(57)【要約】【課題】加圧領域における軸方向の断面形状を変化させることができ、加熱回転体を直接駆動する場合に加熱回転体の端部の割れを抑えることができる加熱回転体を得る。【解決手段】定着装置１００に設けられた加熱回転体１０２は、両端部が回転可能に支持された金属製の筒状体を備え、軸方向の中央部１０２Ｃに比べて端部１０２Ａ、１０２Ｂが厚肉の厚肉部とされ、加圧ロール１０４によって加圧される外周面の加圧領域Ｓにおいて、軸方向の断面形状が端部１０２Ａ、１０２Ｂから中央部１０２Ｃに渡って変化すると共に記録用紙Ｐ上のトナー像Ｔを加熱する。ここで、加熱回転体１０２は、端部１０２Ａ、１０２Ｂが厚肉部となっており中央部１０２Ｃに比べて剛性が高くなっているので、端部１０２Ａ、１０２Ｂを円形に保持して直接駆動することが可能となると共に端部１０２Ａ、１０２Ｂの割れを抑えることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端部が回転可能に支持された金属製の筒状体を備え、前記筒状体は、軸方向の中央部に比べて端部が厚肉の厚肉部とされ、加圧回転体によって加圧される外周面の加圧領域において、断面形状が端部から中央部に渡って変化されると共に記録媒体上の現像剤を加熱する加熱回転体。
【請求項２】
前記筒状体は、一方の端部のみが前記厚肉部とされている請求項１に記載の加熱回転体。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の加熱回転体と、
前記加熱回転体の両端部を回転可能に支持する支持手段と、
前記加熱回転体を加熱する加熱手段と、
両端部が回転可能に支持され前記加熱回転体の外周面を加圧する加圧回転体と、
を有し、
前記加熱回転体の内側には、前記加熱回転体に接触して前記加圧回転体からの加圧を受ける部材が存在しない定着装置。
【請求項４】
前記支持手段には、駆動力が伝達される駆動力伝達部材が取り付けられている請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記加圧回転体は、発泡スポンジ弾性層を有する請求項３又は請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記加圧回転体は、
無端状の回転部材と、
前記回転部材の内側に設けられ、前記回転部材を介して前記加熱回転体の外周面を加圧すると共に前記加熱回転体の断面形状を軸方向で変化させる加圧部材と、
を有する請求項３又は請求項４に記載の定着装置。
【請求項７】
前記加熱手段は、磁界を発生する磁界発生手段を有し、
前記加熱回転体は、前記磁界の電磁誘導により発熱する発熱層を有する請求項３から請求項６のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項８】
前記加熱回転体は、感温磁性金属で構成され前記発熱層を支持する支持層を有する請求項７に記載の定着装置。
【請求項９】
前記加熱回転体は、前記発熱層の酸化を保護する保護層を有する請求項７又は請求項８に記載の定着装置。
【請求項１０】
請求項３から請求項９のいずれか１項に記載の定着装置と、
露光光を出射する露光部と、
前記露光光で形成された潜像を現像剤で顕在化して現像剤像を形成する現像部と、
前記現像部で顕在化された前記現像剤像を記録媒体上に転写する転写部と、
前記転写部で前記現像剤像が転写された記録媒体を前記定着装置に搬送する搬送部と、
を備えた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、加熱回転体、定着装置、及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱源により加熱された加熱回転体と加圧回転体とで形成される加圧領域に現像剤像が転写された記録用紙を通して、熱と圧力の作用により現像剤像を溶融して定着する定着装置がある。
【０００３】
ここで、加熱回転体と加圧回転体を用いた定着装置の一例として、加熱回転体が無端状のベルト部材であり加圧回転体がロール部材で構成され、ベルト部材の両端を該ベルト部材の外径よりも大きい内径を有する軸受部材で保持して、ロール部材と接触させたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１の定着装置は、ベルト部材の中央部から両端部まで変形させて加圧領域を形成しており、加圧領域の形状がベルト部材の幅方向で同じとなっている。このため、ベルト部材を直接回転駆動せず、ロール部材を回転駆動させてベルト部材を回転させている。
【０００５】
一方、加熱回転体の一例として、両端部を中央部よりも厚肉としてベアリングで直接支持可能としたロール部材がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
特許文献２のロール部材は、中央部の肉厚が０．２ｍｍから０．５ｍｍ、両端部の肉厚が０．５ｍｍから１．０ｍｍとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３７３８６１５号公報
【特許文献２】特開平１０−１６６１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、加圧領域における軸方向の断面形状を変化させることができ、加熱回転体を直接駆動する場合に加熱回転体の端部の割れを抑えることができる加熱回転体、定着装置、及び画像形成装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１に係る加熱回転体は、両端部が回転可能に支持された金属製の筒状体を備え、前記筒状体は、軸方向の中央部に比べて端部が厚肉の厚肉部とされ、加圧回転体によって加圧される外周面の加圧領域において、断面形状が端部から中央部に渡って変化されると共に記録媒体上の現像剤を加熱する。
【００１０】
本発明の請求項２に係る加熱回転体は、前記筒状体は、一方の端部のみが前記厚肉部とされている。
【００１１】
本発明の請求項３に係る定着装置は、請求項１又は請求項２に記載の加熱回転体と、前記加熱回転体の両端部を回転可能に支持する支持手段と、前記加熱回転体を加熱する加熱手段と、両端部が回転可能に支持され前記加熱回転体の外周面を加圧する加圧回転体と、を有し、前記加熱回転体の内側には、前記加熱回転体に接触して前記加圧回転体からの加圧を受ける部材が存在しない。
【００１２】
本発明の請求項４に係る定着装置は、前記支持手段には、駆動力が伝達される駆動力伝達部材が取り付けられている。
【００１３】
本発明の請求項５に係る定着装置は、前記加圧回転体は、発泡スポンジ弾性層を有する。
【００１４】
本発明の請求項６に係る定着装置は、前記加圧回転体は、無端状の回転部材と、前記回転部材の内側に設けられ、前記回転部材を介して前記加熱回転体の外周面を加圧すると共に前記加熱回転体の断面形状を軸方向で変化させる加圧部材と、を有する。
【００１５】
本発明の請求項７に係る定着装置は、前記加熱手段は、磁界を発生する磁界発生手段を有し、前記加熱回転体は、前記磁界の電磁誘導により発熱する発熱層を有する。
【００１６】
本発明の請求項８に係る定着装置は、前記加熱回転体は、感温磁性金属で構成され前記発熱層を支持する支持層を有する。
【００１７】
本発明の請求項９に係る定着装置は、前記加熱回転体は、前記発熱層の酸化を保護する保護層を有する。
【００１８】
本発明の請求項１０に係る画像形成装置は、請求項３から請求項９のいずれか１項に記載の定着装置と、露光光を出射する露光部と、前記露光光で形成された潜像を現像剤で顕在化して現像剤像を形成する現像部と、前記現像部で顕在化された前記現像剤像を記録媒体上に転写する転写部と、前記転写部で前記現像剤像が転写された記録媒体を前記定着装置に搬送する搬送部と、を備えている。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に係る発明によれば、加圧領域における軸方向の断面形状を変化させることができ、加熱回転体を直接駆動する場合に、加熱回転体の端部に厚肉部を設けない場合に比較して、加熱回転体の端部の割れを抑えることができる。
【００２０】
請求項２に係る発明によれば、両端部が厚肉部の加熱回転体の加工工程に比べて工程を減らすことができる。
【００２１】
請求項３に係る発明によれば、加熱回転体を直接駆動する場合に、加熱回転体の端部に厚肉部を設けない場合に比較して、加熱回転体の端部の割れを抑えることができる。
【００２２】
請求項４に係る発明によれば、加熱回転体を直接駆動することができる。
【００２３】
請求項５に係る発明によれば、加圧回転体が発砲スポンジ弾性層を有しない場合に比較して、加圧回転体の熱膨張を抑えることができる。
【００２４】
請求項６に係る発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、加熱回転体の加圧領域の形状を多様に変更することができる。
【００２５】
請求項７に係る発明によれば、加熱手段が磁界発生手段を有していない場合に比較して、定着装置の立ち上がり時間を短くすることができる。
【００２６】
請求項８に係る発明によれば、加熱回転体が感温磁性金属で構成された支持層を有していない場合に比較して、発熱層の過剰な発熱を抑えることができる。
【００２７】
請求項９に係る発明によれば、加熱回転体が発熱層の酸化を保護する保護層を有していない場合に比較して、発熱層の酸化が抑えられる。
【００２８】
請求項１０に係る発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、画像形成装置を長期間使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の全体図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る定着装置の断面図である。
【図３】（ａ）本発明の第１実施形態に係る加熱回転体の軸方向断面図である。（ｂ）本発明の第１実施形態に係る加熱回転体の層構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る加熱回転体の製造方法を示す工程図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る制御回路及び通電回路の接続図である。
【図６】（ａ）本発明の第１実施形態に係る加熱回転体及び加圧ロールの断面図である。（ｂ）、（ｃ）本発明の第１実施形態に係る加熱回転体及び加圧ロールの軸方向端部及び中央部における断面図である。
【図７】（ａ）本発明の第１実施形態に係る加圧領域の形状を示す平面図である。（ｂ）本発明の第１実施形態に係る定着装置でのトナー像の定着状態を示す断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）本発明の第１実施形態に係る定着装置の他の第１実施例を示す断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）本発明の第１実施形態に係る定着装置の他の第２実施例を示す断面図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る定着装置の他の第２実施例の加熱回転体の製造方法を示す工程図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る定着装置の断面図である。
【図１２】（ａ）本発明の第２実施形態に係る加熱回転体及び加圧ロールの断面図である。（ｂ）、（ｃ）本発明の第２実施形態に係る加熱回転体及び加圧ロールの軸方向端部及び中央部における断面図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る定着装置でのトナー像の定着状態を示す断面図である。
【図１４】（ａ）本発明の第３実施形態に係る定着装置の断面図である。（ｂ）本発明の第３実施形態に係る加熱回転体の層構成を示す断面図である。
【図１５】（ａ）本発明の第３実施形態に係る加熱回転体及び加圧ロールの断面図である。（ｂ）、（ｃ）本発明の第３実施形態に係る加熱回転体及び加圧ロールの軸方向端部及び中央部における断面図である。
【図１６】（ａ）本発明の第３実施形態に係る定着装置でのトナー像の定着状態を示す断面図である。（ｂ）本発明の第３実施形態に係る加熱回転体を磁界Ｈが貫通する状態を示す断面図である。
【図１７】本発明の第３実施形態に係る加熱回転体の基層の透磁率と温度の関係を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の加熱回転体、定着装置、及び画像形成装置の第１実施形態を図面に基づき説明する。
【００３１】
図１には、画像形成装置としてのプリンタ１０が示されている。プリンタ１０は、プリンタ１０の本体を構成する筐体１２に光走査装置５４が固定されており、光走査装置５４に隣接する位置に、光走査装置５４及びプリンタ１０の各部の動作を制御する制御ユニット５０が設けられている。
【００３２】
光走査装置５４は、図示しない光源から出射された光ビームを回転多面鏡（ポリゴンミラー）で走査し、反射ミラー等の複数の光学部品で反射して、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及び ブラック（Ｋ）の各現像剤（トナー）に対応した光ビーム６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋを出射するようになっている。光ビーム６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋは、それぞれ対応する各感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋに導かれる。
【００３３】
プリンタ１０の下方側には、記録用紙Ｐを収納する用紙収容部１４が設けられている。用紙収容部１４の上方には、搬送される記録用紙Ｐの先端部位置を調整する一対のレジストロール１６が設けられている。また、プリンタ１０の中央部には、画像形成ユニット１８が設けられている。画像形成ユニット１８は、前述の４つの感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋを備えており、これらが上下一列に並んでいる。
【００３４】
感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋの回転方向上流側には、感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋの表面を帯電する帯電ローラ２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋが設けられている。また、感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋの回転方向下流側には、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各トナーをそれぞれ感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ上に現像する現像器２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋが設けられている。
【００３５】
一方、感光体２０Ｙ、２０Ｍには第１中間転写体２６が接触し、感光体２０Ｃ、２０Ｋには第２中間転写体２８が接触している。そして、第１中間転写体２６、第２中間転写体２８には第３中間転写体３０が接触している。第３中間転写体３０と対向する位置には、転写ロール３２が設けられており、転写ロール３２と第３中間転写体３０との間を記録用紙Ｐが搬送され、第３中間転写体３０上の現像剤像（トナー像）を記録用紙Ｐに転写させる。
【００３６】
記録用紙Ｐが搬送される用紙搬送路３４の下流には、定着装置１００が設けられている。定着装置１００は、加熱回転体１０２と加圧ロール１０４を有しており、記録用紙Ｐを加熱及び加圧してトナー像を記録用紙Ｐに定着させる。トナー像が定着された記録用紙Ｐは、用紙搬送路３４の下流側に設けられた用紙搬送ロール３６で搬送され、プリンタ１０の上部に設けられた集積部３８に排出される。
【００３７】
ここで、プリンタ１０の画像形成について説明する。
【００３８】
画像形成が開始されると、各感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋの表面が帯電ローラ２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋによって一様に帯電される。そして、光走査装置５４から出力画像に対応した光ビーム６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋが、帯電後の感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋの表面に照射され、感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ上に各色分解画像に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像に対して現像器２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋが選択的に各色、すなわちＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのトナーを付与し、感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ上にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色のトナー像が形成される。
【００３９】
その後、マゼンタ用の感光体２０Ｍから第１中間転写体２６にマゼンタのトナー像が一次転写される。また、イエロー用の感光体２０Ｙから第１中間転写体２６にイエローのトナー像が一次転写され、第１中間転写体２６上で前記マゼンタのトナー像に重ね合わされる。
【００４０】
一方、同様にブラック用の感光体２０Ｋから第２中間転写体２８にブラックのトナー像が一次転写される。また、シアン用の感光体２０Ｃから第２中間転写体２８にシアンのトナー像が一次転写され、第２中間転写体２８上で前記ブラックのトナー像に重ね合わされる。
【００４１】
第１中間転写体２６へ一次転写されたマゼンタとイエローのトナー像は、第３中間転写体３０へ二次転写される。一方、第２中間転写体２８へ一次転写されたブラックとシアンのトナー像も、第３中間転写体３０へ二次転写される。ここで、先に二次転写されているマゼンタ、イエローのトナー像と、シアン、ブラックのトナー像とが重ね合わされ、カラー（３色）とブラックのフルカラートナー像が第３中間転写体３０上に形成される。
【００４２】
二次転写されたフルカラートナー像は、第３中間転写体３０と転写ロール３２との間のニップ部に達する。そのタイミングに同期して、レジストロール１６から記録用紙Ｐが当該ニップ部分に搬送され、記録用紙Ｐ上にフルカラートナー像が三次転写（最終転写）される。
【００４３】
この記録用紙Ｐは、その後、定着装置１００に送られ、加熱回転体１０２と加圧ロール１０４との接触部である加圧領域Ｓ（図７（ａ）参照）を通過する。その際、加熱回転体１０２と加圧ロール１０４とから与えられる熱と圧力との作用により、フルカラートナー像が記録用紙Ｐに定着される。定着後、記録用紙Ｐは用紙搬送ロール３６で搬送されて集積部３８に排出され、記録用紙Ｐへのフルカラー画像形成が終了する。
【００４４】
次に、本実施形態に係る定着装置１００について説明する。
【００４５】
図２に示すように、定着装置１００は、記録用紙Ｐの進入又は排出を行うための開口が形成された筐体１２０を備えている。筐体１２０の内部には、矢印Ａ方向へ回転する無端状の加熱回転体１０２が設けられている。
【００４６】
加熱回転体１０２の外周面と対向する位置には、絶縁性の材料で構成されたボビン１０８が配置されている。ボビン１０８は、加熱回転体１０２の外周面に倣った略円弧状に形成されており、加熱回転体１０２とは反対側の面の略中央部から、凸部１０８Ａが突設されている。なお、ボビン１０８と加熱回転体１０２との間隔は、１〜３ｍｍ程度となっている。
【００４７】
ボビン１０８には、通電によって磁界Ｈを発生する励磁コイル１１０が、凸部１０８Ａを中心として軸方向（図２の紙面奥行き方向）に複数回巻き回されている。また、ボビン１０８と反対側で励磁コイル１１０と対向する位置には、ボビン１０８の円弧状に倣って略円弧状に形成された磁性体コア１１２が配置され、ボビン１０８に支持されている。
【００４８】
一方、加熱回転体１０２の外周面には、加熱回転体１０２の回転に対して矢印Ｂ方向に従動回転する加圧ロール１０４が圧接されている。加圧ロール１０４は、軸方向長さが加熱回転体１０２よりも短くなっている。また、加熱回転体１０２と加圧ロール１０４が接触する加圧領域Ｓに作用する荷重は、１５〜２０ｋｇｆとされ、本実施形態では２０ｋｇｆとしている。
【００４９】
また、加圧ロール１０４は、アルミニウム等の金属からなる芯金１０６の周囲に、厚さ５ｍｍの発泡シリコンゴムスポンジ弾性層を設け、さらに発泡シリコンゴムスポンジ弾性層の外側に、厚さ５０μｍのカーボン入りＰＦＡからなる離型層を被覆した構成となっている。芯金１０６の周囲に設けられるスポンジ弾性層は、例えば芯金１０６の長手方向に貫通する複数の貫通孔を有しているものを用いてもよい。
【００５０】
加熱回転体１０２の表面で、励磁コイル１１０と対向しない領域で且つ記録用紙Ｐの排出側の領域には、加熱回転体１０２の表面の温度を測定する非接触式の温度センサ１１８が設けられている。温度センサ１１８の設置位置は、記録用紙Ｐの横幅の大小によって測定値が変わらないように、加熱回転体１０２の軸方向（図２の紙面奥行き方向）の略中央部となっている。
【００５１】
図５に示すように、温度センサ１１８は、配線１３２を介して前述の制御ユニット５０（図１参照）の内部に設けられた制御回路１３４に接続されている。また、制御回路１３４は、配線１３６を介して通電回路１３８に接続されており、通電回路１３８は、配線１４０、１４２を介して前述の励磁コイル１１０に接続されている。通電回路１３８は、制御回路１３４から送られる電気信号に基づいて駆動又は駆動停止され、配線１４０、１４２を介して励磁コイル１１０に交流電流を供給（矢印方向）又は供給停止するようになっている。
【００５２】
ここで、制御回路１３４は、温度センサ１１８から送られた電気量に基づいて加熱回転体１０２表面の温度を測定し、この測定温度と予め記憶させてある定着設定温度（本実施形態では１７０℃）と比較する。そして、測定温度が定着設定温度よりも低い場合は、通電回路１３８を駆動して励磁コイル１１０に通電し、磁気回路としての磁界Ｈ（図２参照）を発生させる。また、測定温度が定着設定温度よりも高い場合は、通電回路１３８を停止するようになっている。
【００５３】
次に、加熱回転体１０２の構成について説明する。
【００５４】
図３（ａ）に示すように、加熱回転体１０２は、中空の筒状体であり、軸方向（矢印Ｍ方向）両端部１０２Ａ、１０２Ｂの外径が中央部１０２Ｃの外径よりも大きく、両端部１０２Ａ、１０２Ｂの内径が中央部１０２Ｃとほぼ同じになっている。これにより、加熱回転体１０２の両端部１０２Ａ、１０２Ｂの肉厚ｔ１、ｔ２は、中央部１０２Ｃの肉厚ｔ３よりも大きくなっており、加熱回転体１０２の両端部１０２Ａ、１０２Ｂは、外側に凸の厚肉部となっている。
【００５５】
また、加熱回転体１０２の軸方向の長さＬ＝３００ｍｍとなっている。なお、加熱回転体１０２の軸方向の両端部１０２Ａ、１０２Ｂの長さは、定着を行う記録用紙Ｐ（図２参照）の横幅に合わせて決定されるが、それぞれ３０ｍｍ〜４０ｍｍが好ましく、ここではそれぞれ３０ｍｍとしている。中央部１０２Ｃでの直径は、２６ｍｍ〜３０ｍｍが好ましく、ここでは３０ｍｍとしている。
【００５６】
図３（ｂ）に示すように、加熱回転体１０２は、半径方向の内側から外側に向けて基層１２２、発熱層１２４、保護層１２６、弾性層１２８、及び離型層１３０で構成されており、これらが積層され一体となっている。
【００５７】
ここで、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、加熱回転体１０２の両端部１０２Ａ、１０２Ｂと中央部１０２Ｃの厚さの差は、基層１２２、発熱層１２４、及び保護層１２６の厚さが、両端部１０２Ａ、１０２Ｂと中央部１０２Ｃで異なることによる。加熱回転体１０２の両端部１０２Ａ、１０２Ｂにおける基層１２２、発熱層１２４、及び保護層１２６の肉厚ｔ１、ｔ２は等しくなっており、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍの厚さが好ましい。このため、ｔ１＝ｔ２＝１．０ｍｍとしている。
【００５８】
一方、中央部１０２Ｃにおける基層１２２、発熱層１２４、及び保護層１２６の肉厚ｔ３は、７０μｍ〜２００μｍの厚さが好ましい。このため、ｔ３＝９０μｍとしている。なお、弾性層１２８及び離型層１３０の厚さは、軸方向でほぼ同じとなっている。
【００５９】
基層１２２は、加熱回転体１０２の強度を保持するための土台となるもので、非磁性のステンレスで構成されている。なお、基層１２２には、スチールやステンレスの他に、鉄、ニッケル、クロム、シリコン、ホウ素、ニオブ、銅、ジルコニウム、コバルト等の金属、又はこれらの合金やこれらからなる多層クラッドメタルなどで構成される金属材料を用いることができる。多層クラッドメタルの場合には、発熱層１２４を含めた少なくとも２層以上の異種金属からなるものを選択してもよい。
【００６０】
発熱層１２４は、前述の磁界Ｈ（図２参照）を打ち消す磁界を生成するように渦電流が流れる電磁誘導作用により発熱する金属材料で構成され、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、亜鉛、錫、鉛、ビスマス、ベリリウム、アンチモン、又はこれらの合金の金属材料を用いることができる。本実施形態では、固有抵抗を２．７×１０−８Ωｃｍ以下に小さくして必要な発熱量を効率よく得ること、及び低コストの観点から、発熱層１２４として銅を用いている。
【００６１】
また、発熱層１２４は、熱容量ができるだけ小さい方が定着装置１００のウォームアップ時間（定着動作可能となるまでの時間）を短縮することができるため、できるだけ薄い層を設けることが望ましい。上記の非磁性金属であれば２μｍ〜２０μｍの厚さの層で加熱できるが、本実施形態では発熱層１２４の厚さを１０μｍとしている。
【００６２】
保護層１２６の材質及び厚さは、磁界Ｈ（図２参照）を遮断しないことや発熱層１２４の発熱効率を阻害しないこと、あるいは、酸化（錆び）や腐食に強い等の観点で決定されるが、本実施形態では、保護層１２６を非磁性ステンレス（固有抵抗６０〜８０×１０−８Ωｍ）で構成し、厚さを３０μｍとしている。なお、基層１２２、発熱層１２４、及び保護層１２６を一体で成型し、クラッド鋼からなるシームレス管としている。
【００６３】
弾性層１２８は、優れた弾性と耐熱性が得られる等の観点から、シリコン系ゴム、又はフッ素系ゴムが用いられ、本実施形態ではシリコンゴムを用いている。また、本実施形態では、弾性層１２８の厚さを２００μｍとしている。
【００６４】
離型層１３０は、記録用紙Ｐ上で溶融されたトナーＴ（図２参照）との接着力を弱めて、記録用紙Ｐを加熱回転体１０２から剥離し易くするために設けられる。優れた表面離型性を得るためには、離型層１３０として、フッ素樹脂、シリコン樹脂、又はポリイミド樹脂を用いることが好ましく、本実施形態ではＰＦＡ（四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂）を用いている。なお、本実施形態では、離型層１３０の厚さを３０μｍとしている。
【００６５】
本発明では、加熱回転体１０２と加圧ロール１０４とを押圧して記録用紙Ｐを定着するに際し、加熱回転体１０２の内側に加圧ロール１０４からの加圧を受ける部材を必要としない。よって、加熱回転体１０２の内周面に摺動抵抗が生じることもなく、加熱回転体１０２から熱が奪われることも少なくなる。本発明の加熱回転体１０２は、加圧を受ける部材がなくても、１５ｋｇｆ〜２０ｋｇｆの加圧をしたときの加圧領域の面圧が０．５ｋｇｆ／ｃｍ２となり、定着性能は保たれる。
【００６６】
次に、加熱回転体１０２の製造方法について説明する。
【００６７】
図４（ａ）に示すように、まず、基層１２２、発熱層１２４、及び保護層１２６（図３（ｂ）参照）が一体となったクラッド鋼からなるシームレス管１２１を成型する。そして、シームレス管１２１の内側に加工装置（図示省略）の回転軸１２３を挿通すると共に、シームレス管１２１の一方の端部に固定用治具１２５を外挿してシームレス管１２１を固定する。この状態で回転軸１２３を回転させ、シームレス管１２１を回転させる。
【００６８】
続いて、図４（ｂ）に示すように、シームレス管１２１が回転した状態でシームレス管１２１の一方の端部の外周面にへら１２７を接触させ、回転軸１２３の軸方向へ移動させて絞り加工する。これにより、シームレス管１２１に厚肉部１２１Ａと薄肉部１２１Ｃが形成される。
【００６９】
続いて、図４（ｃ）に示すように、へら１２７をさらに移動させて薄肉部１２１Ｃの領域を広げた後、へら１２７をシームレス管１２１から離して回転軸１２３の回転を停止する。これにより、シームレス管１２１の他方の端部に厚肉部１２１Ｂが形成される。
【００７０】
続いて、シームレス管１２１の外周面上に弾性層１２８及び離型層１３０（図３（ｂ）参照）を被覆する。このようにして、加熱回転体１０２が形成される。
【００７１】
次に、加熱回転体１０２及び加圧ロール１０４の断面状態について説明する。
【００７２】
図６（ａ）に示すように、加熱回転体１０２の一方の端部１０２Ｂには、図示しない駆動モータによって回転駆動される駆動部材１４４が取付けられている。駆動部材１４４は、加熱回転体１０２の内径と略等しい外径を有する円柱状の支持部１４６と、支持部１４６の端部に一体成形されたギヤ部１４８とで構成されている。
【００７３】
支持部１４６及びギヤ部１４８の断面中央には、加熱回転体１０２の長手方向に延びる円柱棒状のシャフト１５０が圧入される貫通穴１４６Ａが形成されている。ここで、駆動部材１４４は、貫通穴１４６Ａにシャフト１５０が圧入され、支持部１４６の外周面が加熱回転体１０２の内周面に接着されることによって取付けられている。
【００７４】
一方、加熱回転体１０２の他方の端部１０２Ａには、キャップ部材１５２が取付けられている。キャップ部材１５２は、加熱回転体１０２の内径と略等しい外径を有する円柱状の支持部１５２Ａが突設されており、断面中央には、シャフト１５０が圧入される貫通穴１５２Ｂが形成されている。
【００７５】
また、キャップ部材１５２は、駆動部材１４４が加熱回転体１０２に取付けられた後、シャフト１５０に貫通穴１５２Ｂが外挿圧入され、支持部１５２Ａの外周面が加熱回転体１０２の内周面に接着されることで取付けられている。シャフト１５０の両端は、それぞれ、定着装置１００の筐体１２０（図２参照）内に設けられた図示しないベアリングに挿通され、回転可能に支持されている。
【００７６】
ここで、加熱回転体１０２は、両端部１０２Ａ、１０２Ｂが中央部１０２Ｃよりも厚肉で剛性が高くなっており、さらに、支持部１４６及び支持部１５２Ａによって内側から支持されるため、加熱回転体１０２と加圧ロール１０４が接触する加圧領域Ｓの両端部において支持部１４６及び支持部１５２Ａの外形に倣う形状となる。
【００７７】
これにより、図６（ｂ）の断面Ａ−Ａ’に示すように、加熱回転体１０２の断面形状が円形状に保持されている。なお、断面Ａ−Ａ’は加熱回転体１０２の右側の端部１０２Ｂに近い断面を表しているが、左側の端部１０２Ａの断面状態も同様であるため、図示を省略している。また、以後の実施形態の説明において、加熱回転体の中央部と端部の断面を図示するときには、端部の断面を一方の断面で表示して他方の断面の図示を省略する。
【００７８】
加圧ロール１０４は、発泡スポンジ弾性層を有しているため、加熱回転体１０２の外周面に倣って変形し径方向に窪んだ形状となっている。なお、断面Ａ−Ａ’では、加熱回転体１０２の軸方向と交差する方向の加圧領域Ｓの幅はＷ１となっている。
【００７９】
一方、図６（ｃ）の断面Ｂ−Ｂ’に示すように、加熱回転体１０２の軸方向の中央部では、内側から支持する部材が無いため、加熱回転体１０２の加熱領域の断面形状が平坦となっている。なお、断面Ｂ−Ｂ’では、加熱回転体１０２の軸方向と交差する方向の加圧領域Ｓの幅はＷ２となっている。
【００８０】
次に、本発明の第１実施形態の作用について説明する。
【００８１】
図１、２、５、６に示すように、前述のプリンタ１０の画像形成工程を経て、トナーＴが転写された記録用紙Ｐが定着装置１００に送られる。定着装置１００では、制御ユニット５０によって図示しない駆動モータが駆動され、ギヤ部１４８が回転して加熱回転体１０２が矢印Ａ方向へ回転する。加圧ロール１０４は、それに従動して矢印Ｂ方向へ回転する。このとき、制御回路１３４からの電気信号に基づいて通電回路１３８が駆動され、励磁コイル１１０に交流電流が供給される。
【００８２】
励磁コイル１１０に交流電流が供給されると、励磁コイル１１０の周囲に磁気回路としての磁界Ｈが生成消滅を繰り返す。そして、磁界Ｈが加熱回転体１０２の発熱層１２４を横切ると、磁界Ｈの変化を妨げる磁界が生じるように発熱層１２４に渦電流が発生する。
【００８３】
発熱層１２４は、発熱層１２４の表皮抵抗、及び発熱層１２４を流れる渦電流の大きさに比例して発熱し、これによって加熱回転体１０２が加熱される。加熱回転体１０２の表面の温度は、温度センサ１１８で検知され、定着設定温度１７０℃に到達していない場合は、制御回路１３４が通電回路１３８を駆動制御して励磁コイル１１０に交流電流を通電する。また、定着設定温度に到達している場合は、制御回路１３４が通電回路１３８の制御を停止する。
【００８４】
続いて、定着装置１００に送り込まれた記録用紙Ｐは、定着設定温度（１７０℃）となっている加熱回転体１０２と、加圧ロール１０４とによって加熱及び加圧され、トナー像Ｔが記録用紙Ｐの表面に定着される。定着装置１００から排出された記録用紙Ｐは、用紙搬送ロール３６により集積部３８に排出される。
【００８５】
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、定着装置１００では、加熱回転体１０２と加圧ロール１０４の外形が平坦状となる加圧領域Ｓの幅Ｗ２の領域を記録用紙Ｐが通過する。ここで、加熱回転体１０２の両端部１０２Ａ、１０２Ｂが厚肉部となっており、中央部１０２Ｃに比べて剛性が高くなっているので、加熱回転体１０２に駆動力（回転力）を作用させて加圧領域Ｓの変形の応力が両端部１０２Ａ、１０２Ｂまで伝播しても、両端部１０２Ａ、１０２Ｂでの割れの発生が抑えられている。
【００８６】
また、定着装置１００では、加圧ロール１０４が発泡スポンジ弾性層を有しているため、加熱回転体１０２によって加熱されても加圧ロール１０４の熱膨張が抑えられているが、加圧ロール１０４が熱膨張して外径が大きくなることがあっても、加熱回転体１０２を直接駆動しているため、加熱回転体１０２の外径に合わせて記録用紙Ｐの搬送速度が決まる。これにより、加熱回転体１０２は、予め設定してある線速度を保持しながら回転駆動される。
【００８７】
ここで、記録用紙Ｐが、複数層を有する封筒であった場合、加熱回転体１０２と加圧ロール１０４の外形が平坦状となる加圧領域Ｓの幅Ｗ２が封筒の幅以上あれば、封筒には、上層及び下層をそれぞれ円弧状に反らせる圧縮応力あるいは引張応力がほとんど作用せず、矢印Ｆ方向に直進しながら熱と圧力の作用によりトナーＴが定着される。つまり、平坦状の加圧領域Ｓにより、加圧領域が上や下に凸の形状を有している場合に比べて封筒のような多層構造の記録用紙はしわになりにくい。
【００８８】
次に、本発明の第１実施形態の定着装置１００の他の第１実施例について説明する。なお、前述した第１実施形態と基本的に同一の部品には、前記第１実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。
【００８９】
図８（ａ）には、定着装置１６０が示されている。定着装置１６０は、前述の定着装置１００（図２参照）の加熱回転体１０２に換えて、加熱回転体１６２を設けた構成となっている。加熱回転体１６２は中空の筒状体であり、軸方向の一方の端部１６２Ｂの外径が他方の端部１６２Ａ及び中央部１０２Ｃの外径よりも大きく、両端部１６２Ａ、１６２Ｂの内径は中央部１０２Ｃとほぼ同じになっている。
【００９０】
これにより、加熱回転体１６２の一方の端部１６２Ｂの肉厚は、中央部１６２Ｃの肉厚よりも大きくなっており、加熱回転体１６２の一方の端部１６２Ｂのみが外側に凸の厚肉部となっている。また、加熱回転体１６２の軸方向の長さＬ＝３００ｍｍとなっている。なお、加熱回転体１６２の軸方向の一方の端部１６２Ｂの長さは、定着を行う記録用紙Ｐ（図１参照）の横幅に合わせて決定されるが、ここでは３０ｍｍとしている。
【００９１】
加熱回転体１６２の層構成は、加熱回転体１０２と同様であり、半径方向の内側から外側に向けて基層１２２、発熱層１２４、保護層１２６、弾性層１２８、及び離型層１３０（図３（ｂ）参照）が積層され一体となっている。また、加熱回転体１６２の一方の端部１６２Ｂには、駆動部材１４４が取付けられており、加熱回転体１６２の他方の端部１６２Ａには、キャップ部材１５２が取付けられている。
【００９２】
ここで、加熱回転体１６２は、一方の端部１６２Ｂが中央部１６２Ｃよりも厚肉で剛性が高くなっており、さらに、両端部１６２Ａ、１６２Ｂが支持部１４６及び支持部１５２Ａによって内側から支持されるため、加熱回転体１６２と加圧ロール１０４が接触する加圧領域Ｓの両端部において、支持部１４６及び支持部１５２Ａの外形に倣う形状となる。
【００９３】
これにより、図８（ｂ）の断面Ｃ−Ｃ’に示すように、加熱回転体１６２の断面形状が円形状に保持されている。また、加圧ロール１０４は、発泡スポンジ弾性層を有しているため、加熱回転体１０２の外周面に倣って変形し径方向に窪んだ形状となっている。なお、断面Ｃ−Ｃ’では、加熱回転体１６２の軸方向と交差する方向の加圧領域Ｓの幅はＷ３となっている。
【００９４】
一方、図８（ｃ）の断面Ｄ−Ｄ’に示すように、加熱回転体１６２の軸方向の中央部１６２Ｃでは、内側から支持する部材が無いため、加熱回転体１６２の加圧領域Ｓの断面形状が平坦となっている。なお、断面Ｄ−Ｄ’では、加熱回転体１６２の軸方向と交差する方向の加圧領域Ｓの幅はＷ４となっている。
【００９５】
図８（ａ）に示すように、定着装置１６０では、加熱回転体１６２と加圧ロール１０４の外形が平坦状となる加圧領域Ｓの幅Ｗ４の領域を記録用紙Ｐが通過する。ここで、加熱回転体１６２の一方の端部１６２Ｂが厚肉部で中央部１６２Ｃに比べて剛性が高くなっており、さらに、加熱回転体１６２の他方の端部１６２Ａが支持部１５２Ａで支持されているため、両端部１６２Ａ、１６２Ｂでの割れの発生が抑えられている。
【００９６】
次に、本発明の第１実施形態の定着装置１００の他の第２実施例について説明する。なお、前述した第１実施形態と基本的に同一の部品には、前記第１実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。
【００９７】
図９（ａ）には、定着装置１７０が示されている。定着装置１７０は、前述の定着装置１００（図２参照）の加熱回転体１０２に換えて、加熱回転体１７２を設けた構成となっている。加熱回転体１７２は中空の筒状体であり、軸方向の一方の端部１７２Ｂの外径が他方の端部１７２Ａ及び中央部１７２Ｃの外径よりも大きく、一方の端部１７２Ｂの内径は中央部１７２Ｃとほぼ同じになっている。
【００９８】
また、加熱回転体１７２の他方の端部１７２Ａには、シャフト１５０へ向けて径方向内側に断面Ｌ字状に折り曲げられた端面１７２Ｄが形成されている。端面１７２Ｄは、シャフト１５０の軸方向に見て円形となっており、この円形の中央部に貫通穴１７４が形成されている。さらに、端面１７２Ｄの貫通穴１７４には、キャップ部材１７６が取付けられている。なお、端面１７２Ｄは、加熱回転体１７２の径方向に延びており、厚肉部となっている。
【００９９】
キャップ部材１７６は、貫通穴１７４の内径と略等しい外径を有する円柱状の支持部１７６Ａが突設されており、断面中央には、シャフト１５０が圧入される貫通穴１７６Ｂが形成されている。ここで、キャップ部材１７６は、駆動部材１４４が加熱回転体１７２に取付けられた後、シャフト１５０に貫通穴１７６Ｂが外挿圧入され、支持部１７６Ａの外周面が貫通穴１７６Ｂの内周面に接着されることで取付けられている。
【０１００】
加熱回転体１７２は、一方の端部１７２Ｂと断面Ｌ字状の他方の端部１７２Ａとが中央部１７２Ｃよりも厚肉で剛性が高くなっており、さらに、支持部１４６及び支持部１７６Ａによって内側から支持されるため、加熱回転体１７２と加圧ロール１０４が接触する加圧領域Ｓの両端部において支持部１４６及び支持部１７６Ａの外形に倣う形状となる。
【０１０１】
加熱回転体１７２の一方の端部１７２Ｂの肉厚は、中央部１７２Ｃの肉厚よりも大きくなっており、加熱回転体１７２の一方の端部１７２Ｂのみが外側に凸の厚肉部となっている。また、加熱回転体１７２の軸方向の長さＬ＝３００ｍｍとなっている。なお、加熱回転体１７２の軸方向の一方の端部１７２Ｂの長さは、定着を行う記録用紙Ｐ（図１参照）の横幅に合わせて決定されるが、ここでは３０ｍｍとしている。
【０１０２】
加熱回転体１７２の層構成は、加熱回転体１０２と同様であり、半径方向の内側から外側に向けて基層１２２、発熱層１２４、保護層１２６、弾性層１２８、及び離型層１３０（図３（ｂ）参照）が積層され一体となっている。
【０１０３】
次に、加熱回転体１７２の製造方法について説明する。
【０１０４】
図１０（ａ）に示すように、まず、基層１２２、発熱層１２４、及び保護層１２６（図３（ｂ）参照）が一体となったクラッド鋼からなる板材１７１を形成しておく。そして、凸型１６９Ａ及び凹型１６９Ｂを有するプレス機１６９によって板材１７１をプレスし、有底カップ形状で内側に中空部１７３を有する加熱回転体１７２を成形する。
【０１０５】
続いて、図１０（ｂ）に示すように、回転軸１２３に加熱回転体１７２の中空部１７３を外挿して取り付け、回転軸１２３を回転させると共に、へら１２７を回転軸１２３に沿って矢印方向へ移動させながら絞り加工する。そして、へら１２７を途中で外すことにより加熱回転体１７２の一方端に厚肉の端部１７２Ｂが形成され、中央に中央部１７２Ｃが形成される。なお、加熱回転体１７２は、この時点においては、他方の端部１７２Ａ側が閉じて円板部１７２Ｄが形成されている。
【０１０６】
続いて、図１０（ｃ）に示すように、回転軸１２３の回転が停止された後に回転軸１２３から加熱回転体１７２を取り外して、ドリル（図示省略）により円板部１７２Ｄの中央に貫通穴１７４を形成する。このようにして、厚肉の端部１７２Ｂ及び貫通穴１７４を有する加熱回転体１７２が形成される。
【０１０７】
ここで、図９（ａ）に示すように、加熱回転体１７２は、一方の端部１７２Ｂが中央部１７２Ｃよりも厚肉で剛性が高くなっており、さらに、両端部１７２Ａ、１７２Ｂが支持部１７６Ａ及び支持部１４６によって内側から支持されるため、加熱回転体１７２と加圧ロール１０４が接触する加圧領域Ｓの両端部において、支持部１７６Ａ及び支持部１４６の外形に倣う形状となる。
【０１０８】
これにより、図９（ｂ）の断面Ｅ−Ｅ’に示すように、加熱回転体１７２の断面形状が円形状に保持されている。また、加圧ロール１０４は、発泡スポンジ弾性層を有しているため、加熱回転体１０２の外周面に倣って変形し径方向に窪んだ形状となっている。なお、断面Ｅ−Ｅ’では、加熱回転体１７２の軸方向と交差する方向の加圧領域Ｓの幅はＷ５となっている。
【０１０９】
一方、図９（ｃ）の断面Ｆ−Ｆ’に示すように、加熱回転体１７２の軸方向の中央部１７２Ｃでは、内側から支持する部材が無いため、加熱回転体１７２の加圧領域Ｓの断面形状が平坦となっている。なお、断面Ｆ−Ｆ’では、加熱回転体１７２の軸方向と交差する方向の加圧領域Ｓの幅はＷ６となっている。
【０１１０】
図９（ａ）に示すように、定着装置１７０では、加熱回転体１７２と加圧ロール１０４の外形が平坦状となる加圧領域Ｓの幅Ｗ６の領域を記録用紙Ｐが通過する。ここで、加熱回転体１７２の一方の端部１７２Ｂが厚肉部で中央部１７２Ｃに比べて剛性が高くなっており、さらに、加熱回転体１７２の他方の端部１７２Ａが支持部１７６Ａで支持されているため、両端部１７２Ａ、１７２Ｂでの割れの発生が抑えられている。
【０１１１】
次に、本発明の加熱回転体、定着装置、及び画像形成装置の第２実施形態を図面に基づき説明する。なお、前述した第１実施形態と基本的に同一の部品には、前記第１実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。
【０１１２】
図１１には、定着装置１８０が示されている。定着装置１８０は、第１実施形態の定着装置１００の加圧ロール１０４に換えて、無端状の加圧ベルト１８２が用いられている。
【０１１３】
加圧ベルト１８２は、厚さ６０μｍのポリイミドからなる無端ベルト状の基層上に、厚さ３０μｍのＰＦＡからなる離型層が被覆された構成となっている。また、加圧ベルト１８２は、幅方向の長さが２４０ｍｍとなっている。なお、加圧ベルト１８２は、フレキシビリティに富んだものがよいので、例えば厚さ２０〜４０μｍのスチールやステンレス、ニッケル電鋳などでもよい。
【０１１４】
一方、図１２（ａ）に示すように、加圧ベルト１８２の内側略中央には、角柱状の支持部材１８４が設けられている。支持部材１８４には、軸方向両端面から外側へ向けて円柱状の支軸１８６がそれぞれ突設されており、支軸１８６の端部は、定着装置１８０の筐体１２０（図１１参照）の側面部に固定されている。
【０１１５】
支持部材１８４の一側面（加熱回転体１０２と加圧ベルト１８２の接触側）には、耐熱性樹脂であるＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）からなる直方体状の加圧パッド１８８の一方の側面が接着されている。また、加圧パッド１８８の他方の側面は、加圧ベルト１８２の内周面に接触しており、加熱回転体１０２と加圧ベルト１８２が接触する加圧領域Ｓを加圧している。この加圧領域Ｓに作用する荷重は２０ｋｇｆとなっている。なお、加圧パッド１８８は、液晶ポリマーで構成してもよい。
【０１１６】
一方、加圧ベルト１８２の両端部内側には、加圧ベルト１８２の内径とほぼ等しい外径を有する円盤状のキャップ部材１８７がそれぞれ取付けられている。キャップ部材１８７の中央には貫通穴が形成されており、この貫通穴にベアリング１８９が嵌合固定されている。
【０１１７】
ここで、キャップ部材１８７は、加圧ベルト１８２内に支持部材１８４及び加圧パッド１８８が配置された後、支軸１８６にベアリング１８９の穴部１８９Ａが外挿されると共に、外周面が加圧ベルト１８２の内側に接着されることにより、加圧ベルト１８２の両端部に取付けられている。これにより、加圧ベルト１８２は、支軸１８６を中心として回転可能に支持され、加熱回転体１０２の回転によって従動回転する。
【０１１８】
次に、加熱回転体１０２及び加圧ベルト１８２の断面状態について説明する。
【０１１９】
図１２（ａ）に示すように、加熱回転体１０２の一方の端部にはギヤ部１４８が取付けられ、他方の端部にはキャップ部材１５２が取付けられている。加熱回転体１０２は、一方の端部１０２Ｂが中央部１０２Ｃよりも厚肉で剛性が高くなっており、さらに、両端部１０２Ａ、１０２Ｂが支持部１５２Ａ及び支持部１４６によって内側から支持されるため、加熱回転体１０２と加圧ベルト１８２が接触する加圧領域Ｓの両端部において、支持部１５２Ａ及び支持部１４６の外形に倣う形状となる。
【０１２０】
これにより、図１２（ｂ）の断面Ｇ−Ｇ’に示すように、加熱回転体１０２の断面形状が円形状に保持されている。また、加圧ベルト１８２は、薄肉円筒体となっているため、加熱回転体１０２の外周面に倣って変形し径方向に窪んだ形状となっている。なお、断面Ｇ−Ｇ’では、加熱回転体１０２の軸方向と交差する方向の加圧領域Ｓの幅はＷ７となっている。
【０１２１】
一方、図１２（ｃ）の断面Ｈ−Ｈ’に示すように、加熱回転体１０２の軸方向の中央部１０２Ｃでは、内側から支持する部材が無いため、加熱回転体１０２の加圧領域Ｓの断面形状が平坦となっている。なお、断面Ｈ−Ｈ’では、加熱回転体１０２の軸方向と交差する方向の加圧領域Ｓの幅はＷ８となっている。
【０１２２】
加圧領域Ｓの幅Ｗ７、Ｗ８は、加熱回転体１０２と支持部材１８４がそれぞれ荷重を受けて撓むことによって、加熱回転体１０２の軸方向の両端部１０２Ａ、１０２Ｂにおける幅Ｗ７よりも中央部１０２Ｃにおける幅Ｗ８の方が狭くなる。なお、加圧パッド１８８の材質、あるいは形状を変えることにより、加熱回転体１０２の軸方向における加圧領域Ｓの幅が調整される。例えば、加圧パッド１８８の軸方向の高さを端部より中央部を大きくしたり、あるいは、支持部材１８４の加圧パッド１８８側の厚さを中央部が凸になるようにしてもよい。
【０１２３】
次に、本発明の第２実施形態の作用について説明する。
【０１２４】
図１１に示すように、トナーＴが転写された記録用紙Ｐが定着装置１８０に送られる。定着装置１８０では、加熱回転体１０２が矢印Ａ方向へ回転し、加圧ベルト１８２がそれに従動して矢印Ｂ方向へ回転する。そして、励磁コイル１１０に交流電流が供給され、励磁コイル１１０の周囲に磁界Ｈが生成消滅を繰り返して加熱回転体１０２の発熱層１２４が発熱し、これによって加熱回転体１０２が加熱される。
【０１２５】
続いて、定着装置１８０に送り込まれた記録用紙Ｐは、予め決められた定着設定温度となっている加熱回転体１０２と、加圧ベルト１８２とによって加熱及び加圧され、トナー像Ｔが記録用紙Ｐの表面に定着される。
【０１２６】
図１２（ａ）及び図１３に示すように、定着装置１８０では、加熱回転体１０２と加圧ベルト１８２の外形が平坦状となる加圧領域Ｓの幅Ｗ８の領域を記録用紙Ｐが通過する。ここで、加熱回転体１０２の両端部１０２Ａ、１０２Ｂが厚肉部となっており、中央部１０２Ｃに比べて剛性が高くなっているので、加熱回転体１０２に駆動力（回転力）を作用させて加圧領域Ｓの変形の応力が両端部１０２Ａ、１０２Ｂまで伝播しても、両端部１０２Ａ、１０２Ｂでの割れの発生が抑えられている。
【０１２７】
また、定着装置１８０では、加圧ベルト１８２の内側に配置された加圧パッド１８８の材質、あるいは形状を変えることにより、加熱回転体１０２の軸方向における加圧領域Ｓの幅が調整されている。これにより、記録用紙Ｐ上のトナー像Ｔに予め決められた熱量及び加圧力を与えて定着が行われる。
【０１２８】
次に、本発明の加熱回転体、定着装置、及び画像形成装置の第３実施形態を図面に基づき説明する。なお、前述した第１、第２実施形態と基本的に同一の部品には、前記第１、第２実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。
【０１２９】
図１４（ａ）には、定着装置１９０が示されている。定着装置１９０は、第２実施形態の定着装置１８０の加熱回転体１０２に換えて、加熱回転体１９２と、加熱回転体１９２の内側に配置された内側部材１９４とが設けられている。なお、加圧ベルト１８２の軸方向長さを３６０ｍｍとし、加圧パッド１８８の軸方向長さを３５０ｍｍとしている。
【０１３０】
図１４（ｂ）に示すように、加熱回転体１９２は、半径方向の内側から外側に向けて基層１９１、発熱層１２４、保護層１２６、弾性層１２８、及び離型層１３０で構成されており、これらが積層され一体となっている。加熱回転体１９２の軸方向長さは３７０ｍｍとなっている。
【０１３１】
基層１９１は、加熱回転体１９２の加熱設定温度以上で、加熱回転体１９２の耐熱温度以下の温度領域にある透磁率変化開始温度から透磁率が連続的に低下し始める特性を有する感温磁性金属で構成される。具体的には、整磁鋼、非晶質合金等が用いられ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｂ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｍｏなどからなる金属合金材料で、例えば、Ｆｅ−Ｎｉの二元系感温磁性合金やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒの三元系感温磁性合金を用いることが好ましい。ここで、図１７に示すように、透磁率変化開始温度とは、透磁率（ＪＩＳ  Ｃ２５３１で測定）が連続的に低下し始める温度であり、磁界Ｈの磁束の貫通量が変化し始める点をいう。
【０１３２】
図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態では、定着装置１９０の耐熱温度２４０℃、定着設定温度１７０℃として、透磁率変化開始温度が２００℃程度の厚さ９０μｍのスチールを基層１９１として用いている。これにより、基層１９１は、透磁率変化開始温度より低い温度では強磁性体となり、励磁コイル１１０から発生した磁界Ｈを侵入させる。また、基層１９１は、透磁率変化開始温度より高い温度では、非磁性化（常磁性体化）して磁界Ｈの磁束貫通量が多くなる。なお、図１４（ａ）の磁界Ｈの磁路は、加熱回転体１９２の基層１９１が透磁率変化開始温度以上の状態を示している。
【０１３３】
一方、加熱回転体１９２の内側には、非磁性体であるアルミニウムからなる内側部材１９４が、加熱回転体１９２と非接触で配置されている。内側部材１９４の両端には、外側へ向けて円柱状の支軸１９５（図１５（ａ）参照）が突設されており、この支軸１９５が定着装置１９０の筐体１２０に固定されている。
【０１３４】
内側部材１９４は、加熱回転体１９２と対向して円弧状に形成された円弧部１９４Ａと、柱状に形成された柱部１９４Ｂとで構成され、円弧部１９４Ａと柱部１９４Ｂは一体成形されている。円弧部１９４Ａは、加熱回転体１０２と非接触状態となっている。ここで、加熱回転体１９２を磁界Ｈの磁束が貫通する場合は、この円弧部１９４Ａと磁性体コア１１２との間で磁界Ｈによる閉磁路が形成される。なお、加熱回転体１９２の外周面には、前述の加圧ベルト１８２が接触している。
【０１３５】
次に、加熱回転体１９２及び加圧ベルト１８２の断面状態について説明する。
【０１３６】
図１５（ａ）に示すように、加熱回転体１９２の両端部内側には、加熱回転体１９２の内径とほぼ等しい外径を有する円盤状のキャップ部材１９６がそれぞれ取付けられている。キャップ部材１９６の中央には貫通穴が形成されており、この貫通穴にベアリング１９７が嵌合固定されている。
【０１３７】
ここで、キャップ部材１９６は、加熱回転体１９２内に内側部材１９４が配置された後、支軸１９５にベアリング１９７の穴部１９７Ａが外挿されると共に外周面が加熱回転体１９２の内側に接着されることにより、加熱回転体１９２の両端部に取付けられている。これにより、加熱回転体１９２は、支軸１９５を中心として回転可能に支持されている。
【０１３８】
また、加熱回転体１９２は、前述の加熱回転体１０２と同様の製造方法で形成され、両端部１９２Ａ、１９２Ｂが中央部１９２Ｃよりも厚肉で剛性が高くなっている。加熱回転体１９２の一方の端部１９２Ｂの外周面には駆動用のギヤ１９８が接着固定されている。
【０１３９】
さらに、加熱回転体１９２は、両端部１９２Ａ、１９２Ｂがキャップ部材１９６によって内側から支持されるため、加熱回転体１９２と加圧ベルト１８２が接触する加圧領域Ｓの両端部において、キャップ部材１９６の外形に倣う形状となる。
【０１４０】
これにより、図１５（ｂ）の断面Ｊ−Ｊ’に示すように、加圧領域Ｓの両端部位置では、加熱回転体１９２の断面形状が円形状に保持されている。また、加圧ベルト１８２は、薄肉円筒体となっているため、加熱回転体１９２の外周面に倣って変形し径方向に窪んだ形状となっている。なお、断面Ｊ−Ｊ’では、加熱回転体１９２の軸方向と交差する方向の加圧領域Ｓの幅はＷ９となっている。
【０１４１】
一方、図１５（ｃ）の断面Ｋ−Ｋ’に示すように、加熱回転体１９２の軸方向の中央部１９２Ｃでは、内側から支持する部材が無いため、加熱回転体１９２の加圧領域Ｓの断面形状が平坦となっている。なお、断面Ｋ−Ｋ’では、加熱回転体１９２の軸方向と交差する方向の加圧領域Ｓの幅はＷ１０となっている。
【０１４２】
図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、加圧領域Ｓの幅Ｗ９、Ｗ１０は、加熱回転体１９２と支持部材１８４がそれぞれ荷重を受けて撓むことによって、加熱回転体１９２の軸方向の両端部１９２Ａ、１９２Ｂにおける幅Ｗ９よりも中央部１９２Ｃにおける幅Ｗ１０の方が狭くなる。なお、加圧パッド１８８の材質、あるいは形状を変えることにより、加熱回転体１９２の軸方向における加圧領域Ｓの幅が調整される。例えば、加圧パッド１８８の軸方向の高さを端部より中央部を大きくしたり、あるいは、支持部材１８４の加圧パッド１８８側の厚さを中央部が凸になるようにしてもよい。
【０１４３】
次に、本発明の第３実施形態の作用について説明する。
【０１４４】
図１４（ａ）及び図１６（ａ）に示すように、トナーＴが転写された記録用紙Ｐが定着装置１９０に送られる。定着装置１９０では、加熱回転体１９２が矢印Ａ方向へ回転し、加圧ベルト１８２がそれに従動して矢印Ｂ方向へ回転する。そして、励磁コイル１１０に交流電流が供給され、励磁コイル１１０の周囲に磁界Ｈが生成消滅を繰り返して加熱回転体１９２の発熱層１２４（図１４（ｂ）参照）が発熱し、これによって加熱回転体１９２が加熱される。
【０１４５】
続いて、定着装置１９０に送り込まれた記録用紙Ｐは、予め決められた定着設定温度となっている加熱回転体１９２と、加圧ベルト１８２とによって加熱及び加圧され、トナー像Ｔが記録用紙Ｐの表面に定着される。
【０１４６】
なお、定着装置１９０では、加熱回転体１９２と加圧ベルト１８２の外形が平坦状となる加圧領域Ｓの幅Ｗ９の領域を記録用紙Ｐが通過する。ここで、図１５（ａ）に示すように、加熱回転体１９２の両端部１９２Ａ、１９２Ｂが厚肉部となっており、中央部１９２Ｃに比べて剛性が高くなっているので、加熱回転体１９２に駆動力（回転力）を作用させて加圧領域Ｓの変形の応力が両端部１９２Ａ、１９２Ｂまで伝播しても、両端部１９２Ａ、１９２Ｂでの割れの発生が抑えられている。
【０１４７】
また、定着装置１９０では、加圧ベルト１８２の内側に配置された加圧パッド１８８の材質、あるいは形状を変えることにより、加熱回転体１９２の軸方向における加圧領域Ｓの幅が調整されている。これにより、記録用紙Ｐ上のトナー像Ｔに予め決められた熱量及び加圧力を与えて定着が行われる。
【０１４８】
ここで、定着装置１９０において、加熱回転体１９２の基層１９１（図１４（ｂ）参照）の温度が透磁率変化開始温度以下の場合は、基層１９１が強磁性体であるため、発熱層１２４を貫通した磁界Ｈは、基層１９１に侵入して閉磁路を形成して磁界Ｈを強める。これにより、発熱層１２４の発熱量が必要とされる発熱量まで到達する。
【０１４９】
一方、図１４（ａ）及び図１６（ｂ）に示すように、定着装置１９０において、加熱回転体１９２の基層１９１の温度が透磁率変化開始温度以上となった場合は、磁界Ｈが基層１９１を貫通して内側部材１９４に到達し閉磁路を形成する。このとき、基層１９１で閉磁路を形成したときに比べて発熱層１２４に作用する磁界Ｈが弱まるため、発熱層１２４の発熱量が減少し、発熱層１２４は必要以上に昇温されなくなる。
【０１５０】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。
【０１５１】
プリンタ１０は、固体の現像剤（トナー）を用いる乾式の電子写真方式だけでなく、液体現像剤を用いるものであってもよい。
【０１５２】
加熱回転体１０２、１６２、１７２、１９２の各厚肉部は、加熱回転体の径方向外側に凸、内側に凸のいずれの形態であってもよい。また、定着装置１８０、１９０において、両端部に厚肉部がある加熱回転体１０２、１９２を、一方の端部に厚肉部がある加熱回転体１６２で置き換えてもよい。
【０１５３】
加熱回転体１０２、１９２を加熱する加熱手段として、励磁コイル１１０の他に、加熱回転体１０２、１９２の内側又は外側にヒータを配置してもよい。さらに、加熱回転体１０２、１９２の温度センサ１１８の取付け位置は、加熱回転体１０２、１９２の表面側に限定されず、内側（内周面）に取付けてもよい。この場合、加熱回転体１０２、１９２の表面が摩耗しにくくなる。
【０１５４】
また、本実施形態では、加圧領域Ｓの断面形状が加熱回転体の軸方向両端部で加圧ロール（又は加圧ベルト）側に凸となり、軸方向中央部で平坦となるようにしていたが、これに限るものではない。加圧領域Ｓの断面形状は、加熱回転体側に凸としてもよい。これは、加圧ロールや加圧パッドの形状と剛性を適宜選択することで調整される。
【０１５５】
また、定着装置１９０において、加圧ベルト１８２に発泡スポンジ弾性層を設けてもよく、キャップ部材１９６とギヤ１９８を一体で構成してもよい。
【符号の説明】
【０１５６】
１０  プリンタ（画像形成装置）
２４  現像器（現像部）
３２  転写ロール（転写部）
３４  用紙搬送路（搬送部）
５４  光走査装置（露光部）
１００  定着装置
１０２  加熱回転体
１０４  加圧ロール（加圧回転体）
１１０  励磁コイル（加熱手段、磁界発生手段）
１２１  シームレス管（加熱回転体、筒状体）
１２４  発熱層（加熱手段、発熱層）
１２６  保護層（保護層）
１３８  通電回路（加熱手段）
１４６  支持部（支持手段）
１４８  ギヤ部（駆動力伝達部材）
１５２  キャップ部材（支持手段）
１６０  定着装置
１６２  加熱回転体
１７０  定着装置
１７２  加熱回転体
１８０  定着装置
１８２  加圧ベルト（加圧回転体、回転部材）
１８８  加圧パッド（加圧部材）
１９０  定着装置
１９１  基層（支持層）
１９２  加熱回転体（加熱回転体、筒状体）
Ｈ  磁界
Ｐ  記録用紙（記録媒体）
Ｓ  加圧領域
Ｔ  トナー像（現像剤）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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