(57)【要約】  【課題】自己温度制御機能を備えつつ発熱部の熱容量を小さくし、省エネ効果及び迅速な立ち上がり特性を得ることができる定着装置を提供する。  【解決手段】周回駆動されるベルト５１の周回経路の内側に配された第１ローラ５２を周回経路の外側からベルトを介して第２ローラ５３で押圧してベルト表面と第２ローラの間に定着ニップを確保すると共に、ベルトを電磁誘導により加熱して未定着画像の形成されたシートを定着ニップを通し熱定着する定着装置５であって、ベルトを挟んで励磁コイル５５とほぼ対向する位置に配設されベルトの内周面に接触してベルトの周回位置を規制する固定プレート５４を備え、固定プレートは、整磁合金層と、整磁合金層のベルト側に積層された整磁合金でない導電体の膜からなる整磁合金層より薄い導電発熱層と、整磁合金層のベルトと反対側に積層された導電発熱層より厚く電気抵抗値が低い導電層とを含む。  【選択図】図２
2010002604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周回駆動されるベルトの周回経路の内側に配された第１ローラを、前記周回経路の外側から当該ベルトを介して第２ローラで押圧して、当該ベルト表面と当該第２ローラの間に定着ニップを確保すると共に、前記ベルトを電磁誘導により加熱して、未定着画像の形成されたシートを前記定着ニップを通し、前記未定着画像を熱定着する定着装置であって、
前記周回経路の外側に配設された励磁コイルと、
前記周回経路の内側であって、前記ベルトを挟んで前記励磁コイルとほぼ対向する位置に配設され、周回駆動されるベルトの内周面に接触して、当該ベルトの周回位置を規制する固定プレートとを備え、
前記固定プレートは、
整磁合金層と、
当該整磁合金層の前記ベルト側に積層された、整磁合金でない導電体の膜からなる、当該整磁合金層より薄い導電発熱層と、
当該整磁合金層の前記ベルトと反対側に積層された、当該導電発熱層より厚く、当該導電発熱層より電気抵抗値が低い導電層とを含むこと
を特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記固定プレートにおいて、
前記整磁合金層の厚さは１００μｍ以上、３００μｍ以下であり、前記導電発熱層の厚さは１０μｍ以上、３０μｍ以下であり、前記導電層の厚さは１００μｍ以上、３００μｍ以下であること
を特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記固定プレートは、
使用が想定されている記録シートのうちの、通過幅が最小の記録シートが通過しない箇所に対応する部分は、前記導電発熱層、前記整磁合金層及び前記導電層を含む積層構造をなし、当該通過幅が最小の記録シートが通過する箇所は、前記導電層が無く、かつ前記導電発熱層、及び前記整磁合金層を含む積層構造をなすこと
を特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記固定プレートを構成する整磁合金層は、Ｎｉ−Ｆｅ合金、又は、Ｎｉ−ＦｅーＣｒ合金であり、キュリー点が１８０℃以上、２４０℃以下であること
を特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項５】
前記固定プレートは、
前記ベルトに最も近い側に、さらに、前記導電発熱層よりも前記ベルトが周回駆動する際のすべり摩擦係数が小さい低摩擦層を設け、
前記ベルトが周回駆動する際に、前記ベルトの内周面と前記低摩擦層とが摺擦すること
を特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項６】
前記ベルトは、
その内周側の表面に、さらに、ベルト本体よりも前記ベルトが周回駆動する際のすべり摩擦係数が小さい低摩擦層を設け、
前記ベルトが周回駆動する際に、前記固定プレートと前記低摩擦層とが摺擦すること
を特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項７】
前記固定プレートは、
前記ベルトに最も近い側に、さらに、前記導電発熱層よりも前記ベルトが周回駆動する際のすべり摩擦係数が小さい第１の低摩擦層を設け、
前記ベルトは、さらに、
その内周側の表面に、ベルト本体よりも前記ベルトが周回駆動する際のすべり摩擦係数が小さい第２の低摩擦層を設け、
前記ベルトが周回駆動する際に、前記第１の低摩擦層と、前記第２の低摩擦層とが摺擦すること
を特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項８】
前記低摩擦層は、フッ素系樹脂であること
を特徴とする請求項５〜７のうちのいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項９】
前記ベルトは、
前記第１ローラの回転軸に垂直な平面による断面の形状が略楕円形であり、
長径≦短径×２の関係を満たすこと
を特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のうちの何れか１項に記載の定着装置を備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置を備える画像形成装置に関し、特に、誘導発熱方式を用い、小サイズの記録シートを熱定着する際の、記録シートが通過しない箇所の温度上昇を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真式や静電記録方式の画像形成装置が備える定着装置において、比較的熱変換効率が高くコンパクトな誘導発熱方式の熱源を用いるものが登場し、省エネ、スペース効率、及びウォームアップ時間の短縮等の観点から注目されている。
特に、励磁コイルに交流電流を流すことによって発生する磁束を、フェライトコア等のコア材を用いて導電発熱層へ導くような構成にすることにより、発熱部の熱容量をかなり小さく設計することができるので、ウォームアップ時間を大幅に短縮することができる。
【０００３】
しかしながら、発熱部の熱容量が小さくなると熱が移動しにくくなるので、幅の狭い小サイズの記録シートを連続使用すると発熱部の幅方向外側の、記録シートが通過しない箇所（以下「非通紙部」と記す）の温度が異常に上昇し、周辺部材の熱破壊や劣化を招いたり、また、続いて幅の広い記録シートが通過すると、幅方向外側だけに高温オフセットが発生したり、光沢ムラが生じるという問題がある。
【０００４】
そこで、上記定着装置において、非通紙部の温度上昇を抑制する方法として、用紙幅に応じて導電部材を動かして非通紙部への磁束のみを遮蔽する技術や、消磁コイルにより非通紙部への磁束のみを打ち消す技術が知られている。
また上記定着装置において、定着温度よりも幾分高めのキュリー点を有する整磁合金を発熱部に用いることで、非通紙部の温度がある程度上昇したときに、自動的に非通紙部の位置の発熱部のみが整磁を失い、発熱量が低下する自己温度制御機能を備えることにより、非通紙部の過昇温を抑制する技術が以下に開示されている。
【０００５】
例えば特許文献１には、定着ベルトの背面に整磁合金層を含む発熱層を接触させる像加熱装置が開示され、この定着ベルトは熱容量が非常に小さいのでウォームアップ時間を極めて小さくでき、また自己温度制御が有効に行われるので、幅の狭い記録シート材を連続で通した場合においても、励磁部材が熱により破損するおそれがないと記載されている。
また特許文献２には、遮蔽板の端部を発熱ローラに対向させて配置した定着装置が開示され、発熱ローラに対する熱負荷が小さいので、過昇温を防止しつつウォームアップの時間を短縮するとともに、オフセットの発生を防止して良好な定着性能を実現することができると記載されている。
【０００６】
また特許文献３には、低抵抗板状部材において、定着回転体の幅方向中央部の厚みが両端部の厚みよりも薄く、両端部の厚みが磁束の浸透深さ以上である定着部材が開示され、自己温度制御機能は定着回転体の両端部で特に有効に機能し、定着回転体の中央部での立ち上がり性能や加熱効率を低下させることなく、幅方向両端部における過昇温を防止でき、小サイズの記録媒体を連続通紙する時にも、定着回転体の中央部での加熱不足を発生させることなく、幅方向両端部における過昇温を確実に防止できると記載されている。
【０００７】
一方、画像形成をしない待機時には、いつ画像形成が指示されても迅速に定着を開始できるように、定着部の温度を、数秒で定着温度に達する程度の待機温度に維持しておかなければばらない。特に、定着部の温度の立ち上がり特性が悪いと待機温度を高く設定しなければならなくなるので省エネに適さない。また電源ＯＮ時においても、定着部の温度の立ち上がり特性が悪いと、長い時間ユーザを待たせることになるので望ましくない。
【特許文献１】特許第３９８８２５１号公報
【特許文献２】特開２００７−１５６０６５号公報
【特許文献３】特開２００７−２６４４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記定着装置において、省エネ効果、及び迅速な立ち上がり特性を得るためには、定着装置自体をコンパクトな構成にして小熱容量化すると有効であるので、さらなるコンパクト化が望まれる。
本発明は、整磁合金を用いた自己温度制御機能を備えつつ、従来技術よりも発熱部の熱容量を小さくし、省エネ効果、及び迅速な立ち上がり特性を得ることができる定着装置、及び当該定着装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る定着装置は、周回駆動されるベルトの周回経路の内側に配された第１ローラを前記周回経路の外側から当該ベルトを介して第２ローラで押圧して当該ベルト表面と当該第２ローラの間に定着ニップを確保すると共に前記ベルトを電磁誘導により加熱して未定着画像の形成されたシートを前記定着ニップを通し前記未定着画像を熱定着する定着装置であって、前記周回経路の外側に配設された励磁コイルと、前記周回経路の内側であって前記ベルトを挟んで前記励磁コイルとほぼ対向する位置に配設され周回駆動されるベルトの内周面に接触して当該ベルトの周回位置を規制する固定プレートとを備え、前記固定プレートは、整磁合金層と、当該整磁合金層の前記ベルト側に積層された整磁合金でない導電体の膜からなる当該整磁合金層より薄い導電発熱層と、当該整磁合金層の前記ベルトと反対側に積層された当該導電発熱層より厚く当該導電発熱層より電気抵抗値が低い導電層とを含むことを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、上記定着装置を備える画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１１】
課題を解決するための手段に記載した構成により、導電発熱層、整磁合金層、低抵抗導電層を積層して一体化したことにより、定着ベルトの周回経路の内側に包含する部材が小型化し、定着ベルトのベルト長を短くすることができるので、整磁合金を用いた自己温度制御機能を備えつつ、従来技術よりも定着ベルトの熱容量を小さくし、省エネ効果、及び迅速な立ち上がり特性を得ることができる。
【００１２】
なお、発熱は整磁合金層でも起こるが、例えば本願のような導電発熱層を設けずに、整磁合金層に発熱層としての役割を持たせた場合には、定着装置として十分な発熱量を得ることが難しくなり、温度の立ち上がり特性が悪く、ウォームアップ時間を短縮できない。また励磁コイルの出力を上げると省エネに反する。本願では整磁合金層の上に導電発熱層を設けることにより発熱効率が向上しており、省エネ効果、及び迅速な立ち上がり特性を得ることができる。
【００１３】
ここで、定着装置、及び画像形成装置が備える前記固定プレートにおいて、前記整磁合金層の厚さは１００μｍ以上、３００μｍ以下であり、前記導電発熱層の厚さは１０μｍ以上、３０μｍ以下であり、前記導電層の厚さは１００μｍ以上、３００μｍ以下であることを特徴とすることもできる。
これにより、導電発熱層、整磁合金層、及び導電層のそれぞれ厚さが、適切な範囲に収まるので、期待する性能を十分に発揮することができる。
【００１４】
ここで、定着装置、及び画像形成装置において、前記固定プレートは、使用が想定されている記録シートのうちの、通過幅が最小の記録シートが通過しない箇所に対応する部分は、前記導電発熱層、前記整磁合金層及び前記導電層を含む積層構造をなし、当該通過幅が最小の記録シートが通過する箇所は、前記導電層が無く、かつ前記導電発熱層、及び前記整磁合金層を含む積層構造をなすことを特徴とすることもできる。
【００１５】
これにより、使用が想定されている全ての大きさの記録シートが通過する箇所に相当する領域に導電層を設けない分、より発熱部の熱容量を小さくでき、より省エネ効果、及び迅速な立ち上がり特性を得ることができる。
ここで、定着装置、及び画像形成装置において、前記固定プレートを構成する整磁合金層は、Ｎｉ−Ｆｅ合金、又は、Ｎｉ−ＦｅーＣｒ合金であり、キュリー点が１８０℃以上、２４０℃以下であることを特徴とすることもできる。
【００１６】
これにより、整磁合金層のキュリー点が１８０℃以上、２４０℃以下であるので、非通紙部の温度が異常に上昇したり、周辺部材の熱破壊や劣化を招いたり、また、幅の広い記録シートの後に、幅の広い記録シートが通過した場合であっても、幅方向外側だけに高温オフセットが発生したり、光沢ムラが生じるという問題が生じない。
ここで、定着装置、及び画像形成装置において、前記固定プレートは、前記ベルトに最も近い側に、さらに、前記導電発熱層よりも前記ベルトが周回駆動する際のすべり摩擦係数が小さい低摩擦層を設け、前記ベルトが周回駆動する際に、前記ベルトの内周面と前記低摩擦層とが摺擦することを特徴とすることもできる。
【００１７】
ここで、定着装置、及び画像形成装置において、前記ベルトは、その内周側の表面に、さらに、ベルト本体よりも前記ベルトが周回駆動する際のすべり摩擦係数が小さい低摩擦層を設け、前記ベルトが周回駆動する際に、前記固定プレートと前記低摩擦層とが摺擦することを特徴とすることもできる。
ここで、定着装置、及び画像形成装置において、前記固定プレートは、前記ベルトに最も近い側に、さらに、前記導電発熱層よりも前記ベルトが周回駆動する際のすべり摩擦係数が小さい第１の低摩擦層を設け、
前記ベルトは、さらに、その内周側の表面に、ベルト本体よりも前記ベルトが周回駆動する際のすべり摩擦係数が小さい第２の低摩擦層を設け、前記ベルトが周回駆動する際に、前記第１の低摩擦層と、前記第２の低摩擦層とが摺擦することを特徴とすることもできる。
【００１８】
ここで、定着装置、及び画像形成装置において、前記低摩擦層は、フッ素系樹脂であることを特徴とすることもできる。
これにより、定着ベルトと固定プレートとの摺擦による摩擦が軽減するので、定着ベルトの駆動トルクが軽減し、省エネ効果、及び耐久性が向上する。
ここで、定着装置、及び画像形成装置において、前記ベルトは、前記第１ローラの回転軸に垂直な平面による断面の形状が略楕円形であり、長径≦短径×２の関係を満たすことを特徴とすることもできる。
【００１９】
これにより、特許文献１、２のように定着ベルトの内周にローラを２つ備えるもの等に較べてベルト長が格段に短いので、発熱部の熱容量が小さく、省エネ、スペース効率、及びウォームアップ時間の短縮等の観点から大変有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
［実施の形態１］
＜概要＞
実施の形態１は、誘導発熱方式の熱源を用いて、未定着画像を記録シートに熱定着する定着装置を備える画像形成装置であって、励磁コイルと対向する位置の定着ベルトの内周に、導電発熱層と整磁合金層と導電部材層とが一体となった積層構造をなす固定プレートを設け、各層の厚みを適切な値に設定することにより、自己温度制御機能を備えつつ、発熱部の熱容量を小さくし、省エネ効果、及び迅速な立ち上がり特性を得るものである。
【００２１】
＜構成＞
図１は、本実施の形態における画像形成装置の全体構成を示す図である。
図１に示すように、本実施の形態における画像形成装置１は、タンデム型カラーデジタルプリンタであり、交流電流発生器２、画像プロセス部３、給送部４、定着装置５、制御部６を備え、ネットワーク（例えば社内ＬＡＮ）に接続されて、社内の端末装置から印刷の実行指示を受付けると、その指示に従って、記録シート上にカラー画像を形成して出力する。
【００２２】
交流電流発生器２は、略４０ｋＨｚの交流電流を、定着装置５内の励磁コイルへ供給する。
画像プロセス部３は、主に画像の形成を担う部分であり、矢印Ａに示す方向に循環する中間転写ベルト１１に添って、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのそれぞれのトナー像を形成する画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋが順に配列され、各画像形成ユニットの下方には、レーザダイオード等の発光素子を備える光学部１０が配置されている。なお画像プロセス部３において、参照番号の後に“Ｙ”が付いている構成要素を主体とする画像形成ユニットがイエローのトナーによる画像を生成し、以下同様に参照番号の後に“Ｍ”が付いている構成要素を主体とする画像形成ユニットがマゼンタのトナーによる画像を生成し、参照番号の後に“Ｃ”が付いている構成要素を主体とする画像形成ユニットがシアンのトナーによる画像を生成し、参照番号の後に“Ｋ”が付いている構成要素を主体とする画像形成ユニットがブラックのトナーによる画像を生成する。
【００２３】
画像形成ユニット３Ｙは、感光体ドラム３１Ｙと、その周辺に配設された帯電器３２Ｙ、現像器３３Ｙ、１次転写ローラ３４Ｙ、及びクリーナ３５Ｙを備えている。
イエローのトナーによる画像を生成するにあたり、帯電器３２Ｙが感光体ドラム３１Ｙを一様に帯電させ、制御部６の制御により、光学部１０が一様に帯電した感光体ドラム３１Ｙへレーザ光Ｌを出射して静電潜像を形成し、形成された静電潜像に現像器３３Ｙがイエローのトナーによる現像を行い、現像されたトナー像が中間転写ベルト１１に１次転写され、１次転写後、感光体ドラム３１Ｙに残留するトナーがクリーナ３５Ｙによって除去される。
【００２４】
画像形成ユニット３Ｍ、３Ｃ、３Ｋについても、画像形成ユニット３Ｙと同様の構成を備え（図中の符号を省略している）、同様に各色のトナーによる画像を生成する。
中間転写ベルト１１に１次転写されるトナー像は、画像形成ユニットのそれぞれを通過する毎にそれぞれの色が重ねられ、最終的にフルカラーのトナー画像が生成される。
一方、給送部４は、主に記録シートの搬送を担う部分であり、記録シートＳを納める給紙カセット４１と、納められている記録シートＳを搬送路４３へ１枚ずつ繰り出す繰り出しローラ４２と、繰り出された記録シートＳを送り出すタイミングを図るタイミングローラ対４４と、２次転写ローラ４５とを備え、記録シートＳが２次転写位置４６まで搬送され、中間転写ベルト１１に生成されたフルカラーのトナー画像が、２次転写位置４６において記録シートＳに２次転写される。
【００２５】
定着装置５は、ベルト方式の定着装置であり、トナー画像が２次転写された記録シートＳを加熱及び加圧して、トナー画像を記録シートＳに定着させる。定着装置５については以下に詳細に記す。
定着後の記録シートＳは排紙ローラ７１等の駆動により排紙トレイ７２へ排紙される。
制御部６は、画像形成装置１の全体の動作や温調等を一括して制御するコントローラであり、形成すべき画像のデータに基づいて、各画像形成ユニット別に光学部１０の発光素子用の駆動信号を生成し、１次転写において各色のトナー像を正確に重ねたり、２次転写において記録シートＳにトナー画像が正確に転写されるようにタイミングを調整する。
【００２６】
図２は、定着装置５の構成を模式的に示す図である。
図２に示すように、定着装置５は、定着ベルト５１、定着ローラ５２、加圧ローラ５３、固定プレート５４、励磁コイル５５を備える。
定着ベルト５１は、周回駆動される可撓性を有するベルトであり、樹脂層をベルト基材とする。本実施の形態では、ベルト基材の表面上に、熱定着の際に記録シートＳとの密着性を高めて定着性を向上させるためのシリコンゴム等の弾性層と、記録シートＳや加圧ローラ５３との貼り付きを押さえるためのフッ素樹脂等による離型層を積層して構成された無端ベルトである。ここで定着ベルト５１は、定着ローラ５２の回転軸に垂直な平面による断面の形状が略楕円形であり、長径≦短径×２の関係を満たす。
【００２７】
定着ローラ５２は、定着ベルト５１の周回経路の内側に配され、円柱形の鋼鉄やアルミニウムの芯軸の外周に、シリコンゴムやシリコンスポンジ材等の弾性断熱層が積層されて構成されている。
加圧ローラ５３は、定着ベルト５１の周回経路の外側から定着ベルト５１を介して定着ローラ５２を押圧して、定着ベルト５１の表面との間に定着ニップを確保するように設けられ、円筒形の鋼鉄やアルミニウムのパイプ等の芯軸の外周にシリコンゴム等の弾性断熱層とフッ素樹脂等による離型層等が積層されて構成されている。
【００２８】
固定プレート５４は、定着ベルト５１の周回経路の内側の定着ニップに近接しない位置で、定着ベルト５１の内周面に接触し、定着ベルト５１を挟んで励磁コイル５５とほぼ対向する位置に配設され、かつ定着ベルト５１が周回駆動する際に、定着ベルト５１と摺擦し定着ベルト５１の周回位置を規制するように固定され、定着ベルト５１に近い側から順に、整磁合金でない導電体の薄膜からなる導電発熱層、導電発熱層より厚い整磁合金からなる整磁合金層、及び導電発熱層より厚く、導電発熱層より電気抵抗値が低い、整磁合金でない導電体からなる低抵抗導電層の少なくとも３層が一体となった積層構造をなす。このように導電発熱層と整磁合金層と低抵抗導電層とを積層化することにより、定着ベルト５１の周回経路の内側が小型化し、定着ベルト５１のベルト長を短くすることができる。
【００２９】
励磁コイル５５は、定着ベルト５１の外周面に面し、定着ベルト５１の周回経路の外側に、定着ベルト５１を挟んで固定プレート５４と対向する位置に配設され、定着ベルト５１及び固定プレート５４へ向けて磁束を発生させる。本実施の形態では、図１に示す交流電流発生器２から供給される略４０ｋＨｚの交流電流が流されることにより、略４０ｋＨｚの交流電流の周波数が略４０ｋＨｚで反転する磁束を発生させる。
【００３０】
以上のように、本実施の形態の定着装置５は、定着ベルト５１の内周に、定着ローラ５２と固定プレート５４とを備えており、特許文献１、２のように定着ベルトの内周にローラを２つ備えるものに較べてベルト長が格段に短いので、発熱部の熱容量が小さく、省エネ、スペース効率、及びウォームアップ時間の短縮等の観点から大変有利である。
なお、各層の材質や厚さ等については以下に詳細に説明する。
【００３１】
図３は、定着ローラ５２の中心から励磁コイル５５までの層構造の概略を示す図である。
図３に示すように、定着ローラ５２の中心から見て、一番外側に励磁コイル５５があり、その内側に、順に離型層５１１、弾性層５１２、ベルト基材５１３が積層された定着ベルト５１があり、またその内側に、順に導電発熱層５４１、整磁合金層５４２、低抵抗導電層５４３が積層された固定プレート５４があり、さらにその内側に、弾性断熱層５２１、芯軸５２２により構成された定着ローラ５２が位置する。また、励磁コイル５５と定着ベルト５１との間には空隙があり、定着ベルト５１と固定プレート５４との間は接触し、固定プレート５４と定着ローラ５２との間にも空隙がある。
【００３２】
離型層５１１の材質は、本実施の形態ではＰＦＡであり、定着温度による使用に耐え得る上、トナー離型性を有するものでなければならず、例えば、シリコンゴム、フッ素ゴム、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＰＥＰ，ＰＦＥＰ等のフッ素樹脂が好ましい。
離型層５１１の厚さは、本実施の形態では３０μｍであり、耐久性や省エネ等の面から考えて、５μｍ以上、１００μｍ以下程度が好ましく、実用的には５μｍ以上、５０μｍ以下がより好ましい。
【００３３】
弾性層５１２の材質は、本実施の形態ではシリコンゴムであり、耐熱性、及び弾性を備えていなければならず、例えば、定着温度による使用に耐え得るシリコンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性エラストマーを用いることができる。また弾性層５１２には、熱導電性の向上、及び補強等のために、充填材を混入してもよい。充填材は加工性や価格等を考慮すると、実用的にはシリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、酸化ベリリウム等が好ましく、特性的には、ダイヤモンド、銀、銅、アルミニウム、大理石、ガラス等であってもよい。
【００３４】
弾性層５１２の厚さは、本実施の形態では２００μｍであり、必要な厚み方向の弾性力を得るためは１０μｍ以上あることが望ましく、また８００μｍを超えるとベルト基材において発生した熱が記録シートＳに伝わりにくくなるため熱効率が下がり望ましくないので、１０μｍ以上、８００μｍ以下程度が好ましく、実用的には１００μｍ以上、３００μｍ以下がより好ましい。
【００３５】
ベルト基材５１３は、本実施の形態では無端状のＰＩベルトである。
本実施の形態では固定プレートが発熱源となるので、定着ベルト５１自体が発熱しなくてもよいが、ベルト基材５１３に樹脂材料などを用い当該樹脂材料中に導電性の高い材質からなる粒子を散在させたり、Ｎｉ（ニッケル）等の金属を用いることにより、多少なりとも発熱するような構成にしてもよい。
【００３６】
ベルト基材５１３の厚さは、本実施の形態では４０μｍであり、ＰＩベルトを用いる場合は１０μｍ以上、１００μｍ以下程度が好ましく、実用的には２０μｍ以上、５０μｍ以下がより好ましい。
導電発熱層５４１の材質は、本実施の形態ではＣｕ（銅）であり、Ｃｕ、Ａｌ（アルミニウム）、Ｎi（ニッケル）のような抵抗率が低い導電体を用いる場合には、薄膜にして抵抗値を高め、発熱量を稼がなければならないので、例えばメッキ製法を用いて形成するとよい。
【００３７】
導電発熱層５４１の厚さは、本実施の形態では１５μｍであり、Ｃｕを用いる場合は、定着に必要な発熱量を得るために薄膜で構成する方がよいので、５μｍ以上、３０μｍ以下程度が好ましく、実用的には、メッキ製法における製造安定性を考慮すると、１０μｍ以上、２０μｍ以下がより好ましい。
整磁合金層５４２の材質は、本実施の形態ではＮｉ（ニッケル）とＦｅ（鉄）からなる整磁合金であり、キュリー点は２２０℃である。なお、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ（クロム）合金であってもよい。整磁合金はキュリー点未満の温度のときに強磁性を示し、キュリー点以上の温度になると磁性を失う特性があり、合金を構成する各成分の割合を調整することにより、所定の範囲内でキュリー点を任意に設定することが可能である。またキュリー点は１８０℃以上、２４０℃以下に設定することが好ましく、２２０℃程度に設定することがより好ましい。
【００３８】
整磁合金層５４２の厚さは、本実施の形態では２００μｍであり、Ｎｉ−Ｆｅ合金を用いる場合には、５０μｍを下回ると磁束を捕捉しきれなくなり、また４００μｍを超えると熱容量が大きくなり昇温性能に影響を与えるため、５０μｍ以上、４００μｍ以下程度が好ましく、実用的には、ある程度の剛性を確保するために、整磁合金層に適度な厚みを持たせると効果的なので、１００μｍ以上、３００μｍ以下がより好ましい。
【００３９】
低抵抗導電層５４３の材質は、本実施の形態ではＣｕであり、導電性の高い材質であれば何でもよい。
低抵抗導電層５４３の厚さは、本実施の形態では２００μｍであり、導電発熱層５４１よりも厚く、導電発熱層５４１よりも十分に電気抵抗値が低くなければならず、５０μｍよりも薄いと十分な逆磁束を発生することができず、４００μｍを超えると熱容量が大きくなりすぎ昇温性能に影響を与えるため、５０μｍ以上、４００μｍ以下程度が好ましく、実用的には、逆磁束の発生と熱容量とのバランスが良い１００μｍ以上、３００μｍ以下がより好ましい。
【００４０】
整磁合金層５４２がキュリー点未満では整磁合金層５４２は磁束を補足し、導電発熱層５４１が発熱する。
導電発熱層５４１において発熱した熱は、定着ベルト５１に伝熱し熱定着に利用されると同時に、整磁合金層５４２に伝熱する。
整磁合金層５４２がキュリー点以上になると、磁性を失った整磁合金層５４２は磁束を補足することができなくなり、整磁合金層５４２を通過した磁束は、低抵抗導電層５４３に到達する。低抵抗導電層５４３は抵抗値が小さいので磁束が到達しても発熱量は小さいが、逆磁界が発生するため、元の磁束を打ち消す効果が生じる。よって、導電発熱層５４１を通過する磁束が減少し、導電発熱層５４１における発熱量が低下する。
【００４１】
以上のような原理で、小サイズの記録シートを熱定着する際の非通紙部の温度上昇を抑制することができる。
弾性断熱層５２１の材質は、本実施の形態ではシリコンスポンジ材であり、定着ベルト５１を断熱しつつ保持すると同時に、定着ベルト５１のたわみを許容してニップ幅を確保し、また排紙性、及び記録シートＳの分離性を向上させる。また弾性断熱層５２１を、例えばゴム材とスポンジ材の２層構造とすることにより、高い断熱性と十分な弾性とを比較的容易に得ることもできる。
【００４２】
弾性断熱層５２１の厚さは、本実施の形態では１０ｍｍであり、シリコンスポンジ材を用いる場合は２ｍｍ以上、１５ｍｍ以下が好ましく、８ｍｍ以上、１２ｍｍ以下がより好ましい。また、弾性断熱層５２１の硬度は、硬度アスカーゴム硬度計において２０度以上、６０度以下が好ましく、３０度以上、５０度以下がより好ましい。
芯軸５２２の材質は、本実施の形態ではアルミニウムであり、強度が確保できれば、鋼鉄やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）のような耐熱性のモールド製のパイプを使用することも可能である。但し、漏れた磁束により芯軸５２２が発熱しないように、非磁性材料を用いることが好ましい。
【００４３】
芯軸５２２の太さは、本実施の形態では直径１０ｍｍである。
図４は、加圧ローラ５３の層構造の概略を示す図である。
図４に示すように、加圧ローラ５３は、順に離型層５３１、弾性断熱層５３２、芯軸５３３が積層されている。
離型層５３１の材質は、本実施の形態ではＰＴＦＥ又はＰＦＡ当のフッ素樹脂であり、表面の離型性を高めるものであればよい。
【００４４】
離型層５３１の厚さは、本実施の形態では２０μｍであり、フッ素樹脂を用いる場合は１０μｍ以上、５０μｍ以下程度が好ましい。
弾性断熱層５３２の材質及び厚さは、定着ローラ５２の弾性断熱層５２１と同様である。
芯軸５３３の材質及び太さは、定着ローラ５２の芯軸５２２と同様である。
【００４５】
＜まとめ＞
以上のように、実施の形態１の定着装置、及び当該定着装置を備える画像形成装置によれば、導電発熱層、整磁合金層、低抵抗導電層を積層して一体化したことにより、定着ベルトの周回経路の内側に包含する部材が小型化し、定着ベルトのベルト長を短くすることができるので、整磁合金を用いた自己温度制御機能を備えつつ、従来技術よりも発熱部の熱容量を小さくし、省エネ効果、及び迅速な立ち上がり特性を得ることができる。
［変形例１］
＜概要＞
変形例１は、実施の形態１と固定プレートの一部のみが異なり、固定プレートにおいて、最小の記録シートが通過しない箇所には低抵抗導電層を設けるが、最小の記録シートが通過する箇所には低抵抗導電層を設けないことにより、自己温度制御機能を備えつつ、発熱部の熱容量を小さくしたものである。
【００４６】
＜構成＞
本変形例は、実施の形態１における固定プレート５４が、固定プレート５６に置き換わったものであり、その他は実施の形態１と同様である。
なお、変形例１では、実施の形態１と同一の構成には同一番号を付し、その説明を省略する。
【００４７】
図５は、使用が想定されている記録シートＳのうちの、定着装置を通過する際の幅が最小の記録シートＳ１と、変形例１における固定プレート５６との位置関係、及び固定プレート５６の各部分の層構造の概略を示す図である。
図５中の正面図Ａは、固定プレート５６を励磁コイル側から見た図であり、正面図Ａにおいては直接見える部分の全てが導電発熱層である。
【００４８】
図５中の裏面図Ｂは、固定プレート５６を定着ローラ５２側から見た図であり、幅が最小の記録シートＳ１が通過する長手方向中心部は、直接見える部分が整磁合金層であり、幅が最小の記録シートＳ１が通過しない長手方向端部は、直接見える部分が低抵抗導電層である。
図５中の断面図Ｃは、固定プレート５６の長手方向の略中心部（正面図Ａにおける破線Ｃ’）における断面であり、図５中の断面図Ｅは固定プレート５６を短手方向の略中心部（正面図Ａにおける破線Ｅ’）における断面であり、断面図Ｄ、及び断面図Ｆは固定プレート５６を短手方向の、幅が最小の記録シートＳ１が通過しない箇所（それぞれ正面図Ａにおける破線Ｄ’、及び破線Ｆ’）における断面である。
【００４９】
各断面図Ｃ〜Ｆよりわかるように、固定プレート５６は、幅が最小の記録シートＳ１が通過しない箇所に対応する部分は、定着ベルトに近い側から順に、整磁合金でない導電体の薄膜からなる導電発熱層、導電発熱層より厚い整磁合金からなる整磁合金層、及び導電発熱層より厚い整磁合金でない導電体からなる低抵抗導電層の３層が一体となった積層構造をなし、また記録シートＳ１が通過する箇所に対応する部分（すなわち使用が想定されている全ての大きさの記録シートが通過する箇所に対応する部分）は、低抵抗導電層が無く、導電発熱層、及び整磁合金層の２層が一体となった積層構造をなす。
【００５０】
以上のように、変形例１によれば、実施の形態１と同様の効果に加え、使用が想定されている全ての大きさの記録シートが通過する箇所に相当する領域に低抵抗導電層を設けない分、より発熱部の熱容量を小さくでき、より省エネ効果、及び迅速な立ち上がり特性を得ることができる。
［変形例２］
＜概要＞
変形例２は、実施の形態１と固定プレートの一部のみが異なり、固定プレートの定着ベルトと摺擦する面に、低摩擦層を積層したものである。
【００５１】
＜構成＞
図６は、変形例２における定着ローラ５２の中心から励磁コイル５５までの層構造の概略を示す図である。
なお、変形例２では、実施の形態１と同一の構成には同一番号を付し、その説明を省略する。
【００５２】
図６の層構造は、実施の形態１の図３の層構造における固定プレート５４が固定プレート５７に置き換わったものであり、その他は実施の形態１と同様である。
固定プレート５７は、定着ベルト５１に近い側から順に低摩擦層５７１、導電発熱層５４１、整磁合金層５４２、低抵抗導電層５４３が積層されている。
低摩擦層５７１は、定着ベルト５１と固定プレート５７との摺擦による摩擦を軽減するために設けられ、導電発熱層５４１よりも定着ベルト５７が周回駆動する際のすべり摩擦係数が小さくなければならず、その材質は例えば耐熱性を備えたＰＦＡ等が好ましく、またその厚さは、本実施の形態では３０μｍであり、耐久性や省エネ等の面から考えて、５μｍ以上、１００μｍ以下程度が好ましく、実用的には５μｍ以上、５０μｍ以下がより好ましい。
【００５３】
以上のように、変形例２によれば、実施の形態１と同様の効果に加え、固定プレートの定着ベルトと摺擦する面に低摩擦層を設けたことにより、定着ベルトの駆動トルクが軽減し、省エネ効果、及び耐久性が向上するという効果が得られる。
［変形例３］
＜概要＞
変形例３は、実施の形態１と定着ベルトの一部のみが異なり、定着ベルトの固定プレートと摺擦する面に、低摩擦層を積層したものである。
【００５４】
＜構成＞
図７は、変形例３における定着ローラ５２の中心から励磁コイル５５までの層構造の概略を示す図である。
なお、変形例３では、実施の形態１と同一の構成には同一番号を付し、その説明を省略する。
【００５５】
図７の層構造は、実施の形態１の図３の層構造における定着ベルト５１が定着ベルト５８に置き換わったものであり、その他は実施の形態１と同様である。
定着ベルト５８は、励磁コイル５５に近い側から順に離型層５１１、弾性層５１２、ベルト基材５１３、低摩擦層５８１が積層されている。
低摩擦層５８１は、定着ベルト５８と固定プレート５４との摺擦による摩擦を軽減するために設けられ、ベルト基材５１３よりも定着ベルト５８が周回駆動する際のすべり摩擦係数が小さくなければならず、変形例２の低摩擦層５７１と同様に、その材質は、例えば耐熱性を備えたＰＦＡ等が好ましく、またその厚さは、本実施の形態では３０μｍであり、耐久性や省エネ等の面から考えて、５μｍ以上、１００μｍ以下程度が好ましく、実用的には５μｍ以上、５０μｍ以下がより好ましい。
【００５６】
以上のように、変形例３によれば、実施の形態１と同様の効果に加え、定着ベルトの固定プレートと摺擦する面に低摩擦層を設けたことにより、変形例２と同様に定着ベルトの駆動トルクが軽減し、省エネ効果、及び耐久性が向上するという効果が得られる。
［変形例４］
＜概要＞
変形例４は、実施の形態１と固定プレートの一部、及び定着ベルトの一部のみが異なり、固定プレートの定着ベルトと摺擦する面に、低摩擦層を積層し、かつ
定着ベルトの固定プレートと摺擦する面にも、低摩擦層を積層したものである。
【００５７】
＜構成＞
図８は、変形例４における定着ローラ５２の中心から励磁コイル５５までの層構造の概略を示す図である。
なお、変形例４では、実施の形態１、変形例２、及び変形例３と同一の構成には同一番号を付し、その説明を省略する。
【００５８】
図８の層構造は、実施の形態１の図３の層構造における固定プレート５４が固定プレート５７に置き換わり、かつ実施の形態１の図３の層構造における定着ベルト５１が定着ベルト５８に置き換わったものであり、その他は実施の形態１と同様である。
以上のように、変形例４によれば、実施の形態１と同様の効果に加え、固定プレートの定着ベルトと摺擦する面に低摩擦層を設け、かつ定着ベルトの固定プレートと摺擦する面に低摩擦層を設けたことにより、変形例２、３と同様に定着ベルトの駆動トルクが軽減し、省エネ効果、及び耐久性が向上するという効果が得られる。
【００５９】
なお、変形例１に、変形例２〜４のいずれかを適用してもよい。例えば変形例１に変形例２を適用すると、このときの固定プレート５９（不図示）は、幅が最小の記録シートＳ１が通過しない箇所は、定着ベルト５１に近い側から順に、低摩擦層５７１、導電発熱層５４１、整磁合金層５４２、低抵抗導電層５４３が積層され、また、幅が最小の記録シートＳ１が通過する箇所は、低抵抗導電層が無く、かつ導電発熱層５４１、及び整磁合金層５４２の２層が一体となった積層構造をなす。
【００６０】
また例えば変形例１に変形例３を適用すると、このときの固定プレートは、変形例１における固定プレート５６であり、このときの定着ベルトは変形例３における定着ベルト５８である。
また例えば変形例１に変形例４を適用すると、このときの固定プレートは、上記固定プレート５９であり、このときの定着ベルトは変形例３における定着ベルト５８である。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、定着装置を備える画像形成装置の技術分野に広く適用することができる。
本発明によって、定着ベルトの熱容量を非常に小さくすることができるので、省エネ効果、及び迅速な立ち上がり特性を得ることができ、その産業的利用価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本実施の形態における画像形成装置の全体構成を示す図である。
【図２】定着装置５の構成を模式的に示す図である。
【図３】定着ローラ５２の中心から励磁コイル５５までの層構造の概略を示す図である。
【図４】加圧ローラ５３の層構造の概略を示す図である。
【図５】幅が最小の記録シートＳ１と、変形例１における固定プレート５６との位置関係、及び固定プレート５６の各部分の層構造の概略を示す図である。
【図６】変形例２における定着ローラ５２の中心から励磁コイル５５までの層構造の概略を示す図である。
【図７】変形例３における定着ローラ５２の中心から励磁コイル５５までの層構造の概略を示す図である。
【図８】変形例４における定着ローラ５２の中心から励磁コイル５５までの層構造の概略を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１    画像形成装置
２    交流電流発生器
３    画像プロセス部
４    給送部
５    定着装置
６    制御部
１０    光学部
１１    中間転写ベルト
３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ    画像形成ユニット
３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋ    感光体ドラム
３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ    帯電器
３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋ    現像器
３４Ｙ、３４Ｍ、３４Ｃ、３４Ｋ    １次転写ローラ
３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃ、３５Ｋ    クリーナ
４１    給紙カセット
４２    繰り出しローラ
４３    搬送路
４４    タイミングローラ対
４５    ２次転写ローラ
４６    ２次転写位置
５１    定着ベルト
５２    定着ローラ
５３    加圧ローラ
５４    固定プレート
５５    励磁コイル
５６    固定プレート
５７    固定プレート
５８    定着ベルト
５９    固定プレート
７１    排紙ローラ
７２    排紙トレイ
５１１    離型層
５１２    弾性層
５１３    ベルト基材
５２１    弾性断熱層
５２２    芯軸
５３１    離型層
５３２    弾性断熱層
５３３    芯軸
５４１    導電発熱層
５４２    整磁合金層
５４３    低抵抗導電層
５７１    低摩擦層
５８１    低摩擦層
【図１】
2010002604.tif 000003
【図２】
2010002604.tif 000004
【図３】
2010002604.tif 000005
【図４】
2010002604.tif 000006
【図５】
2010002604.tif 000007
【図６】
2010002604.tif 000008
【図７】
2010002604.tif 000009
【図８】
2010002604.tif 000010