(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変動磁界中で電流が誘導される第１導電層を有する第１加熱ローラと、
変動磁界中で電流が誘導される第２導電層を有する第２加熱ローラと、
変動磁界中で電流が誘導される第３導電層を有し、この第３導電層と第１加熱ローラの第１導電層と第２加熱ローラの第２導電層とに接触して懸架されるエンドレスベルトと、
エンドレスべルトの内側に配置され、変動磁界を発生して第１加熱ローラと第２加熱ローラとエンドレスベルトとにそれぞれ鎖交させる磁界発生手段と、
第１加熱ローラ上のエンドレスべルトに押圧して設けられ、エンドレスベルトとの間に被加熱材を挟んで搬送するための加圧ローラとを備え、次の構成（１）〜（３）より選ばれた少なくとも１つ、
（１）磁界発生手段を配置する位置によって、
（２）第１加熱ローラの内部に磁性部材を配置することによって、および
（３）第１導電層と第２導電層とで、体積抵抗率、層厚および比透磁率のうち少なくともいずれか１つを変えて構成することによって、
第１加熱ローラの方が第２加熱ローラよりも温度が高くなるように構成されることを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項２】
変動磁界中で電流が誘導される第１導電層を有する第１加熱ローラと、
変動磁界中で電流が誘導される第２導電層を有する第２加熱ローラと、
変動磁界中で電流が誘導される第３導電層を有し、この第３導電層と第１加熱ローラの第１導電層と第２加熱ローラの第２導電層とに接触して懸架されるエンドレスベルトと、
エンドレスべルトの内側に配置され、変動磁界を発生して第１加熱ローラと第２加熱ローラとエンドレスベルトとにそれぞれ鎖交させる磁界発生手段と、
第１加熱ローラ上のエンドレスべルトに押圧して設けられ、エンドレスベルトとの間に被加熱材を挟んで搬送するための加圧ローラとを備え、
磁界発生手段は、第１加熱ローラおよび第２加熱ローラの各々に磁束を鎖交させる磁気回路と、この磁気回路に磁束を発生させるように巻かれたコイルとで構成され、磁気回路の磁気抵抗を、第１加熱ローラと第２加熱ローラとで異ならせることにより、第１加熱ローラの方が第２加熱ローラよりも温度が高くなるように構成されることを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項３】
前記変動磁界中で電流が誘導される第４導電層を有し、エンドレスベルトに接触して設けられる第３加熱ローラをさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
前記第３加熱ローラが磁界発生手段の磁界によって誘導加熱され、その温度がエンドレスベルトよりも高くなるように設定されていることを特徴とする請求項３記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
前記第１加熱ローラの第１導電層、第２加熱ローラの第２導電層およびエンドレスベルトの第３導電層の間に所定の摩擦係数を付与する表面処理が施されており、前記表面処理が施される領域は被加熱材がエンドレスベルトに接触する領域に相当する範囲外であることを特徴とする請求項１または２記載の誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乾式電子写真機器における定着装置、湿式電子写真機器における乾燥装置、インクジェットプリンタにおける乾燥装置、およびリライタブルメデイア用消去装置等の加熱装置として使用される誘導加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の複写機やプリンタの定着装置に誘導加熱を適用した構成が、例えば特開平８−１３７３０６号公報に開示されている。
【０００３】
この定着装置は、図１０に示すように、駆動ローラ１およびテンションローラ３ａに懸架された定着ベルト５と、加圧ローラ６とのニップ部に記録用紙を送り込んで定着を行う構成であり、定着ベルト５に誘導渦電流を生じさせる電磁誘導コイル５ａを定着ベルト５の内側に設けることにより誘導加熱装置として機能する。この例において電磁誘導コイル５ａは、定着ベルト５のうち駆動ローラ１とテンションローラ３ａとの間にあって記録用紙搬送路に近接する領域を昇温するように、向きと位置とが決められている。
【０００４】
さらに同公報には、図１１に示すように、テンションローラ３ｂの内部に電磁誘導コイル５ｄを設け、テンションローラ３ｂの熱伝導率を２００Ｗ／ｍ／Ｋ以上、比透磁率を１０以下とするように構成した誘導加熱装置も開示されている。この場合、定着ベルト５はテンションローラ３ｂの周面に沿って走行する間に昇温される。
【０００５】
上述の２例の誘導加熱装置によれば、トナー像が転写された記録紙はニップ部に到達する前に、昇温された定着ベルト５からの副射熱によって非接触で予備加熱されるため、ニップ部で定着ベルト５と加圧ローラ６とにより定着される際にはその設定温度を低くすることができる。従って、定着温度を上昇させることなく定着のスピードアップを図ることができる。また、前者の例の場合は電磁誘導コイル５ａが定着ベルトの内側に設けられており、後者の例の場合は電磁誘導コイル５ａがテンションローラの内部に設けられているため、誘導加熱装置の小型化が可能である。後者の例の場合はさらに、熱伝導率を大きく設定しているので、その軸方向、すなわち定着ベルト５の幅方向の温度分布の均一化を図ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の誘導加熱装置には、以下のような問題点がある。
【０００７】
１）定着ベルトの一部分のみを加熱するので、複数毎の記録媒体を連続処理する場合、定着ベルトの温度が低下し定着性が劣化する。これは、定着ベルトを加熱する電磁誘導コイルがニップ部以外に設けられているために発生するものである。すなわち、複数の記録媒体を連続処理する場合や厚い記録媒体を処理する際、定着ベルトの有する熱量だけでは、定着に必要な熱量が維持できなくなるためである。
【０００８】
２）テンションローラを熱伝導率の良い材料で構成すると、軸方向の温度分布の均一化は図れるが、熱容量が増加してしまう。すなわち、定着ベルトからテンションローラに熱が伝導するため、定着ベルトを所定の温度に設定するのに多くの時間を要するようになる。
【０００９】
３）熱容量の小さい定着ベルトを主に加熱するため、磁束密度の影響を受けやすく、定着ベルトに温度ムラが生じやすくなる。温度ムラが生じると、定着ベルトの周方向の長さ等が変化するので、定着ベルトの片寄り、蛇行、または波打ちが発生する原因となる。また、定着ベルトと電磁誘導コイルの間のギヤップが変動しやすく、変動した場合には定着ベルトに温度ムラが生じてしまう。
【００１０】
４）図１０ではコイルの芯の片側のみから出る磁束を加熱に利用しているため、加熱効率が低い。
【００１１】
５）図１１ではテンションローラの熱がコイルに伝わりやすく、コイルの温度が上昇するため、加熱効率が低下する。またコイルの線材として、耐熱グレードの高いものを使用する必要があり、コストアップにつながる。
【００１２】
本発明の目的は、温度変動を抑えるとともに、ウオームアップが速く、熱効率に優れ、低コストで安全性、信頼性の高い誘導加熱装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、変動磁界中で電流が誘導される第１導電層を有する第１加熱ローラと、
変動磁界中で電流が誘導される第２導電層を有する第２加熱ローラと、
変動磁界中で電流が誘導される第３導電層を有し、この第３導電層と第１加熱ローラの第１導電層と第２加熱ローラの第２導電層とに接触して懸架されるエンドレスベルトと、
エンドレスべルトの内側に配置され、変動磁界を発生して第１加熱ローラと第２加熱ローラとエンドレスベルトとにそれぞれ鎖交させる磁界発生手段と、
第１加熱ローラ上のエンドレスべルトに押圧して設けられ、エンドレスベルトとの間に被加熱材を挟んで搬送するための加圧ローラとを備え、次の構成（１）〜（３）より選ばれた少なくとも１つ、
（１）磁界発生手段を配置する位置によって、
（２）第１加熱ローラの内部に磁性部材を配置することによって、および
（３）第１導電層と第２導電層とで、体積抵抗率、層厚および比透磁率のうち少なくともいずれか１つを変えて構成することによって、
第１加熱ローラの方が第２加熱ローラよりも温度が高くなるように構成されることを特徴とする誘導加熱装置である。
【００１４】
本発明に従えば、第１加熱ローラと第２加熱ローラが磁界発生手段によって誘導加熱される。第１加熱ローラおよび第２加熱ローラにはエンドレスベルトが懸架されており、誘導加熱されたこれらの加熱ローラから、それに巻き付けられた部分のエンドレスベルトに内周面の第３導電層を通して熱が伝わるとともに、磁界発生手段により内周面の第３導電層が誘導加熱される。第１加熱ローラおよび第２加熱ローラは、通常、エンドレスベルトよりも熱容量が大きく、これらを予め加熱しておくことでエンドレスベルトから加熱ローラの方に熱が伝わることを抑えることができ、エンドレスベルトの温度が安定する。
【００１５】
また、このように温度が安定したエンドレスベルトと加圧ローラにより、搬送されてきた被加熱材を押圧し、エンドレスベルトの熱を被加熱材に伝える。この過程でエンドレスベルトの温度は一旦低下するが、再び両加熱ローラから熱を受け取って所定の温度に復帰する。このように、熱容量の大きい第１加熱ローラと第２加熱ローラを主に加熱しておいて、これらからもエンドレスベルトに熱が伝わるようにすることにより、複数枚の被加熱材を処理する時でも加熱ローラの温度を一定に保ったまま、すなわちエンドレスベルトの温度安定性を向上させて被加熱材を加熱することができる。また、磁界発生手段の全磁束をできる限り有効に利用するため、エンドレスベルトの温度が安定するまでの時間が短縮される。
【００１９】
次の構成（１）〜（３）より選ばれた少なくとも１つの構成によって、第１加熱ローラの方が第２加熱ローラよりも温度が高くなるように加熱することにより、エンドレスベルトの温度を概ね第１加熱ローラからの熱伝導で決定し、第２加熱ローラからはエンドレスベルトの温度低下を防止する程度の熱伝導を生じさせることができる。これにより、効率よく被加熱材の加熱を行うことができる。
【００２０】
（１）磁界発生手段を配置する位置によって、簡易に、第２加熱ローラよりも第１加熱ローラのほうの温度を高く設定することができる。
【００２１】
（２）第１加熱ローラの内部に磁性部材を備えることで第１加熱ローラに磁束が集中するので、簡易に、第２加熱ローラよりも第１加熱ローラの方の温度を高く設定することができる。
【００２３】
（３）第１導電層と第２導電層との間で、体積抵抗率、層厚および比透磁率のうち、少なくとも何れか一つを変えることにより、第２加熱ローラよりも第１加熱ローラの方の温度を高く設定することができる。
【００２４】
また本発明は、変動磁界中で電流が誘導される第１導電層を有する第１加熱ローラと、
変動磁界中で電流が誘導される第２導電層を有する第２加熱ローラと、
変動磁界中で電流が誘導される第３導電層を有し、この第３導電層と第１加熱ローラの第１導電層と第２加熱ローラの第２導電層とに接触して懸架されるエンドレスベルトと、
エンドレスべルトの内側に配置され、変動磁界を発生して第１加熱ローラと第２加熱ローラとエンドレスベルトとにそれぞれ鎖交させる磁界発生手段と、
第１加熱ローラ上のエンドレスべルトに押圧して設けられ、エンドレスベルトとの間に被加熱材を挟んで搬送するための加圧ローラとを備え、
磁界発生手段は、第１加熱ローラおよび第２加熱ローラの各々に磁束を鎖交させる磁気回路と、この磁気回路に磁束を発生させるように巻かれたコイルとで構成され、磁気回路の磁気抵抗を、第１加熱ローラと第２加熱ローラとで異ならせることにより、第１加熱ローラの方が第２加熱ローラよりも温度が高くなるように構成されることを特徴とする誘導加熱装置である。
【００２５】
本発明に従えば、第１加熱ローラと第２加熱ローラとの磁気抵抗を変えることにより、容易に、第２加熱ローラよりも第１加熱ローラの温度を高く設定することができる。
【００２６】
また本発明は、前記変動磁界中で電流が誘導される第４導電層を有し、エンドレスベルトに接触して設けられる第３加熱ローラをさらに備えることを特徴とする。
【００２７】
本発明に従えば、上記構成にすることにより、エンドレスベルトにテンションを付与したり、誘導加熱装置を画像形成装置のトナー定着装置として用いた場合にはエンドレスベルト上に残留しているトナーやインクのクリーニングを行うことが可能となる。
【００２８】
また本発明は、前記第３加熱ローラが磁界発生手段の磁界によって誘導加熱され、その温度がエンドレスベルトよりも高くなるように設定されていることを特徴とする。
【００２９】
本発明に従えば、エンドレスベルトより第３加熱ローラの温度を高くすることにより、トナーやインクの除去をエンドレスベルトの温度低下を招くことなく効率よく行うことができる。
【００３０】
また本発明は、前記第１加熱ローラの第１導電層、第２加熱ローラの第２導電層およびエンドレスベルトの第３導電層の間に所定の摩擦係数を付与する表面処理が施されており、前記表面処理が施される領域は被加熱材がエンドレスベルトに接触する領域に相当する範囲外であることを特徴とする。
【００３１】
本発明に従えば、第１加熱ローラ、第２加熱ローラおよびエンドレスベルトの導電層に表面処理を施して表面粗さを粗くするなどして、第１加熱ローラ、第２加熱ローラとエンドレスベルトとの摩擦係数を大きくし、安定して駆動することができる。また、表面処理を施す領域を被加熱材がエンドレスベルトに接触する領域に相当する範囲外としているので、被加熱材を圧接して加熱処理を行う際に圧力が不均一になる等の悪影響を及ぼすことがない。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態である誘導加熱装置４０の構成を示す図である。誘導加熱装置４０は、例えば電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置として適用されるものであり、非導電性耐熱支持部材を基体とする第１加熱ローラとしての加熱ローラ５１、第２加熱ローラとしてのバックアップローラ５２、加圧ローラ５３、エンドレスベルト５４、磁界発生部材（磁界発生手段）５５および温度検知素子５６を備える。エンドレスベルト５４は、これよりも熱容量の大きい加熱ローラ５１およびバックアップローラ５２に懸架され、加熱ローラ５１により所定の張力が加えられている。なお、加熱ローラ５１が張力を与える代わりに、張力を与えるためのテンションローラを用いてもよい。加熱ローラ５１には、サーミスタ等からなる温度検知素子５６が当接されており、加熱ローラ５１の表面温度を検知するようになっている。また加圧ローラ５３は、ばねなどの弾性部材（不図示）によりエンドレスベルト５４を介して加熱ローラ５１に対し、例えば、荷重１００Ｎで圧接することにより、定着ニップ部Ｙ（定着ニップ幅４．５ｍｍ）を形成している。
【００３３】
さらに、加熱ローラ５１は図示しない駆動手段によって回転するよう構成されており、加熱ローラ５１の回転に従動してエンドレスベルト５４が回転し、更にエンドレスベルト５４の回転に従動して加圧ローラ５３およびバックアップローラ５２が回転する構成となっている。
【００３４】
上記の構成の誘導加熱装置４０において、磁界発生部材５５が、発生する高周波磁界によってまず熱容量の大きい加熱ローラ５１とバックアップローラ５２との両方を誘導加熱し、その熱を熱容量の小さいエンドレスベルト５４に伝えてエンドレスベルト５４の温度安定化を図るようにしている。
【００３５】
磁界発生部材５５は、エンドレスベルト５４の内側に挿入され、ＰＰＳ（ポリフェニルサルファイド）・ＰＩ（ポリイミド）等の耐熱樹脂からなるボビン部材５７と、ボビン部材に巻き付けられたコイル５９とからなり（図３参照）、加熱ローラ５１、バックアップローラ５２およびエンドレスベルト５４を加熱するようになっている。また、後述するテンションローラを用いた形態ではテンションローラの加熱も行うようになっている。
【００３６】
磁界発生部材５５が発生する磁界は、加熱ローラ５１およびバックアップローラ５２の軸に垂直な方向、あるいは両ローラ５１・５２の軸に平行な方向のどちらでもよい。磁界を両ローラ５１・５２の軸に垂直な方向とする場合には、例えば図１に示すように、高周波電流を流すコイルの中心軸が両ローラ５１・５２の軸に垂直な方向となるようにコイルを配置すればよい。このときコイル内にコア部材を設けてもよい。
【００３７】
図３および図４は、磁界発生部材５５の構成を例示する図である。図３（ａ）は、両ローラ５１・５２の軸に垂直な方向から見てコア部材５８を有する複数のコイル５９を両ローラ５１・５２の幅方向に一列に並べた構成（図１の磁界発生部材５５のＡ−Ａ’断面図）である。図３（ｂ）は、両ローラ５１・５２の幅方向で磁界の均一性を向上させるために、図３（ａ）の複数のコイル５９を千鳥状に並べた構成である。磁界を両ローラ５１・５２の軸方向とする場合には、図４に示すように、高周波電流を流すコイル５９と加熱ローラ５１・バックアップローラ５２との間で磁気回路の閉ループを構成するようにコア部材５８を設ければよい。コア部材５８は、例えば図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように２つのパーツ５８ａと５８ｂとを組み合わせたものからなる。図５（ｃ）は、図５（ｂ）の斜視図である。コア部材５８は、フェライト、フェライト焼結合金または珪素鋼等の透磁率の高い材料であればよく、図５（ｃ）のように積層状にしてもよい。
【００３８】
図１に戻って、加熱ローラ５１は、例えば、外径３０ｍｍで内径２９ｍｍの円筒形状をなし、ガラス、セラミックス、またはポリイミド等の非導電性耐熱支持部材６１を基体として、その上にニッケル等からなる第１導電層６２が形成されている。加熱ローラ５１は、例えば、少なくとも１層以上よりなる第１導電層６２のみで構成しても構わない。この場合、第１導電層６２としては、導電性の磁性材料である純鉄や、ＳＴＫＭ材、ＳＵＳ３０４、またはＳＵＳ４３０等が使用される。バックアップローラ５２も上記加熱ローラ５１と同様の構成であって、非導電性耐熱支持部材６３を基体として、その上に第２導電層６４が形成されている。
【００３９】
磁界発生部材５５によって、加熱ローラ５１がバックアップローラ５２よりも高い温度に加熱されるように以下の何れかの手段が講じられる。
【００４０】
第１番目として、磁界発生部材５５を図３のような構成とする場合、図１に示すように、磁界発生部材５５を加熱ローラ５１とバックアップローラ５２との中間位置よりも加熱ローラ５１側に近づけて配置し、磁束が加熱ロ―ラ５１の方をより多く貫くようにする方法がある。
【００４１】
第２番目として、磁界発生部材５５を両ローラ５１・５２の中心位置に配置する場合と中間位置よりも加熱ローラ５１側に近づけて配置した場合とを含めて、加熱ローラ５１の第１導電層６２の体積抵抗率をバックアップローラ５２の第２導電層６４の体積抵抗率よりも大きく設定する方法がある。体積抵抗率が上記の大小関係となるような材質として、第１導電層６２にニッケルクロム材やフェライトを用い、第２導電層６４にアルミニウム、銅、ニッケル、またはクロムなどの金属や、Ｓｉ−Ｆｅ合金（珪素鋼）、Ａｌ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｆｅ合金、またはＣｏ−Ｆｅ合金などの合金系を用いることができる。あるいは、第１導電層６２および第２導電層６４を共に珪素鋼で形成し、珪素の含有量を第１導電層６２の方が第２導電層６４よりも多くなるようにしてもよい。
【００４２】
第３番目として、第１導電層６２と第２導電層６４とを同じ材料で形成し、第１導電層６２の層厚を第２導電層６４の層厚よりも大きく設定する方法がある。このとき、第１導電層６２の層厚は表皮の深さδとほぼ同程度とし、第２導電層６４の層厚は表皮の深さδよりも小さくなるようにする。なお、表皮の深さδは、導電層の透磁率をμ、電気伝導度をσ、導電層内に誘起される誘導渦電流の角周波数をωとすると、
δ＝√（２／μσω）
で表される。導電層内に誘起される誘導渦電流は、導電層の表面近傍にのみ発生する。
【００４３】
第４番目として、図２に示すように、加熱ローラ５１内部に磁性部材６５を配置し、磁束密度がバックアップローラ５２よりも大きくなるようにする方法がある。バックアップローラ５２内にも磁性部材６６を配置することができるが、このとき加熱ローラ５１の磁性部材６５の透磁率をバックアップローラ５２の磁性部材６６の透磁率よりも大きくする。このような磁性部材の材質として、加熱ローラ５１の方にはパーマロイ、センダスト、またはミューメ夕ルなどを用い、バックアップローラ５２の方には純鉄または珪素鋼などを用いることができる。
【００４４】
一方、磁界発生部材５５を図４のような磁気回路を構成するものとする場合、磁気回路には以下の関係が成立している。
【００４５】
▲１▼長さＬ、断面積Ｓおよび総巻数Ｎの単純な磁気回路に電流Ｉを流した時
磁界の強さＨ＝ＮＩ／Ｌ  磁束密度Ｂ＝μＮＩ／Ｌ
であり、磁束Φは、
Φ＝ＢＳ＝μＳＮＩ／Ｌ＝ＮＩ／｛（１／μ）（Ｌ／Ｓ）｝
と表される。また、磁束Φ、起磁力Ｖｍ、磁気抵抗Ｒｍとの間には、電流に対するオームの法則と同様に下記の関係式が成り立つ。
→  Φ＝Ｖｍ／Ｒｍ
Ｖｍ＝ＮＩ  …  起磁力
Ｒｍ＝（１／μ）（Ｌ／Ｓ）  …  磁気抵抗
▲２▼磁気抵抗の合成
直列合成磁気抵抗  Ｒ＝ΣＲｍｉ
並列合成磁気抵抗  （１／Ｒ）＝Σ（１／Ｒｍｉ）
▲３▼キルヒホッフの法則
磁気回路の結合点で流入する磁束の代数和は０
Φ＝ΣΦｉ
▲４▼任意の閉磁路で各部の磁気抵抗と磁束との積の和は起磁力の総和に等しい
ΣＶｍｉ＝ΣＲｍｊΦｊ
【００４６】
従って、この場合に加熱ローラ５１をバックアップローラ５２よりも高い温度に加熱するには、上記第２番目および第３番目の方法に加え、第５番目として、加熱ローラ５１内の軸方向の磁束をバックアップローラ５２内の軸方向の磁束よりも多くする方法が挙げられる。例えば、加熱ローラ５１のコア部材をバックアップローラ５２のコア部材よりも透磁率の大きいものとすればよい。このようなコア部材の材質として、加熱ローラ５１の方にはパーマロイ、センダスト・ミューメタルなどを用い、バックアップローラ５２の方には純鉄・珪素鋼などを用いることができる。
【００４７】
また、図４の切断面線Ｂ−Ｂ’から見た図である図６に示すように、両ローラのコア部材の材料には同じものを用い、加熱ローラ５１のコア部材をバックアップローラ５２のコア部材よりも断面積の大きい（Ｓ１＞Ｓ３）ものとしてもよい。
【００４８】
次に、エンドレスベルト５４について説明する。エンドレスベルト５４は、加熱ローラ５１とバックアップローラ５２とに懸架されており、図１に示すように、厚さ４０μｍ程度の電鋳による金属の無端状ベルトからなる第３導電層６７の外周面に、厚さ５０μｍ程度の離型層６８を被覆形成したものである。第３導電層６７に使用される材料としては、前述した第１導電層６２、第２導電層６４と同じもの、またはステンレスなどを用いることができる。離型層６８の材料には、シリコーンゴムやフッ素ゴム、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとぺルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）、またはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂を用いることができる。エンドレスベルト５４は加熱ローラ５１およびバックアップローラ５２と接触することによる熱伝導により加熱されると共に、第３導電層６７を有していることにより、磁界発生部材５５からの磁束によってもある程度誘導加熱される。
【００４９】
前述したように、加熱ローラ５１およびバックアップローラ５２も磁界発生部材５５により誘導加熱されており、よって、複数の被加熱材Ｍを連続して処理する場合や厚い被加熱材Ｍを処理する際の定着ニップ部Ｙでの温度低下の防止をより一層図ることができる。
【００５０】
加圧ローラ５３は、直径１５ｍｍのアルミニウム製の芯材に厚さ７．５ｍｍのシリコーンゴムからなる弾性体層を設けた構成である。この加圧ローラ５３は、図１に示すように、搬送されてきた記録媒体としての被加熱材Ｍを定着ニップ部Ｙで、加熱ローラ５１に接触しているエンドレスベルト５４に押圧してエンドレスベルト５４の熱を被加熱材Ｍに伝える。
【００５１】
次に上記のように構成された本実施形態の誘導加熱装置が定着装置として適用された場合の定着動作について説明する。まず、ウォームアップ時において、コイルに接続された電源装置（図示せず）がＯＮとなり、コイルが励磁され、加熱ローラ５１・バックアップローラ５２およびエンドレスベルト５４の各導電層６２・６４・６７に交流渦電流が誘起され、ジュール熱により発熱する。この時の発熱量は約８００Ｗである。また電源装置による通電が開始すると同時に、加熱ローラ５１が回転駆動することにより、エンドレスベルト５４およびバックアップローラ５２、加圧ローラ５３が従動回転する。加熱ローラ５１の表面温度は温度検知素子５６によって常時検知され、加熱ローラ５１の表面温度が所定の温度（本実施形態では１７０℃）に達するとウォームアップが完了し、電源装置によるコイルへの通電がＯＮ−ＯＦＦ制御に切り替わり、加熱ローラ５１の表面温度が所定の温度に維持される。次に末定着トナー像が転写された被加熱材Ｍ（記録媒体）が定着ニップ部Ｙに搬送され、加熱ローラ５１の熱および加圧ローラ５３の圧力によりトナー像は溶融定着され、被加熱材Ｍ上に固定され堅牢な画像となる。
【００５２】
また、図１および図２の構成に加えて、図７に示すように、エンドレスベルト５４に接してテンションを付与するとともにエンドレスベルト５４上の残留トナーをクリーニングするテンションローラ７０（第３加熱ローラ）を設けることもできる。テンションローラ７０は、たとえば図７（ａ）に示すように、非導電性耐熱支持部材７１上に第４導電層７２を設け、その上に多孔質層７３を形成したものである。第４導電層７２には、前述した第１導電層６２・第２導電層６４と同じ材料を用いることができる。多孔質層７３は、フェルトなどで形成される。テンションローラ７０は、磁界発生部材５５からの磁束が所定量以上届く範囲に配置され、テンションローラ７０の第４導電層７２がエンドレスベルト５４より高い温度となるように磁界発生部材５５で誘導加熱される。また、テンションローラ７０の非導電性耐熱支持部材７１内に第２の磁界発生部材を設けてもよい。
【００５３】
さらに、図７（ｂ）に示すように、テンションローラ７４にクリーニングベルト７５を接触させて設ける構成も可能である。エンドレスベルト５４からあまり熱を奪わないようにするため、クリーニングベルト７５は網目状のものや多孔質層のものが好ましい。
【００５４】
以上のようなテンションローラ７０・７４は、エンドレスベルト５４に従動させて回転させてもよく、別途駆動手段を設けてもよい。また、このように構成することで得られるクリーニング性能を生かして、ベルト状の誘導加熱装置だけでなく、ローラ状の誘導加熱装置に対してもクリーナーとして使用しても有効である。
【００５５】
なお、本実施形態の定着装置は、上述したように加熱ローラ５１の第１導電層６２およびバックアップローラ５２の第２導電層６４が、エンドレスベルト５４の第３導電層６７に接触する構成であるため、これらの導電層が前述の材料で形成されたときに互いに滑りやすくなるような場合には、以下のようにすればよい。たとえば、図８に示すように、加熱ローラ５１、バックアップローラ５２およびエンドレスベルト５４の幅は、通常記録媒体の幅よりも大きくなるように設定されているので、これらローラ５１・５２およびエンドレスベルト５４において画像形成に用いられる有効画像形成領域の外側の表面（導電層）に互いの摩擦係数が大きくなるような表面処理を施す。この表面処理は、上記ローラ５１・５２およびエンドレスベルト５４の表面粗さを大きくする方法でもよいし、シリコーンゴムを薄くスプレー塗布する方法でもよい。これらの処理は、上記第１〜第３導電層の内、少なくとも１つ以上に施されていればよい。
【００５６】
以上に述べた誘導加熱装置４０は、定着装置に限らず、湿式電子写真機器における乾燥装置、インクジェットプリンタにおける乾燥装置、リライタブルメディア用消去装置等の加熱装置としても用いることができる。
【００５７】
最後に、本実施形態の定着装置を用いたカラー画像形成装置の構成とその動作説明を行う。
【００５８】
図９は、本発明が適用されるカラー画像形成装置の構成を示す図である。この画像形成装置は、４色の可視像形成ユニット１０Ｙ・１０Ｍ・１０Ｃ・１０Ｂを記録媒体搬送路に沿って配列した所謂タンデム式のプリンタである。具体的には、供給トレイ２０と定着装置４０とを繋ぐ記録紙Ｐ（被加熱材）の搬送路に沿って４組の可視像形成ユニット１０Ｙ・１０Ｍ・１０Ｃ・１０Ｂを配設し、無端状の搬送ベルト３３の記録紙搬送手段３０によって搬送される記録紙Ｐに各色トナーを多重転写した後、定着装置４０によってこれを定着してフルカラー画像を形成するものである。上記記録紙搬送手段３０は、一対の駆動ローラ３１およびアイドリングローラ３２によって架張され、所定の周速度（本実施形態では１３４ｍｍ／ｓ）に制御されて回動する無端状の搬送ベルト３３を有し、この搬送ベルト３３上に記録紙Ｐを静電吸着させて搬送する。各可視像形成ユニット１０は、感光体ドラム１１の周囲に帯電ローラ１２、レーザ光照射手段１３、現像器１４、転写ローラ１５およびクリーナー１６を備えており、各ユニット１０の現像器１４には、イエロ（Ｙ）・マゼンタ（Ｍ）・シアン（Ｃ）・ブラック（Ｂ）の各トナーが収容されている。
【００５９】
各可視像形成ユニット１０は、以下の工程によりトナー画像を記録紙Ｐ上に形成する。すなわち、感光体ドラム１１表面を帯電ローラ１２で一様に帯電した後、レーザ光照射手段１３により感光体ドラム１１表面を画像情報に応じてレーザ露光し静電潜像を形成する。その後、現像器１４により感光体ドラム１１上の静電潜像に対しトナー像を現像し、この顕像化されたトナー画像をトナーとは逆極性のバイアス電圧が印加された転写ローラ１５により記録紙搬送手段３０によって搬送される記録紙Ｐに順次転写するようになっている。その後、記録紙Ｐは駆動ローラ３１の曲率により搬送ベルト３３から剥離された後、定着装置４０に搬送される。定着装置４０では、前述したように所定の温度に保たれたエンドレスベルト５４および加圧ローラ５３によって適度な温度と圧力が与えられて、トナーは溶解し記録紙Ｐに固定され堅牢な画像となる。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、第１加熱ローラに第１導電層を設け、第２加熱ローラに第２導電層を設けることによって、エンドレスベルトの温度を安定させることができ、被加熱材を安定して加熱できる。
【００６２】
また、第１加熱ローラの方が第２加熱ローラよりも温度が高くなるように加熱することにより、エンドレスベルトの温度を概ね第１加熱ローラからの熱伝導で決定し、第２加熱ローラからはエンドレスベルトの温度低下を防止する程度の熱伝導を生じさせることができる。これにより、効率よく被加熱材の加熱を行うことができる。
【００６３】
また、エンドレスベルトにテンションを付与したり、誘導加熱装置を画像形成装置のトナー定着装置として用いた場合にはエンドレスベルト上に残留しているトナーやインクのクリーニングを行うことが可能となる。
【００６４】
また、エンドレスベルトより第３加熱ローラの温度を高くすることにより、トナーやインクの除去をエンドレスベルトの温度低下を招くことなく効率よく行うことができる。
【００６５】
また、第１加熱ローラ、第２加熱ローラとエンドレスベルトとの摩擦係数を大きくし、安定して駆動することができ、表面処理を施す領域を被加熱材がエンドレスベルトに接触する領域に相当する範囲外としているので、被加熱材を圧接して加熱処理を行う際に圧力が不均一になる等の悪影響を及ぼすことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である誘導加熱装置の構成を示す図である。
【図２】図１の誘導加熱装置に磁性部材を備えた構成を示す図である。
【図３】磁界発生部材の構成を例示する図である。
【図４】磁界発生部材の別の構成を例示する図である。
【図５】コア部材の構成を例示する図である。
【図６】図４の磁界発生部材を切断面線Ｂ−Ｂ’から見た図である。
【図７】本発明の誘導加熱装置にテンションローラを備えた構成を示す図である。
【図８】本発明の誘電加熱装置において、加熱ローラ・バックアップローラ・エンドレスベルトの導電層に表面処理を施す領域を説明する図である。
【図９】本発明が適用されるカラー画像形成装置の構成を示す図である。
【図１０】従来の誘導加熱装置を示す図である。
【図１１】従来の誘導加熱装置の別の構成を示す図である。
【符号の説明】
４０  誘導加熱装置
５１  加熱ローラ（第１加熱ローラ）
５２  バックアップローラ（第２加熱ローラ）
５３  加圧ローラ
５４  エンドレスベルト
５５  磁界発生部材（磁界発生手段）
５６  温度検知素子
５７  ボビン部材
５８  コア部材
５９  コイル
６１・６３・７１  非導電性耐熱支持部材
６２  第１導電層
６４  第２導電層
６５、６６  磁性部材
６７  第３導電層
６８  離型層
７０、７４  テンションローラ（第３加熱ローラ）
７２  第４導電層
７３  多孔質層
７５  クリーニングベルト
Ｍ  被加熱材
【図１】
0003553830.tif 000002
【図２】
0003553830.tif 000003
【図３】
0003553830.tif 000004
【図４】
0003553830.tif 000005
【図５】
0003553830.tif 000006
【図６】
0003553830.tif 000007
【図７】
0003553830.tif 000008
【図８】
0003553830.tif 000009
【図９】
0003553830.tif 000010
【図１０】
0003553830.tif 000011
【図１１】
0003553830.tif 000012