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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024032352
(43)【公開日】2024-03-12
(54)【発明の名称】加熱装置、定着装置及び画像形成装置
(51)【国際特許分類】
G03G 15/20 20060101AFI20240305BHJP
H05B 3/00 20060101ALI20240305BHJP
【ＦＩ】
G03G15/20 555
G03G15/20 510
G03G15/20 515
H05B3/00 310E
H05B3/00 335
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022135961
(22)【出願日】2022-08-29
(71)【出願人】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(74)【代理人】
【識別番号】100107423
【弁理士】
【氏名又は名称】城村 邦彦
(74)【代理人】
【識別番号】100120949
【弁理士】
【氏名又は名称】熊野 剛
(74)【代理人】
【識別番号】100182453
【弁理士】
【氏名又は名称】野村 英明
(72)【発明者】
【氏名】小木曽 敏夫
(72)【発明者】
【氏名】池田 保
【テーマコード（参考）】
2H033
3K058
【Ｆターム（参考）】
2H033AA18
2H033BA11
2H033BA31
2H033BA32
2H033BB05
2H033BB06
2H033BB08
2H033BB14
2H033BB15
2H033BB18
2H033BB29
2H033BB30
3K058AA42
3K058BA18
3K058CA23
3K058CA70
3K058CE13
3K058CE19
3K058GA06
(57)【要約】
【課題】赤外線温度検知手段の検知誤差を定量的に把握する指標を提示する。
【解決手段】互いに接触してニップ部Ｎを形成する一対の回転体２１，２２と、一対の回転体２１，２２の少なくとも一方を加熱する加熱源２３と、回転体２１の外周面に対向して非接触に配置され、回転体２１から発する赤外線により温度を検知する赤外線温度検知手段２６と、を備える加熱装置において、回転体２１の外周面側から測定される色特性である彩度（ａ＊，ｂ＊）の二乗和平方根クロマ（Ｃ）が、所定値Ｃ１以下となる下記式（１５）の関係を満たすように設定される。
【数１５】
【選択図】図２
【解決手段】互いに接触してニップ部Ｎを形成する一対の回転体２１，２２と、一対の回転体２１，２２の少なくとも一方を加熱する加熱源２３と、回転体２１の外周面に対向して非接触に配置され、回転体２１から発する赤外線により温度を検知する赤外線温度検知手段２６と、を備える加熱装置において、回転体２１の外周面側から測定される色特性である彩度（ａ＊，ｂ＊）の二乗和平方根クロマ（Ｃ）が、所定値Ｃ１以下となる下記式（１５）の関係を満たすように設定される。
【数１５】
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
互いに接触してニップ部を形成する一対の回転体と、
前記一対の回転体の少なくとも一方を加熱する加熱源と、
前記回転体の外周面に対向して非接触に配置され、前記回転体から発する赤外線により温度を検知する赤外線温度検知手段と、
を備える加熱装置において、
前記回転体の外周面側から測定される色特性である彩度（ａ＊，ｂ＊）の二乗和平方根クロマ（Ｃ）が、所定値Ｃ１以下となる下記式（１２）の関係を満たすように設定されることを特徴とする加熱装置。
前記一対の回転体の少なくとも一方を加熱する加熱源と、
前記回転体の外周面に対向して非接触に配置され、前記回転体から発する赤外線により温度を検知する赤外線温度検知手段と、
を備える加熱装置において、
前記回転体の外周面側から測定される色特性である彩度（ａ＊，ｂ＊）の二乗和平方根クロマ（Ｃ）が、所定値Ｃ１以下となる下記式（１２）の関係を満たすように設定されることを特徴とする加熱装置。
【数12】
【請求項2】
前記所定値Ｃ１は、前記回転体に接触して温度を検知する接触式温度検知手段による検知温度と前記赤外線温度検知手段による検知温度との差が２℃以内となるように設定される請求項１に記載の加熱装置。
【請求項3】
前記所定値Ｃ１は、２に設定される請求項１に記載の加熱装置。
【請求項4】
互いに接触してニップ部を形成する一対の回転体と、
前記一対の回転体の少なくとも一方を加熱する加熱源と、
前記回転体の外周面に対向して非接触に配置され、前記回転体から発する赤外線により温度を検知する赤外線温度検知手段と、
を備える加熱装置において、
前記回転体の外周面側から測定される色特性である彩度（ａ＊，ｂ＊）が、前記回転体に接触して温度を検知する接触式温度検知手段による検知温度と前記赤外線温度検知手段による検知温度との差が２℃以内となるような前記彩度（ａ＊，ｂ＊）の平均値（ａ０，ｂ０）を中心とし、前記彩度（ａ＊，ｂ＊）の標準偏差（σａ，σｂ）をｎ倍した倍数ｎσａ及びｎσｂのうち小さい方を短軸半径とし大きい方を長軸半径とする楕円の領域内に含まれる下記式（１３）の関係を満たすように設定されることを特徴とする加熱装置。
前記一対の回転体の少なくとも一方を加熱する加熱源と、
前記回転体の外周面に対向して非接触に配置され、前記回転体から発する赤外線により温度を検知する赤外線温度検知手段と、
を備える加熱装置において、
前記回転体の外周面側から測定される色特性である彩度（ａ＊，ｂ＊）が、前記回転体に接触して温度を検知する接触式温度検知手段による検知温度と前記赤外線温度検知手段による検知温度との差が２℃以内となるような前記彩度（ａ＊，ｂ＊）の平均値（ａ０，ｂ０）を中心とし、前記彩度（ａ＊，ｂ＊）の標準偏差（σａ，σｂ）をｎ倍した倍数ｎσａ及びｎσｂのうち小さい方を短軸半径とし大きい方を長軸半径とする楕円の領域内に含まれる下記式（１３）の関係を満たすように設定されることを特徴とする加熱装置。
【数13】
【請求項5】
前記標準偏差（σａ，σｂ）のｎ倍を、３倍以上とする請求項４に記載の加熱装置。
【請求項6】
前記回転体の外周面側から測定される色特性である彩度（ａ＊，ｂ＊）が、前記回転体に接触して温度を検知する接触式温度検知手段による検知温度と前記赤外線温度検知手段による検知温度との差が２℃以内となるような前記彩度（ａ＊，ｂ＊）の平均値（ａ０，ｂ０）を中心とし、所定値Ｃ２を半径とする円の領域内に含まれる下記式（１４）の関係を満たすように設定される請求項４に記載の加熱装置。
【数14】
【請求項7】
前記所定値Ｃ２を、前記彩度（ａ＊，ｂ＊）の標準偏差（σａ，σｂ）を示すσａ及びσｂのうちの小さい方の３倍以上とする請求項６に記載の加熱装置。
【請求項8】
前記回転体は、ローラ又はベルトにより構成され、
前記ローラ又は前記ベルトは、内周面側から外周面側に向かって、基材、中間層、表層を有し、
前記基材は、金属材料又は樹脂材料により構成され、
前記中間層は、接着層又は弾性層により構成され、
前記表層は、フッ素樹脂により構成される請求項１又は４に記載の加熱装置。
前記ローラ又は前記ベルトは、内周面側から外周面側に向かって、基材、中間層、表層を有し、
前記基材は、金属材料又は樹脂材料により構成され、
前記中間層は、接着層又は弾性層により構成され、
前記表層は、フッ素樹脂により構成される請求項１又は４に記載の加熱装置。
【請求項9】
前記基材の内周面は黒色であり、
前記中間層は前記加熱源から放射される赤外線を吸収する材料により構成され、
前記表層は前記加熱源から放射される赤外線を前記中間層よりも吸収せずに透過させる材料により構成される請求項８に記載の加熱装置。
前記中間層は前記加熱源から放射される赤外線を吸収する材料により構成され、
前記表層は前記加熱源から放射される赤外線を前記中間層よりも吸収せずに透過させる材料により構成される請求項８に記載の加熱装置。
【請求項10】
前記回転体は、ベルトにより構成され、
前記加熱源は、前記ベルトの内側に配置される面状又は板状のヒータにより構成される請求項１又は４に記載の加熱装置。
前記加熱源は、前記ベルトの内側に配置される面状又は板状のヒータにより構成される請求項１又は４に記載の加熱装置。
【請求項11】
請求項１又は４に記載の加熱装置を用いて未定着画像をシートに定着させることを特徴とする定着装置。
【請求項12】
請求項１又は４に記載の加熱装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、加熱装置、定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
複写機、プリンタなどの画像形成装置に搭載される加熱装置の一例として、シートを加熱してシート上の画像を定着させる定着装置が知られている。
【0003】
一般的に、定着装置は、互いに接触してニップ部を形成する一対の回転体と、一対の回転体のうちの少なくとも一方を加熱する加熱源を備えている。未定着画像を担持するシートが回転体同士の間（ニップ部）へ搬送されると、シートが加熱及び加圧され、画像がシートに定着される。
【0004】
また、定着装置は、回転体の温度を検知する温度検知手段を備えている。温度検知手段によって検知される温度に基づいて加熱源の発熱が制御されることにより、回転体の温度が適切に維持される。
【0005】
温度検知手段としては、回転体に接触して温度を検知する接触式の温度検知手段と、回転体に対して非接触で温度を検知する非接触式の温度検知手段がある。非接触式の温度検知手段は、回転体の表面が温度検知手段の接触により傷付く虞が無いため、定着装置において多く採用されている。しかしながら、非接触式の温度検知手段は、接触式の温度検知手段に比べて、実際の温度に対する検知温度の誤差が大きい問題がある。
【0006】
上記問題に対して、下記特許文献１（特開２００３－３２３０７２号公報）においては、検知温度の誤差の原因が、温度センサ（赤外線センサ）によって検知される赤外線量のノイズ成分であるとして、ノイズ成分を少なくし、検知精度を向上させる技術が提案されている。詳しくは、赤外線放射率が高い放射層を回転体に設け、その放射層から放射される赤外線量を赤外線センサによって検知することにより、検知される赤外線量のうちのノイズ成分の割合を少なくし、検知精度を向上させている。
【0007】
このように、特許文献１においては、温度検知手段の検知誤差を低減する方法について提案されている。しかしながら、検知誤差を予測して温度制御を精度良く行うには、検知誤差を一定の範囲内に抑えることが求められるところ、特許文献１において、検知誤差を定量的に把握する指標については何ら検討されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
以上の事情から、本発明においては、検知誤差を定量的に把握する指標を提示することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するため、本発明は、互いに接触してニップ部を形成する一対の回転体と、前記一対の回転体の少なくとも一方を加熱する加熱源と、前記回転体の外周面に対向して非接触に配置され、前記回転体から発する赤外線により温度を検知する赤外線温度検知手段と、を備える加熱装置において、前記回転体の外周面側から測定される色特性である彩度（ａ＊，ｂ＊）の二乗和平方根クロマ（Ｃ）が、所定値Ｃ１以下となる下記式（１）の関係を満たすように設定されることを特徴とする。
【数1】
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、検知誤差を定量的に把握できる指標により、検知誤差を一定の範囲内に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図2】本実施形態に係る定着装置の概略構成図である。
【図3】定着ローラにおける赤外線の吸収及び反射の様子を模式的に示す断面図である。
【図4】黒色の接着層を有する定着ローラと非黒色の接着層を有する定着ローラにおける赤外線の吸収及び反射の様子を比較して示す断面図である。
【図5】温度検知誤差を調べる試験装置の概略構成図である。
【図6】接着層が黒色である場合の温度検知誤差を示すグラフである。
【図7】接着層が非黒色である場合の温度検知誤差を示すグラフである。
【図8】定着ローラの色特性と温度検知誤差との関係を示す表である。
【図9】三次元色空間を示す図である。
【図10】濃度（ＩＤ）と温度検知誤差との関係示すグラフである。
【図11】明度（Ｌ＊）と温度検知誤差との関係を示すグラフである。
【図12】色相角（ｈ）と温度検知誤差との関係を示すグラフである。
【図13】クロマ（Ｃ）と温度検知誤差との関係を示すグラフである。
【図14】放射率（ε）と温度検知誤差との関係を示すグラフである。
【図15】クロマ（Ｃ）と放射率（ε）との関係を示すグラフである。
【図16】彩度（ａ＊，ｂ＊）を設定する範囲を示す図である。
【図17】検知誤差が２℃以下となる彩度（ａ＊，ｂ＊）の平均値ａｖｇ±３σを示す領域とクロマ（Ｃ）が２以下となる領域との関係を示す図である。
【図18】彩度（ａ＊，ｂ＊）を設定する範囲の他の例を示す図である。
【図19】彩度（ａ＊，ｂ＊）を設定する範囲のさらに別の例を示す図である。
【図20】定着ベルトを備える定着装置の一例を示す図である。
【図21】定着ベルトの断面図である。
【図22】ヒータの平面図である。
【図23】ヒータに給電部材としてのコネクタが接続された状態を示す斜視図である。
【図24】他の定着装置の構成を示す図である。
【図25】別の定着装置の構成を示す図である。
【図26】さらに別の定着装置の構成を示す図である。
【図27】上記実施形態とは異なる画像形成装置の構成を示す図である。
【図34】上記とは異なる定着装置の構成を示す図である。
【図36】第１高熱伝導部材の配置を示すヒータの平面図である。
【図37】第１高熱伝導部材の配置の他の例を示すヒータの平面図である。
【図38】第１高熱伝導部材の配置のさらに別の例を示すヒータの平面図である。
【図39】拡大分割領域を示すヒータの平面図である。
【図40】上記とは異なる別の定着装置の構成を示す図である。
【図42】第１高熱伝導部材及び第２高熱伝導部材の配置を示すヒータの平面図である。
【図43】第１高熱伝導部材及び第２高熱伝導部材の配置の他の例を示すヒータの平面図である。
【図44】第２高熱伝導部材の配置のさらに別の例を示すヒータの平面図である。
【図45】上記とは異なるさらに別の定着装置の構成を示す図である。
【図46】グラフェンの原子結晶構造を示す図である。
【図47】グラファイトの原子結晶構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材及び構成部品などの構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。
【0013】
図１は、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略構成図である。ここで、本明細書中における「画像形成装置」には、プリンタ、複写機、ファクシミリ、印刷機、又は、これらのうちの二つ以上を組み合わせた複合機などが含まれる。また、以下の説明で使用する「画像形成」とは、文字及び図形などの意味を持つ画像を形成するだけでなく、パターンなどの意味を持たない画像を形成することも意味する。まず、図１を参照して、本実施形態に係る画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。
【0014】
図１に示されるように、本実施形態に係る画像形成装置１００は、用紙などのシート状の記録媒体に画像を形成する画像形成部２００と、記録媒体に画像を定着させる定着部３００と、記録媒体を画像形成部２００へ供給する記録媒体供給部４００と、記録媒体を装置外へ排出する記録媒体排出部５００を備えている。
【0015】
画像形成部２００には、作像ユニットとしての４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋと、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋが備える感光体２に静電潜像を形成する露光装置６と、記録媒体に画像を転写する転写装置８が設けられている。
【0016】
各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの異なる色のトナー（現像剤）を収容している以外、基本的に同じ構成である。具体的に、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、表面に画像を担持する像担持体としての感光体２と、感光体２の表面を帯電させる帯電部材３と、感光体２の表面に現像剤としてのトナーを供給してトナー画像を形成する現像装置４と、感光体２の表面を清掃するクリーニング部材５を備えている。
【0017】
転写装置８は、中間転写ベルト１１と、一次転写ローラ１２と、二次転写ローラ１３を備えている。中間転写ベルト１１は、無端状のベルト部材であり、複数の支持ローラによって張架されている。一次転写ローラ１２は、中間転写ベルト１１の内側に４つ設けられている。各一次転写ローラ１２が中間転写ベルト１１を介して各感光体２に接触することにより、中間転写ベルト１１と各感光体２との間に一次転写ニップが形成されている。二次転写ローラ１３は、中間転写ベルト１１の外周面に接触し、二次転写ニップを形成している。
【0018】
定着部３００においては、定着装置２０が設けられている。定着装置２０は、定着ローラ２１と加圧ローラ２２などを備えている。定着ローラ２１と加圧ローラ２２は、それぞれの外周面において互いに接触し、ニップ部（定着ニップ）を形成する。
【0019】
記録媒体供給部４００には、記録媒体としての用紙Ｐを収容する給紙カセット１４と、給紙カセット１４から用紙Ｐを送り出す給紙ローラ１５が設けられている。以下、「記録媒体」を「用紙」として説明するが、「記録媒体」は紙（用紙）に限定されない。「記録媒体」は、紙（用紙）だけでなくＯＨＰシート又は布帛、金属シート、プラスチックフィルム、あるいは炭素繊維にあらかじめ樹脂を含浸させたプリプレグシートなども含む。また、「用紙」には、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙及びアート紙など）、トレーシングペーパなども含まれる。
【0020】
記録媒体排出部５００には、用紙Ｐを画像形成装置外に排出する一対の排紙ローラ１７と、排紙ローラ１７によって排出された用紙Ｐを載置する排紙トレイ１８が設けられている。
【0021】
次に、図１を参照しつつ本実施形態に係る画像形成装置１００の印刷動作について説明する。
【0022】
印刷動作が開始されると、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの感光体２及び転写装置８の中間転写ベルト１１が回転を開始する。また、給紙ローラ１５が、回転を開始し、給紙カセット１４から用紙Ｐが送り出される。送り出された用紙Ｐは、一対のタイミングローラ１６に接触することにより静止し、用紙Ｐに転写される画像が形成されるまで用紙Ｐの搬送が一旦停止される。
【0023】
各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋにおいては、まず、帯電部材３によって、感光体２の表面を均一な高電位に帯電させる。次いで、原稿読取装置によって読み取られた原稿の画像情報、あるいは端末からプリント指示されたプリント画像情報に基づいて、露光装置６が、各感光体２の表面（帯電面）に露光する。これにより、露光された部分の電位が低下して各感光体２の表面に静電潜像が形成される。そして、この静電潜像に対して現像装置４がトナーを供給し、各感光体２上にトナー画像が形成される。各感光体２上に形成されたトナー画像は、各感光体２の回転に伴って一次転写ニップ（一次転写ローラ１２の位置）に達すると、回転する中間転写ベルト１１上に順次重なり合うように転写される。かくして、中間転写ベルト１１上にフルカラーのトナー画像が形成される。なお、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋのいずれか一つを使用して単色画像を形成したり、いずれか２つ又は３つのプロセスユニットを用いて２色又は３色の画像を形成したりすることもできる。また、感光体２から中間転写ベルト１１へトナー画像が転写された後は、クリーニング部材５によって各感光体２上の残留トナーなどが除去される。
【0024】
中間転写ベルト１１上に転写されたトナー画像は、中間転写ベルト１１の回転に伴って二次転写ニップ（二次転写ローラ１３の位置）へ搬送され、タイミングローラ１６によって搬送されてきた用紙Ｐ上に転写される。その後、用紙Ｐは、定着装置２０へと搬送され、定着ローラ２１と加圧ローラ２２によって用紙Ｐ上のトナー画像が加熱及び加圧されることにより、トナー画像が用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは、記録媒体排出部５００へ搬送され、排紙ローラ１７によって排紙トレイ１８へ排出される。これにより、一連の印刷動作が終了する。
【0025】
続いて、図２に基づき、本実施形態に係る定着装置の構成について詳しく説明する。
【0026】
図２に示されるように、本実施形態に係る定着装置２０は、定着ローラ２１及び加圧ローラ２２のほか、ハロゲンヒータ２３と、入口ガイド２４と、出口ガイド２５と、温度センサ２６を備えている。
【0027】
定着ローラ２１は、用紙Ｐの未定着画像担持面に接触し、用紙Ｐに画像（未定着トナーＴ）を定着させる定着部材として機能する回転体（第１回転体）である。定着ローラ２１は、例えば、外径が３０ｍｍで厚みが０．７ｍｍのアルミニウム製の基材を有している。基材の材料は、アルミニウム以外に、鉄などの他の金属材料であってもよい。基材の外周面には、耐久性及び離型性を確保するための表層として、例えば、厚みが５～５０μｍで、ＰＦＡ又はＰＴＦＥなどのフッ素系樹脂から成る離型層が設けられている。また、基材と離型層（表層）との間に、中間層として、ゴムなどから成る弾性層が設けられていてもよい。
【0028】
加圧ローラ２２は、定着ローラ２１に対向して配置される回転体（第２回転体）である。また、加圧ローラ２２は、定着ローラ２１に加圧されてニップ部Ｎを形成する加圧部材でもある。加圧ローラ２２は、バネなどの付勢部材によって定着ローラ２１の外周面に加圧される。これにより、定着ローラ２１と加圧ローラ２２との間（接触箇所）に、ニップ部Ｎが形成される。加圧ローラ２２は、例えば、外径が３０ｍｍであり、中実の鉄製芯金と、芯金の外周面に設けられた弾性層と、弾性層の外周面に設けられた離型層を有している。弾性層は、例えば、厚みが１０ｍｍで、シリコーンゴムなどにより形成されている。離型層は、例えば、厚みが３０μｍ程度で、ＰＦＡ又はＰＴＦＥなどのフッ素系樹脂により形成されている。
【0029】
定着ローラ２１の内側には、ハロゲンヒータ２３が配置されている。ハロゲンヒータ２３は、通電により赤外線を放射し、その赤外線の輻射熱により加熱対象物を加熱する加熱源である。ハロゲンヒータ２３から赤外線が放射されると、定着ローラ２１が輻射熱により加熱される。また、ハロゲンヒータ２３以外に、カーボンヒータ又はセラミックヒータなどの他の輻射熱式のヒータを用いてもよい。
【0030】
入口ガイド２４は、用紙Ｐをニップ部Ｎへ案内するために、ニップ部Ｎよりも用紙搬送方向の上流側に配置される上流側ガイド部材である。図２に示されるように、未定着トナーを担持する用紙Ｐが、入口ガイド２４によってニップ部Ｎへ案内されると、図２中の矢印方向へ回転する定着ローラ２１と加圧ローラ２２によって用紙Ｐが搬送され、用紙Ｐがニップ部Ｎを通過する。このとき、用紙Ｐ上の未定着トナーが加熱及び加圧されることにより、未定着トナー（画像）が用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは、ニップ部Ｎから排出され、ニップ部Ｎよりも用紙搬送方向の下流側に配置される出口ガイド（下流側ガイド部材）２５によって下流側へ案内される。
【0031】
ハロゲンヒータ２３の出力は、温度センサ２６によって検知される定着ローラ２１の表面温度に基づいて制御される。温度センサ２６は、定着ローラ２１の外周面に対向して非接触に配置され、定着ローラ２１から放射される赤外線を検知するサーモパイルなどの赤外線温度検知手段である。
【0032】
ところで、非接触式の温度検知手段である赤外線温度検知手段は、接触式の温度検知手段に比べて、検知温度の誤差が大きいことが知られている。このような検知誤差があっても、その誤差範囲が２℃以内であれば、定着ローラの温度制御をある程度精度良く行うことが可能である。しかしながら、実際は同じ赤外線温度検知手段を用いても、検知対象である定着ローラの構成が異なれば、検知誤差にばらつきが生じる。このため、温度制御を精度良く行うには、赤外線温度検知手段の性能のほか、定着ローラの構成を検討する必要がある。以下、定着ローラの構成の違いにより、検知誤差にばらつきが生じるメカニズムについて説明する。
【0033】
一般的に、定着ローラの内周面には、加熱源から放射される赤外線を効率良く吸収するため、黒色塗装が施されていることが多い。図３に示されるように、本実施形態に係る定着ローラ２１も、金属製の基材２１ａの内周面に、赤外線吸収層としての黒色塗料層２１ｄが設けられている。黒色塗料層２１ｄとしては、例えば、銅、クロム、マンガンなどの複合酸化物から成る黒色顔料が用いられる。また、基材２１ａの外周面には、中間層である接着層２１ｂを介して離型層（表層）２１ｃが設けられている。
【0034】
図３中の矢印にて示されるように、加熱源から放射される赤外線Ｌは、定着ローラ２１の黒色塗料層２１ｄを介して基材２１ａに入射する。このとき、黒色塗料層２１ｄにおいては、赤外線Ｌの反射が少ないため効率良く赤外線が吸収される。そして、赤外線Ｌは、基材２１ａから接着層２１ｂを通って離型層２１ｃから放射される。
【0035】
ここで、離型層２１ｃは、接着層２１ｂよりも赤外線を吸収せず、赤外線を透過させる材料（例えばＰＦＡ又はＰＦＡにカーボンを分散させた材料など）により構成されることが多い。一方、接着層２１ｂは、離型層２１ｃよりは赤外線を吸収する黒色又は茶色などの材料により構成される。従って、離型層２１ｃが（カーボンが分散しない）ＰＦＡなどの透明な材料により構成される場合は、定着ローラをその外周面側から見ると、定着ローラの色は接着層２１ｂの色の影響で黒色又は茶色などに見える。
【0036】
また、接着層２１ｂの色は、定着ローラの赤外線放射特性に影響を与えることが分かっている。その理由は、接着層２１ｂの色に応じて、接着層２１ｂにおける赤外線吸収量（又は赤外線反射量）が異なるため、定着ローラの外周面から放射される赤外線量に差が生じるからである。
【0037】
すなわち、図４（ａ）に示されるように、接着層２１ｂの色が黒色である場合は、接着層２１ｂにおける赤外線Ｌの反射（反射光Ｌａ）が少なく、透明の離型層２１ｃから放射される赤外線Ｌｂの量が多くなる。一方、図４（ｂ）に示されるように、離型層２１ｃが同じ透明の材料であっても、接着層２１ｂの色が茶色などの非黒色である場合は、接着層２１ｂにおける赤外線Ｌの反射（反射光Ｌａ）が多くなるため、離型層２１ｃから放射される赤外線Ｌｂの量が少なくなる傾向にある。このように、接着層２１ｂの色が黒色の場合と非黒色の場合とでは、離型層２１ｃから放射される赤外線量が異なるため、その赤外線量を検知する赤外線温度検知手段の検知温度にも違いが生じる。このことを確認するため、本発明者らは次のような試験を行った。
【0038】
図５は、温度検知誤差を調べる試験装置の概略構成図である。
【0039】
図５に示される試験装置は、定着ローラ２１の温度を検知する温度検知手段として、非接触式のサーモパイル９のほか、接触式の熱電対１０を備えている。サーモパイル９は、赤外線温度検知手段であり、定着ローラ２１の外周面に対して非接触に配置されている。一方、熱電対１０は、定着ローラ２１の外周面に接触するように配置されている。
【0040】
サーモパイル９は、定着ローラ２１から放射される赤外線を受光すると、サーモパイル９の熱電対集合体による出力電圧Ｖ１と、サーモパイル９の雰囲気温度検知サーミスタの出力電圧Ｖ２が、センサインターフェース回路３０を介してディジタル変換回路３１へ送られる。そして、各出力電圧Ｖ１，Ｖ２は、ディジタル変換回路３１によってディジタル化され、演算回路３２へ送られる。演算回路３２においては、ディジタル化された出力電圧Ｖ１，Ｖ２と、放射率設定部３３により設定された定着ローラの放射率とに基づき、サーモパイル検知温度（Ｔｓ）が算出される。
【0041】
一方、接触式の熱電対１０においては、熱電効果により発生した出力電圧Ｖ３が、センサインターフェース回路３８を介してディジタル変換回路３９へ送られる。そして、出力電圧Ｖ３は、ディジタル変換回路３９によってディジタル化され、熱電対検知温度（Ｔ）として出力される。
【0042】
接触式の熱電対１０によって検知される熱電対検知温度（Ｔ）は、非接触式のサーモパイル９によって検知されるサーモパイル検知温度（Ｔｓ）に比べて、定着ローラ２１の実際の温度に近い値である。従って、本試験においては、熱電対検知温度（Ｔ）とサーモパイル検知温度（Ｔｓ）との温度差（｜Ｔ－Ｔｓ｜）をサーモパイルの検知誤差とし、上記試験装置を用いて接着層の色が異なる定着ローラの表面温度を検知した。その結果を、図６及び図７に示す。
【0043】
図６は、定着ローラの接着層が黒色である場合の結果を示し、図７は、定着ローラの接着層が茶色（非黒色）である場合の結果を示す。なお、いずれの定着ローラにおいても、基材はアルミニウム製、離型層は透明のＰＦＡ製であり、基材の内周面には黒色塗装が施されている。
【0044】
図６に示されるように、接着層が黒色である場合は、熱電対検知温度（Ｔ）とサーモパイル検知温度（Ｔｓ）との温度差が比較的小さく、具体的には温度差が１℃以下となった。これに対して、図７に示されるように、接着層が茶色である場合は、熱電対検知温度（Ｔ）とサーモパイル検知温度（Ｔｓ）との温度差が大きくなり、温度差は１４℃～１７℃となった。このように、接着層が茶色である場合の検知誤差が、接着層が黒色である場合の検知誤差に比べて大きくなったのは、上述のように、茶色の接着層において、赤外線の反射（反射光）が多くなり、定着ローラ（離型層）から放射される赤外線が少なくなったからと考えられる（図４（ｂ）参照）。
【0045】
また、定着ローラから放射される赤外線の量は、定着ローラの放射率により表すこともできる。放射率とは、物体が熱放射により発する光のエネルギーを、同温の黒体が発する光のエネルギーを１としたときの比で表した値である。定着ローラが黒体である場合は、定着ローラの放射率が「１」となる。
【0046】
ここで、定着ローラの放射率（ε）と、定着ローラの実際の温度（Ｔ）と、サーモパイルの検知温度（Ｔｓ）の間には、下記式（２）の関係が成立する（計測自動制御学会温度計測部会編：温度計測‐基礎と応用‐、コロナ社、Ｐ２８４－Ｐ２８５（２０１８－２）参照）。
【0047】
【数2】
【0048】
上記式（２）によれば、定着ローラが黒体である場合、定着ローラの放射率（ε）が「１」となるので（ε＝１）、Ｔ＝Ｔｓとなり、サーモパイルの検知温度（Ｔｓ）と実際の温度（Ｔ）が完全に一致する。一方、定着ローラが非黒体である場合は、定着ローラの放射率（ε）が「１」未満となるので（ε＜１）、Ｔ＞Ｔｓとなり、サーモパイルの検知温度（Ｔｓ）が実際の温度（Ｔ）よりも低くなる。
【0049】
従って、定着ローラが黒体であれば、定着ローラの放射率（ε）が「１」となり、サーモパイルの検知温度（Ｔｓ）と実際の温度（Ｔ）が理論上一致するので、サーモパイルの検知誤差を「０」にすることができる。しかしながら、本発明者らが調べた結果、定着ローラの見かけの色が黒色であっても、サーモパイルの検知誤差が大きくなる場合があることがわかった。
【0050】
図８に、定着ローラの色特性と検知誤差との関係を調べた試験結果を示す。
【0051】
本試験においては、定着ローラの構成材料、焼成条件、及び見かけの色が異なる複数のサンプルを用意し、図５に示される試験装置によってサンプルごとのサーモパイルの検知誤差を測定した。検知誤差は、定着装置に通紙せずに定着ローラの温度を所定の目標温度に維持しながら待機する待機時と、定着ローラの温度が待機状態よりも高い目標温度に維持されて通紙を行う印刷時において行った。図８の表においては、待機時及び印刷時におけるそれぞれの熱電対検知温度（Ｔ）とサーモパイル検知温度（Ｔｓ）との温度差（Ｔ－Ｔｓ）をサーモパイルの検知誤差として示しているほか、待機時及び印刷時の中で最も大きい検知誤差の絶対値（｜Ｔ－Ｔｓ｜）も示している。なお、各サンプルの離型層材料、接着層材料、及び焼成条件については、詳しい内容の説明を省略し、図８においてアルファベットと数字の組み合わせにより簡略化して示している（離型層材料：Ａ１～Ａ５、接着層材料：Ｂ１～Ｂ５、焼成条件：Ｃ１～Ｃ１９）。
【0052】
また、本試験においては、定着ローラの色特性である、濃度（ＩＤ）、明度（Ｌ＊）、彩度（ａ＊，ｂ＊）を、サンプルごとに測定した。これらの色特性の測定は、定着ローラ単体を非加熱の常温下で平面上に固定し、定着ローラ外周面の軸方向中央位置の色特性をエックスライト社製の分光測色計「Ｘ－ｒｉｔｅ ｅＸａｃｔ」を用いてに測定することにより行った。
【0053】
ここで、明度（Ｌ＊）及び彩度（ａ＊，ｂ＊）は、図９に示される三次元色空間（ＣＩＥＬＡＢ色空間）により表される色特性である。明度（Ｌ＊）は、その値が大きいほど明るい色であることを示す。彩度（ａ＊，ｂ＊）は、互いに直交する二軸の色座標により表されるパラメータであり、ａ＊の値が＋の値であれば赤方向、－の値であれば緑方向の色であることを示し、ｂ＊の値が＋の値であれば黄方向、－の値であれば青方向の色であることを示す。また、ａ＊とｂ＊がいずれも「０」（色座標上の原点）である場合は、無彩色である。反対に、彩度（ａ＊，ｂ＊）が「０」から遠ざかるほどあざやかな色となる。
【0054】
また、図８の表においては、彩度（ａ＊，ｂ＊）を示すパラメータとして、色座標上のａ＊及びｂ＊の値のほか、二乗和平方根クロマ（Ｃ）と色相角（ｈ）のそれぞれの値も示している。
【0055】
二乗和平方根クロマ（Ｃ）（以下、単に「クロマ（Ｃ）」という。）は、彩度（ａ＊，ｂ＊）の二乗和平方根（色座標上の原点からの距離）であり、下記式（３）により表される。クロマ（Ｃ）の値が大きい場合は、原点から離れたあざやかな色を示し、クロマ（Ｃ）の値が小さい場合は、原点に近いくすんだ色を示す。
【0056】
【数3】
【0057】
色相角（ｈ）は、図９に示される＋ａ＊方向（赤方向）の軸を０°として、そこから彩度（ａ＊，ｂ＊）の位置までの反時計方向の角度であり、下記式（４）により表される。例えば、色相角（ｈ）が９０°の場合は、＋ｂ＊方向（黄方向）の色であることを示す。
【0058】
【数4】
【0059】
図８に示される試験結果によれば、表中の太枠にて囲まれたサンプルＮｏ．１０、１１、１２、２２においては、目視による接着層の見かけの色が黒色であるにもかかわらず、サーモパイルの最大検知誤差が許容誤差の２℃を超え、他の接着層が黒色であるサンプルの検知誤差よりも大きくなった。この結果から、接着層の見かけの色が同じ黒色であっても、それだけでは検知誤差の大きさを定量的に判断するのは難しいといえる。そこで、本発明者らは、検知誤差の大きさを定量的に判断できるようにするため、定着ローラの色特性である、濃度（ＩＤ）、明度（Ｌ＊）、クロマ（Ｃ）及び色相角（ｈ）が、検知誤差を定量的に把握する指標となり得るか否かを検討した。
【0060】
図１０は、上記各サンプルのデータから濃度（ＩＤ）と検知誤差に着目して作成したグラフである。
【0061】
図１０において、●印は、接着層が黒色で検知誤差が２℃以下となったサンプル、×印は、接着層が黒色であるにもかかわらず検知誤差が２℃より大きくなったサンプル、◆印は、接着層が非黒色で検知誤差が２℃より大きくなったサンプルを示す。なお、後述の図１１～図１４及び図１７における各印も同じ内容のサンプルのデータを示す。
【0062】
図１０のグラフによれば、検知誤差が２℃以下となったサンプル（●印）は、いずれも濃度（ＩＤ）が１．５以上である。しかしながら、濃度（ＩＤ）が１．５以上となるものには、検知誤差が２℃以下となるサンプル（●印）のほか、検知誤差が２℃を超えるサンプル（×印、◆印）も含まれる。従って、濃度（ＩＤ）と検知誤差との関係からは、検知誤差が２℃以下となったサンプルとそれ以外のサンプルとを識別可能な閾値を得ることはできない。このため、濃度（ＩＤ）は、検知誤差を定量的に把握する指標として用いることは難しい。
【0063】
次に、図１１に、明度（Ｌ＊）と検知誤差との関係を示す。
【0064】
図１１に示される明度（Ｌ＊）と検知誤差との関係においては、検知誤差が２℃以下となったサンプル（●印）は、いずれも明度（Ｌ＊）が２０以下である。しかしながら、明度（Ｌ＊）が２０以下となるものには、検知誤差が２℃を超えるサンプル（×印、◆印）も含まれる。従って、明度（Ｌ＊）と検知誤差との関係からも、検知誤差が２℃以下となるサンプルとそれ以外のサンプルとを識別可能な閾値を得ることはできない。このため、明度（Ｌ＊）も、検知誤差を定量的に把握する指標として用いることは難しいといえる。
【0065】
続いて、図１２に、色相角（ｈ）と検知誤差との関係を示す。
【0066】
図１２に示される色相角（ｈ）と検知誤差との関係においては、検知誤差が２℃以下となったサンプル（●印）は、いずれも色相角（ｈ）が５０°以上又は－５０°以下となる。しかしながら、色相角（ｈ）が５０°以上となるものには、検知誤差が２℃を超えるサンプル（×印、◆印）も含まれるため、色相角（ｈ）と検知誤差との関係からも、検知誤差が２℃以下となるサンプルとそれ以外のサンプルとを識別可能な閾値を得ることはできない。このため、色相角（ｈ）も、検知誤差を定量的に把握する指標として用いることは難しいといえる。
【0067】
続いて、図１３に、クロマ（Ｃ）と検知誤差との関係を示す。
【0068】
図１３に示されるクロマ（Ｃ）と検知誤差との関係においては、検知誤差が２℃以下となったサンプル（●印）は、いずれもクロマ（Ｃ）が２以下となる。さらに、この関係において、クロマ（Ｃ）が２以下となるものには、検知誤差が２℃を超えるサンプル（×印、◆印）は含まれない。従って、クロマ（Ｃ）は、検知誤差が２℃以下となるサンプルとそれ以外のサンプルとを識別可能な閾値として用いることができるといえる。
【0069】
さらに、本発明者らは、クロマ（Ｃ）と定着ローラの放射率（ε）の間に相関関係があるか否かを調べた。
【0070】
相関関係の調査においては、まず、上記サンプルの中から適宜選択された定着ローラを定着装置に搭載し、定着ローラを例えば１７０℃などの一定温度に維持したまま空転させ、赤外線温度計により定着ローラの温度を測定した。そして、斯かる温度測定を、異なる放射率の設定の下、５回行った。そして、同時に接触式の熱電対によって定着ローラの温度を測定し、その接触式の熱電対の温度をＴ、赤外線温度計の検知温度をＴｓ、放射率をεとして、上記式（２）を用いて最小二乗法により係数（ｃ）を算出した。
【0071】
次に、上記定着ローラを備える定着装置を画像形成装置に搭載し、図５に示される試験装置を用いて待機時及び印刷時における定着ローラの温度を検知した。そして、そのとき得られた熱電対検知温度（Ｔ）とサーモパイル検知温度（Ｔｓ）、及び上記係数（ｃ）から、式（２）を変形させた下記式（５）を用いて、定着ローラの放射率（ε）を算出した。算出された係数（ｃ）及び放射率（ε）は、図８の表に示される通りである。
【0072】
【数5】
【0073】
【0074】
図１４に示されるように、接着層が黒色で検知誤差が２℃以下となった定着ローラ（●印）は、放射率（ε）が０．９８９以上となり、接着層が黒色であるにもかかわらず検知誤差が２℃より大きくなった定着ローラ（×印）は、放射率（ε）が０．９８５となった。また、接着層が非黒色で検知誤差が２℃より大きくなった定着ローラ（◆印）は、放射率（ε）が０．９２以上０．９７８以下となった。すなわち、放射率（ε）が「１」に近いほど、サーモパイルの検知誤差が小さくなった。
【0075】
【0076】
図１５から、放射率（ε）が「１」に近く、特に０．９８９以上の場合は、クロマ（Ｃ）が２以下となることが分かる。言い換えれば、クロマ（Ｃ）が２以下であれば、放射率（ε）が「１」に近くなる。このように、クロマ（Ｃ）と放射率（ε）との間には相関関係があり、クロマ（Ｃ）を２以下にすれば、放射率（ε）が「１」に近くなって、サーモパイルの検知誤差を２℃以下にすることができる。
【0077】
従って、上記各試験により得られた知見から、本発明においては、サーモパイルの検知誤差を定量的に把握する指標として、定着ローラの外周面側から測定される彩度（ａ＊，ｂ＊）の二乗和平方根であるクロマ（Ｃ）を用いることを提案する。
【0078】
具体的には、クロマ（Ｃ）が、所定値Ｃ１以下となる下記式（６）の関係を満たすように設定されることにより、検知誤差が一定値以下となる定着ローラを提供できる。すなわち、定着ローラの外周面側から測定された彩度（ａ＊，ｂ＊）を、図１６に示される色座標上の原点（０，０）を中心とする半径Ｃ１の円内に含まれるように設定すれば、検知誤差を一定の範囲内に抑えることができるようになる。
【0079】
【数6】
【0080】
特に、上記式（６）において所定値Ｃ１が「２」である場合は、クロマ（Ｃ）が２以下となるように設定されるので、サーモパイルの検知誤差を２℃以下にすることができる。この場合、定着ローラの温度制御を精度良く行うことが可能となる。
【0081】
ここで、図８の表に示される各サンプルのデータのうち、サーモパイルの検知誤差が２℃以下となる定着ローラの彩度（ａ＊，ｂ＊）を抽出し、これらのデータ平均値ａｖｇ±３σを算出すると、図１７に示される楕円となる。なお、この場合、検知誤差が２℃以下となる定着ローラの彩度（ａ＊，ｂ＊）の標準偏差（σａ，σｂ）は、σａ＝０．２６８３、σｂ＝０．７５６８である。
【0082】
検知誤差が２℃以下となる定着ローラの彩度（ａ＊，ｂ＊）のデータ分布が正規分布となる場合は、統計学上、９９．７％以上のデータがデータ平均値ａｖｇ±３σによって示される範囲内に含まれる。すなわち、検知誤差が２℃以下となる彩度（ａ＊，ｂ＊）のデータのほとんど（正規分布の場合は９９．７％以上）は、図１７に示される楕円内に含まれることになる。また、図１７において、破線にて示される円は、クロマ（Ｃ）が２となる領域である。図１７に示されるように、クロマ（Ｃ）が２となる円内の領域は、検知誤差が２℃以下となるデータのほとんどを含む楕円内の領域を包含しているため、上記のように、定着ローラの彩度（ａ＊，ｂ＊）を、クロマ（Ｃ）が２以下となるように設定することにより、サーモパイルの検知誤差が２℃以下となるような定着ローラを提供できるようになる。
【0083】
また、定着ローラの外周面側から測定された彩度（ａ＊，ｂ＊）が、図１７に示される楕円内の領域に含まれるように設定されれば、サーモパイルの検知誤差を２℃以下にすることができる。実際に、図８の表に示されるデータを用いた場合、それぞれの標準偏差（σａ，σｂ）にばらつきがあるため、データ平均値ａｖｇ±３σによって示される範囲は、図１８に示されるような原点（０，０）からずれた位置（ａ０，ｂ０）を中心とする楕円となる。この場合、色座標上の点（－０．３２１７，－０．３７４５）を中心とする楕円となる。すなわち、図１８に示される楕円は、サーモパイルの検知誤差が２℃以内となるような彩度（ａ＊，ｂ＊）の平均値（ａ０，ｂ０）を中心とし、その彩度（ａ＊，ｂ＊）の標準偏差（σａ，σｂ）をｎ倍した倍数ｎσａ及びｎσｂのうち小さい方を短軸半径とし大きい方を長軸半径とする楕円として表される。従って、定着ローラの彩度（ａ＊，ｂ＊）が図１８に示される楕円内の領域を示す下記式（７）の関係を満たすように設定されることにより、サーモパイルの検知誤差を２℃以内に抑えることができるようになる。
【0084】
【数7】
【0085】
また、定着ローラの彩度（ａ＊，ｂ＊）が上記式（７）の関係を満たすような値に設定されることにより、定着ローラの色が無彩色（ａ＊＝ｂ＊＝０）から多少ずれた色であっても、サーモパイルの検知誤差を一定の範囲内に抑えることができる。また、式（７）中の「ｎ」を「３」以上とすれば、検知誤差が２℃以下となる彩度（ａ＊，ｂ＊）のデータのほとんど（正規分布の場合は９９．７％以上）が含まれる範囲内に、定着ローラの彩度（ａ＊，ｂ＊）が設定されるので、検知誤差が２℃以下となる定着ローラをより確実に提供できるようになる。
【0086】
また、図１９に示される例のように、原点（０，０）からずれた位置（ａ０，ｂ０）を中心とする半径Ｃ２の円を基準に、定着ローラの彩度（ａ＊，ｂ＊）を設定してもよい。この半径Ｃ２の円は、図１８に示される上記楕円の中心と同じ位置（ａ０，ｂ０）を中心とし、当該楕円の短径を半径Ｃ２とする円である。すなわち、半径Ｃ２の円は、サーモパイルの検知誤差が２℃以内となるような彩度（ａ＊，ｂ＊）の平均値（ａ０，ｂ０）を中心とし、彩度（ａ＊，ｂ＊）の標準偏差（σａ，σｂ）を示すσａ及びσｂのうちの小さい方のｎ倍を半径とする円である。従って、定着ローラの外周面側から測定された彩度（ａ＊，ｂ＊）が、図１９に示される円内の領域を示す下記式（８）の関係を満たす値に設定されることにより、定着ローラの色が無彩色（ａ＊＝ｂ＊＝０）から多少ずれた色であっても、サーモパイルの検知誤差を一定の範囲内に抑えることができるようになる。
【0087】
【数8】
【0088】
上記式（８）における所定値Ｃ２（円の半径）は、彩度（ａ＊，ｂ＊）の標準偏差（σａ，σｂ）を示すσａ及びσｂのうち、小さい方のｎ倍の値（ｎσａ又はｎσｂ）として表されるが、ｎを３倍以上とすれば、検知誤差が２℃以下となる彩度（ａ＊，ｂ＊）のデータのほとんど（正規分布の場合は９９．７％以上）が含まれる範囲内に、定着ローラの彩度（ａ＊，ｂ＊）を設定できる。この場合、検知誤差が２℃以下となる定着ローラをより確実に提供できるようになる。
【0089】
以上のように、本発明においては、定着ローラの外周面側からその彩度（ａ＊，ｂ＊）を測定し、測定された彩度（ａ＊，ｂ＊）が上記式（６）、式（７）、式（８）のいずれかの関係を満たすようにすれば、サーモパイルの検知誤差が一定値以下となる定着ローラを提供することができる。これにより、定着ローラの温度制御が行いやすくなり、温度制御の精度を向上させることが可能である。また、定着ローラの彩度（ａ＊，ｂ＊）を測定することによりサーモパイルの検知誤差を定量的に把握することができるので、定着ローラが所定の条件を満たすか否かの品質検査を行うことができる。しかも、定着ローラの彩度（ａ＊，ｂ＊）の測定は、定着ローラが常温状態（非加熱状態）である場合に行うことができるので、定着ローラの品質検査を容易に行える。すなわち、本発明によれば、サーモパイルの検知誤差を定量的に把握するために、定着ローラを加熱してその放射率（ε）を調べなくてもよいので、検査作業を簡素化でき、品質検査を容易に行える。
【0090】
上記実施形態においては、定着ローラの彩度（ａ＊，ｂ＊）が所定の条件を満たすように設定する場合を例に説明したが、本発明は、定着ローラを備える定着装置に限らず、無端状の定着ベルトを備える定着装置にも適用可能である。以下、定着ベルトを備える定着装置の例について、いくつか説明する。
【0091】
図２０は、定着ベルトを備える定着装置の一例を示す図である。
【0092】
図２０に示される定着装置４０は、定着ベルト４１と、加圧ローラ４２と、ヒータ４３と、ヒータホルダ４４と、ステー４５と、温度センサ４６を備えている。
【0093】
定着ベルト４１は、用紙Ｐの未定着トナー担持面に接触して未定着トナー（未定着画像）を用紙Ｐに定着する回転体（第１回転体又は定着部材）であり、可撓性を有する無端状のベルトにより構成される。定着ベルト４１の直径は、例えば１５～１２０ｍｍになるように設定される。
【0094】
図２１に示されるように、定着ベルト４１は、例えば、内周面側から外周面側に向かって順に、基材４１０、弾性層４１１、離型層４１２が積層され、その全体の厚さが１ｍｍ以下に設定されている。基材４１０は、層厚が３０～５０μｍであって、ニッケル、ステンレスなどの金属材料、あるいはポリイミドなどの樹脂材料により形成される。中間層である弾性層４１１は、層厚が１００～３００μｍであって、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴムなどのゴム材料により形成されている。定着ベルト４１が弾性層４１１を有していることにより、ニップ部における定着ベルト４１表面の微小な凹凸が形成されなくなるため、用紙Ｐ上のトナー画像に熱が均一に伝わりやすくなる。表層である離型層４１２は、層厚が１０～５０μｍであって、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）などの材料により形成されている。定着ベルト４１が、離型層４１２を有していることにより、トナー（トナー画像）に対する離型性（剥離性）が確保される。
【0095】
図２０に示されるように、加圧ローラ４２は、定着ベルト４１の外周面に対向して配置される回転体(第２回転体又は対向部材)である。加圧ローラ４２は、定着ベルト４１を介してヒータ４３に接触し定着ベルト４１との間にニップ部Ｎを形成する。加圧ローラ４２としては、図２に示される加圧ローラ２２と同じような構成のローラが用いられる。
【0096】
加圧ローラ４２が図２０に示される矢印方向に回転駆動すると、その駆動力が定着ベルト４１に伝達されることにより、定着ベルト４１が従動回転する。そして、未定着画像を担持する用紙Ｐが、定着ベルト４１と加圧ローラ４２との間（ニップ部Ｎ）に搬送されると、ヒータ４３によって加熱される定着ベルト４１と加圧ローラ４２によって用紙Ｐ上のトナー画像が加熱及び加圧され、画像が用紙Ｐに定着される。
【0097】
ヒータ４３は、面状又は板状の加熱源である。ヒータ４３は、定着ベルト４１の長手方向（用紙搬送方向に交差する用紙幅方向）に渡って長手状に延在するように内周面に接触し、定着ベルト４１をその内側から加熱する。具体的に、ヒータ４３は、基材５５と、基材５５上に設けられた抵抗発熱体５６と、抵抗発熱体５６を覆う絶縁層５７などを有している。
【0098】
図２０に示される例においては、抵抗発熱体５６が、基材５５の加圧ローラ２２側（ニップ部Ｎ側）の面に設けられているが、これとは反対側の面に設けられていてもよい。その場合、各抵抗発熱体５６の熱が基材５５を介して定着ベルト４１に伝達されるため、基材５５は窒化アルミニウムなどの熱伝導率の高い材料によって構成されることが好ましい。
【0099】
ヒータホルダ４４は、定着ベルト４１の内側に配置され、ヒータ４３を保持する加熱源保持部材である。ヒータホルダ４４は、ヒータ４３の熱によって高温になりやすいため、耐熱性の材料によって構成されることが好ましい。例えば、ヒータホルダ４４が、ＬＣＰ又はＰＥＥＫなどの低熱伝導性の耐熱性樹脂によって構成される場合は、ヒータホルダ４４の耐熱性を確保しつつ、ヒータ４３からヒータホルダ４４への伝熱が抑制されるので、定着ベルト４１を効率的に加熱できる。
【0100】
図２０に示される例においては、ヒータホルダ４４が、定着ベルト４１を内側からガイドするガイド部４４０を有している。ガイド部４４０は、定着ベルト４１の内周面に倣って円弧状の断面形状を有し、定着ベルト４１の回転方向（図２０中の矢印方向）におけるヒータ４３の上流側及び下流側にそれぞれ配置されている。なお、ガイド部４４０は、ヒータホルダ４４と一体に構成される場合に限らず、別体に構成されてもよい。
【0101】
ステー４５は、ヒータホルダ４４を支持する支持部材である。ステー４５によってヒータホルダ４４の加圧ローラ４２側の面とは反対の面が定着ベルト４１の長手方向に渡って支持されることにより、ヒータホルダ４４が加圧ローラ４２の加圧力によって撓むのが抑制され、定着ベルト４１と加圧ローラ４２との間に均一な幅のニップ部Ｎが形成される。ステー４５は、その剛性を確保するため、ＳＵＳ又はＳＥＣＣなどの鉄系金属材料によって構成されることが好ましい。
【0102】
温度センサ４６は、定着ベルト４１の外周面に対向して非接触に配置される非接触式センサであり、定着ベルト４１から放射される赤外線を検知する赤外線温度検知手段である。温度センサ４６によって検知された温度は画像形成装置に搭載されるＣＰＵなどの制御部に送られ、検知された温度に基づいて制御部がヒータ４３の発熱量を制御することにより、定着ベルト４１の温度が画像を定着可能な温度（定着温度）に維持される。
【0103】
図２２は、上記ヒータ４３の平面図である。
【0104】
図２２に示されるように、ヒータ４３は、一方向（図２２中の矢印Ｘ方向）に伸びる板状の基材５５を有している。基材５５は、その長手方向Ｘが定着ベルト４１の長手方向又は加圧ローラ４２の軸方向を向くように配置される。基材５５の表面には、２つの抵抗発熱体５６が、基材５５の長手方向Ｘへ伸び、基材５５の短手方向Ｙに並んで配置されている。なお、この「短手方向」とは、基材５５の抵抗発熱体５６が設けられる面に沿って長手方向Ｘとは直交する方向を意味し、用紙が搬送される用紙搬送方向と同じ方向である。
【0105】
図２２に示されるように、基材５５の長手方向Ｘの一端側には、一対の電極部５８が設けられている。各電極部５８は、給電線５９を介して各抵抗発熱体５６に接続されている。また、各抵抗発熱体５６の電極部５８に接続される端とは反対側の端は、別の給電線５９を介して互いに接続されている。各抵抗発熱体５６及び各給電線５９は、絶縁性を確保するため、絶縁層５７によって覆われている。これに対し、各電極部５８は、後述の給電端子としてのコネクタが接続できるように、絶縁層５７によって覆われておらず露出している。
【0106】
基材５５は、アルミナ又は窒化アルミなどのセラミック、ガラス、マイカ、ポリイミドなどの耐熱性と絶縁性に優れる材料によって構成される。また、基材５５は、ステンレス（ＳＵＳ）、鉄又はアルミニウムなどの金属材料（導電性材料）の上に絶縁層を形成したものであってもよい。特に、基材５５の材料が、アルミニウム、銅、銀、グラファイト、グラフェンなどの高熱伝導材料である場合は、ヒータ４３の均熱性が向上し、画像品質を高めることができる。絶縁層５７は、アルミナ又は窒化アルミなどのセラミック、ガラス、マイカ、ポリイミドなどの耐熱性と絶縁性に優れる材料によって構成される。抵抗発熱体５６は、例えば、銀パラジウム（ＡｇＰｄ）及びガラス粉末などを調合したペーストを基材５５の表面にスクリーン印刷などにより塗工し、その後、基材５５を焼成することによって形成される。また、抵抗発熱体５６の材料として、銀合金（ＡｇＰｔ）又は酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）などの抵抗材料を用いることも可能である。また、電極部５８及び給電線５９は、銀（Ａｇ）もしくは銀パラジウム（ＡｇＰｄ）をスクリーン印刷するなどにより形成される。
【0107】
図２３は、ヒータ４３に給電部材としてのコネクタ５０が接続された状態を示す斜視図である。
【0108】
図２３に示されるように、コネクタ５０は、樹脂製のハウジング５１と、ハウジング５１に設けられた複数のコンタクト端子５２と、各コンタクト端子５２に接続された給電用のハーネス５３を有している。各コンタクト端子５２は、板バネなどの弾性変形可能な部材によって構成されている。
【0109】
図２３に示されるように、コネクタ５０は、ヒータ４３及びヒータホルダ４４を一緒に挟むようにして取り付けられる。これにより、ヒータ４３及びヒータホルダ４４は、コネクタ５０によって一緒に保持される。また、この状態において、コネクタ５０の各コンタクト端子５２の先端（接触部５２ａ）が、それぞれ対応する電極部５８に弾性的に接触（圧接）することにより、各コンタクト端子５２と各電極部５８とが電気的に接続される。これにより、コネクタ５０を介して画像形成装置本体の電源からヒータ４３（各抵抗発熱体５６）へ給電可能な状態となる。
【0110】
上記のような定着ベルト４１を備える定着装置４０においても、定着ベルト４１の色特性によって非接触式の温度センサ４６による検知誤差にばらつきが発生する。このため、斯かる定着装置４０においても本発明を適用することが好ましい。すなわち、外周面側から測定される定着ベルトの彩度（ａ＊，ｂ＊）が、上記式（６）、式（７）、式（８）のいずれかの関係を満たすように、定着ベルトを構成すれば、検知誤差を一定値以下にすることができ、定着ベルトの温度制御が行いやすくなる。
【0111】
続いて、本発明を適用可能な他の定着装置の構成について説明する。なお、以下に説明する定着装置の構成において、図２０～図２３に示される上記定着装置４０と同じ構成又は同じ機能を有する部材については、同じ符号を付すことにより適宜説明を省略する。
【0112】
図２４に示される例においては、ヒータ４３によって定着ベルト４１を加熱する加熱用のニップ部Ｎ１と、用紙Ｐを通過させる定着用のニップ部Ｎ２が、それぞれ別の位置に形成されている。具体的に、この例においては、定着ベルト４１の内側に、ヒータ４３のほかニップ形成部材６８が配置され、ヒータ４３とニップ形成部材６８に対してそれぞれ加圧ローラ６９，７０が定着ベルト４１を介して押し当てられることにより、加熱用のニップ部Ｎ１と定着用のニップ部Ｎ２が形成されている。この場合、加熱用のニップ部Ｎ１において定着ベルト４１が加熱され、定着用のニップ部Ｎ２において定着ベルト４１の熱が用紙Ｐへ付与されることにより、未定着画像が用紙Ｐに定着される。
【0113】
続いて、図２５に示される例は、図２４に示される例において、ヒータ４３側の加圧ローラ６９が省略され、ヒータ４３が定着ベルト４１の曲率に合わせて円弧状に形成された例である。それ以外は、図２４に示される構成と同じである。この場合、ヒータ４３が円弧状に形成されていることにより、定着ベルト４１とヒータ４３とのベルト回転方向の接触長さを確保し、定着ベルト４１を効率良く加熱できる。
【0114】
続いて、図２６に示される例は、一対の回転体としてのベルト７１，７２の間に、別の回転体としてのローラ７３が配置された例である。この例においては、図２６における左側のベルト７１内にヒータ４３が配置され、右側のベルト７２内にニップ形成部材７４が配置されている。ヒータ４３が左側のベルト７１を介してローラ７３に接触し、ニップ形成部材７４が右側のベルト７２を介してローラ７３に接触することにより、加熱用のニップ部Ｎ１と定着用のニップ部Ｎ２が形成されている。この場合、ヒータ４３は、左側のベルト７１を介してローラ７３を加熱する。
【0115】
【0116】
図２７に示される画像形成装置１００は、感光体ドラムなどから成る画像形成手段８０と、一対のタイミングローラ８１などから成る用紙搬送部と、給紙装置８２と、定着装置８３と、排紙装置８４と、読取部８５を備えている。給紙装置８２は複数の給紙トレイを備え、それぞれの給紙トレイが異なるサイズの用紙を収容する。
【0117】
読取部８５は原稿Ｑの画像を読み取る。読取部８５は、読み取った画像から画像データを生成する。給紙装置８２は、複数の用紙Ｐを収容し、搬送路へ用紙Ｐを送り出す。タイミングローラ８１は搬送路上の用紙Ｐを画像形成手段８０へ搬送する。
【0118】
画像形成手段８０は、用紙Ｐにトナー画像を形成する。具体的には、画像形成手段８０は、感光体ドラムと、帯電ローラと、露光装置と、現像装置と、補給装置と、転写ローラと、クリーニング装置と、除電装置を含む。定着装置８３は、トナー画像を加熱及び加圧して、用紙Ｐにトナー画像を定着させる。トナー画像の定着された用紙Ｐは、搬送ローラなどにより排紙装置８４へ搬送される。排紙装置８４は、画像形成装置１００の外部に用紙Ｐを排出する。
【0119】
次に、図２８に基づき、上記定着装置８３の構成について説明する。
【0120】
図２８に示されるように、定着装置８３は、定着ベルト４１と、加圧ローラ４２と、ヒータ４３と、ヒータホルダ４４と、ステー４５と、温度センサ４６とを備えている。
【0121】
定着ベルト４１と加圧ローラ４２との間にニップ部Ｎが形成される。ニップ部Ｎのニップ幅は１０ｍｍ、定着装置８３の線速は２４０ｍｍ／ｓである。
【0122】
定着ベルト４１は、ポリイミドの基材と離型層とを備え、弾性層を有していない。離型層は、例えばフッ素樹脂から成る耐熱性のフィルム材によって形成される。定着ベルト４１の外径は約２４ｍｍである。
【0123】
加圧ローラ４２は、芯金と弾性層と離型層とを含む。加圧ローラ４２の外径は２４～３０ｍｍであり、弾性層の厚みは３～４ｍｍである。
【0124】
ヒータ４３は、基材と、断熱層と、抵抗発熱体などを含む導体層と、絶縁層とを含み、全体の厚みが１ｍｍに設定される。また、ヒータ４３の用紙搬送方向の幅は１３ｍｍである。
【0125】
温度センサ４６は、定着ベルト４１の外周面に対向して非接触に配置される非接触式センサであり、定着ベルト４１から放射される赤外線を検知する赤外線温度検知手段である。
【0126】
また、図２９に示されるように、ヒータ４３の導体層は、複数の抵抗発熱体５６と、給電線５９と、電極部５８Ａ～５８Ｃを備えている。複数の抵抗発熱体５６は、ヒータ４３の長手方向（矢印Ｘ方向）に互いに間隔をあけて配置されている。ここで、各抵抗発熱体５６同士の間の部分を、「分割領域」と称すると、図２９の拡大図に示されるように、各抵抗発熱体５６の間は、それぞれ分割領域Ｂが形成されている（図２９においては、拡大図の範囲のみで分割領域Ｂを図示しているが、実際は全ての抵抗発熱体５６同士の間に分割領域Ｂが設けられている）。また、図２９において、矢印Ｙ方向は、ヒータ４３の長手方向Ｘに交差又は直交する方向（長手交差方向）で、基材５５の厚み方向と異なる方向である。また、矢印Ｙ方向は、複数の抵抗発熱体５６の配列方向に交差する方向（配列交差方向）、又は、基材５５の抵抗発熱体５６が設けられた面に沿う方向でヒータ４３の短手方向、あるいは、定着装置に通紙される用紙の搬送方向と同じ方向でもある。
【0127】
また、複数の抵抗発熱体５６により、中央の発熱部３５Ｂと、これとは独立して発熱可能な両端側の発熱部３５Ａ，３５Ｃが構成されている。例えば、３つの電極部５８Ａ～５８Ｃのうち、図２９の左端の電極部５８Ａと中央の電極部５８Ｂに通電すると、両端側の発熱部３５Ａ，３５Ｃが発熱する。また、両端の電極部５８Ａ，５８Ｃに通電すると、中央の発熱部３５Ｂが発熱する。例えば、小サイズ用紙に定着動作を行う場合は、中央の発熱部３５Ｂのみを発熱させ、大サイズ用紙に定着動作を行う場合は、全ての発熱部３５Ａ～３５Ｃを発熱させることにより、用紙のサイズに応じた加熱が可能である。
【0128】
また、図３０に示されるように、この例におけるヒータホルダ４４は、ヒータ４３を収容して保持する凹部４４ａを有している。凹部４４ａは、ヒータホルダ４４のヒータ４３側に形成されている。また、凹部４４ａは、ヒータ４３とほぼ同じサイズの矩形（長方形）に形成された面（底面）４４ｆと、その面４４ｆの外郭を形成する４つの辺に沿って面４４ｆと交差するように設けられた４つの壁部（側面）４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，４４ｅにより構成されている。なお、図３０において、右側の壁部４４ｅは、図示省略されている。また、ヒータ４３の長手方向Ｘ（抵抗発熱体５６の配列方向）に対して交差する一対（左右）の壁部４４ｄ，４４ｅのうち、一方の壁部を省略し、凹部４４ａがヒータ４３の長手方向の一端部において開口するように構成してもよい。
【0129】
図３１に示されるように、この例におけるヒータ４３及びヒータホルダ４４は、コネクタ８６によって保持される。コネクタ８６は、樹脂製（例えばＬＣＰ）のハウジングと、ハウジング内に設けられた複数のコンタクト端子などを有している。
【0130】
コネクタ８６は、ヒータ４３及びヒータホルダ４４に対して、ヒータ４３の長手方向Ｘ（抵抗発熱体５６の配列方向）とは交差する方向に取り付けられる（図３１のコネクタ８６からの矢印方向参照）。また、コネクタ８６は、ヒータ４３の長手方向Ｘ（抵抗発熱体５６の配列方向）におけるいずれか一方の端部側であって、加圧ローラ４２の駆動モータが設けられる側とは反対側において、ヒータ４３及びヒータホルダ４４に取り付けられる。なお、コネクタ８６のヒータホルダ４４に対する取り付け時に、コネクタ８６とヒータホルダ４４のうちの一方に設けられた凸部が、他方に設けられた凹部に係合し、凸部が凹部内を相対移動する構成としてもよい。
【0131】
コネクタ８６が取り付けられた状態においては、ヒータ４３とヒータホルダ４４がその表側と裏側からコネクタ８６によって挟まれるようにして保持される。この状態において、各コンタクト端子がヒータ４３の各電極部に接触（圧接）されることにより、コネクタ８６を介して各抵抗発熱体５６と画像形成装置に設けられた電源とが電気的に接続される。これにより、電源から各抵抗発熱体５６へ電力が供給可能な状態となる。
【0132】
また、図３１に示されるフランジ８７は、定着ベルト４１の長手方向における両端部に設けられ、定着ベルト４１の両端部を内側から保持するベルト保持部材である。フランジ８７は、ステー４５の両端に挿入され、定着装置のフレーム部材である一対の側板に固定される。
【0133】
図３２は、通電遮断部材であるサーモスタット８８の配置を示す図である。
【0134】
図３２に示される例においては、通電遮断部材としてのサーモスタット８８が、定着ベルト４１の中央Ｘｍ側と端部側に配置されている。また、各サーモスタット８８は、定着ベルト４１の内周面に対向するように配置され、定着ベルト４１の内周面の温度又は内周面近傍の雰囲気温度を検知する。サーモスタット８８によって検知された温度があらかじめ設定された閾値を超えた場合は、ヒータ４３への通電が遮断される。
【0135】
また、図３２及び図３３に示されるように、定着ベルト４１の両端部を保持するフランジ８７には、スライド溝８７ａが設けられている。スライド溝８７ａは、定着ベルト４１の加圧ローラ４２に対する接離方向に延在する。スライド溝８７ａには定着装置の筐体の係合部が係合する。この係合部がスライド溝８７ａ内を相対移動することにより、定着ベルト４１は加圧ローラ４２に対する接離方向へ移動可能に構成されている。
【0136】
さらに、本発明は、次のような構成の定着装置にも適用可能である。
【0137】
図３４に示される定着装置４０は、回転体あるいは定着部材としての定着ベルト４１と、対向回転体あるいは加圧部材としての加圧ローラ４２と、加熱源としてのヒータ４３と、加熱源保持部材としてのヒータホルダ４４と、支持部材としてのステー４５と、定着ベルト４１の温度を検知する非接触式の温度センサ４６と、第１高熱伝導部材８９とを備えている。定着ベルト４１は、無端状のベルトから成る。加圧ローラ４２は、定着ベルト４１の外周面に接触して、定着ベルト４１との間にニップ部Ｎを形成する。ヒータ４３は、定着ベルト４１を加熱する。ヒータホルダ４４は、ヒータ４３を保持する。ステー４５は、ヒータホルダ４４を支持する。温度センサ４６は、定着ベルト４１から放射される赤外線により温度を検知する。このように、図３４に示される定着装置４０は、図２０に示される定着装置と比べて、第１高熱伝導部材８９を備えている以外、基本的に同じ構成である。なお、図３４の紙面に直交する方向は、定着ベルト４１、加圧ローラ４２、ヒータ４３、ヒータホルダ４４、ステー４５、第１高熱伝導部材８９の長手方向であり、以下、この方向を単に長手方向と呼ぶ。また、この長手方向は搬送される用紙の幅方向、定着ベルト４１のベルト幅方向、そして、加圧ローラ４２の軸方向でもある。
【0138】
ここで、図３４に示される例におけるヒータ４３は、上記図２９に示されるヒータと同じように、複数の抵抗発熱体５６が、ヒータ４３の長手方向に互いに間隔をあけて配置されている。しかしながら、複数の抵抗発熱体５６が互いに間隔をあけて配置される構成においては、抵抗発熱体５６同士の間隔である分割領域Ｂにおけるヒータ４３の温度が、抵抗発熱体５６が配置される部分に比べて低くなる傾向にある。このため、分割領域Ｂにおいては、定着ベルト４１の温度も低くなり、定着ベルト４１の温度が長手方向に渡って不均一になる虞がある。
【0139】
そのため、この例においては、分割領域Ｂにおける温度落ち込みを抑制して、定着ベルト４１の長手方向の温度ムラを抑制するために、上記第１高熱伝導部材８９を設けている。以下、第１高熱伝導部材８９についてより詳細に説明する。
【0140】
図３４に示されように、第１高熱伝導部材８９は、図の左右方向において、ヒータ４３とステー４５との間に配置され、特にヒータ４３とヒータホルダ４４との間に挟まれる。つまり、第１高熱伝導部材８９の一方の面は、ヒータ４３の基材５５の裏面に当接し、第１高熱伝導部材８９の他方の面（一方の面とは反対側の面）は、ヒータホルダ４４に当接している。
【0141】
ステー４５は、ヒータ４３などの厚み方向に延在する二つの垂直部４５ａの当接面４５ａ１をヒータホルダ４４に当接させ、ヒータホルダ４４、第１高熱伝導部材８９、ヒータ４３を支持する。長手交差方向（図３４の上下方向）において、当接面４５ａ１は抵抗発熱体５６が設けられる範囲よりも外側に設けられる。これにより、ヒータ４３からステー４５への伝熱を抑制でき、ヒータ４３が定着ベルト４１を効率よく加熱できる。
【0142】
また、図３５に示されるように、第１高熱伝導部材８９は、一定の厚みを有する板状の部材であり、例えば、その厚みが０．３ｍｍ、長手方向方向の長さが２２２ｍｍ、長手交差方向の幅が１０ｍｍに設定される。この例においては、第１高熱伝導部材８９が単一の板材により構成されるが、複数の部材からなってもよい。なお、図３５においては、図３４に記載のガイド部４４０が省略されている。
【0143】
第１高熱伝導部材８９は、ヒータホルダ４４の凹部４４ａに嵌め込まれ、その上からヒータ４３が取り付けられることで、ヒータホルダ４４とヒータ４３とに挟み込まれて保持される。本実施形態においては、第１高熱伝導部材８９の長手方向の幅がヒータ４３の長手方向の幅と略同じに設定されている。第１高熱伝導部材８９及びヒータ４３は、凹部４４ａの長手方向と交差する方向に配置される両側壁（長手方向規制部）４４ｄ，４４ｅによって、長手方向の移動が規制される。このように、第１高熱伝導部材８９の定着装置内における長手方向の位置ずれが規制されることにより、長手方向の狙いの範囲に対して熱伝導効率を向上させることができる。また、第１高熱伝導部材８９及びヒータ４３は、凹部４４ａの長手方向に配置される両側壁（配列交差方向規制部）４４ｂ，４４ｃによって、長手交差方向の移動も規制されている。
【0144】
第１高熱伝導部材８９が配置される長手方向（矢印Ｘ方向）の範囲は、図３５に示される範囲に限らない。例えば、図３６に示されるように、抵抗発熱体５６が配置される長手方向の範囲のみに第１高熱伝導部材８９が配置されてもよい（図３６におけるハッチング部参照）。また、図３７に示される例のように、長手方向（矢印Ｘ方向）の間隔（分割領域）Ｂに対応する位置で、その全域のみに第１高熱伝導部材８９を配置することもできる。なお、図３７においては、便宜上、抵抗発熱体５６と第１高熱伝導部材８９が図３７の上下方向にずらして示されているが、両者は長手交差方向（矢印Ｙ方向）のほぼ同じ位置に配置される。また、第１高熱伝導部材８９は、抵抗発熱体５６の長手交差方向（矢印Ｙ方向）の一部に渡って配置されてもよいし、図３８に示される例のように、第１高熱伝導部材８９が抵抗発熱体５６の長手交差方向（矢印Ｙ方向）の全体に渡って配置されていてもよい。さらに、図３８に示されるように、第１高熱伝導部材８９を、長手方向の間隔Ｂに対応する位置に加えて、その間隔Ｂを間にはさむ両側の抵抗発熱体５６にまたがって配置することもできる。この「第１高熱伝導部材８９を両側の抵抗発熱体５６にまたがって配置する」とは、第１高熱伝導部材８９が両側の抵抗発熱体５６と長手方向の位置が少なくとも一部重なることを意味する。また、第１高熱伝導部材８９は、ヒータ４３の全ての間隔Ｂに対応する位置に配置されてもよいし、図３８に示される例のように、一部の間隔Ｂ（この場合１箇所）に対応する位置だけ配置されてもよい。ここで、「第１高熱伝導部材８９が間隔Ｂに対応する位置に配置される」とは、間隔Ｂと第１高熱伝導部材８９の少なくとも一部が長手方向において重なることを意味する。
【0145】
加圧ローラ４２の加圧力により、第１高熱伝導部材８９はヒータ４３とヒータホルダ４４との間に挟み込まれてこれらの部材に密着する。第１高熱伝導部材８９がヒータ４３に接触することにより、ヒータ４３の長手方向の熱伝導効率が向上する。そして、第１高熱伝導部材８９が、長手方向において、ヒータ４３の間隔Ｂに対応する位置に配置されることにより、間隔Ｂにおける熱伝導効率を向上させることができ、間隔Ｂへ伝達される熱量を増やし、間隔Ｂにおける温度を上昇させることができる。これにより、ヒータ４３の長手方向の温度ムラを抑制でき、定着ベルト４１の長手方向の温度ムラを抑制できる。その結果、用紙に定着される画像の定着ムラ及び光沢ムラを抑制できる。また、間隔Ｂにおいて十分な定着性能を確保するために、ヒータ４３の発熱量を多くする必要が無くなり、定着装置の省エネ化を実現できる。特に、抵抗発熱体５６が配置される長手方向全域に渡って第１高熱伝導部材８９が配置される場合は、ヒータ４３による主な加熱領域（つまり、通紙される用紙の画像形成領域）全域において、ヒータ４３の伝熱効率を向上させ、ヒータ４３ひいては定着ベルト４１の長手方向の温度ムラを抑制できる。
【0146】
さらに、第１高熱伝導部材８９とＰＴＣ特性を有する抵抗発熱体５６との組み合わせにより、小サイズ用紙通紙時の非通紙領域による過昇温をより効果的に抑制できる。このＰＴＣ特性とは、温度が高くなると抵抗値が高くなる（一定電圧をかけた場合に、ヒータ出力が下がる）特性である。すなわち、抵抗発熱体５６がＰＴＣ特性を有していることにより、非通紙領域における抵抗発熱体５６の発熱量を効果的に抑制できると共に、第１高熱伝導部材８９によって、温度が上昇した非通紙領域の熱量を通紙領域へ効率的に伝達できるので、これらの相乗効果により非通紙領域による過昇温を効果的に抑制できる。
【0147】
また、間隔Ｂの周辺においても、間隔Ｂの発熱量が小さいことによりヒータ４３の温度が低くなるため、第１高熱伝導部材８９を配置することが好ましい。例えば、図３９に示される間隔Ｂの周辺の領域を含む拡大分割領域Ｃに対応する位置に、第１高熱伝導部材８９を配置することにより、間隔Ｂ及びその周辺における長手方向の熱伝達効率を向上させ、ヒータ４３の長手方向の温度ムラをより効果的に抑制できる。また、第１高熱伝導部材８９が、全ての抵抗発熱体５６が配置される領域の長手方向全体に渡って配置されている場合は、ヒータ４３（定着ベルト４１）の長手方向の温度ムラをより確実に抑制できる。
【0148】
続いて、本発明を適用可能な定着装置のさらに別の例について説明する。
【0149】
図４０に示される定着装置４０は、ヒータホルダ４４と第１高熱伝導部材８９との間に第２高熱伝導部材９０を有している。第２高熱伝導部材９０は、ヒータホルダ４４、ステー４５、第１高熱伝導部材８９などの部材の積層方向（図４０における左右方向）において、第１高熱伝導部材８９と異なる位置に設けられる。より詳しくは、第２高熱伝導部材９０は、第１高熱伝導部材８９に重ね合わせされて設けられる。
【0150】
第２高熱伝導部材９０は、基材５５よりも熱伝導率の高い部材、例えばグラフェン又はグラファイトにより構成される。この例においては、第２高熱伝導部材９０が、厚み１ｍｍのグラファイトシートにより構成される。また、第２高熱伝導部材９０は、アルミニウム、銅、銀などの板材により構成されてもよい。
【0151】
図４１に示されるように、第２高熱伝導部材９０は、ヒータホルダ４４の凹部４４ａに複数配置され、各第２高熱伝導部材９０同士の間には長手方向の間隔が介在している。ヒータホルダ４４の第２高熱伝導部材９０が設けられる部分には、その他の部分よりも一段深い窪みが形成されている。第２高熱伝導部材９０は、長手方向の両側において、ヒータホルダ４４との間に隙間が設けられている。これにより、第２高熱伝導部材９０からヒータホルダ４４への伝熱が抑制され、ヒータ４３によって定着ベルト４１が効率的に加熱される。なお、図４１においては、図４０に記載のガイド部４４０が省略されている。
【0152】
図４２に示されるように、第２高熱伝導部材９０（ハッチング部参照）は、長手方向（矢印Ｘ方向）において、間隔Ｂに対応する位置で、隣り合う抵抗発熱体５６の少なくとも一部に重なる位置に配置されている。特に、この例においては、第２高熱伝導部材９０が、間隔Ｂ全域に渡って配置されている。なお、図４２（および後述の図４４）においては、第１高熱伝導部材８９が、全ての抵抗発熱体５６が配置される領域の長手方向全体に渡って配置されている場合を示しているが、第１高熱伝導部材８９の配置範囲はこれに限らない。
【0153】
この例のように、第１高熱伝導部材８９に加えて、長手方向の間隔Ｂに対応する位置で、隣り合う抵抗発熱体５６の少なくとも一部に重なる位置に第２高熱伝導部材９０が配置されていることにより、間隔Ｂにおける長手方向の熱伝達効率をより一層向上させ、ヒータ４３の長手方向の温度ムラをより効果的に抑制できる。また、最も好ましくは、図４３に示されるように、間隔Ｂに対応する位置でその全域にのみ第１高熱伝導部材８９及び第２高熱伝導部材９０を設ける。これにより、間隔Ｂに対応する位置において、その他の領域と比較して特に熱伝達効率を向上させることができる。なお、図４３においては、便宜上、抵抗発熱体５６と第１高熱伝導部材８９及び第２高熱伝導部材９０が、図の上下方向にそれぞれずらして示されているが、これらは長手交差方向（矢印Ｙ方向）のほぼ同じ位置に配置される。ただし、これに限るものではなく、第１高熱伝導部材８９及び第２高熱伝導部材９０は、抵抗発熱体５６の長手交差方向の一部に配置されていてもよいし、長手交差方向の全体を覆うようにして配置されていてもよい。
【0154】
また、第１高熱伝導部材８９及び第２高熱伝導部材９０の両方が上記グラフェンシートにより構成されてもよい。この場合、グラフェンの面に沿う所定の方向、つまり、厚み方向ではなく長手方向に熱伝導率の高い第１高熱伝導部材８９及び第２高熱伝導部材９０を形成できる。このため、ヒータ４３及び定着ベルト４１の長手方向の温度ムラを効果的に抑制できる。
【0155】
グラフェンは薄片状の粉体である。グラフェンは、図４６に示されるように、炭素原子の平面状の六角形格子構造から成る。グラフェンシートとは、シート状のグラフェンであり、通常、単層である。また、グラフェンシートは、炭素の単一層に不純物を含んでいてもよいし、フラーレン構造を有するものであってもよい。フラーレン構造は、一般的に、同数の炭素原子が５員環および６員環でかご状に縮環した多環体を形成して成る化合物として認識されており、例えば、Ｃ６０、Ｃ７０およびＣ８０フラーレン又は３配位の炭素原子を有する他の閉じたかご状構造である。
【0156】
グラフェンシートは、人工物であり、例えば化学気相蒸着（ＣＶＤ）法により作製され得る。
【0157】
グラフェンシートには市販品を用いることができる。グラフェンシートの大きさ、厚み、あるいは後述するグラファイトシートの層数などは、例えば透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって測定される。
【0158】
また、グラフェンを多層化したグラファイトは大きな熱伝導異方性を持つ。グラファイトは、図４７に示すように、炭素原子の縮合六員環層面が平面状に広がった層を有し、この層が何重にも重なった結晶構造を有する。この結晶構造における炭素原子間は、層内での隣接する炭素原子同士は共有結合をなし、層間の炭素原子同士はファン・デル・ワールス結合をなす。そして、共有結合はファン・デル・ワールス結合に比べてその結合力が大きく、層内での結合と層間での結合とでは大きな異方性を持つ。つまり、第１高熱伝導部材８９あるいは第２高熱伝導部材９０をグラファイトにより構成することにより、第１高熱伝導部材８９あるいは第２高熱伝導部材９０における長手方向の伝熱効率が厚み方向（つまり、部材の積層方向）に比べて大きくなり、ヒータホルダ４４への伝熱を抑制できる。従って、ヒータ４３の長手方向の温度ムラを効率よく抑制するとともに、ヒータホルダ４４側へ流出する熱を最小限に抑えることができる。また第１高熱伝導部材８９あるいは第２高熱伝導部材９０をグラファイトにより構成することにより、７００度程度まで酸化しない優れた耐熱性を第１高熱伝導部材８９あるいは第２高熱伝導部材９０に持たせることができる。
【0159】
グラファイトシートの物性や寸法は、第１高熱伝導部材８９あるいは第２高熱伝導部材９０に求められる機能に応じて適宜変更できる。例えば、高純度のグラファイトあるいは単結晶グラファイトを用いる、あるいは、グラファイトシートの厚みを大きくすることにより、その熱伝導の異方性を高めることができる。また、定着装置を高速化するために、厚みの小さいグラファイトシートを用いて定着装置の熱容量を小さくしてもよい。また、ニップ部Ｎ及びヒータ４３の幅が大きい場合には、それに合わせて第１高熱伝導部材８９あるいは第２高熱伝導部材９０の長手方向の幅を大きくしてもよい。
【0160】
機械的強度を高める観点から、グラファイトシートの層数は１１以上であることが好ましい。またグラファイトシートは部分的に単層と多層の部分とを含んでいてもよい。
【0161】
第２高熱伝導部材９０は、長手方向において、間隔Ｂ（さらに拡大分割領域Ｃ）に対応する位置で、隣り合う抵抗発熱体５６の少なくとも一部に重なる位置に設けられればよく、図４２の配置に限らない。例えば、図４４に示される例のように、第２高熱伝導部材９０Ａは、長手交差方向（矢印Ｙ方向）において、基材５５よりも長手交差方向の両側へ飛び出して設けられていてもよい。また、第２高熱伝導部材９０Ｂは、長手交差方向において、抵抗発熱体５６が設けられる範囲に設けられていてもよい。また、第２高熱伝導部材９０Ｃは、間隔Ｂの一部に設けられていてもよい。
【0162】
また、図４５に示される別の例においては、第１高熱伝導部材８９とヒータホルダ４４との間に厚み方向（図４５における左右方向）の隙間が設けられている。つまり、ヒータ４３、第１高熱伝導部材８９、及び第２高熱伝導部材９０が配置されるヒータホルダ４４の凹部４４ａ（図４１参照）の一部の領域に、断熱層としての逃げ部４４ｇが設けられている。逃げ部４４ｇは、第２高熱伝導部材９０（図４５においては図示省略）が設けられる部分以外の長手方向の一部の領域に設けられる。また、逃げ部４４ｇは、ヒータホルダ４４の凹部４４ａの深さをその他の部分よりも深くすることにより形成されている。これにより、ヒータホルダ４４と第１高熱伝導部材８９との接触面積を最小限にとどめることができるので、第１高熱伝導部材８９からヒータホルダ４４への伝熱が抑制され、ヒータ４３によって定着ベルト４１を効率的に加熱できるようになる。なお、長手方向の第２高熱伝導部材９０が設けられる断面においては、上記図４０に示される例のように、第２高熱伝導部材９０がヒータホルダ４４に当接する。
【0163】
また、この例においては、逃げ部４４ｇが、長手交差方向（図４５における上下方向）において、抵抗発熱体５６が設けられた範囲全域に渡って設けられている。これにより、第１高熱伝導部材８９からヒータホルダ４４への伝熱が効果的に抑制され、ヒータ４３による定着ベルト４１の加熱効率が向上する。なお、断熱層として、逃げ部４４ｇのように空間を設ける構成の他、ヒータホルダ４４よりも熱伝導率の低い断熱部材を設ける構成であってもよい。
【0164】
また、この例においては、第２高熱伝導部材９０を第１高熱伝導部材８９とは異なる部材として設けたが、これに限らない。例えば、第１高熱伝導部材８９の間隔Ｂに対応する部分を、その他の部分よりも厚みを大きくすることにより、第１高熱伝導部材８９が第２高熱伝導部材９０の機能を兼ねるようにしてもよい。
【0165】
以上、本発明を適用可能な他の定着装置及び画像形成装置の構成について説明したが、斯かる構成の定着装置及び画像形成装置においても本発明を適用することにより、上記実施形態と同様の効果を得られる。
【0166】
また、以上の説明においては、本発明を、加熱装置の一例である定着装置に適用する場合を例に説明した。しかしながら、本発明は、定着装置に限らず、用紙に塗布されたインクなどの液体を乾燥させる乾燥装置、被覆部材としてのフィルムを用紙などのシートの表面に熱圧着させるラミネータ、包材のシール部を熱圧着するヒートシーラーなどの加熱装置にも適用可能である。
【0167】
以上説明した本発明の態様をまとめると、本発明には、少なくとも下記の構成を備える加熱装置、定着装置、画像形成装置が含まれる。
【0168】
［第１の構成］
第１の構成は、互いに接触してニップ部を形成する一対の回転体と、前記一対の回転体の少なくとも一方を加熱する加熱源と、前記回転体の外周面に対向して非接触に配置され、前記回転体から発する赤外線により温度を検知する赤外線温度検知手段と、を備える加熱装置において、前記回転体の外周面側から測定される色特性である彩度（ａ＊，ｂ＊）の二乗和平方根クロマ（Ｃ）が、所定値Ｃ１以下となる下記式（９）の関係を満たすように設定される加熱装置である。
第１の構成は、互いに接触してニップ部を形成する一対の回転体と、前記一対の回転体の少なくとも一方を加熱する加熱源と、前記回転体の外周面に対向して非接触に配置され、前記回転体から発する赤外線により温度を検知する赤外線温度検知手段と、を備える加熱装置において、前記回転体の外周面側から測定される色特性である彩度（ａ＊，ｂ＊）の二乗和平方根クロマ（Ｃ）が、所定値Ｃ１以下となる下記式（９）の関係を満たすように設定される加熱装置である。
【数9】
【0169】
［第２の構成］
第２の構成は、前記第１の構成において、前記所定値Ｃ１は、前記回転体に接触して温度を検知する接触式温度検知手段による検知温度と前記赤外線温度検知手段による検知温度との差が２℃以内となるように設定される加熱装置である。
第２の構成は、前記第１の構成において、前記所定値Ｃ１は、前記回転体に接触して温度を検知する接触式温度検知手段による検知温度と前記赤外線温度検知手段による検知温度との差が２℃以内となるように設定される加熱装置である。
【0170】
［第３の構成］
第３の構成は、前記第１の構成において、前記所定値Ｃ１は、２に設定される加熱装置である。
第３の構成は、前記第１の構成において、前記所定値Ｃ１は、２に設定される加熱装置である。
【0171】
［第４の構成］
第４の構成は、互いに接触してニップ部を形成する一対の回転体と、前記一対の回転体の少なくとも一方を加熱する加熱源と、前記回転体の外周面に対向して非接触に配置され、前記回転体から発する赤外線により温度を検知する赤外線温度検知手段と、を備える加熱装置において、前記回転体の外周面側から測定される色特性である彩度（ａ＊，ｂ＊）が、前記回転体に接触して温度を検知する接触式温度検知手段による検知温度と前記赤外線温度検知手段による検知温度との差が２℃以内となるような前記彩度（ａ＊，ｂ＊）の平均値（ａ０，ｂ０）を中心とし、前記彩度（ａ＊，ｂ＊）の標準偏差（σａ，σｂ）をｎ倍した倍数ｎσａ及びｎσｂのうち小さい方を短軸半径とし大きい方を長軸半径とする楕円の領域内に含まれる下記式（１０）の関係を満たすように設定される加熱装置である。
第４の構成は、互いに接触してニップ部を形成する一対の回転体と、前記一対の回転体の少なくとも一方を加熱する加熱源と、前記回転体の外周面に対向して非接触に配置され、前記回転体から発する赤外線により温度を検知する赤外線温度検知手段と、を備える加熱装置において、前記回転体の外周面側から測定される色特性である彩度（ａ＊，ｂ＊）が、前記回転体に接触して温度を検知する接触式温度検知手段による検知温度と前記赤外線温度検知手段による検知温度との差が２℃以内となるような前記彩度（ａ＊，ｂ＊）の平均値（ａ０，ｂ０）を中心とし、前記彩度（ａ＊，ｂ＊）の標準偏差（σａ，σｂ）をｎ倍した倍数ｎσａ及びｎσｂのうち小さい方を短軸半径とし大きい方を長軸半径とする楕円の領域内に含まれる下記式（１０）の関係を満たすように設定される加熱装置である。
【数10】
【0172】
［第５の構成］
第５の構成は、前記第４の構成において、前記標準偏差（σａ，σｂ）のｎ倍を、３倍以上とする加熱装置である。
第５の構成は、前記第４の構成において、前記標準偏差（σａ，σｂ）のｎ倍を、３倍以上とする加熱装置である。
【0173】
［第６の構成］
第６の構成は、前記第４の構成において、前記回転体の外周面側から測定される色特性である彩度（ａ＊，ｂ＊）が、前記回転体に接触して温度を検知する接触式温度検知手段による検知温度と前記赤外線温度検知手段による検知温度との差が２℃以内となるような前記彩度（ａ＊，ｂ＊）の平均値（ａ０，ｂ０）を中心とし、所定値Ｃ２を半径とする円の領域内に含まれる下記式（１１）の関係を満たすように設定される加熱装置である。
第６の構成は、前記第４の構成において、前記回転体の外周面側から測定される色特性である彩度（ａ＊，ｂ＊）が、前記回転体に接触して温度を検知する接触式温度検知手段による検知温度と前記赤外線温度検知手段による検知温度との差が２℃以内となるような前記彩度（ａ＊，ｂ＊）の平均値（ａ０，ｂ０）を中心とし、所定値Ｃ２を半径とする円の領域内に含まれる下記式（１１）の関係を満たすように設定される加熱装置である。
【数11】
【0174】
［第７の構成］
第７の構成は、前記第６の構成において、前記所定値Ｃ２を、前記彩度（ａ＊，ｂ＊）の標準偏差（σａ，σｂ）を示すσａ及びσｂのうちの小さい方の３倍以上とする加熱装置である。
第７の構成は、前記第６の構成において、前記所定値Ｃ２を、前記彩度（ａ＊，ｂ＊）の標準偏差（σａ，σｂ）を示すσａ及びσｂのうちの小さい方の３倍以上とする加熱装置である。
【0175】
［第８の構成］
第８の構成は、前記第１から第７のいずれかの構成において、前記回転体は、ローラ又はベルトにより構成され、前記ローラ又は前記ベルトは、内周面側から外周面側に向かって、基材、中間層、表層を有し、前記基材は、金属材料又は樹脂材料により構成され、前記中間層は、接着層又は弾性層により構成され、前記表層は、フッ素樹脂により構成される加熱装置である。
第８の構成は、前記第１から第７のいずれかの構成において、前記回転体は、ローラ又はベルトにより構成され、前記ローラ又は前記ベルトは、内周面側から外周面側に向かって、基材、中間層、表層を有し、前記基材は、金属材料又は樹脂材料により構成され、前記中間層は、接着層又は弾性層により構成され、前記表層は、フッ素樹脂により構成される加熱装置である。
【0176】
［第９の構成］
第９の構成は、前記第８の構成において、前記基材の内周面は黒色であり、前記中間層は前記加熱源から放射される赤外線を吸収する材料により構成され、前記表層は前記加熱源から放射される赤外線を前記中間層よりも吸収せずに透過させる材料により構成される加熱装置である。
第９の構成は、前記第８の構成において、前記基材の内周面は黒色であり、前記中間層は前記加熱源から放射される赤外線を吸収する材料により構成され、前記表層は前記加熱源から放射される赤外線を前記中間層よりも吸収せずに透過させる材料により構成される加熱装置である。
【0177】
［第１０の構成］
第１０の構成は、前記第１から第７のいずれかの構成において、前記回転体は、ベルトにより構成され、前記加熱源は、前記ベルトの内側に配置される面状又は板状のヒータにより構成される加熱装置である。
第１０の構成は、前記第１から第７のいずれかの構成において、前記回転体は、ベルトにより構成され、前記加熱源は、前記ベルトの内側に配置される面状又は板状のヒータにより構成される加熱装置である。
【0178】
［第１１の構成］
第１１の構成は、前記第１から第１０のいずれかの構成の加熱装置を用いて未定着画像をシートに定着させる定着装置である。
第１１の構成は、前記第１から第１０のいずれかの構成の加熱装置を用いて未定着画像をシートに定着させる定着装置である。
【0179】
［第１２の構成］
第１２の構成は、前記第１から第１０のいずれかの構成の加熱装置、又は前記第１１の構成の定着装置を備える画像形成装置である。
第１２の構成は、前記第１から第１０のいずれかの構成の加熱装置、又は前記第１１の構成の定着装置を備える画像形成装置である。
【符号の説明】
【0180】
２０ 定着装置（加熱装置）
２１ 定着ローラ（第１回転体）
２２ 加圧ローラ（第２回転体）
２３ ハロゲンヒータ（加熱源）
２６ 温度センサ（赤外線温度検知手段）
１００ 画像形成装置
Ｎ ニップ部
Ｐ 用紙（シート）
２１ 定着ローラ（第１回転体）
２２ 加圧ローラ（第２回転体）
２３ ハロゲンヒータ（加熱源）
２６ 温度センサ（赤外線温度検知手段）
１００ 画像形成装置
Ｎ ニップ部
Ｐ 用紙（シート）
【先行技術文献】
【特許文献】
【0181】
【特許文献1】特開２００３－３２３０７２号公報
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】
【図44】
【図45】
【図46】
【図47】
