみ計算モデル図
【図５】第三の実施形態における定着装置の要部の拡大横断面模型図
【符号の説明】
【００８４】
１・・・中間転写ベルト、２・・・感光ドラム、３・・・帯電ローラ、４・・・現像装置、５・・・１次転写ローラ、６・・・露光装置、７・・・２次転写対向ローラ、８・・・駆動ローラ、９・・・従動ローラ、１０・・・２次転写ローラ、１１・・・ベルトクリーニング装置、１２・・・定着装置、１３・・・記録材、１００・・・加熱ローラ、１０１・・・加熱ローラの芯金、１０２・・・加熱ローラのシリコーンゴム層、１０３・・・加熱ローラのフッ素樹脂層、２０１・・・ハロゲンヒータ、２０２・・・サーモパイル、２０３・・・制御回路部（マイコン）、３００・・・加圧ローラ、３０１・・・加圧ローラの芯金、３０２・・・加圧ローラのシリコーンゴム層、３０３・・・加圧ローラのフッ素樹脂層、４００・・・ＩＨユニット、４０１・・・励磁コイル、４０２・・・コア、４０３・・・コイル・コアホルダ、５０１・・・矩形波発生回路、５０２・・・励磁回路
【図１】
2007041130.tif 000008
【図２】
2007041130.tif 000009
【図３】
2007041130.tif 000010
【図４】
2007041130.tif 000011
【図５】
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