JP2002213434A

JP2002213434A - 加熱装置

Info

Publication number: JP2002213434A
Application number: JP2001013580A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Maeda; 智弘前田; Toshiaki Kagawa; 敏章香川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-01-22
Filing date: 2001-01-22
Publication date: 2002-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】記録紙の搬送方向における加熱ローラと加圧
ローラとの接触長さであるニップ幅を充分に大きく形成
し、記録紙上にトナーが充分融着し剥離することのない
良好な品質の定着画像を得ることができる定着温度の範
囲である非オフセット域を広くする。【解決手段】弾性を有する材料からなる弾性層９を備
える加熱ローラ２と、加熱ローラ２に対向して設けら
れ、加熱ローラ２との間に記録紙５を挟圧して搬送する
加圧ローラ３と、加熱ローラ２を加熱する加熱手段４と
を含み、加圧ローラ３の表面硬さは、加熱ローラ２の表
面硬さよりも低い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、乾式電子写真機器
における定着装置、湿式電子写真機器における乾燥装
置、インクジェットプリンタにおける乾燥装置、リライ
タブルメディア用消去装置において好適に実施される加
熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】加熱装置、たとえば電子写真方式の複写
機およびプリンタなどに使用されている定着装置では、
アルミニウムなどの中空芯金を有する加熱ローラ内部に
ハロゲンランプを設け、ハロゲンランプによって加熱ロ
ーラを加熱する構成が従来から広く用いられている。

【０００３】このハロゲンランプを用いる方式では、加
熱開始時の立ち上がりが遅く、ウォームアップ時間が長
くなるという問題がある。そこで、加熱ローラの厚みを
薄くして熱容量を小さくし、ウォームアップ時間を短縮
することが考慮されたけれども、厚みを薄くすると加熱
ローラの剛性が小さくなる。加熱ローラの剛性が小さく
なると、加熱ローラに加圧ローラを押圧するときの加熱
ローラのたわみが大きくなり、加熱ローラの軸線方向中
央部の加圧力が低下し、加圧力が低下したところの定着
不良が問題となる。したがって、加熱ローラの厚みを薄
くすることによる低熱容量化とウォームアップ時間の短
縮には限界がある。

【０００４】この問題を解決する先行技術は、特開平８
−１２９１３公報に開示されている。この先行技術は、
内部に弾性層を備え、弾性層の外周に厚み１０〜１５０
μｍの金属スリーブを設けた加熱ローラにおいて、その
金属スリーブを外部から加熱する構成である。この先行
技術に開示された方式の特徴は、以下のようなものであ
る。

【０００５】加熱ローラが、薄い金属スリーブからなる
ので、加熱ローラの熱容量を小さくすることができ、ウ
ォームアップ時間を短縮することができる。金属スリー
ブが適度な剛性を有し、芯金の上に固定された弾性層の
上に固定されているので、加熱ローラの耐久性が優れ
る。加熱ローラ内部に設けられた弾性層と加圧ローラの
弾性とによって、ニップ幅を選択する自由度が高くな
り、画像形成装置の処理速度を高速化することができ
る。加圧ローラの軸線方向のたわみは、加熱ローラ内部
に設けられた弾性層によって緩和されるので、軸線方向
におけるニップ幅が均一に保たれる。したがって、被加
熱材に対する負荷が均一になり、被加熱材の屈曲等の不
具合が解消される。また、加熱ローラの表面硬さに比べ
て、加圧ローラの表面硬さを同等、またはより硬く設定
することによって、平坦なニップ部を形成し、被加熱材
が加熱ローラの曲率によってカールすることを防止でき
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この先行技術には、以
下の問題点がある。加熱ローラは、その表面が剛性を有
する金属スリーブによって覆われているので、芯金の外
周に厚肉のゴム層を有するのみで金属スリーブに覆われ
ていない加熱ローラに比べて、表面硬さが高くなる。金
属スリーブによって表面を覆われた加熱ローラは、その
表面硬さが高いので、加圧ローラの表面硬さを加熱ロー
ラの表面硬さと同等、またはより高く設定すると、加熱
ローラおよび加圧ローラの両者が、ともに高い表面硬さ
を有することになる。

【０００７】加熱ローラおよび加圧ローラの表面硬さが
ともに高いと、加熱ローラに加圧ローラが押圧されたと
き、加熱ローラおよび加圧ローラの両方が、ともに適度
な弾性変形をすることができなくなるので、被加熱材を
加熱するために必要な大きさのニップ幅を形成すること
ができない。ニップ幅が小さいと、被加熱材がニップ部
を通過する際に、加熱ローラから充分な熱を受けること
ができないので、トナーの加熱が不充分となり、トナー
が、被加熱材の表面に充分に融着されず、被加熱材の表
面から剥離するコールドオフセットが発生しやすくな
る。また、被加熱材表面にトナーが充分融着し、剥離す
ることのない良好な品質の定着画像を得ることができる
定着温度の範囲である非オフセット域は、ニップ幅が小
さくなるのにともなって狭くなるので、オフセットマー
ジンを充分確保できなくなるという問題がある。

【０００８】本発明の目的は、充分な大きさのニップ幅
が形成され、広い非オフセット域を有する加熱装置を提
供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、弾性を有する
材料からなる弾性層を備える加熱ローラと、加熱ローラ
に対向して設けられ、加熱ローラとの間に被加熱材を挟
圧して搬送する加圧ローラであって、加熱ローラの表面
硬さよりも低い表面硬さを有する加圧ローラと、加熱ロ
ーラを加熱する加熱手段とを含むことを特徴とする加熱
装置である。

【００１０】本発明に従えば、加圧ローラの表面硬さ
は、加熱ローラの表面硬さよりも低いので、加熱ローラ
に加圧ローラを押圧するとき、加圧ローラと加熱ローラ
とが、ともに適度に弾性変形することができる。このこ
とによって、加熱ローラと加圧ローラとが接触して形成
されるニップ部を大きくすることができる。したがっ
て、被加熱材表面にトナーが充分融着し、剥離すること
のない良好な品質の定着画像を得ることができる定着温
度範囲である非オフセット域を広くとることができる。

【００１１】また本発明は、前記加熱ローラは、弾性層
の外周に薄層の導電層を有することを特徴とする。

【００１２】本発明に従えば、導電層を加熱すればよい
ので、加熱ローラを効率よく加熱することができ、ウォ
ームアップ時間が短縮される。

【００１３】また本発明は、前記導電層の厚みは、１０
〜１００μｍの範囲内であることを特徴とする。

【００１４】本発明に従えば、導電層の厚みｔは、１０
μｍ＜ｔ＜１００μｍの範囲に選ばれる。このことによ
って、導電層を含む加熱ローラは、適度な剛性を有し、
耐久性に優れ、熱容量が適正範囲にあるので、ウォーム
アップ時間が短縮される。

【００１５】また本発明は、日本工業規格Ｋ６３０１の
スプリング硬さＣ形に定められる加熱ローラの表面硬さ
Ｘと、加圧ローラの表面硬さＹとの表面硬さの差Ｚ（＝
Ｘ−Ｙ）が、１０度≦Ｚ≦２０度であることを特徴とす
る。

【００１６】本発明に従えば、加熱ローラの表面硬さＸ
と、加圧ローラの表面硬さＹとの表面硬さの差Ｚ（＝Ｘ
−Ｙ）が、１０度≦Ｚ≦２０度の範囲に設定されるの
で、加熱ローラに加圧ローラを押圧するとき、被加熱材
にカールを生じさせることのないほぼ平坦なニップ部を
形成することができる。また、被加熱材がニップ部を通
過したとき、加熱ローラに巻きつくことなく自然剥離す
るので、被加熱材が加熱ローラによって過剰に加熱され
ることがなく、非オフセット域を広くとることができ
る。

【００１７】また本発明は、前記弾性層は、気泡が形成
された多孔質弾性体からなり、日本工業規格Ｋ６３０１
のスプリング硬さＣ形に定められる多孔質弾性体の表面
硬さＨが、２０度≦Ｈ≦４０度の範囲に選ばれることを
特徴とする。

【００１８】本発明に従えば、弾性層は、気泡が形成さ
れた多孔質弾性体からなるので、断熱性が向上し、加熱
ローラにおいて発熱した熱が、弾性層を伝わって放熱す
ることを抑制できる。また、弾性層の表面硬さＨが、２
０度〜４０度の範囲に選ばれるので、加圧ローラを加熱
ローラに押圧するとき、加熱ローラは適度な弾性変形が
可能となり、被加熱材を加熱するのに充分なニップ幅
Ｗ、すなわち被加熱材の搬送方向における加熱および加
圧ローラの接触長さを形成することができる。また、加
熱ローラにおいて、弾性層の外周にたとえば導電層など
の発熱部材が配置されるとき、弾性層が２０度〜４０度
の表面硬さＨを有するので、弾性層による内周側からの
適度な弾発力によって、発熱部材を確実に保持すること
ができる。

【００１９】また本発明は、前記多孔質弾性体は、シリ
コンゴムからなることを特徴とする。

【００２０】本発明に従えば、多孔質弾性体は、シリコ
ンゴムからなるので、耐熱性に優れ、加熱ローラの昇温
にともなって多孔質弾性体が昇温しても弾性を失うこと
がない。

【００２１】また本発明は、前記多孔質弾性体に形成さ
れる気泡は、独立気泡であることを特徴とする。

【００２２】本発明に従えば、弾性層である多孔質弾性
体には、独立気泡が形成されるので、気泡が連続気泡で
ある場合に比べて、気泡中での空気の対流が少なく断熱
性を向上することができる。このことによって、加熱ロ
ーラにおいて発熱した熱が、弾性層を伝わって放熱する
ことを一層抑制することができる。

【００２３】また本発明は、加圧ローラに加圧力を付与
する加圧手段と加熱ローラを回転駆動する駆動手段とを
さらに含み、被加熱材の搬送方向における加熱および加
圧ローラの接触長さＷと、回転駆動される周速度Ｖｐと
の比Ｋ（＝Ｗ／Ｖｐ）が、０．０５５＜Ｋ＜０．０８３
の範囲で設定されることを特徴とする。

【００２４】本発明に従えば、被加熱材の搬送方向にお
ける加熱および加圧ローラの接触長さであるニップ幅Ｗ
と加熱ローラの回転駆動される周速度Ｖｐとの比Ｋ（＝
Ｗ／Ｖｐ）が、０．０５５＜Ｋ＜０．０８３の範囲にな
るように、予め加熱装置の条件をあわせておく。このこ
とによって、トナーが加熱不充分で被加熱材の表面に充
分融着されず、トナーが被加熱材の表面から剥離するコ
ールドオフセットが発生しにくく、また過剰に加熱され
たトナーが弾性を失い、被加熱材の表面から剥離するホ
ットオフセットが発生しにくくなるので、非オフセット
域を広くとることができる。

【００２５】また本発明は、前記加熱手段は、導電層に
交番磁界を印加して誘導電流を発生させる誘導加熱手段
であり、導電層は交番磁界中で発熱することを特徴とす
る。

【００２６】本発明に従えば、加熱手段として導電層に
交番磁界を印加して誘導電流を発生させる誘導加熱手段
を用いるので、加熱ローラの構成を簡略化できるととも
に、加熱ローラを短時間で均一に加熱することができ
る。

【００２７】また本発明は、前記いずれかの加熱装置
と、被加熱材上にトナー像を形成するトナー像形成手段
と、トナー像が表面に形成された被加熱材を、加熱ロー
ラと加圧ローラとの間に搬送する搬送手段とを含むこと
を特徴とする画像形成装置である。

【００２８】本発明に従えば、画像形成装置は、前記い
ずれか１つの加熱装置を含むので、広範囲にわたる加熱
装置の設定温度に対して、良好な品質の画像を形成する
ことができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態の
加熱装置である定着装置１の構成を簡略化して示す概略
断面図である。定着装置１は、大略的に加熱ローラ２
と、加圧ローラ３と、加熱手段４とを含む。加熱ローラ
２は、中空構造を有するローラであり、被加熱材である
記録紙５を加熱する。加圧ローラ３は、加熱ローラ２に
押圧することができるように、加熱ローラ２に対向して
配置される。加熱手段４は、加熱ローラ２の外方に配置
される。この構成の定着装置１は、加熱ローラ２と加圧
ローラ３との間にトナー像を担持する記録紙５を挟圧搬
送することによって、記録紙５に転写されたトナーを、
加熱溶融させて記録紙５に定着させる。図１では、定着
前のトナー６が、定着後のトナー７に変化したことを示
す。

【００３０】加熱ローラ２は、芯体８と、芯体８の外周
面上に設けられ弾性を有する材料からなる弾性層９と、
弾性層９の外周に配置され導電性を有する材料からなる
導電層１０と、さらに導電層１０の外周を被覆する離型
層１１とを含む。芯体８は、軸線方向に一様な断面形状
を有するアルミニウムもしくは鉄などの金属製部材であ
る。本実施の形態では、芯体８は中空の円筒形状を有す
るけれども、これに限定されることなく、中空もしくは
中実のいずれであってもよい。ただし、中空の方が中実
よりも放熱が抑制されるので、加熱ローラ２の熱損失を
抑制する観点からは、中空であることが望ましい。

【００３１】弾性層９は、円筒形状を有する厚み５〜１
０ｍｍ程度の気泡が形成されたシリコンゴムからなる多
孔質弾性体である。弾性層９を構成するシリコンゴムの
表面硬さＨは、日本工業規格Ｋ６３０１に定められるス
プリング式硬さ試験Ｃ形、いわゆるアスカＣ硬度（荷重
１ｋｇ）で、２０度≦Ｈ≦４０度の範囲に選ばれる。本
実施の形態においては、弾性層９の表面硬さだけでな
く、その他の表面硬さもすべて日本工業規格Ｋ６３０１
に定められるスプリング式硬さ試験Ｃ形、負荷荷重１ｋ
ｇによって測定された。以後、表面硬さの測定結果は、
アスカＣ硬度にて表し、アスカＣ硬度における荷重値：
１ｋｇの表示は省略する。

【００３２】弾性層９は、その外方に配置される導電層
１０との接触摩擦によって導電層１０を固定する。した
がって、弾性層９を外周側から拘束する導電層１０に対
して、弾性層９には弾性によって適度に反発する弾発力
が必要とされる。弾性層９の表面硬さＨが、アスカＣ硬
度２０度未満である場合、弾性による弾発力が不足する
ので、加熱ローラ２に加圧ローラ３が押圧され、加熱ロ
ーラ２を回転させるとき、導電層１０と弾性層９とが容
易にずれを生じてしまう。逆に、弾性層９の表面硬さＨ
が、アスカＣ硬度４０度を超えるとき、導電層１０の厚
みを適切に選択しても、加熱ローラ２の表面硬さが高く
なり、加熱ローラ２に加圧ローラ３を押圧したとき、加
熱ローラ２が適度に弾性変形することができないので、
大きなニップ幅Ｗを得ることができなくなる。

【００３３】したがって、加熱ローラ２に設けられる弾
性層９の表面硬さＨを、アスカＣ硬度で２０度〜４０度
の範囲に選択することによって、弾性層９が、弾性によ
る適度な弾発力を発現し、導電層１０を確実に保持する
ことができる。また加熱ローラ２に加圧ローラ３を押圧
するとき、加熱ローラ２は、弾性層９によって適度な弾
性変形をすることができるので、加熱ローラ２の軸線方
向の変形が抑制され、加熱ローラと加圧ローラ３との接
触部に記録紙５を加熱するのに充分な大きさのニップ幅
Ｗを形成することができる。

【００３４】弾性層９を構成する気泡の形成された多孔
質のシリコンゴムは、耐熱性に優れるので、導電層１０
が加熱されて導電層１０から弾性層９に熱伝導し、弾性
層９が昇温した場合であっても、適度な弾性を維持する
ことができる。またシリコンゴムには、直径がおおよそ
１００μm〜４００μｍの独立気泡が形成されるので断
熱性にも優れる。独立気泡が形成されることによって、
連続気泡が形成される場合に比べて、気泡中での空気の
対流が抑制されるので、弾性層９の熱伝導率がさらに小
さくなり、断熱効果を向上することができる。弾性層９
に独立気泡が形成されることによって、導電層１０にお
いて発熱した熱が、弾性層９を伝わって放熱することを
一層抑制できる。

【００３５】導電層１０は、円筒形状を有し、たとえば
鉄もしくはＳＵＳ４３０ステンレス鋼などの導電性を有
する金属製部材であり、厚みｔが、１０μｍ＜ｔ＜１０
０μｍの範囲に選ばれる。導電層１０は、加熱手段４に
よって形成される変動磁界中で電流が誘導されて発熱す
る発熱部材であり、加熱ローラ２の表面温度の立ちあが
り時間を短縮するために、前述のように厚みｔが、１０
μｍ＜ｔ＜１００μｍの範囲の薄肉材料で構成される。

【００３６】導電層９の厚みｔが１０μｍ以下になる
と、薄すぎて耐久性が劣化するとともに、加熱ローラ２
の熱容量が小さくなるので、ニップ部１２を通過する記
録紙５によって、加熱ローラ２の熱が放熱された後、予
め定められた加熱温度にまで回復する温度追従性が悪く
なる。また金属製材料からなる導電層１０に基づく加熱
ローラ２の剛性が小さくなる。

【００３７】導電層９の厚みｔが１００μｍ以上になる
と、耐久性に優れるけれども、加熱ローラ２の熱容量が
大きくなるので、予め定める加熱温度まで昇温するため
のウォームアップに長時間を要する。また金属製材料か
らなる導電層１０に基づく加熱ローラ２の剛性が大きく
なり、加熱ローラ２の表面硬さが高くなる。

【００３８】導電層９の厚みｔを、１０μｍ＜ｔ＜１０
０μｍの範囲に選ぶことによって、導電層１０を含む加
熱ローラ２は、適度な剛性と表面硬さとを有するととも
に、耐久性に優れる。また加熱ローラ２の熱容量が適正
範囲にあるので、ウォームアップ時間が短縮され、温度
追従性にも優れる。

【００３９】導電層１０の素材としては、磁性を有し導
電性のある材料であればよく、特に比透磁率の高い材料
が望ましい。したがって、導電層１０の素材としては、
前述の材料以外でも珪素鋼板、電磁鋼板およびニッケル
鋼なども使用することができる。また、ＳＵＳ３０４ス
テンレス鋼のように非磁性であっても、体積抵抗率の大
きい材料であれば誘導加熱をすることができるので、導
電層１０として使用することができる。さらに、たとえ
ばセラミックのような非磁性の材料が基材として用いら
れている場合であっても、前述のような比透磁率の高い
材料が導電性を保持できるように基材に配置されていれ
ば、導電層１０として使用することができる。発熱量を
増大させるために、導電層１０は複数のスリーブによっ
て構成されてもよい。

【００４０】離型層１１は、導電層１０のさらに外周に
被覆され、加熱ローラ２と加圧ローラ３とが接触して形
成されるニップ部１２において、加熱されて粘度が低下
したトナーが加熱ローラ２に付着することを防止する。
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）もしくはテト
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（ＰＦＡ）およびシリコンゴムなど
が、離型層１１の材料として用いられる。本実施の形態
では、離型層１１にシリコンゴムを使用し、シリコンゴ
ムにオイルを供給する図示しないオイル塗布手段を設け
ている。

【００４１】加熱ローラ２は、定着装置１の機体に回転
自在に支持される。加熱ローラ２の軸線方向端部には、
図示しない歯車などが取付けられ、加熱ローラ２は歯車
等を介して駆動手段１３である電動機などによって回転
駆動され、駆動手段１３の動作は、ＣＰＵ（Central Pr
ocessing Unit）等から構成される制御手段１４によっ
て制御される。

【００４２】加圧ローラ３は、円柱状もしくは円筒状の
形状を有し、鉄、ステンレス鋼もしくはアルミニウム製
の芯金の外周面上にシリコンゴムなどの耐熱弾性層が設
けられた部材である。耐熱弾性層の外周面上には、ＰＴ
ＦＥもしくはＰＦＡなどからなるトナー付着防止のため
の離型層が設けられてもよい。

【００４３】加圧ローラ３には回転軸１５が設けられ、
回転軸１５は、一方のみを図示する一対の軸受１６によ
って回転自在に支持される。軸受１６は、さらに回転軸
１５に関して加熱ローラ２と反対側に設けられる支持部
材１７によって支持される。支持部材１７は定着装置１
の基台１８に固定され、軸受１６と支持部材１７とによ
って形成される内部空間２８には、加圧ローラ３に加圧
力を付与する加圧手段であるばね部材１９が、軸受１６
に当接して設けられ、ばね部材１９よりもさらに外方に
は加圧調整手段２０が設けられる。

【００４４】加圧調整手段２０は、ボルト部材２１と押
え板２２とからなり、押え板２２は前記内部空間２８に
おいてばね部材１９に当接する。ボルト部材２１は、ボ
ルト頭部２３と雄ねじ部２４とからなる。雄ねじ部２４
は、基台１８に形成された貫通孔２５に臨む内周面に形
成される雌ねじと螺合して、内部空間２８に貫入する。
内部空間２８に貫入した雄ねじ部２４の一方端２６に
は、前記押え板２２が取付けられてばね部材１９と当接
する。基台１８に関して押え板２２と反対側に位置する
雄ねじ部２４の他方端２７には、ボルト頭部２３が形成
され、ボルト頭部２３と雄ねじ部２４とによって構成さ
れるボルト部材２１を回転することによって、ボルト部
材２１の一方端２６に取付けらればね部材１９に当接す
る押え板２２を、加熱ローラ２に対して近接離反させる
ことができる。このことによって、加圧調整手段２０
は、押え板２２と軸受１６との間に設けられるばね部材
１９の弾発力を利用し、加圧ローラ３を加熱ローラ２に
押圧する加圧力を調整してニップ幅Ｗの大きさを調整す
ることができる。ここでは、加圧ローラ２の一方の軸受
１６部における加圧手段であるばね部材１９と加圧調整
手段２０とについて説明したが、図示しない加圧ローラ
３の他方の軸受部も同一の構成である。

【００４５】加圧ローラ３は、加熱ローラ２よりも低い
表面硬さを有し、加熱ローラ２表面のアスカＣ硬度Ｘ
と、加圧ローラ３表面のアスカＣ硬度Ｙとの表面硬さの
差Ｚ（＝Ｘ−Ｙ）は、１０度≦Ｚ≦２０度の範囲に設定
される。このことによって、加熱ローラ２に加圧ローラ
３を押圧するとき、記録紙５にカールを生じさせること
のないほぼ平坦なニップ部１２を形成することができ
る。またほぼ平坦なニップ部１２が形成されることによ
って、記録紙５がニップ部１２を通過するとき、加熱ロ
ーラ２に巻きつくことがなく自然剥離するので、前述の
記録紙５表面にトナーが充分融着し、剥離することのな
い良好な品質の定着画像を得ることができる定着温度範
囲である非オフセット域を広くとることができる。

【００４６】定着装置１において、良好な定着画像を得
るには、トナー像を担持した記録紙５に適度な熱量を与
えることが必要である。記録紙５に対する熱量の供給
は、ニップ部１２において行われるので、トナー像の定
着に必要な熱量を記録紙５に供給するには、適当な大き
さのニップ幅Ｗが必要とされる。さらに、広い非オフセ
ット域を得るためには、記録紙５がニップ部１２を通過
して排出される際に加熱ローラ２から剥離する方向が、
記録紙５の搬送方向と平行方向または加圧ローラ３側に
曲がる方向であることが必要である。

【００４７】加熱ローラ２に加圧ローラ３を押圧するこ
とによって、トナー像の定着処理をするために充分な大
きさのニップ幅Ｗを形成し、また記録紙５の加熱ローラ
２からの剥離方向を、記録紙５の搬送方向と平行方向ま
たは加圧ローラ３側に曲がる方向とし、記録紙５が加熱
ローラ２へ巻き付くことを防止するための要因として、
加熱ローラ２および加圧ローラ３が、相互に弾性変形す
る作用と、加熱ローラ２および加圧ローラ３の弾性変形
によって形成されるニップ部１２を通じ、ニップ部１２
を通過する記録紙５の変形に及ぼす作用とがあげられ
る。ここでは、これらの作用のことをひずみ効果と呼ぶ
ことがある。

【００４８】前述のように、加熱ローラ２表面のアスカ
Ｃ硬度Ｘと、加圧ローラ３表面のアスカＣ硬度Ｙとの表
面硬さの差Ｚを、１０度≦Ｚ≦２０度の範囲に選ぶこと
によって、加熱ローラ２に加圧ローラ３を押圧すると
き、加熱ローラ２と加圧ローラ３とが、ともに適度に弾
性変形してほぼ平坦な形状のニップ部１２が形成される
ので、トナー像の定着処理をするために充分な大きさの
ニップ幅Ｗを得ることができる。またニップ部１２を通
過する記録紙５に対するひずみ効果が、記録紙５を搬送
方向と平行方向、または加圧ローラ３側に曲がる方向に
作用するので、記録紙５が加熱ローラ２側への曲がりを
生じることのない排出方向を実現することができる。

【００４９】また、広い非オフセット域を得るために
は、ニップ幅Ｗを加熱ローラ２の回転周速度Ｖｐ、すな
わち記録紙５のニップ部１２を通過する搬送速度に応じ
て、適切な範囲に選ばなければならない。ニップ幅Ｗと
加熱ローラ２の回転周速度Ｖｐとの比Ｋ（＝Ｗ／Ｖｐ）
が、０．０５５＜Ｋ＜０．０８３の範囲に選ばれると
き、コールドオフセットおよびホットオフセットが、と
もに発生しにくく広い非オフセット域を得ることができ
る。Ｋ値の適正範囲の選択は、前述のように、加圧調整
手段２０を用いて加圧ローラ３を加熱ローラ０２に加圧
する加圧力を変化させ、ニップ幅Ｗを調整することによ
って実現することができる。本実施の形態では、Ｋ値の
適正範囲の選択は、ニップ幅Ｗを調整することによって
行ったが、これに限定されることなく、予め様々な定着
装置１の条件で確認したニップ幅Ｗのデータをとってお
き、その中で最適なニップ幅Ｗが確保できるような定着
装置１の条件（加熱ローラ２、加圧ローラ３、ばね荷
重）を選択しておくことにより、加圧調整手段２０を用
いなくてもよい。

【００５０】加熱手段４は、誘導加熱手段であり、誘導
コイル３１と、誘導コイル３１に高周波電流を流す励磁
回路３２と、加熱ローラ２の表面温度を検出する温度検
出器３３とを含む。励磁回路３２は、温度検出器３３の
出力に応答して動作する。また励磁回路３２は、前記制
御手段１４に接続され、励磁回路３２の動作は制御手段
１４によって制御される。

【００５１】図２は誘導コイル３１の平面図である。誘
導コイル３１は、線材を平面形状が長円のコイル状に形
成したものであり、加熱ローラ２の軸線方向に沿って延
びる一対の延在コイル部３４，３５と、加熱ローラ２の
軸線方向両端部付近にそれぞれ配置され、各延在コイル
部３４，３５の両端部にそれぞれ連なり、加熱ローラ２
の周方向に沿って延び、各延在コイル部３４，３５の一
方および他方の端部同志を連結する一対の屈曲したコイ
ル端部３６，３７とを有する。

【００５２】誘導コイル３１は、たとえば酸化物の皮膜
からなる表面絶縁層を有するアルミニウム単線からな
る。誘導コイル３１の素材としては、アルミニウム単線
に限定されることなく、銅線もしくは銅を基材とする複
合材料の線であってもよく、またエナメル線を撚り線に
したリッツ線であってもよい。前述のいずれの材料を用
いる場合であっても、誘導コイル３１自体の抵抗発熱に
よるエネルギ損失を抑制するために、誘導コイル３１の
全抵抗値は、０．５Ω以下であることが望ましく、さら
に望ましくは０．１Ω以下である。

【００５３】誘導コイル３１は、加熱ローラ２を外囲す
るように配置され、曲率を有する形状に形成されている
ので、誘導コイル３１の中心側に磁束が集中して渦電流
の発生量が多くなり、加熱ローラ２の表面温度を短時間
で昇温することができる。誘導コイル３１は、定着処理
が行われる記録紙５の寸法に応じて複数個が配置されて
もよい。励磁回路３２により誘導コイル３１に高周波電
流を流すことによって、交番磁界が生じて加熱ローラ２
に設けられた導電層１０が誘導加熱される。導電層１０
が誘導加熱されることによって、加熱ローラ２が昇温す
ると、ニップ部１２の記録紙５の入り側付近に配置され
た温度検出器３３が加熱ローラ２の表面温度を検出し、
その検出出力に応答して制御手段１４が励磁回路３２の
動作を制御し、加熱ローラ２の表面温度が一定に保たれ
る。

【００５４】次に、前述のように構成された定着装置１
の動作について説明する。まず、ウォームアップ時にお
いて、励磁回路３２が作動し、誘導コイル３１が励磁さ
れて加熱ローラ２の導電層１０に渦電流が誘起され、ジ
ュール熱によって発熱する。また、励磁回路３２による
誘導コイル３１への通電が開始すると同時に、加熱ロー
ラ２が、駆動手段１３によって回転駆動され、加熱ロー
ラ２に押圧されている加圧ローラ３は従動回転する。加
熱ローラ２の表面温度は、温度検出器３３によって常時
検知され、加熱ローラ２の表面温度が予め定められる運
転温度たとえば１６０℃に達すると、ウォームアップが
完了し、励磁回路３２による誘導コイル３１への通電
が、ＯＮ−ＯＦＦ制御に切換わり、加熱ローラ２の表面
温度が前記予め定める運転温度に維持される。

【００５５】ウォームアップが完了した状態の定着装置
１のニップ部１２に、未定着トナー６の画像が転写され
た記録紙５を通過させることによって、未定着トナー６
は、加熱ローラ２から熱を受け、また加熱ローラ２と加
圧ローラ３との押圧による圧力を受けて、記録紙５上に
溶融定着されて堅牢な画像となる。

【００５６】図３は、図１に示す定着装置１を備える画
像形成装置４１の構成を簡略化して示す概略断面図であ
る。前述の定着装置１を備える本実施の形態の画像形成
装置４１は、記録紙５上にトナー像を形成する４組のト
ナー像形成手段４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｂと、記
録紙５を収納する記録紙トレー５１と、記録紙５を加熱
ローラ２と加圧ローラ３との間に搬送する搬送手段５２
とを含む。記録紙トレー５１は、矢符５３に示す記録紙
５の搬送方向最上流側に配置され、記録紙５を載置して
蓄えるとともに、画像を形成するときには、記録紙５を
１枚ずつ分離して送給する。

【００５７】４組のトナー像形成手段４１Ｙ，４１Ｍ，
４１Ｃ，４１Ｂは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、
シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各色のトナー像を形成
する手段であり、矢符５３に示す記録紙５の搬送方向上
流側から下流側に向ってこの順序で搬送手段５２に沿っ
て設けられる。

【００５８】イエローのトナー像形成手段４１Ｙは、感
光体４２と、帯電ローラ４３と、レーザ照射手段４４
と、現像器４５と、転写ローラ４６と、クリーナ４７と
を含む。感光体４２は、画像形成装置４１の機体に回転
自在に支持され、表面には静電潜像が形成される。帯電
ローラ４３は、感光体４２に対向配置され、感光体４２
の表面を一様に帯電させる。レーザ照射手段４４は、画
像情報に応じて感光体４２の表面をレーザ露光し、静電
潜像を形成させる。

【００５９】現像器４５は、感光体４２と予め定める間
隔を有して対向配置され、感光体４２にトナーを供給し
て静電潜像を現像し、顕像化する。転写ローラ４６は、
後述の無端状ベルト５４を介して感光体４２と対向配置
され、トナーとは逆のバイアス電圧が印加されて、感光
体４２の表面に形成されるトナー像を記録紙５上に転写
する。クリーナ４７は、トナー像が感光体４２から記録
紙５上に転写された後、感光体４２の表面に残留したト
ナーを除去し、次の現像に備えて感光体４２の表面をク
リーニングする。他のトナー像形成手段４１Ｍ，４１
Ｃ，４１Ｂは、トナーの色が異なる点を除いてトナー像
形成手段４１Ｙと同一の構成を有する。

【００６０】搬送手段５２は、駆動ローラ５５と、アイ
ドリングローラ５６と、駆動ローラ５５とアイドリング
ローラ５６とによって架張されて回動可能な無端状ベル
ト５４とを含む。駆動ローラ５５は、図３の紙面に垂直
方向の軸線まわりに電動機などによって回転駆動され
る。アイドリングローラ５６は駆動源を持たないけれど
も、駆動ローラ５５の回転駆動力が無端状ベルト５４に
より伝えられて、駆動ローラ５５の軸線と平行な方向の
軸線まわりに従動回転する。駆動ローラ５５とアイドリ
ングローラ５６との間に架張された無端状ベルト５４
は、駆動ローラ５５の回転駆動にともなって矢符５３に
示す方向に回動し、記録紙５を静電吸着させて搬送す
る。

【００６１】画像形成装置４１においては、次のように
画像が形成される。記録紙トレー５１から１枚ずつ送給
される記録紙５は、無端状ベルト５４によって矢符５３
方向に搬送される。まずトナー像形成手段４１Ｙでは、
感光体４２が表面を帯電ローラ４３によって一様に帯電
され、その後感光体４２の表面が、レーザ照射手段４４
により画像情報に応じてレーザ露光されて静電潜像が形
成される。現像器４５により感光体４２上の静電潜像に
対してトナー像が現像され、この顕像化されたトナー像
が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４６によって、無端状ベルト５４上の記録紙５上に
転写される。

【００６２】記録紙５には、矢符５３に示す方向に搬送
される途上において、搬送方向下流側に配置された他の
各トナー像形成手段４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｂによって、
各色のトナーが順次多重転写される。４組のトナー像形
成手段４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｂによる転写が終
了した後、記録紙５は、駆動ローラ５５に形成された曲
率により、無端状ベルト５４から剥離され、定着装置１
に搬送される。定着装置１において、トナー像を担持し
た記録紙５は、加熱ローラ２と加圧ローラ３との間で挟
圧されて適度な温度と圧力が与えられ、トナーは溶解し
て記録紙５に定着され堅牢な画像となる。

【００６３】以下本発明の実施例を説明する。（実施例１）加熱ローラ２は、前述のように金属製の導
電層１０を含み、ある程度の剛性を有するので、加熱ロ
ーラ２表面のアスカＣ硬度Ｘを小さくすることには限界
がある。そこで、加熱ローラ２表面のアスカＣ硬度Ｘは
一定とし、加圧ローラ３表面のアスカＣ硬度Ｙを変化さ
せて、加熱ローラ２表面のアスカＣ硬度Ｘと加圧ローラ
３表面のアスカＣ硬度Ｙとの表面硬さの差Ｚが、定着性
能に及ぼす影響を検討した。

【００６４】ここで、定着性能の評価に用いた定着装置
１を構成する各部材の条件を以下に述べる。加熱ローラ
２には、外径２８ｍｍのアルミニウム製中空芯体８の外
方に、シリコンゴムに独立気泡を形成させて多孔質とし
た厚み６ｍｍの弾性層９が配置され、弾性層９の外方に
は、厚み４０μｍのニッケル製金属スリーブからなる導
電層１０が配置され、さらに導電層１０の外周には、離
型層１１として厚み１５０μｍのシリコンゴムが被覆さ
れた。このように構成される加熱ローラ２表面のアスカ
Ｃ硬度は７９度である。

【００６５】加圧ローラ３には、外径２０ｍｍの鉄製芯
金の外方に厚み５ｍｍのシリコンゴムからなる弾性層を
配置した。シリコンゴムの組成を変化させることによっ
て、加圧ローラ３表面のアスカＣ硬度Ｙを、５６度、６
６度および７９度の３段階に変化させた。また加圧ロー
ラ３の弾性層の外周には離型層として厚み５０μｍのＰ
ＦＡを被覆した。記録紙５には、７５ｇ紙（重量７５ｇ
／ｍ²を用い、記録紙５上には未定着カラートナーが３
層（１層当りの付着量０．６ｇ／ｃｍ²）に重ね合わさ
れた未定着トナー像を作成し、この未定着トナー像を記
録紙５の搬送速度：９０mm／秒において、定着装置１
のニップ部１２を通過させ定着処理を行った。

【００６６】ニップ幅Ｗと非オフセット域の広さとによ
って、定着性能を評価した。ニップ幅Ｗは、次のように
して簡易的に求めた。ニップ部１２にトナー像を担持し
た記録紙５を通過させている途中で加熱ローラ２の回転
を停止し、次いで加圧ローラ３の加熱ローラ２に対する
押圧を解除し、加圧ローラ３を加熱ローラ２から離反さ
せて記録紙５を取出す。加熱ローラ２による加熱と、加
熱ローラ２および加圧ローラ３の押圧とによって、記録
紙５上に搬送方向に対して垂直な方向に形成されたすじ
の幅を測定してニップ幅Ｗを求めた。

【００６７】また非オフセット域は、次のようにして求
めた。加熱ローラ２の設定加熱温度すなわち定着温度を
変化させ、各定着温度において、ニップ部１２にトナー
像を担持した記録紙５を通過させて定着処理を行った。
定着処理後の記録紙５上のトナー像が、コールドオフセ
ットおよびホットオフセットをともに生じることなく、
良好な品質の定着画像を得ることができる定着温度の範
囲を求めた。この良好な品質の定着画像を得ることがで
きる定着温度の範囲を定着温度領域とし、定着温度領域
の上限温度と下限温度との差を非オフセット域として求
めた。定着性能の評価結果を表１に示す。

【００６８】

【表１】

【００６９】加圧ローラ３表面のアスカＣ硬度Ｙが、加
熱ローラ２表面のアスカＣ硬度Ｘよりも低い場合、加圧
ローラ３は弾性変形しやすいので、加圧ローラ３表面の
アスカＣ硬度Ｙが、加熱ローラ２表面のアスカＣ硬度Ｘ
と同等の場合に比べて、より大きなニップ幅Ｗを得るこ
とができる。大きなニップ幅Ｗを得ることによって、ニ
ップ部１２を通過する記録紙５に加熱ローラ２から熱を
与える時間を長くとることができるので、コールドオフ
セットが発生しにくくなり、定着温度領域の下限温度が
低くなる。

【００７０】加圧ローラ３表面のアスカＣ硬度Ｙが、加
熱ローラ２表面のアスカＣ硬度Ｘに比べて低くなり過ぎ
ると、広い非オフセット域を得ることができなくなる。
加熱ローラ２表面のアスカＣ硬度Ｘと加圧ローラ３表面
のアスカＣ硬度Ｙとの差Ｚが２３度の場合、加圧ローラ
３を加熱ローラ２に押圧したとき、ニップ部１２を形成
する加圧ローラ３の加熱ローラ２に臨む側の形状が大き
く凹状に変形するので、ニップ部１２を通過する記録紙
５上のトナーが加熱ローラ２によって過剰に加熱されて
ホットオフセットが発生しやすくなり、定着温度領域の
上限温度が低くなる。したがって、得られた非オフセッ
ト域は、若干狭く３０℃であった。

【００７１】また、加熱ローラ２と加圧ローラ３との表
面硬さの差Ｚが２３度の場合、ニップ部１２を通過して
定着装置１から排出される記録紙５が、加熱ローラ２側
に曲がって加熱ローラ２に巻きつくという現象が発生す
る。この記録紙５の加熱ローラ２への巻きつきを防止す
るには、加熱ローラ２の記録紙５排出側に、記録紙５を
加熱ローラ２から剥離する剥離爪を設ける必要があるけ
れども、剥離爪は記録紙５に定着された画像を傷つける
ことがあるので、良好な定着画像を得られないことがあ
る。

【００７２】逆に、加熱ローラ２表面のアスカＣ硬度Ｘ
と加圧ローラ３表面のアスカＣ硬度Ｙとの差Ｚが０度、
すなわち加圧ローラ３表面のアスカＣ硬度Ｙが、加熱ロ
ーラ２表面のアスカＣ硬度Ｘと同等の場合、ニップ部１
２の形状は、記録紙５の搬送方向と平行なほぼ平坦な平
面状に形成されるか、または加熱ローラ２の加圧ローラ
３に臨む側が凹状に変形して形成されるので、ホットオ
フセットが発生しにくくなり、定着温度領域の上限温度
は高くなる。

【００７３】しかしながら、加圧ローラ３表面のアスカ
Ｃ硬度Ｙが高くなることによって、加圧ローラ３を加熱
ローラ２に押圧するとき、加熱ローラ２と加圧ローラ３
とがともに弾性変形しにくくなるので、得られるニップ
幅Ｗは小さくなる。充分な大きさのニップ幅Ｗが得られ
なくなることによって、コールドオフセットが発生しや
すくなり、定着温度領域の下限温度は高くなる。したが
って、得られた非オフセット域は、若干狭く３０℃であ
った。

【００７４】加熱ローラ２表面のアスカＣ硬度Ｘに比べ
て加圧ローラ３表面のアスカＣ硬度Ｙの方が低く、さら
に加熱ローラ２表面のアスカＣ硬度Ｘと加圧ローラ３表
面のアスカＣ硬度Ｙとの差Ｚを、本発明の実施例である
１３度、すなわち１０度≦Ｚ≦２０度の適正な範囲に選
ぶことによって、記録紙５上にトナーを定着するのに充
分な大きさのニップ幅Ｗ：６．５ｍｍを得ることができ
た。またコールドオフセットおよびホットオフセットが
ともに発生しにくく、定着温度領域の上限温度は高く、
下限温度は低くなるので、最も広い非オフセット域４０
℃を得ることができた。

【００７５】（実施例２）実施例１では、加熱ローラ２
表面のアスカＣ硬度Ｘと、加圧ローラ３表面のアスカＣ
硬度Ｙとの適切な関係を求めるにあたって、ニッケル製
の金属スリーブからなる導電層１０の厚みを４０μｍに
定めて検討した。ここでは、良好な品質の定着画像を得
ることができ、また耐久性に優れる導電層１０の適正な
厚み範囲について検討した。

【００７６】ニッケル製の金属スリーブからなる導電層
１０の厚みｔを１０，４０および１００μｍの３段階に
変化させた加熱ローラ２を、それぞれ装着した定着装置
１を用いて、導電層１０の厚みｔが、加熱ローラ２の定
着性能と耐久性とに及ぼす影響を検討した。ここで、加
圧ローラ３表面のアスカＣ硬度Ｙは、６６度のものを用
いた。その他の条件は実施例１と同一にした。

【００７７】評価は、導電層１０であるニッケル製スリ
ーブの耐久性と、記録紙５をニップ部１２に連続して送
給した場合に、記録紙５へのトナー像の定着を連続して
良好に行うことのできる温度の維持性能を表す加熱ロー
ラ２の温度追従性と、定着処理された記録紙５が加熱ロ
ーラ２から良好に剥離するか否かを表す剥離性とによっ
て行った。結果を表２に示す。

【００７８】

【表２】

【００７９】導電層１０の厚みｔが１００μｍの場合、
導電層１０の剛性が大きくなるので、導電層１０の内方
に弾性層９を設けた場合であっても、加熱ローラ２の表
面硬さが高くなり、加熱ローラ２に加圧ローラ３を押圧
したとき、加熱ローラ２は弾性変形しにくくなる。この
とき、ニップ部１２は、ほとんど加圧ローラ３の弾性変
形のみによって形成されるので、ニップ幅Ｗが小さくな
る。またニップ部１２の形状は、加圧ローラ３の加熱ロ
ーラ２に臨む側が凹状に大きく変形するように形成され
るので、記録紙５は加熱ローラ２側に曲がる状態にな
り、剥離性がよくない。このことによって、ホットオフ
セットが発生しやすくなり、広い非オフセット域を得る
ことができなかった。さらに厚みｔが１００μｍの導電
層１０は、耐久性および温度追従性にも優れるけれど
も、熱容量が大きくなるのでウォームアップ時間が長く
なった。

【００８０】導電層１０の厚みｔが１０μｍの場合、導
電層１０の耐久性が悪く、短時間の使用によって破壊す
ることがある。また導電層１０の熱容量が小さくなるの
で、記録紙５をニップ部１２に連続して送給したとき、
記録紙５の通過によって放熱した加熱ローラ２の表面温
度が低下し、続いて送給される記録紙５上にトナーを定
着できる温度にまで回復せず、温度追従性が低下して記
録紙５へのトナーの定着が不良となった。

【００８１】したがって、導電層１０の厚みｔは、本発
明の実施例である４０μｍ、すなわち１０μｍ＜ｔ＜１
００μｍの範囲に選ばれたとき、耐久性、温度追従性お
よび剥離性のいずれにおいても良好な性能を得ることが
できた。

【００８２】（実施例３）次に、ニップ幅Ｗと加熱ロー
ラ２の回転周速度Ｖｐとの比Ｋ（＝Ｗ／Ｖｐ）が、定着
性能に及ぼす影響を検討した。加熱ローラ２表面のアス
カＣ硬度Ｘを７９度、加圧ローラ３表面のアスカＣ硬度
Ｙを６６度とし、加熱ローラ２と加圧ローラ３との表面
硬さの差Ｚ（＝Ｘ−Ｙ）を１３度に設定した。加熱ロー
ラ２に設けられる導電層１０には、厚み４０μｍのニッ
ケル製スリーブを用いた。加熱ローラの周速度Ｖｐを９
０ｍｍ／秒とし、加圧ローラ３に設けられた加圧調整手
段２０によって、加圧ローラ３に付与する加圧力を調整
してニップ幅Ｗを４．５〜７．５ｍｍの範囲に変化さ
せ、Ｋ値が、０．０５，０．０７２および０．０８３の
３段階になるように変化させた。変化させた各Ｋ値にお
いて、記録紙５を定着装置１に送給し定着性能を評価し
た。その他の条件は、実施例１と同一である。評価は、
非オフセット域の広さによって行った。結果を表３に示
す。

【００８３】

【表３】

【００８４】Ｋ値が０．０５の場合、記録紙５がニップ
部１２を通過するとき、加熱ローラ２から供給される熱
量が不足するので、記録紙５上の未定着のトナーを充分
に溶融させることができず、コールドオフセットが発生
しやすくなる。このことによって、定着温度領域の下限
温度が高くなり、得られた非オフセット域は２０℃であ
った。

【００８５】Ｋ値が０．０８３の場合、記録紙５がニッ
プ部１２を通過するとき、加熱ローラ２から供給される
熱量が過剰になるので、記録紙５上の未定着のトナーが
過熱されて弾性がなくなり、ホットオフセットが発生し
やすくなる。このことによって、定着温度領域の上限温
度が低くなり、得られた非オフセット域は３０℃であっ
た。

【００８６】したがって、Ｋ値が本発明の実施例である
０．０７２、すなわち０．０５５＜Ｋ＜０．０８３の範
囲に設定されることによって、コールドオフセットおよ
びホットオフセットがともに発生しにくく、最も広い非
オフセット域４０℃を得ることができた。

【００８７】以上に述べたように、本実施の形態では、
弾性層９は、気泡が形成された多孔質弾性体であるけれ
ども、これに限定されることなく、気泡が形成されてい
ない弾性材料からなるものであってもよい。また、弾性
層９である多孔質弾性体は、シリコンゴムからなるけれ
ども、これに限定されることなく、断熱性および耐熱性
を有する他の弾性材料からなるものであってもよい。ま
た、多孔質弾性体に形成される気泡は、独立気泡である
けれども、これに限定されることなく、気泡は、連続気
泡であってもよく、また独立気泡と連続気泡とが混在す
るものであってもよい。

【００８８】また、ニップ幅Ｗと加熱ローラ２の回転周
速度Ｖｐとの比Ｋ（＝Ｗ／Ｖｐ）は、加圧調整手段２０
によって加圧ローラ３に付与する加圧力を調整し、ニッ
プ幅Ｗが調整される構成であるけれども、これに限定さ
れることなく、制御手段１４によって駆動手段１３の動
作を制御し、加熱ローラ２の回転周速度Ｖｐが調整され
る構成であってもよく、またニップ幅Ｗと加熱ローラ２
の回転周速度Ｖｐとの両方が調整される構成であっても
よい。また、加熱手段４は、誘導加熱手段であるけれど
も、これに限定されることなく、抵抗発熱を利用した直
接加熱手段であってもよく、またランプ加熱手段など他
の構成からなるものであってもよい。

【００８９】

【発明の効果】本発明によれば、加圧ローラの表面硬さ
は、加熱ローラの表面硬さよりも低いので、加熱ローラ
に加圧ローラを押圧するとき、加圧ローラと加熱ローラ
とが、ともに適度に弾性変形することができる。このこ
とによって、加熱ローラと加圧ローラとが接触して形成
されるニップ部を大きくすることができる。したがっ
て、被加熱材表面にトナーが充分融着し、剥離すること
のない良好な品質の定着画像を得ることができる定着温
度範囲である非オフセット域を広くとることができる。

【００９０】また本発明によれば、加熱ローラの導電層
を加熱すればよいので、加熱ローラを効率よく加熱する
ことができ、ウォームアップ時間が短縮される。

【００９１】また本発明によれば、導電層の厚みは、１
０μｍ＜ｔ＜１００μｍの範囲に選ばれる。このことに
よって、導電層を含む加熱ローラは、適度な剛性を有
し、耐久性に優れ、熱容量が適正範囲にあるので、ウォ
ームアップ時間が短縮される。

【００９２】また本発明によれば、加熱ローラの表面硬
さＸと、加圧ローラの表面硬さＹとの表面硬さの差Ｚ
（＝Ｘ−Ｙ）が、１０度≦Ｚ≦２０度の範囲に設定され
るので、加熱ローラに加圧ローラを押圧するとき、被加
熱材にカールを生じさせることのないほぼ平坦なニップ
部を形成することができる。また、被加熱材がニップ部
を通過したとき、加熱ローラに巻きつくことなく自然剥
離するので、被加熱材が加熱ローラによって過剰に加熱
されることがなく、非オフセット域を広くとることがで
きる。

【００９３】また本発明によれば、弾性層は、気泡が形
成された多孔質弾性体からなるので、断熱性が向上し、
加熱ローラにおいて発熱した熱が、弾性層を伝わって放
熱することを抑制できる。また、弾性層の表面硬さＨ
が、２０度〜４０度の範囲に選ばれるので、加圧ローラ
を加熱ローラに押圧するとき、加熱ローラは適度な弾性
変形が可能となり、被加熱材を加熱するのに充分なニッ
プ幅Ｗ、すなわち被加熱材の搬送方向における加熱およ
び加圧ローラの接触長さを形成することができる。ま
た、加熱ローラにおいて、弾性層の外周にたとえば導電
層などの発熱部材が配置されるとき、弾性層が２０度〜
４０度の表面硬さＨを有するので、弾性層による内周側
からの適度な弾発力によって、発熱部材を確実に保持す
ることができる。

【００９４】また本発明によれば、多孔質弾性体は、シ
リコンゴムからなるので、耐熱性に優れ、加熱ローラの
昇温にともなって多孔質弾性体が昇温しても弾性を失う
ことがない。

【００９５】また本発明によれば、弾性層である多孔質
弾性体には、独立気泡が形成されるので、気泡が連続気
泡である場合に比べて、気泡中での空気の対流が少なく
断熱性を向上することができる。このことによって、加
熱ローラにおいて発熱した熱が、弾性層を伝わって放熱
することを一層抑制することができる。

【００９６】また本発明によれば、被加熱材の搬送方向
における加熱および加圧ローラの接触長さであるニップ
幅Ｗと加熱ローラの回転駆動される周速度Ｖｐとの比Ｋ
（＝Ｗ／Ｖｐ）が、０．０５５＜Ｋ＜０．０８３の範囲
になるように、予め加熱装置の条件をあわせておく。こ
のことによって、トナーが加熱不充分で被加熱材の表面
に充分融着されず、トナーが被加熱材の表面から剥離す
るコールドオフセットが発生しにくく、また過剰に加熱
されたトナーが弾性を失い、被加熱材の表面から剥離す
るホットオフセットが発生しにくくなるので、非オフセ
ット域を広くとることができる。

【００９７】また本発明によれば、加熱手段として導電
層に交番磁界を印加して誘導電流を発生させる誘導加熱
手段を用いるので、加熱ローラの構成を簡略化できると
ともに、加熱ローラを短時間で均一に加熱することがで
きる。

【００９８】また本発明によれば、画像形成装置は、前
記いずれか１つの加熱装置を含むので、広範囲にわたる
加熱装置の設定温度に対して、良好な品質の画像を形成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態である加熱装置１の構成
を簡略化して示す概略断面図である。

【図２】誘導コイル３１の平面図である。

【図３】図１に示す定着装置１を備える画像形成装置４
１の構成を簡略化して示す概略断面図である。

【符号の説明】

１加熱装置２加熱ローラ３加圧ローラ４加熱手段９弾性層１０導電層１３駆動手段１４制御手段２０加圧調整手段４１画像形成装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｂ 6/14 Ｈ０５Ｂ 6/14 Ｆターム(参考） 2H033 AA02 AA09 BA25 BB04 BB06 BB14 BB15 BB29 BB30 BB33 BB34 BB37 BE06 3J103 AA02 AA15 AA21 BA04 BA41 FA01 FA10 GA02 GA52 GA57 GA58 HA03 HA04 HA20 HA53 3K059 AB19 AD02 AD05 CD75 CD78

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弾性を有する材料からなる弾性層を備え
る加熱ローラと、加熱ローラに対向して設けられ、加熱ローラとの間に被
加熱材を挟圧して搬送する加圧ローラであって、加熱ロ
ーラの表面硬さよりも低い表面硬さを有する加圧ローラ
と、加熱ローラを加熱する加熱手段とを含むことを特徴とす
る加熱装置。
【請求項２】前記加熱ローラは、弾性層の外周に薄層の導電層を有することを特徴とする
請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】前記導電層の厚みは、１０〜１００μｍの範囲内であることを特徴とする請求
項２記載の加熱装置。
【請求項４】日本工業規格Ｋ６３０１のスプリング硬
さＣ形に定められる加熱ローラの表面硬さＸと、加圧ロ
ーラの表面硬さＹとの表面硬さの差Ｚ（＝Ｘ−Ｙ）が、
１０度≦Ｚ≦２０度であることを特徴とする請求項１〜
３のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項５】前記弾性層は、気泡が形成された多孔質弾性体からなり、日本工業規格
Ｋ６３０１のスプリング硬さＣ形に定められる多孔質弾
性体の表面硬さＨが、２０度≦Ｈ≦４０度の範囲に選ば
れることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の
加熱装置。
【請求項６】前記多孔質弾性体は、シリコンゴムからなることを特徴とする請求項５記載の
加熱装置。
【請求項７】前記多孔質弾性体に形成される気泡は、独立気泡であることを特徴とする請求項５または６記載
の加熱装置。
【請求項８】加圧ローラに加圧力を付与する加圧手段
と加熱ローラを回転駆動する駆動手段とをさらに含み、被加熱材の搬送方向における加熱および加圧ローラの接
触長さＷと、回転駆動される周速度Ｖｐとの比Ｋ（＝Ｗ
／Ｖｐ）が、０．０５５＜Ｋ＜０．０８３の範囲で設定
されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載
の加熱装置。
【請求項９】前記加熱手段は、導電層に交番磁界を印加して誘導電流を発生させる誘導
加熱手段であり、導電層は、交番磁界中で発熱することを特徴とする請求
項１〜８のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項１０】前記請求項１〜９のいずれかに記載の
加熱装置と、被加熱材上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、トナー像が表面に形成された被加熱材を、加熱ローラと
加圧ローラとの間に搬送する搬送手段とを含むことを特
徴とする画像形成装置。