(57)【要約】【課題】  消費エネルギーを節約して所望の定着温度を幅方向に均等に維持し、かつ高速にて良質の定着画像を得る定着装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】  実施形態の定着装置は、導電層を備えるエンドレスの発熱部と、前記導電層に誘導電流を発生する誘導電流発生部と、前記発熱部を介して前記誘導電流発生部と対向する位置にある感温磁性体と、前記感温磁性体を介して前記発熱部と対向する位置にある磁性板とを備える。【選択図】図２
2014211597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電層を備えるエンドレスの発熱部と、
前記導電層に誘導電流を発生する誘導電流発生部と、
前記発熱部を介して前記誘導電流発生部と対向する位置にある感温磁性体と、
前記感温磁性体を介して前記発熱部と対向する位置にある磁性板とを備えることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記磁性板は、前記発熱部の長手方向に複数段の幅を備え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】
前記磁性板は、前記感温磁性体との間にギャップを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記誘導電流発生部は、磁束発生部と、スリット状の磁性体を前記磁束発生部の長手方向の中心線を軸対称として交互に複数配置して、前記磁束発生部の磁束を片翼ずつ交互に規制する第１の磁束規制部と、前記第１の磁束規制部の両側に配置され、前記中心線を軸対称として前記磁束発生部の両翼の磁束を規制する第２の磁束規制部とを備え、
前記感温磁性体は、前記第２の磁束規制部より突出する幅を備え、
前記磁性板は、前記第１の磁束規制部の幅と等しい幅を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
記録媒体に画像を形成する画像形成部と、
前記画像を前記記録媒体に定着する請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の定着装置と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】
実施形態は、複写機、プリンタ或いは複合機等に搭載される定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタ等の画像形成装置に使用する定着装置として、電磁誘導加熱（ＩＨ）方式により導電層を発熱して定着ベルトを加熱する定着装置がある。ＩＨ方式の定着装置では消費エネルギーを節約するために、例えば定着ベルトの熱容量を小さくする。定着ベルトの熱容量が小さい場合に、定着ベルトの幅方向に生じる発熱量のばらつきを低減し且つ定着ベルトの熱量の不足を補助する整磁合金を用いる定着装置がある。
【０００３】
整磁合金を備える定着装置では、高速プリント時に整磁合金が加熱してキュリー温度に近づいた場合に、整磁合金の磁気特性が低下する。整磁合金の磁気特性の低下により定着ベルトの温度が低下すると、ＩＨの駆動回路は、定着ベルトの温度を上げようとしてＩＨコイルに高周波電流を流し続ける。高周波電流を流し続けた場合、駆動回路のInsulated Gate Bipolar Transistor（ＩＧＢＴ）等の素子に掛かる負荷が大きくなり、駆動回路の素子を破損する恐れを生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２２４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明が解決しようとする課題は、消費エネルギーを節約して所望の定着温度を幅方向に均等に維持し、かつ高速にて良質の定着画像を得る定着装置及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために、実施形態の定着装置は、導電層を備えるエンドレスの発熱部と、前記導電層に誘導電流を発生する誘導電流発生部と、前記発熱部を介して前記誘導電流発生部と対向する位置にある感温磁性体と、前記感温磁性体を介して前記発熱部と対向する位置にある磁性板とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態の定着装置を搭載したＭＦＰを示す概略構成図。
【図２】第１の実施態様のＩＨコイルユニットの制御ブロックを含む定着装置を示す概略構成図。
【図３】第１の実施態様のＩＨコイルユニットを示す概略斜視図。
【図４】第１の実施態様のＩＨコイルユニット及び定着ベルトの温度の関係を示す概略説明図。
【図５】第１の実施態様のＩＨコイルユニットの制御を主体とする制御系を示す概略ブロック図。
【図６】第１の実施形態の整磁合金層に用いる整磁合金部材の磁気特性を説明するグラフ。
【図７】第１の実施形態のＩＨコイルユニットの磁束による定着ベルト、整磁合金層及び磁性板への磁路を示す概略説明図。
【図８】第１の実施形態の磁性板側から見た磁性板、整磁合金層、定着ベルト及びＩＨコイルユニットの配置を示す概略説明図。
【図９】第２の実施形態の磁性板側から見た磁性板、整磁合金層、定着ベルト及びＩＨコイルユニットの配置を示す概略説明図。
【図１０】第２の実施態様のＩＨコイルユニット及び磁性板のエッジ部と、定着ベルトの温度の関係を示す概略説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態について説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
第１の実施形態の定着装置を図１乃至図７を参照して説明する。図１は、実施形態の画像形成装置の一例であるＭＦＰ（Multi-Function Peripherals）１０を示す。ＭＦＰ１０は、例えば、スキャナ１２、コントロールパネル１３、給紙カセット部１６、給紙トレイ１７、プリンタ部１８および排紙部２０を備える。ＭＦＰ１０は、本体制御回路１０１を制御して、ＭＦＰ１０全体を制御するＣＰＵ１００を備える
スキャナ１２は、プリンタ部１８で画像形成するための原稿画像を読み取る。コントロールパネル１３は、例えば入力キー１３ａとタッチパネル式の表示部１３ｂを備える。入力キー１３ａは例えばユーザによる入力を受け付ける。表示部１３ｂは例えばユーザによる入力を受け付け、或いはユーザへの表示を行う。
【００１０】
給紙カセット部１６は、記録媒体であるシートＰを収納する給紙カセット１６ａ及び給紙カセット１６ａからシートＰを取り出すピックアップローラ１６ｂを備える。給紙カセット１６ａは、未使用のシートＰ１或いはリユースのシート（例えば画像を消色処理により消色したシート）Ｐ２等を給紙可能である。給紙トレイ１７は、ピックアップローラ１７ａにより未使用のシートＰ１或いはリユースのシートＰ２を給紙可能である。
【００１１】
プリンタ部１８は、中間転写ベルト２１を備える。プリンタ部１８は、駆動部を備えるバックアップローラ４０、従動ローラ４１及びテンションローラ４２で中間転写ベルト２１を支持して、矢印ｍ方向に回転する。
【００１２】
プリンタ部１８は中間転写ベルト２１の下側に沿って並列に配置される、Ｙ（イエロ）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の４組の画像形成ステーション２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ及び２２Ｋを備える。プリンタ部１８は、各画像形成ステーション２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ及び２２Ｋの上方に、補給カートリッジ２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ及び２３Ｋを備える。
【００１３】
補給カートリッジ２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ或いは２３Ｋは、Ｙ（イエロ）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の、補給用のトナーを夫々収納する。
【００１４】
例えばＹ（イエロ）の画像形成ステーション２２Ｙは、矢印ｎ方向に回転する感光体ドラム２４の周囲に、帯電チャージャ２６、露光走査ヘッド２７、現像装置２８、及び感光体クリーナ２９を備える。Ｙ（イエロ）の画像形成ステーション２２Ｙは、中間転写ベルト２１を介して、感光体ドラム２４と対向する位置に１次転写ローラ３０を備える。
【００１５】
Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の３組の画像形成ステーション２２Ｍ、２２Ｃ及び２２Ｋは、Ｙ（イエロ）の画像形成ステーション２２Ｙと同様の構成を備える。Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の３組の画像形成ステーション２２Ｍ、２２Ｃ及び２２Ｋの構成についての詳細な説明を省略する。
【００１６】
各画像形成ステーション２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ或いは２２Ｋでは、感光体ドラム２４を帯電チャージャ２６で帯電後、露光走査ヘッド２７により露光して、感光体ドラム２４上に夫々静電潜像を形成する。現像装置２８は、夫々Ｙ（イエロ）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）或いはＫ（ブラック）のトナーと、キャリアとからなる二成分の現像剤を用いて感光体ドラム２４上の静電潜像を現像する。現像に用いるトナーは、例えば非消色のトナー或いは消色トナーを用いる。
【００１７】
消色トナーは例えば所定の消色温度以上に加熱することにより消色可能なトナーである。消色トナーは、例えばバインダー樹脂に、色材を含有させてなる。色材は少なくとも呈色性化合物、顕色剤及び消色剤から構成される。色材は必要に応じて、変色温度調節剤などを適宜組み合わせて、ある一定の温度以上で発色が消えるような構成を選択できる。消色トナーを用いて形成したトナー画像を所定の消色温度以上に加熱すると、消色トナー中の呈色性化合物と顕色剤とが解離してトナー画像を消色する。
【００１８】
色材を構成する呈色性化合物としては、例えばジフェニルメタンフタリド類等のロイコ染料が一般的によく知られたものとして使われる。ロイコ染料は、顕色剤により発色することが可能な電子共与性の化合物である。
【００１９】
色材を構成する顕色剤は、例えばフェノール類、フェノール金属塩類等、ロイコ染料にプロトンを与える電子受容性の化合物である。
【００２０】
色材を構成する消色剤は、呈色性化合物、顕色剤および消色剤の３成分系において、熱により呈色化合物と顕色剤による発色反応を阻害し、無色にすることができるものであれば公知のものを用いることができる。例えばアルコール類、エステル類等の温度ヒステリシスを利用する消去剤は、発色消色機構として瞬間消去性において優れている。温度ヒステリシスを利用した発色消色機構では、発色した消色トナーを、特定の消色温度以上に加熱して消色することができる。例えば消色トナーは、比較的低い温度でシートに定着でき、定着温度よりも例えば１０℃程度高い温度で消色する。
【００２１】
バインダー樹脂は、配合される色材の消色温度より低い温度で定着できるような低融点あるいはガラス転移点温度Ｔｇが低い樹脂であれば、特に種類を制限されるものではない。バインダー樹脂としては、例えばポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂他がある。これらバインダー樹脂は、配合される色材に合わせて適宜選択可能である。
【００２２】
１次転写ローラ３０は、感光体ドラム２４に形成されるトナー像を中間転写ベルト２１に１次転写する。各画像形成ステーション２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ或いは２２Ｋは、１次転写ローラ３０により、中間転写ベルト２１上に、Ｙ（イエロ）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）のトナー像を順次重ねてカラートナー像を形成する。感光体クリーナ２９は、１次転写後に感光体ドラム２４に残留するトナーを除去する。
【００２３】
プリンタ部１８は、中間転写ベルト２１を介してバックアップローラ４０と対向する位置に２次転写ローラ３２を備える。２次転写ローラ３２は、シートＰに、中間転写ベルト２１上のカラートナー像を一括２次転写する。シートＰは、中間転写ベルト２１上のカラートナー像に同期して、搬送路３３に沿って給紙カセット部１６或いは手差し給紙トレイ１７から給紙される。ベルトクリーナ４３は、２次転写後に中間転写ベルト２１に残留するトナーを除去する。中間転写ベルト２１、４組の画像形成ステーション２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ及び２２Ｋ、２次転写ローラ３２は画像形成部を構成する。
【００２４】
プリンタ部１８は、搬送路３３に沿って、レジストローラ３３ａ、定着装置３４及び排紙ローラ３６を備える。プリンタ部１８は、定着装置３４の下流に分岐部３７及び反転搬送部３８を備える。分岐部３７は、定着後のシートＰを、排紙部２０或いは反転搬送部３８に分岐する。両面プリントであれば、反転搬送部３８は、分岐部３７に分岐されるシートＰを、レジストローラ３３ａ方向に反転搬送する。
【００２５】
これらの構成によってＭＦＰ１０はプリンタ部１８で、シートＰに定着トナー画像を形成して、排紙部２０に排紙する。
【００２６】
画像形成装置はタンデム方式に限らないし、現像装置の数も限定されない。画像形成装置は、感光体から直接記録媒体にトナー像を転写するものであっても良い。
【００２７】
次に定着装置３４について詳述する。図２に示すように定着装置３４は、発熱部である定着ベルト５０、プレスローラ５１及び誘導電流発生部である電磁誘導加熱コイルユニット（以下ＩＨコイルユニットと略称する。）５２を備える。定着ベルト５０は、内部にニップパッド５３、感温磁性体である整磁合金層７０、磁性板７１、シールド７６を備える。定着ベルト５０は、内部にセンターサーミスタ６１、エッジサーミスタ６２、サーモスタット６３及びニップパッド５３を支持するステイ７７を備える。
【００２８】
定着ベルト５０は、プレスローラ５１に従動もしくは独立して矢印ｕ方向に回転する。定着ベルト５０は、導電層である発熱層５０ａを備える多層構造である。定着ベルト５０は、内周側から外周側に向かって、例えば発熱層５０ａ、弾性層、離型層の順に積層する。定着ベルト５０は、発熱層５０ａを備えていれば、層構造を限定されない。定着ベルト５０は急速なウォーミングアップを可能にするために、発熱層５０ａを薄層化し低熱容量化する。発熱層５０ａが低熱容量化される定着ベルト５０は、ウォーミングアップに必要な時間を短縮し、消費エネルギーを節約する。
【００２９】
定着ベルト５０の発熱層５０ａは、例えばニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、ステンレス、アルミニウム(Ａｌ)、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）で構成する。発熱層５０ａは２種類以上の合金を用いても良いし、２種以上の金属を層状に重ねて構造しても良い。発熱層５０ａは、ＩＨコイルユニット５２が発生する磁束により渦電流を生じる。渦電流と発熱層５０ａの抵抗値により発熱層５０ａはジュール熱を発生し、定着ベルト５０を加熱する。定着ベルト５０の弾性層は、例えばシリコーンゴム等の弾性体からなる。定着ベルト５０の離型層は、例えばフッ素樹脂からなる。定着ベルトの形状は限定されない。
【００３０】
センターサーミスタ６１、エッジサーミスタ６２は、定着ベルト５０の温度を検知する。定着ベルト５０の温度は非接触のセンサを用いて検知しても良い。サーモスタット６３は、定着装置３４の異常発熱を検知する。
【００３１】
ニップパッド５３は、定着ベルト５０の内周面をプレスローラ５１側に押圧して、定着ベルト５０とプレスローラ５１の間にニップ５４を形成する。ニップパッド５３は、例えば耐熱性のポリフェニレンサルファド樹脂（ＰＰＳ）、液晶ポリマ（ＬＣＰ）、フェノール樹脂（ＰＦ）等で形成する。ニップパッド５３は、例えば耐熱性の定着ベルト５０とニップパッド５３の間に、例えば摺動性が良く耐摩耗性の良いシートを介在し、あるいはフッ素樹脂からなる離型層を備える。シートあるいは離型層により、定着ベルト５０とニップパッド５３の間の摩擦抵抗を小さくする。
【００３２】
プレスローラ５１は、例えば芯金の周囲に、耐熱性のシリコンスポンジ或いはシリコーンゴム層等を備え、表面に例えばＰＦＡ樹脂等のフッ素系樹脂からなる離型層を備える。プレスローラ５１は加圧機構５１ａにより高い圧力でニップパッド５３に加圧する。プレスローラ５１は、本体制御回路１０１に制御されるモータ駆動回路５１ｃに駆動されるモータ５１ｂにより矢印ｑ方向に回転する。
【００３３】
図３及び図４に示すようにＩＨコイルユニット５２は、磁束発生部であるコイル５６を備える。ＩＨコイルユニット５２は、定着ベルト５０の外周にあって、コイル５６が定着ベルト５０に対向する。ＩＨコイルユニット５２は、コイル５６が発生する磁束を片翼ずつ交互に規制する第１の磁束規制部である第１のコア５７を備える。第１のコア５７は、コイル５６からの磁束を、第１の磁束集中力で定着ベルト５０方向に集中する。ＩＨコイルユニット５２は、第１のコア５７の両側に、コイル５６が発生する両翼の磁束を規制する第２の磁束規制部である第２のコア５８を備える。
【００３４】
第２のコア５８は、コイル５６からの磁束を、第２の磁束集中力で定着ベルト５０方向に集中する。第２の磁束集中力は、第１の磁束集中力より大きい。ＩＨコイルユニット５２は、定着ベルト５０が矢印ｕ方向に回転する間、ＩＨコイルユニット５２に対向する定着ベルト５０の発熱層５０ａに誘導電流を発生する。
【００３５】
コイル５６は、例えば、絶縁材である耐熱性のポリアミドイミドで被覆した銅線材を複数本束ねたリッツ線を用いる。コイル５６は、導電性のコイルを周回してなり、左右の翼５６ａ、５６ｂの中央に窓部５６ｃを形成する。窓部５６ｃの中央は、コイル５６の長手方向の中心線５６ｄとなる。
【００３６】
コイル５６は、インバータ駆動回路６８からの高周波電流の印加により磁束を発生する。インバータ駆動回路６８は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）素子６８ａを備える。ＩＨ制御回路６７は本体制御回路１０１を介して、センターサーミスタ６１及びエッジサーミスタ６２の検知結果に応じて、インバータ駆動回路６８が出力する高周波電流の大きさを制御する。
【００３７】
定着ベルト５０を発熱させるＩＨコイルユニット５２の制御を主体とする制御系１１０について図５を参照して詳述する。制御系１１０は、例えばＭＦＰ１０全体を制御するＣＰＵ１００、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）１００ａ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１００ｂ、本体制御回路１０１、ＩＨ回路１２０を備える。制御系１１０は、ＩＨ回路１２０により、ＩＨコイルユニット５２に電力を供給する。ＩＨ回路１２０は、整流回路１２１、ＩＨ制御回路６７、インバータ駆動回路６８、電流検知回路１２２を備える。
【００３８】
ＩＨ回路１２０は、リレー１１２を介して商用交流電源１１１から入力される電流を整流回路１２１で整流してインバータ駆動回路６８に供給する。リレー１１２は、サーモスタット６３が切れた場合に、商用交流電源１１１からの電流を遮断する。インバータ駆動回路６８は、ＩＧＢＴ６８ａのドライブＩＣ６８ｂ、サーミスタ６８ｃを備える。サーミスタ６８ｃは，ＩＧＢＴ６８ａの温度を検知する。サーミスタ６８ｃが、ＩＧＢＴ６８ａの温度上昇を検知した場合は、本体制御回路１０１はファン１０２を駆動して、ＩＧＢＴ６８ａの冷却を図る。
【００３９】
ＩＨ制御回路６７はセンターサーミスタ６１及びエッジサーミスタ６２の検知結果に応じて、ドライブＩＣ６８ｂを制御して、ＩＧＢＴ６８ａの出力を制御する。電流検知回路１２２は、ＩＧＢＴ６８ａの出力を検知してＩＨ制御回路６７にフィードバックする。ＩＨ制御回路６７は、電流検知回路１２２の検知結果により、コイル５６への供給電力が一定となるよう、ドライブＩＣ６８ｂをフィードバック制御する。
【００４０】
第１のコア５７及び第２のコア５８は、定着ベルト５０に対向するコイル５６の背面を覆って、コイル５６が発生する磁束を定着ベルト５０方向に集中させる。第１のコア５７及び第２のコア５８は、コイル５６が発生する磁束が背面方向に漏れるのを防止してコイル５６からの磁束を定着ベルト５０方向に集中する効率を向上する。
【００４１】
第１のコア５７は、磁性体からなる片翼スリット５７ａをコイル５６の長手方向の中心線５６ｄを軸対称として千鳥状に交互に複数配置してコイル５６の背面を片翼ずつ覆う。第２のコア５８は、コイル５６の両翼にまたがる磁性体からなる両翼スリット５８ａを例えば３個隣接しコイル５６の背面の両翼を覆う。片翼スリット５７ａ及び両翼スリット５８ａは、例えばニッケル−亜鉛合金（Ｎｉ−Ｚｎ）あるいはマンガン−ニッケル合金（Ｍｎ−Ｎｉ）等の磁性材料で形成する。
【００４２】
ＩＨコイルユニット５２により、定着ベルト５０を加熱した場合の、の長手方向における温度測定結果を、図４の実線Ａに示す。定着ベルト５０は、ＩＨコイルユニット５２の両側の第２のコア５８に対向する領域Ｊ、Ｋで温度上昇を得られた。定着装置３４は、シートＰ端部で定着不良を生じることなく、定着ベルト５０の長手方向全長に渡り、良好な定着を得られる。
【００４３】
（比較例１）として、ＩＨコイルユニットの全長を片翼のコアのみで形成した場合の、定着ベルト５０の長手方向における温度を測定した結果、図４の破線Ｂを得た。（比較例１）では、定着ベルト５０は、ＩＨコイルユニットの両側に対応する位置Ｑ、Ｒで温度のダレ（低下）を生じる。位置Ｑ、Ｒにおける温度のダレにより、比較例１の定着装置は、シートＰ端部での定着不良を生じる恐れがある。第１の実施形態では、両翼の第２のコア５８を設けることにより、ＩＨコイルユニット５２の端部に対応する領域にて、定着ベルト５０の温度のダレを原因とする定着不良を生じるのを防止する。
【００４４】
整磁合金層７０は、定着ベルト５０の内周面と間隙Ｇ１を隔てて、定着ベルト５０の内周面に沿って円弧形状に形成される。整磁合金層７０は、磁性特性が温度によって変化する整磁合金部材により構成され、キュリー温度Ｔｃを境に強磁性体から常磁性（非磁性）体に転移する。
【００４５】
整磁合金部材は、図６の実線Ｃに示すように、キュリー温度Ｔｃ付近で磁性特性が急激に変化する。整磁合金部材のキュリー温度Ｔｃは、部材により異なる。整磁合金部材は、低温領域αでは透磁率が高い強磁性体の特性を示し、温度の上昇とともに透磁率が上昇する。整磁合金部材は、キュリー温度Ｔｃに近づく移行領域βでは温度の上昇に比例するよう透磁率が急激に低下する。整磁合金部材は、キュリー温度Ｔｃに達すると、透磁率が実質的にゼロの常磁性体の特性を示し、誘導電流を発生しない。
【００４６】
整磁合金層７０を例えばキュリー温度Ｔｃが２００℃の鉄−ニッケル整磁合金部材で構成する。整磁合金層７０の温度がキュリー温度Ｔｃ未満の低温領域αであれば、整磁合金層７０は強磁性体の特性を示し、ＩＨコイルユニット５２が発生する磁束による誘導電流により発熱する。低温領域αの整磁合金層７０は、ＩＨコイルユニット５２による定着ベルト５０の発熱層５０ａによる発熱とともに、定着ベルト５０の加熱を補助する。整磁合金層の材質、キュリー温度等、限定されない。
【００４７】
ウォーミングアップ時、整磁合金層７０はＩＨコイルユニット５２からの磁束により発熱して、定着ベルト５０の発熱層５０ａによる加熱とともに、定着ベルト５０の加熱を補助する。整磁合金層７０は、定着ベルト５０のウォーミングアップを加速する。プリント時、整磁合金層７０は、キュリー温度Ｔｃに達していなければ、定着ベルト５０の発熱層５０ａによる加熱とともに、定着ベルト５０の加熱を補助して、定着温度を維持する。
【００４８】
整磁合金層７０の温度が移行領域βに達すると、整磁合金層７０を流れる磁束は急激に減少する。移行領域βでは、整磁合金層７０の発熱量は低減する。整磁合金層７０の温度がキュリー温度Ｔｃに達すると、整磁合金層７０は透磁率が実質的にゼロの常磁性体の特性を示し、発熱を停止する。連続通紙時に、例えば非通紙領域で定着ベルト５０が昇温して整磁合金層７０がキュリー点に到達すると整磁合金層７０は誘導電流を発生せず、定着ベルトの過度の昇温を防止する。
【００４９】
整磁合金層７０は可逆性を備える。整磁合金層７０の温度がキュリー温度Ｔｃ未満に低下すると、整磁合金層７０は常磁性体から強磁性体に復帰する。
【００５０】
磁性板７１は、整磁合金層７０の内周面と間隙Ｇ２を隔てて、整磁合金層７０の内周面に沿って円弧形状に形成される。磁性板７１は、例えば鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）等の磁性特性を備える部材により構成される。磁性板７１は、磁性板７１の温度にかかわらず一定の磁性特性を示す。
【００５１】
磁性板７１は、ＩＨコイルユニット５２が発生する磁束により渦電流を生じて発熱する。磁性板７１は、ＩＨコイルユニット５２による定着ベルト５０の発熱層５０ａによる発熱及び整磁合金層７０の発熱とともに、定着ベルト５０の加熱を補助する。磁性板７１と整磁合金層７０のギャップＧ２は、磁性板７１の発熱が整磁合金層７０に直接熱伝導するのを防止する。ギャップＧ２は、磁性板７１から整磁合金層７０への熱伝導を遅らせて、整磁合金層７０がキュリー温度Ｔｃに達するのを遅らせる。
【００５２】
図７に示すように、ＩＨコイルユニット５２が発生する磁束は定着ベルト５０の発熱層５０ａに誘導される第１の磁路８１を形成する。さらにＩＨコイルユニット５２が発生する磁束は、整磁合金層７０に誘導される第２の磁路８２及び磁性板７１に誘導される第３の磁路８３を形成する。
【００５３】
磁性板７１は、定着ベルト５０のウォーミングアップ時、整磁合金層７０とともに定着ベルト５０の発熱層５０ａによる発熱を補助して、ウォーミングアップを加速する。磁性板７１は、プリント時、整磁合金層７０とともに定着ベルト５０の発熱層５０ａによる発熱を補助して、定着温度を維持する。磁性板７１は、整磁合金層７０の温度がキュリー温度Ｔｃ温度に達した後も、ＩＨコイルユニット５２が発生する磁束により発熱して、定着ベルト５０の発熱を補助する。
【００５４】
図８に示すように、磁性板７１は階段状に複数幅を備える。例えば、磁性板７１の１段目７１ａは、ＪＩＳ規格Ａ４Ｒサイズとレターサイズをカバーする幅に形成される。磁性板７１の２段目７１ｂは、ＪＩＳ規格Ｂ５Ｒサイズをカバーする幅に形成される。磁性板７１の３段目７１ｃは、ＪＩＳ規格Ａ５Ｒサイズをカバーする幅に形成される。
【００５５】
磁性板７１を階段状に形成して、定着ベルト５０の長手方向における磁性板７１の発熱量を調整する。小サイズのシートＰを連続定着した場合に、非通紙領域における磁性板７１の発熱量を小さくして、非通紙領域にて定着ベルト５０が過度の発熱するのを防止する。磁性板７１の形状は限定されない。非通紙領域における過度の発熱を防止可能であれば、階段状の複数幅を備えるものでなくても良い。
【００５６】
センターサーミスタ６１に対応する位置にて磁性板７１の中央領域に切り欠き部７１ｄを形成する。切り欠き部７１ｄは、磁性板７１の発熱がセンターサーミスタ６１の検知結果に影響するのを防止する。切り欠き部７１ｄを形成することにより、センターサーミスタ６１は、定着ベルト５０のセンタ領域の温度を高精度で検知する。
【００５７】
図８に示すように、磁性板７１の１段目７１ａの幅は、ＩＨコイルユニット５２の第１のコア５７の配置領域とほぼ同等幅である。整磁合金層７０の幅γは、ＩＨコイルユニット５２の幅δより広い。エッジサーミスタ６２は、定着ベルト５０の長手方向において、第２のコア５８の端部５８ｂと整磁合金層７０の端部７０ａの間に対応する位置に配置される。エッジサーミスタ６２を、第２のコア５８の端部５８ｂより外側に配置することにより、第２のコア５８による温度上昇領域を回避して定着ベルト５０の温度を検知する。エッジサーミスタ６２は、第２のコア５８の影響を受けずに、定着ベルト５０の端部の温度を検知する。エッジサーミスタ６２は、定着ベルト５０のエッジ領域の温度を高精度で検知する。
【００５８】
シールド７６は、例えばアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等の非磁性部材により構成される。シールド７６は、ＩＨコイルユニット５２からの磁束をシールドし、磁束が、定着ベルト５０内部のステイ７７或いはニップパッド５３等に影響するのを防止する。
【００５９】
定着装置３４の作用について述べる。
【００６０】
（ウォーミングアップ時）
ウォーミングアップ時、定着装置３４は、プレスローラ５１を矢印ｑ方向に回転して、定着ベルト５０を矢印ｕ方向に従動回転する。インバータ駆動回路６８による高周波電流の印加によりＩＨコイルユニット５２は、定着ベルト５０方向に磁束を発生する。
【００６１】
ＩＨコイルユニット５２の磁束は、定着ベルト５０の発熱層５０ａを通る第１の磁路８１に誘導されて、発熱層５０ａを発熱する。定着ベルト５０を透過したＩＨコイルユニット５２の磁束は、整磁合金層７０を通る第２の磁路８２に誘導されて、整磁合金層７０を発熱する。更に整磁合金層７０を透過したＩＨコイルユニット５２の磁束は、磁性板７１を通る第３の磁路８３に誘導されて、磁性板７１を発熱する。
【００６２】
整磁合金層７０の発熱は、間隙Ｇ１を介して定着ベルト５０に熱伝道する。磁性板７１の発熱は、間隙Ｇ２及び間隙Ｇ１を介して定着ベルト５０に熱伝導する。整磁合金層７０及び磁性板７１から定着ベルト５０への熱伝導は、定着ベルト５０の急速なウォーミングアップを助長する。ＩＨ制御回路６７は、センターサーミスタ６１或いはエッジサーミスタ６２の検知結果から、駆動回路インバータをフィードバック制御する。インバータ駆動回路６８は、コイル５６に所要の電流を供給する。
【００６３】
（定着操作時）
定着ベルト５０が定着温度に達して、ウォーミングアップを終了すると、ＭＦＰ１０はプリント操作を開始する。ＭＦＰ１０は、プリンタ部１８でシートＰにトナー像を形成して、シートＰを定着装置３４方向に搬送する。
【００６４】
ＭＦＰ１０は、トナー像が形成されたシートＰを、定着温度に達した定着ベルト５０とプレスローラ５１との間のニップ５４に通して、トナー像をシートＰに定着する。定着を行う間ＩＨ制御回路６７は、ＩＨコイルユニット５２をフィードバック制御して定着ベルト５０を定着温度に保持する。
【００６５】
定着操作により、定着ベルト５０はシートＰに熱を奪われる。高速にて連続して定着操作を行った場合等では、シートＰに奪われる熱量が大きく、低熱容量の定着ベルト５０は定着温度を保持できない恐れを生じる。整磁合金層７０及び磁性板７１から定着ベルト５０への熱伝導は、定着ベルト５０の内周から定着ベルト５０を加熱して、定着ベルト５０の発熱量の不足を補う。整磁合金層７０及び磁性板７１から定着ベルト５０への熱伝導により定着ベルト５０を加熱して、高速での連続定着操作時においても、定着ベルト５０の温度を定着温度に保持する。
【００６６】
（整磁合金層７０がキュリー温度に達した場合）
例えば高速にて連続して定着操作を行った場合、定着ベルト５０を定着温度に保持しようとすると、整磁合金層７０は次第に温度上昇する。整磁合金層７０の温度がキュリー温度Ｔｃに近づく移行領域βに達すると、整磁合金層７０の透磁率は急激に低下する。更に整磁合金層７０は、キュリー温度Ｔｃに達すると、透磁率が実質的にゼロになり、発熱量はゼロになる。
【００６７】
整磁合金層７０がキュリー温度Ｔｃに達すると、整磁合金層７０から定着ベルト５０への熱伝導はゼロとなる。整磁合金層７０がキュリー温度Ｔｃに達した場合、定着ベルト５０を透過したＩＨコイルユニット５２の磁束は、整磁合金層７０を透過して、磁性板７１に誘導される。
【００６８】
整磁合金層７０がキュリー温度Ｔｃに達した場合、ＩＨコイルユニット５２の磁束による磁性板７１の発熱が、間隙Ｇ２及び間隙Ｇ１を介して定着ベルト５０に熱伝導する。整磁合金層７０がキュリー温度Ｔｃに達して、整磁合金層７０の発熱がゼロとなった場合には、磁性板７１の発熱により、定着ベルト５０の加熱を補助する。高速での連続定着操作時に整磁合金層７０がキュリー温度Ｔｃに達した場合は、磁性板７１の発熱により、定着ベルト５０の温度を定着温度に保持する。
【００６９】
整磁合金層７０がキュリー温度Ｔｃに達して発熱しない場合でも、センターサーミスタ６１或いはエッジサーミスタ６２は、定着ベルト５０が定着温度を保持することを検知する。整磁合金層７０が発熱しない場合でも、ＩＨ制御回路６７は、整磁合金層７０が発熱する場合とほぼ同等にインバータ駆動回路６８を制御する。整磁合金層７０が発熱しない場合でも、インバータ駆動回路６８は、定着ベルト５０の温度を上げるために、高周波電流を増大かつ供給を続ける必要がない。整磁合金層７０が発熱しない場合でも、磁性板７２の発熱により定着ベルト５０の温度を定着温度に保持して、インバータ駆動回路６８のＩＧＢＴ素子６８ａ等に掛かる負荷が増大するのを防止する。
【００７０】
整磁合金層７０がキュリー温度Ｔｃに達した後、定着ベルト５０が異常発熱した場合、サーモスタット６３が切れる。サーモスタット６３が切れると、リレー１１２は商用交流電源１１１から整流回路１２１への電流を遮断する。ＣＰＵ１００は、ＩＨ制御回路６７からのＩＨコイルユニット５２への電力供給を遮断し、定着装置３４の過度の発熱を停止する。
【００７１】
第１の実施形態によると、整磁金属層７０の内周にギャップＧ２を隔てて、磁性板７１を配置する。高速での連続定着時等に、整磁金属層７０がキュリー温度Ｔｃに達して、発熱を停止した場合でも、磁性板７１が発熱して定着ベルト５０の加熱を補助する。整磁金属層７０が発熱を停止した場合に、発熱層５０ａの発熱量を高めようとして、インバータ駆動回路６８が高周波電流を増大し、或いは流し続ける必要がない。整磁金属層７０が発熱を停止した場合に、ＩＧＢＴ素子６８ａ等に過大な負荷が掛かるのを回避する。整磁金属層７０が発熱を停止した場合に、過大な負荷によりインバータ駆動回路６８が加熱し破損するのを防止して良好な定着性能を得る。
【００７２】
ギャップＧ２により磁性板７１の発熱は直接整磁合金層７０に熱伝導されず、磁性板７１の発熱による整磁合金層７０の加熱を遅らせることができる。磁性板７１を階段状に形成して、磁性板７１の発熱量を調整し、磁性板７１の発熱により非通紙領域における定着ベルト５０が過度に発熱するのを防止する。磁性板７１の中央領域に切り欠き部７１ｄを形成して、磁性板７１の発熱がセンターサーミスタ６１の検知結果に影響するのを防止する。
【００７３】
第１の実施形態によると、ＩＨコイルユニット５２の長手方向の中央領域では、片翼スリット５７ａを千鳥状に配置してＩＨコイルユニット５２の軽量化を得る。片翼スリット５７ａの両側に両翼スリット５８ａを配置してＩＨコイルユニット５２の両側での磁束の集中を高める。ＩＨコイルユニット５２の端部に対応する領域にて、定着ベルト５０の温度がダレを防止して、所望の定着温度を保持する。定着装置３４の端部にて定着ベルト５０の温度のダレを原因とする定着不良の発生を防止する。
【００７４】
エッジサーミスタ６２を、第２のコア５８の端部５８ｂと整磁合金層７０の端部７０ａとの間の領域に対応する位置に配置して、定着ベルト５０のエッジ領域の温度を高精度に検知する。
【００７５】
（第２の実施形態）
第２の実施形態の定着装置を、図９及び図１０を参照して説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態における磁性板に更に補助発熱部を配置するものである。第２の実施形態にあって、前述の第１の実施形態で説明した構成と同一構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００７６】
第２の実施形態の磁性板７３は、整磁合金層７０の内周面と間隙Ｇ２を隔てて、整磁合金層７０の内周面に沿って円弧形状に形成される。電磁誘導による磁性板７３の温度上昇率を、整時合金層７０の温度上昇率より大きく設定する。図９に示すように、時磁性板７３は定着ベルト５０の長手方向において、階段状に複数幅を備える。例えば、磁性板７３の１段目７３ａは、ＪＩＳ規格Ａ４Ｒサイズとレターサイズをカバーする幅に形成される。磁性板７３の２段目７３ｂは、ＪＩＳ規格Ｂ５Ｒサイズをカバーする幅に形成される。磁性板７３の３段目７３ｃは、ＪＩＳ規格Ａ５Ｒサイズをカバーする幅に形成される。
【００７７】
磁性板７３の幅を複数の階段状に形成して、定着ベルト５０の長手方向における磁性板７３の発熱量を調整する。小サイズのシートＰを連続定着した場合に、非通紙領域における磁性板７３の発熱量を小さくして、非通紙領域にて定着ベルト５０が過度の発熱するのを防止する。磁性板７３、センターサーミスタ６１に対応する位置である中央領域に切り欠き部７３ｄを形成する。
【００７８】
磁性板７３は、１段目７３ａの両側に補助発熱部であるエッジ部７８を配置する。エッジ部７８は、ＩＨコイルユニット５２の長手方向の第１のコア５７と第２のコア５８とにまたがる領域で、ＩＨコイルユニット５２に対向する。第１のコア５７と第２のコア５８との境界領域に対応する位置において、定着ベルト５０の発熱層５０ａの発熱量が低減する。エッジ部７８は、第１のコア５７と第２のコア５８との境界領域にまたがる領域で発熱する。
【００７９】
エッジ部７８は、第１のコア５７と第２のコア５８との境界領域に対応する定着ベルト５０の加熱を補助する機能と、整磁合金層７０の昇温を助長する機能とを備える。
【００８０】
例えば内周にエッジ部の無い磁性板を配置した定着ベルト５０を用いて、長手方向における定着ベルト５０の温度を測定すると、図１０の破線Ｅで示す結果を得る。エッジ部を備えない磁性板を用いた場合、定着ベルト５０は、第１のコア５７と第２のコア５８の境界位置Ｓ及びＴで温度低下を生じる。境界位置Ｓ、Ｔにおける温度低下により、比較例２の定着装置は、境界位置Ｓ、Ｔでの定着不良を生じる恐れがある。
【００８１】
第２の実施形態のエッジ部７８を備える磁性板７３を配置した定着ベルト５０にて、長手方向における定着ベルト５０の温度を測定すると、図１０の実線Ｄに示す結果を得る。エッジ部７８の発熱により、定着ベルト５０は、第１のコア５７と第２のコア５８の境界位置Ｓ、Ｔにおいても温度低下を生じない。定着ベルト５０は長手方向の全長に渡り所望の定着温度を得る。定着装置３４は、第１のコア５７と第２のコア５８の境界位置Ｓ、Ｔにおいて定着不良を生じることなく、定着ベルト５０の長手方向全長に渡り良好な定着を得る。
【００８２】
更にエッジ部７８は、整磁合金層７０の昇温を助長して、エッジサーミスタ６２の検知領域における定着ベルト５０の過度の昇温を防止する。両翼の第２のコア５８と対向する領域Ｊ、Ｋの定着ベルト５０の温度上昇率は、片翼の第１のコア５７と対向する領域の定着ベルト５０の温度上昇率より大きい。例えば、第２のコア５８と対向する領域Ｊ、Ｋの定着ベルト５０が急激に温度上昇する一方、整磁合金層７０がキュリー温度に達するのが遅れると、整磁合金層７０は定着ベルト５０の昇温防止を果たせない。
【００８３】
第２のコア５８と対向する領域Ｊ、Ｋでは、整磁合金層７０がキュリー温度に達する前に、定着ベルト５０が過度に温度上昇してしまう恐れを生じる。定着ベルト第２のコア５８と対向する領域Ｊ、Ｋにあるエッジサーミスタ６２が、定着ベルト５０の過度の昇温を検知すると、ＭＦＰ１０は、インバータ駆動回路６８を中断して、ウェイト状態となる。このためエッジ部７８が無い場合には、第２のコア５８と対向する領域Ｊ、Ｋでの定着ベルト５０の過度の昇温により、ＭＦＰ１０がウェイトを生じ易くなる。
【００８４】
これに対して整磁合金層７０より温度上昇率の大きいエッジ部７８は、第２のコア５８と対向する領域Ｊ、Ｋで整磁合金層７０より高速に温度上昇して、整磁合金層７０の加熱を助長する。エッジ部７８からの加熱により整磁合金層７０は、温度上昇を速められて、キュリー温度に速く到達する。整磁合金層７０が速くにキュリー温度に到達することにより、第２のコア５８と対向する領域Ｊ、Ｋの定着ベルト５０が過度に昇温するのを抑えて、ＭＦＰ１０がウェイト状態になるのを防止する。
【００８５】
定着ベルト５０の長手方向におけるエッジ部７８のサイズは限定されない。定着ベルト５０の長手方向におけるエッジ部７８の幅が長くなるにつれ、第２のコア５８と対向する領域Ｊ、Ｋの定着ベルト５０の温度は例えば図１０の破線Ｆに示すようにかさ上げされる。第２のコア５８と対向する領域Ｊ、Ｋで定着ベルト５０の温度がかさ上げされると、エッジサーミスタ６２は定着ベルト５０の温度上昇を検知して、ＭＦＰ１０をウェイト状態とする恐れがある。
【００８６】
定着ベルト５０の長手方向において、エッジ部７８の端部が第２のコア５８の半部程度まで来るようにすれば、エッジ部７８による定着ベルト５０の温度のかさ上げを押さえられる。したがって定着ベルト５０の温度のかさ上げによるＭＦＰ１０のウェイトを抑えるには、エッジ部７８のサイズを第２のコア５８の半部程度までとするのが好ましい。またエッジ部７８は磁性板７３と一体でなく、磁性板７３とは別に設けても良い。
【００８７】
第２の実施形態によると、第１の実施形態と同様に、整磁金属層７０が発熱を停止した場合でも、磁性板７３が発熱して定着ベルト５０の加熱を補助する。整磁金属層７０が発熱を停止した場合に、ＩＧＢＴ素子６８ａ等に過大な負荷が掛かるのを回避して、インバータ駆動回路６８の破損を防止して良好な定着性能を得る。
【００８８】
第２の実施形態によると、第１の実施形態と同様に、ギャップＧ２により、磁性板７３による整磁合金層７０の加熱を遅らせる。また磁性板７３を階段状にして、定着ベルト５０の非通紙領域が過度の発熱するのを防止する。磁性板７３の中央領域に切り欠き部７３ｄを形成して、センターサーミスタ６１による定着ベルト５０の温度検知精度を向上する。
【００８９】
第２の実施形態によると、第１の実施形態と同様に、第１のコア５７によりＩＨコイルユニット５２の軽量化を得る。第１のコア５７の両側に第２のコア５８を配置して、ＩＨコイルユニット５２の端部に対応する領域で定着ベルト５０を定着温度に保持する。定着装置３４の端部での定着不良の発生を防止する。エッジサーミスタ６２を、第２のコア５８の端部５８ｂと整磁合金層７０の端部７０ａの間に対応する位置に配置して、定着ベルト５０のエッジ領域の温度検知高精度を向上する。
【００９０】
第２の実施形態によると、定着ベルト５０を介してＩＨコイルユニット５２に対向し、第１のコア５７と第２のコア５８とにまたがる領域にエッジ部７８を設ける。第１のコア５７と第２のコア５８との境界領域にまたがる領域で定着ベルト５０の加熱を補助する。第１のコア５７と第２のコア５８との境界領域での定着ベルト５０の温度低下を防止する。定着ベルト５０の長手方向全長に渡り所望の定着温度を維持する。定着装置３４は、定着ベルト５０の長手方向全長に渡り良好な定着を得る。
【００９１】
第２の実施形態によると、エッジ部７８により、整磁合金層７０を加熱して、整磁合金層７０がキュリー温度に達する速度を助長する。磁束集中力の大きい第２のコア５８と対向する領域Ｊ、Ｋで温度上昇率が大きくなる定着ベルトの過度の昇温を防止して、ＭＦＰ１０がウェイト状態になるのを防止してプリント生産効率を向上する。
【００９２】
以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、感温磁性体が発熱を停止した場合でも、磁性板が発熱して発熱部の加熱を補助する。感温磁性体の発熱停止時にＩＨの駆動回路に過大な負荷が掛かるのを回避して、駆動回路が破損するのを防止する。更に定着ベルトを凹凸状に形成して、非通紙領域の過度の発熱を防止し、或いは定着ベルトの温度検知精度を向上する。また片翼の第１の磁束規制部を軸対象に交互に配置して誘導電流発生部の軽量化を得る。更に第１の磁束規制部の両側に両翼の第２の磁束規制部を配置して、定着装置の端部での定着不良を防止する。
【００９３】
この発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９４】
３４…定着装置
５０…定着ベルト
５０ａ…発熱層
５２…ＩＨコイルユニット
５６…コイル
５７…第１のコア
５８…第２のコア
６１…センターサーミスタ
６２…エッジサーミスタ
６３…サーモスタット
６７…ＩＨ制御回路
６８…インバータ駆動回路
７０…整磁合金層
７１…磁性板
７８…エッジ部
【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】
2014211597.tif 000009
【図８】
2014211597.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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