(57)【要約】    【課題】      発熱対象部材と励磁コイルとを確実に位置決めし得ると共に、励磁コイルから発熱対象部材への振動伝達を確実に防止し得る簡易な構成の加熱定着装置を提供すること。    【解決手段】  加熱対象である発熱ベルトが設けられた発熱ローラ２１の外部に励磁ユニット２３を設け、この励磁ユニット２３の端部に位置決め部３２を形成し、さらに位置決め部３２と軸受け３１の間に緩衝部材３４を設けて、励磁ユニット２３と発熱ローラ２１との間隔を所定間隔に保つようにしたことにより、励磁ユニット２３内に設けられた励磁コイル２４と発熱ローラ２１に設けられた発熱ベルトとの距離を確実に所定値に保持できると共に励磁ユニット２３から発熱ローラ２１への振動伝達を確実に防止し得る簡易な構成の加熱定着装置を実現できる。  【選択図】      図５
2004272226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面を有し誘導加熱により発熱する発熱手段と、
前記発熱手段の外周面に近接配置され、前記発熱手段を誘導加熱する加熱手段と、
前記加熱手段の端部近傍に配置され、前記発熱手段に対して前記加熱手段を位置決めする位置決め手段と、
前記位置決め手段に付設され、前記加熱手段が前記発熱手段を誘導加熱するときに発生する前記加熱手段の振動を吸収する振動吸収手段と、
を有することを特徴とする加熱定着装置。
【請求項２】
前記発熱手段は、回転軸を有するローラに設けられ、
前記ローラの回転軸を回転自在に支持する支持手段をさらに有し、
前記振動吸収手段は、
前記位置決め手段および前記支持手段の間に配置されることを特徴とする請求項１記載の加熱定着装置。
【請求項３】
前記発熱手段は、回転軸をそれぞれ有する複数のローラの間に懸架され、
前記複数のローラのうち前記加熱手段側に配置されたローラの回転軸を回転自在に支持する支持手段をさらに有し、
前記振動吸収手段は、
前記位置決め手段および前記支持手段の間に配置されることを特徴とする請求項１記載の加熱定着装置。
【請求項４】
前記振動吸収手段は、
前記加熱手段および前記位置決め手段の間に配置されることを特徴とする請求項１記載の加熱定着装置。
【請求項５】
前記支持手段および前記位置決め手段は、互いに対向する表面をそれぞれ有し、
前記支持手段および前記位置決め手段の各表面は、前記発熱手段の外周面に沿った円周面であることを特徴とする請求項２記載の加熱定着装置。
【請求項６】
前記支持手段および前記位置決め手段は、互いに対向する表面をそれぞれ有し、
前記支持手段および前記位置決め手段の各表面は、前記発熱手段の外周面に沿った円周面であることを特徴とする請求項３記載の加熱定着装置。
【請求項７】
所定の周波数を有する励磁電流を前記加熱手段に供給し、前記加熱手段に誘導加熱を行わせる電流供給手段をさらに有し、
前記振動吸収手段は、
前記励磁電流の周波数の２倍の周波数を有する起振力に起因する振動を吸収することを特徴とする請求項１記載の加熱定着装置。
【請求項８】
所定の周波数を有するリップル成分により変調された励磁電流を前記加熱手段に供給し、前記加熱手段に誘導加熱を行わせる電流供給手段をさらに有し、
前記振動吸収手段は、
前記リップル成分の周波数と同じ周波数を有する起振力に起因する振動を吸収することを特徴とする請求項１記載の加熱定着装置。
【請求項９】
前記振動吸収手段は、
使用時の任意の温度において振動吸収能力が所定レベル以上となるような材料からなることを特徴とする請求項１記載の加熱定着装置。
【請求項１０】
前記振動吸収手段は、
前記励磁電流の周波数の２倍以下の周波数領域において振動吸収能力が所定レベル以上となるような材料からなることを特徴とする請求項７記載の加熱定着装置。
【請求項１１】
前記振動吸収手段は、
前記リップル成分の周波数と同じ周波数以下の周波数領域において振動吸収能力が所定レベル以上となるような材料からなることを特徴とする請求項８記載の加熱定着装置。
【請求項１２】
前記振動吸収手段は、
振動吸収能力が最大となるときの周波数が前記励磁電流の周波数の２倍以下である特性を有する材料からなることを特徴とする請求項７記載の加熱定着装置。
【請求項１３】
前記振動吸収手段は、
振動吸収能力が最大となるときの周波数が前記リップル成分の周波数と同じ周波数以下である特性を有する材料からなることを特徴とする請求項８記載の加熱定着装置。
【請求項１４】
前記振動吸収手段は、
使用時の任意の温度において損失係数が０．０１以上である特性を有する材料からなることを特徴とする請求項９記載の加熱定着装置。
【請求項１５】
前記振動吸収手段は、
前記励磁電流の周波数の２倍以下の周波数領域において損失係数が０．０１以上である特性を有する材料からなることを特徴とする請求項１０記載の加熱定着装置。
【請求項１６】
前記振動吸収手段は、
前記リップル成分の周波数と同じ周波数以下の周波数領域において損失係数が０．０１以上である特性を有する材料からなることを特徴とする請求項１１記載の加熱定着装置。
【請求項１７】
前記加熱手段を前記発熱手段に接近する方向に押圧する押圧手段をさらに有することを特徴とする請求項１記載の加熱定着装置。
【請求項１８】
前記加熱手段の移動方向を、前記発熱手段に接近する方向および前記発熱手段から離間する方向のみに規制する規制手段をさらに有することを特徴とする請求項１記載の加熱定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱定着装置に関し、例えば電子写真装置や静電記録装置等に用いられ未定着画像を加熱により定着させる加熱定着装置に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の加熱定着装置として電磁誘導を用いた加熱定着装置が提案されている。その一例として特許文献１で開示されている加熱定着装置がある。
【０００３】
図１０に示すように、この加熱定着装置１は、定着部材２および加圧ローラ３から構成されている。定着部材２にはステイ４が設けられており、このステイ４には定着フィルム５が矢印の方向に回転可能に外嵌されている。ステイ４の内部には励磁コイル６および誘導加熱板７が設けられている。励磁コイル６は、強磁性体からなる芯材６ａと芯材６ａに巻回された巻き線６ｂとからなる。これにより、巻き線６ｂに高周波交流電流を流して交番磁界を発生させることで、誘導加熱板７に渦電流を発生させて誘導加熱板７を発熱させることができる。また、誘導加熱板７に近接するように温度センサ８が設けられている。温度センサ８により得られる温度検出結果に応じて高周波電流が制御されて誘導加熱板７の温度が所望値とされる。
【０００４】
加熱定着装置１は、誘導加熱板７を発熱させた状態において、定着フィルム５を介して加圧ローラ３が誘電加熱板７に圧接しながら回転し、加圧ローラ３と従動回転する定着フィルム５のニップ部に記録紙を搬送する。この結果、記録紙上のトナーが、加熱および加圧されることによって記録紙に定着される。
【０００５】
かかる構成に加えて、加熱定着装置１においては、誘導加熱板７および励磁コイル芯材６ａの間に振動吸収部材９が設けられている。これにより、電磁誘導による振動が引き起こす画像乱れを防止する。
【特許文献１】特開平１０−２３２５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来の構成では、電磁誘導で直接発熱する領域に振動吸収部材９を設置している。このため、振動吸収部材９に耐熱性の高い材料を使用することが必要となり、装置が高価になってしまう。
【０００７】
また、高熱になる定着フィルム５の内部に励磁コイル６および振動吸収部材９を設置している。このため、これらを構成する部材に高い耐熱性が要求される。
【０００８】
さらに、定着ニップの押圧力を薄い誘導加熱板７で受けている。このため、振動吸収部材９および励磁コイル６に大きな押圧力が作用する。この大きな押圧力を支えるために、振動吸収部材９を全幅に亘って設置することが必要となり、高価な振動吸収部材９を多量に使用する必要がある。
【０００９】
さらに、大きな押圧力が作用するために、薄い振動吸収部材９で十分に振動を吸収することは容易でない。振動吸収が不十分の場合、励磁コイル６に高周波電流を流すことにより発生する振動が定着フィルム５に伝達し、これによって定着ニップ部で記録紙上のトナー像が乱れてしまうことがあり、極端な場合には、定着フィルム５の回転速度が変動して画像上にジッタが発生してしまうことがある。
【００１０】
この傾向は、透磁率と抵抗率が低い銅やアルミニウム材料を加熱するために約５０ｋＨｚを下回らない高周波電流を流した場合に顕著に現れ得る。
【００１１】
また、励磁コイル６と誘導加熱板７との間で十分な固定を行うことが困難なため、位置決めの信頼性が低下する問題がある。この結果、励磁コイル６と誘導加熱板７との間隔が変動すると、励磁コイル６と誘導加熱板７との磁気結合状態が変化し、安定した電力供給制御が困難になり、高精度の温度制御ができなくなる。この結果、トナーの定着状態が変化して、光沢ムラや定着不良が生じることがある。
【００１２】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、発熱対象部材と励磁コイルとを確実に位置決めし得ると共に、励磁コイルから発熱対象部材への振動伝達を確実に防止し得る簡易な構成の加熱定着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】
【００１３】
本発明の加熱定着装置は、外周面を有し誘導加熱により発熱する発熱手段と、前記発熱手段の外周面に近接配置され、前記発熱手段を誘導加熱する加熱手段と、前記加熱手段の端部近傍に配置され、前記発熱手段に対して前記加熱手段を位置決めする位置決め手段と、前記位置決め手段に付設され、前記加熱手段が前記発熱手段を誘導加熱するときに発生する前記加熱手段の振動を吸収する振動吸収手段と、を有する構成を採る。
【００１４】
この構成によれば、加熱手段（例えば励磁コイル）を発熱手段（例えば発熱ベルト）の外部に設けかつ加熱手段の端部近傍に位置決め手段を設けたことにより、発熱手段と加熱手段との間隔が確実にかつ簡易な構成で維持される。また、加熱手段からの振動が振動吸収手段（例えば緩衝部材）により吸収されるので、発熱手段への振動伝達を確実に防止することができる。さらに、振動吸収手段を位置決め手段に付設したことにより、すなわち振動吸収手段を発熱手段から離れた位置に配置したことにより、振動吸収手段用の部材に高い耐熱性が必要でなくなるため、比較的安価な材料を用いることができる。
【００１５】
本発明の加熱定着装置は、上記構成において、前記発熱手段は、回転軸を有するローラに設けられ、前記ローラの回転軸を回転自在に支持する支持手段をさらに有し、前記振動吸収手段は、前記位置決め手段および前記支持手段の間に配置される構成を採る。
【００１６】
この構成によれば、発熱手段がローラに設けられたタイプの加熱定着装置において、ローラの支持手段（例えば軸受け）を介して発熱手段と加熱手段とが一体となるため、発熱手段と加熱手段との相対的な位置決めを容易にすることができる。
【００１７】
本発明の加熱定着装置は、上記構成において、前記発熱手段は、回転軸をそれぞれ有する複数のローラの間に懸架され、前記複数のローラのうち前記加熱手段側に配置されたローラの回転軸を回転自在に支持する支持手段をさらに有し、前記振動吸収手段は、前記位置決め手段および前記支持手段の間に配置される構成を採る。
【００１８】
この構成によれば、発熱手段が複数ローラに懸架されたタイプの加熱定着装置において、加熱手段側のローラの支持手段を介して発熱手段と加熱手段とが一体となるため、発熱手段と加熱手段との相対的な位置決めを容易にすることができる。
【００１９】
本発明の加熱定着装置は、上記構成において、前記振動吸収手段は、前記加熱手段および前記位置決め手段の間に配置される構成を採る。
【００２０】
この構成によれば、位置決め手段と発熱手段が設けられたローラの支持手段とを、何も介さずに当接させたとしても、加熱手段から発熱手段への振動伝達を防止することができるとともに、発熱手段と加熱手段との相対的な位置決めを容易にすることができる。
【００２１】
本発明の加熱定着装置は、上記構成において、前記支持手段および前記位置決め手段は、互いに対向する表面をそれぞれ有し、前記支持手段および前記位置決め手段の各表面は、前記発熱手段の外周面に沿った円周面である構成を採る。
【００２２】
この構成によれば、支持手段と位置決め手段との当接位置にずれが生じた場合でも、加熱手段が発熱手段の周面に沿ってずれるだけなので、加熱手段と発熱手段との所定の間隔を維持することができる。
【００２３】
本発明の加熱定着装置は、上記構成において、所定の周波数を有する励磁電流を前記加熱手段に供給し、前記加熱手段に誘導加熱を行わせる電流供給手段をさらに有し、前記振動吸収手段は、前記励磁電流の周波数の２倍の周波数を有する起振力に起因する振動を吸収する構成を採る。
【００２４】
この構成によれば、加熱手段の振動の原因である、励磁電流の周波数の２倍の周波数を有する起振力による影響を低減することができる。
【００２５】
本発明の加熱定着装置は、上記構成において、所定の周波数を有するリップル成分により変調された励磁電流を前記加熱手段に供給し、前記加熱手段に誘導加熱を行わせる電流供給手段をさらに有し、前記振動吸収手段は、前記リップル成分の周波数と同じ周波数を有する起振力に起因する振動を吸収する構成を採る。
【００２６】
この構成によれば、加熱手段の振動の原因である、リップル成分の周波数と同じ周波数を有する起振力による影響を低減することができる。
【００２７】
本発明の加熱定着装置は、上記構成において、前記振動吸収手段は、使用時の任意の温度において振動吸収能力が所定レベル以上となるような材料からなる構成を採る。例えば、前記振動吸収手段は、使用時の任意の温度において損失係数が０．０１以上である特性を有する材料からなる。
【００２８】
この構成によれば、振動の減衰効果が使用温度に依存して失われることをなくすことができる。
【００２９】
本発明の加熱定着装置は、上記構成において、前記振動吸収手段は、前記励磁電流の周波数の２倍以下の周波数領域において振動吸収能力が所定レベル以上となるような材料からなる構成を採る。例えば、前記振動吸収手段は、前記励磁電流の周波数の２倍以下の周波数領域において損失係数が０．０１以上である特性を有する材料からなる。
【００３０】
この構成によれば、熱伝達により振動吸収手段の温度が上昇しても、励磁電流の周波数の２倍の周波数を有する起振力に起因する振動が減衰される効果を維持することができる。
【００３１】
本発明の加熱定着装置は、上記構成において、前記振動吸収手段は、前記リップル成分の周波数と同じ周波数以下の周波数領域において振動吸収能力が所定レベル以上となるような材料からなる構成を採る。例えば、前記振動吸収手段は、前記リップル成分の周波数と同じ周波数以下の周波数領域において損失係数が０．０１以上である特性を有する材料からなる。
【００３２】
この構成によれば、熱伝達により振動吸収手段の温度が上昇しても、リップル成分の周波数と同じ周波数を有する起振力に起因する振動が減衰される効果を維持することができる。
【００３３】
本発明の加熱定着装置は、上記構成において、前記振動吸収手段は、振動吸収能力が最大となるときの周波数が前記励磁電流の周波数の２倍以下である特性を有する材料からなる構成を採る。
【００３４】
この構成によれば、熱伝達により振動吸収手段の温度が上昇すると、励磁電流の周波数の２倍の周波数を有する起振力に起因する振動が減衰される効果を拡大することができる。
【００３５】
本発明の加熱定着装置は、上記構成において、前記振動吸収手段は、振動吸収能力が最大となるときの周波数が前記リップル成分の周波数と同じ周波数以下である特性を有する材料からなる構成を採る。
【００３６】
この構成によれば、熱伝達により振動吸収手段の温度が上昇すると、リップル成分の周波数と同じ周波数を有する起振力に起因する振動が減衰される効果を拡大することができる。
【００３７】
本発明の加熱定着装置は、上記構成において、前記加熱手段を前記発熱手段に接近する方向に押圧する押圧手段をさらに有する構成を採る。
【００３８】
この構成によれば、例えば位置決め手段が何らかの当接部材に当接することにより加熱手段の位置決めを行う構成の場合、位置決め手段と当接部材とが互いに圧力を加えられた状態で当接するため、発熱部材と加熱部材との間隔を安定的に維持することができる。また、加熱手段と発熱手段との間での相互誘導により発生する電磁反発力の影響を押圧手段の付勢力で低減することができる。
【００３９】
本発明の加熱定着装置は、上記構成において、前記加熱手段の移動方向を、前記発熱手段に接近する方向および前記発熱手段から離間する方向のみに規制する規制手段をさらに有する構成を採る。
【００４０】
この構成によれば、加熱手段の移動方向のずれをより確実に防止でき、支持手段と位置決め手段との当接位置にずれが生じることを防止できるようになる。
【発明の効果】
【００４１】
以上説明したように、本発明によれば、発熱対象部材と励磁コイルとを確実に位置決めし得ると共に、励磁コイルから発熱対象部材への振動伝達を確実に防止し得る簡易な構成の加熱定着装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
本発明の骨子は、励磁コイルを有する励磁ユニットを発熱部材の外部に設けると共に、この励磁ユニットと発熱部材との間隔を所定間隔に保持する位置決め部を設け、さらにこの位置決め部の位置に緩衝部材を設けるようにしたことである。
【００４３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００４４】
（実施の形態１）
（１）全体構成
図１に画像形成装置の全体構成を示す。画像形成装置１０は、露光装置１１から画像信号に応じた４本のレーザ光１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｂｋを出力する。これにより、感光体１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｂｋにレーザ光１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｂｋによる潜像が形成される。現像器１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｂｋは、感光体１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｂｋ上の潜像にトナーを付着して顕像化する。この感光体と現像器との組み合わせは、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの４組あり、それぞれの現像器１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｂｋにはイエロー、マゼンタ、シアン、黒の４色のトナーが内包されている。各色の上記部材を示す番号にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋを付す。
【００４５】
感光体１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｂｋ上に形成された４色のトナー像１８は、支持軸に保持されて図中矢印の方向に移動される中間転写ベルト１５の表面に重ね合わされる。このトナー像１８は２次転写ローラ１６の位置で記録紙１７に転写される。
【００４６】
２次転写ローラ１６は、中間転写ベルト１５に隣接するように設けられている。また、２次転写ローラ１６は、中間転写ベルト１５への圧接状態で記録紙１７を挟んで電界を印加することにより、中間転写ベルト１５上に重ね合わされたトナー像１８を記録紙１７に転写する。給紙ユニット１９はタイミングを合わせて記録紙１７を送出する。
【００４７】
トナー像１８が転写された記録紙１７は加熱定着装置２０へと送出される。加熱定着装置２０は、トナー像１８が転写された記録紙１７を好ましくは約１７０℃の定着温度で加熱および加圧することにより、トナー像１８を記録紙１７に定着する。
【００４８】
（２）加熱定着装置の構成
図２に、この実施の形態による加熱定着装置２０の構成を示す。加熱定着装置２０は、図示しない回転軸により回転可能に支持された発熱ローラ２１と、発熱ローラ２１との間に記録紙１７を挟んで圧接する加圧ローラ２２と、発熱ローラ２１の外周面に沿うように設けられ、内部に発熱ローラ２１を誘導加熱するための励磁コイル２４を有する励磁ユニット２３とにより構成されている。
【００４９】
このようにこの実施の形態の加熱定着装置２０は、発熱ローラ２１の外部に励磁ユニット２３を設け、発熱ローラ２１を外部の励磁ユニット２３により誘導加熱するように構成されている。
【００５０】
次に、発熱ローラ２１、加圧ローラ２２および励磁ユニット２３の詳細構成について説明する。発熱ローラ２１は、アルミ等からなる中空の芯金２１ａに、絶縁材料からなる磁性層２１ｂと、断熱性と弾性の高いスポンジ層２０ｃとが積層されて形成されている。
【００５１】
また、発熱ローラ２１の表面には発熱ベルト２１ｄが設けられている。発熱ベルト２１ｄは、誘電発熱層としてのアルミ基材上に弾性層と離型層とが順次形成されている。なお、発熱ベルト２１ｄの基材にアルミニウムを使用する代わりに、銅、銀、ニッケル、ステンレスおよび鉄のうちのいずれかの金属材料を使用することも可能である。または、これらのうち複数の金属材料からなる複合材料を使用しても良い。または、これらのうち一つ以上の金属材料とポリイミド等の樹脂とからなる複合材料を使用しても良い。
【００５２】
なお、発熱ベルト２１ｄはスポンジ層２０ｃに接着して一体として構成しても良く、または、スポンジ層２０ｃの外周に嵌め合わせるだけで構成してもよい。また、誘導加熱層をスポンジ層２０ｃ上に直接形成してもよい。
【００５３】
加圧ローラ２２は、芯金２２ａとシリコンゴム層２２ｂとから構成されており、発熱ベルト２１ｄに圧接して定着ニップ部を形成する。加圧ローラ２２は、装置本体の駆動手段（不図示）によって回転駆動される。これにより発熱ローラ２１が従動回転し、発熱ローラ２１と加圧ローラ２２との間に挟まれた記録紙１７が図中の矢印ａの方向に移動される。このとき記録紙１７上のトナー像１８は、発熱ベルト２１ｄにより加熱されると共に発熱ローラ２１と加圧ローラ２２とにより加圧されることにより、定着される。
【００５４】
励磁ユニット２３は、全体としてその断面が円弧状をなす。また、その外周部分には背面コア２５が設けられていると共に、その内周部分にはコイル保持部材２６が設けられており、背面コア２５とコイル保持部材２６との間に励磁コイル２４が設けられている。
【００５５】
励磁コイル２４は、表面を絶縁した導線からなる所定数の線材を束ねて発熱ローラ２１の軸方向に延伸し周回して形成されている。換言すれば、励磁コイル２４は、発熱ベルト２１ｄを覆うように線束を発熱ベルト２１ｄの周方向に沿って互いに密着して周回するように設けられている。励磁コイル２４の端部は線束を重ねることにより盛り上がっており、全体として鞍のような形状をなす。励磁コイル２４は、発熱ベルト２１ｄの外周面から好ましくは約３ｍｍの間隔をなすように配置される。
【００５６】
背面コア２５は、主に例えばフェライトからなり、コイル周回の内周に配置された中心コア２５ａと、アーチ形状を有するアーチコア２５ｂと、励磁コイル２４の外周に配置された先端コア２５ｃとからなる。図２の矢印Ｅの方向から見た図４に示すように、所定数（例えば７個）のアーチコア２５ｂが、励磁コイル２４の背面に間隔をあけて配列される。軸方向に連続している中心コア２５ａ、先端コア２５ｃおよびアーチコア２５ｂは、それぞれ複数の部材を組み合わせて構成されている。背面コア２５の材料としては、フェライトの他、パーマロイ等の高透磁率で高抵抗率の材料が望ましい。
【００５７】
コイル保持部材２６は、好ましくは厚さが約１．５ｍｍで、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）材やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の耐熱温度の高い樹脂からなり、励磁コイル２４を保持する。
【００５８】
ここで、励磁ユニット２３による発熱ベルト２１ｄの誘導加熱動作について、図３および図４を用いて説明する。
【００５９】
励磁コイル２４には、励磁回路２７（図４）から所定の周波数を有する交流電流が印加される。この周波数は、発熱ベルト２１ｄの基材の材質に応じて、好ましくは約２０〜１００ｋＨｚの周波数範囲から選択される。例えば、発熱ベルト２１ｄがアルミ基材の場合、約６０ｋＨｚの周波数が選択される。
【００６０】
励磁コイル２４に印加される交流電流は、温度センサ２８（図４）から得られる温度信号により、発熱ベルト２１ｄ表面を所定の定着設定温度である摂氏約１７０度とするように制御される。
【００６１】
ここで、励磁回路２７からの交流電流により励磁コイル２４が発生させる磁束は、図３中の破線Ｍのように先端コア２５ｃから発熱ベルト２１ｄを貫通して磁性層２１ｂに達する。磁性層２１ｂの磁性のため、磁束Ｍは磁性層２１ｂ内を円周方向に貫通する。そして、再び発熱ベルト２１ｄを貫通して中心コア２５ａを経るループをなす交番磁界を形成する。この磁束の変化により発生する誘導電流が発熱ベルト２１ｄの基材層に流れ、ジュール熱を発生させる。磁性層２１ｂは絶縁性なので誘導加熱されない。
【００６２】
また、磁束Ｍは発熱ローラ２１の芯金２１ａに達しないので、芯金２１ａの加熱に誘導加熱エネルギが直接使われることはない。さらに、発熱ベルト２１ｄを断熱性の高いスポンジ層２１ｃで保持しているので、発熱ベルト２１ｄからの熱の流出が小さい。このため、加熱される部分の熱容量が小さく、熱伝導も小さいため、発熱ベルト２１ｄを短時間で所望の温度（例えば、定着設定温度）まで昇温させることができる。
【００６３】
次に、この実施の形態による励磁ユニット２３および発熱ローラ２１の取付構造を、図５を用いて説明する。図５は、励磁ユニット２３についての図４のＡ−Ａ’線に沿った断面に加えて励磁ユニット２３および発熱ローラ２１の取付部分を示したものである。
【００６４】
発熱ローラ２１は、その回転軸２１ｅが、加熱定着装置２０のユニットシャーシ３０に固定された軸受け３１に回転自在に軸支された構造を有する。ユニットシャーシ３０は、加圧ローラ２２も一体的に保持し、装置本体に着脱可能な定着ユニットを構成している。励磁ユニット２３の端部には位置決め部３２が設けられている。位置決め部３２と軸受け３１とにより、発熱ローラ２１に対する励磁ユニット２３の相対的な位置が決められる。
【００６５】
かかる構成に加えて、軸受け３１と位置決め部３２との間には緩衝部材３４が設けられている。この緩衝部材３４としては例えばフッ素系またはシリコン系の耐熱性のゴムが用いられている。緩衝部材３４の材料については後で詳述する。
【００６６】
励磁ユニット２３は、位置決め部３２に取り付けられた押圧ばね３３の押圧力により、発熱ローラ２１に接近する方向に押圧されるように設けられている。これにより、発熱ローラ２１と励磁ユニット２３との間隔は、励磁ユニット２３が押圧ばね３３により押圧された状態において、緩衝部材３４を介して圧接されている軸受け３１と位置決め部３２との位置により決まる。実際には、発熱ローラ２１の表面（すなわち発熱ベルト２１ｄ）と、励磁ユニット２３内の励磁コイル２４との間隔が好ましくは３ｍｍ程度となるように位置決めされる。
【００６７】
図６を用いてこの位置決め構造をさらに詳述する。図６は、図５のＢ−Ｂ’線断面を示す。位置決め部３２は、加熱定着装置２０本体に設けられたスライドガイド３５により規制されて、発熱ローラ２１に接近する方向および離間する方向にのみ、換言すれば発熱ローラ２１の半径方向にのみ、移動可能に設けられている。
【００６８】
また、軸受け３１の表面（すなわち、緩衝部材３４を挟んで位置決め部３２に対向する表面）と、緩衝部材３４を挟んで軸受け３１に対向する位置決め部３２の表面とは、発熱ローラ２１の円周面（すなわち発熱ベルト２１ｄ）に沿った円周面、つまり発熱ローラ２１（または発熱ベルト２１ｄ）の円周面に平行な円周面、をそれぞれ形成している。そして、軸受け３１および位置決め部３２の各円周面の間に緩衝部材３４が設けられている。これにより、位置決め部３２が矢印ｄまたは矢印ｄ’の方向に若干ずれたとしても、励磁ユニット２３の発熱ベルト２１ｄへの接触を未然に防止して、励磁ユニット２３と発熱ベルト２１ｄとの間隔を所定間隔に保つことが可能となる。
【００６９】
ここで、軸受け３１の表面と位置決め部３２の表面とを平面で形成した場合を想定する。この場合、発熱ローラ２１の回転軸に直交する方向に位置ずれが生じると、励磁ユニット２３の端部が発熱ベルト２１ｄの表面に当接して発熱ベルト２１ｄを傷つけるおそれがある。これは、発熱ベルト２１ｄとこれに対向する励磁ユニット２３の表面とが互いに円周形状となっているためである。したがって、この実施の形態では、軸受け３１の表面と、緩衝部材３４を挟んで軸受け３１に対向する位置決め部３２の表面とを、発熱ローラ２１の円周面に沿った形状とした。これにより、上記のトラブルを確実に回避することができる。
【００７０】
なお、緩衝部材３４とスポンジ層２１ｃとは共に弾性を有し、これらの弾性係数間の関係は緩衝部材＞スポンジ層であることが好ましい。硬度に関して、緩衝部材３４には、ＪＩＳ（日本工業規格）−Ａで約２０度〜約８０度の材料が使用可能であり、望ましくは約３０度〜約７０度である。緩衝部材３４が柔らかすぎると（例えば硬度が約２０度よりも小さい場合）、励磁コイル２４と発熱ベルト２１ｄの発熱層とのギャップが変動しやすく、また、堅すぎると（例えば硬度が約８０度より大きい場合）緩衝作用が低くなる。
【００７１】
一方、スポンジ層２１ｃには、Asker-C（日本ゴム協会標準規格で規定されている硬度）で約２０度〜約５０度の材料が使用可能であり、望ましくは約３０度〜約５０度である。スポンジ層２１ｃが柔らかすぎると（例えば硬度が約２０度より小さい場合）、定着ニップ部で十分な圧力を掛けることができず、また、堅すぎると（例えば硬度が約５０度より大きい場合）、十分なニップ幅を確保することができない。
【００７２】
（３）実施の形態の動作
以上の構成において、加熱定着装置２０は、位置決め部３２と軸受け３１とが緩衝部材３４を介して圧接することにより、加熱対象である発熱ベルト２１ｄと励磁ユニット２３との間隔が決められる。発熱ローラ２１の軸受け３１を位置決めに用いたことにより、発熱ローラ２１と励磁ユニット２３との相対的な位置は変わらないので、発熱ローラ２１と励磁ユニット２３との間隔を所定間隔に保つことができる。
【００７３】
この結果、励磁ユニット２３内の励磁コイル２４と発熱ベルト２１ｄとの距離を一定に保つことができるようになるので、励磁コイル２４で発生した磁束を効率良くかつ高精度で発熱ベルト２１ｄに入れることができ、発熱ベルト２１ｄを効率良くかつ高精度で加熱することができる。
【００７４】
この状態において、励磁回路２７から励磁コイル２４に励磁電流として高周波電流が流されると、交番磁界により発熱ベルト２１ｄが誘導加熱される。このとき発熱ベルト２１ｄには、相互誘導作用により常に励磁コイル２４に流れる励磁電流と反対方向の誘導電流が流れる。そして、励磁コイル２４と発熱ベルト２１ｄとの間には、フレミングの左手の法則により、互いに反発する方向に働く反発力が発生する。反発力の大きさは、励磁電流の２乗に比例する。また、この電磁反発力に起因する起振力は、励磁電流の周波数（励磁周波数）の約２倍の周波数を有する。
【００７５】
さらに、励磁電流供給電源の直流電源出力電圧がリップル成分を含む脈流の場合、励磁電流がリップル成分による振幅変調を受けるので、起振力にもリップル周波数と略同じ周波数を有する成分が発生する。リップル周波数は直流電源の回路構成によって異なる。リップル周波数は、全波整流回路を用いた直流電源の場合には交流入力周波数の倍となり、半波整流回路を用いた直流電源の場合には交流入力周波数と同じである。
【００７６】
例えば、励磁回路２７が、６０Ｈｚの交流入力を全波整流した直流電源を用いて２０ｋＨｚの高周波電流を生成し励磁コイル２４に供給することによって、励磁コイル２４を駆動したとする。この場合、励磁コイル２４および発熱ベルト２１ｄの間には、１２０Ｈｚ（高周波電流のリップル成分に起因するリップル周波数と同一の周波数）の起振力と４０ｋＨｚ（電磁反発力に起因する励磁周波数の２倍の周波数）の起振力とが生じる。
【００７７】
しかし、この起振力に起因する振動は緩衝部材３４により吸収されるので、発熱ローラ２１の振動振幅拡大は防止される。振動周波数における緩衝部材３４の材料の損失係数（振動吸収能力を示す指数の一種）が約０．０１を下回る場合、緩衝部材３４による振動吸収はほとんど行われない。したがって、緩衝部材３４による振動吸収が良好に行われるためには、その損失係数が約０．０１以上、好ましくは約０．１以上であれば良い。具体的な好適材料毎の損失係数としては、天然ゴムで約０．０５〜約０．１５、クロロプレンで約０．１５〜約０．３、ニトリルゴムで約０．２５〜約０．４、スチレンブタジエンゴムで約０．１５〜約０．３、ブチルゴムで約０．２５〜約０．４等がある。この他、各種の樹脂材料または粘弾性材料で損失係数が約０．０１以上の材料が、緩衝部材３４の材料として採用可能である。
【００７８】
ただし、実際の材料選定にあたっては、使用時の温度による影響を考慮する必要がある。加熱定着装置２０に用いる緩衝部材３４は、発熱ベルト２１ｄからの熱伝達により、使用時の温度上昇が避けられない。したがって、使用時の任意の温度において一定のレベル以上（本実施の形態では、損失係数が約０．０１以上）の振動吸収能力を発揮する樹脂材料または粘弾性材料を選択する。
【００７９】
一般に、ゴムや樹脂等の高分子材料は、粘弾性の周波数特性において、温度が上昇した場合と振動周波数が低下した場合とで同様の特性を示す。ここで、その一例として、スチレンブタジエンゴムを主材とする振動吸収材料の損失係数の周波数特性を図７に示す。図７に示すデータは、"Elastomers for damping over wide temperature ranges" (Owens, F.S., AFML-TR-68-179, Wright-Patterson AFB, Ohio, 1968)に記載されたスチレンブタジエンゴムの損失係数に関する試験結果を、約２０℃の場合および約５０℃の場合にそれぞれ換算することによって得られたものである。図７中の横軸Ｘ１は約２０℃の場合の振動周波数に対応している。なお、周波数特性のグラフ（曲線）は温度上昇に伴って右方向にシフトする。これは、周波数軸が温度上昇に伴って左方向にシフトするのと同等である。よって、図７では、横軸Ｘ２を約５０℃の場合の振動周波数に対応させている。
【００８０】
図７において、点Ｐは、励磁周波数の約２倍の周波数（例えば４０ｋＨｚ）を有する起振力に対応する約２０℃の場合の損失係数を表す。点Ｑは、リップル周波数と略同一の周波数（例えば１２０Ｈｚ）を有する起振力に対応する約２０℃の場合の損失係数を表す。点Ｐでの損失係数および点Ｑでの損失係数はいずれも０．０１を上回り、しかも点Ｑでの損失係数は０．１をも上回っている。よって、少なくとも常温（例えば約２０℃）において、スチレンブタジエンゴム（または同様の性質を有する他の材料）を主材とする振動吸収材料は、緩衝部材３４の振動吸収機能を十分に果たすことができる。特に、高周波電流のリップル成分に起因する振動に対して有効に機能する。
【００８１】
ここで、発熱ベルト２１ｄからの熱伝達により、緩衝部材３４の温度が、常温よりも幾分高い温度である約５０℃に上昇したとする。この場合の損失係数を表したものが点Ｐ’および点Ｑ’である。点Ｐ’は励磁周波数の約２倍の周波数（例えば４０ｋＨｚ）を有する起振力に対応する約５０℃の場合の損失係数を表し、Ｂ’点はリップル周波数と略同一の周波数（例えば１２０Ｈｚ）を有する起振力に対応する約５０℃の場合の損失係数を表す。どちらも、約２０℃の場合の損失係数（すなわち、点Ｐでの損失係数および点Ｑでの損失係数）を上回っている。
【００８２】
つまり、スチレンブタジエンゴム（または同様の性質を有する他の材料）を主材とする振動吸収材料の場合、少なくとも常温近傍で温度が上昇するとき、振動吸収能力が向上することが期待できる。これは、常温において最大の損失係数を与える周波数が起振力の周波数よりも小さいという特性を有する振動吸収材料を採用した場合に実現可能である。
【００８３】
また、スチレンブタジエンゴム（または同様の性質を有する他の材料）を主材とする振動吸収材料の場合、温度がさらに上昇し周波数軸がさらに左方向へシフトしても、損失係数が０．０１を下回ることがない。このため、スチレンブタジエンゴム（または同様の性質を有する他の材料）を主材とする振動吸収材料は、さらなる温度上昇に対しても良好な振動吸収能力を持っている。このように、緩衝部材３４用の材料として、問題となる起振力の周波数以下の周波数領域における常温時の損失係数が約０．０１以上の材料を使用する場合、大幅な温度上昇が生じても良好な振動吸収効果を維持することが可能である。
【００８４】
この結果、加熱定着装置２０においては、電磁誘導により発熱ベルト２１ｄが振動して未定着のトナー像１８を乱したり、回転速度を変動させてジッタを引き起こしたりすることが無くなり、取り扱いやすく、かつ高品位な画像を得ることができる。
【００８５】
また、緩衝部材３４を発熱部分から離れた位置に配置できるようになるので、緩衝部材３４にある程度低い耐熱性（すなわち、電磁誘導で直接発熱する領域に設置された振動吸収部材に比して低い耐熱性）を持たせても良くなり、比較的安価な材料を緩衝部材３４に用いることができるようになる。
【００８６】
因みに、この実施の形態の加熱定着装置２０は、発熱ベルト２１ｄに経年劣化が生じた場合等に、励磁ユニット２３を本体に残して、発熱ローラ２１および加圧ローラ２２を、軸受け３１およびユニットシャーシ３０と共に定着ユニットとして取り外して交換できるようになっている。交換するときには、励磁ユニット２３の押圧ばね３３の弾性力を不図示のストッパで保持する。この状態で、発熱ローラ２１を含む定着ユニットを取り外し、これに換えて新しい定着ユニットを取り付ける。取り付けるときには軸受け３１で緩衝部材３４を押しながら所定位置に設置する。この状態で緩衝部材３４が押圧バネ３３により軸受け３１に当接した状態で位置決めされる。
【００８７】
これにより、加熱定着装置２０においては、励磁ユニット２３を本体に残して容易に発熱ローラ２１を含む定着ユニットを交換できるようになる。そしてこの交換後も、位置決め部３２、軸受け３１および押圧ばね３３により、それぞれが的確な位置に位置決めされる。
【００８８】
（４）実施の形態の効果
以上の構成によれば、加熱対象である発熱ベルト２１ｄが設けられた発熱ローラ２１の外部に励磁ユニット２３を設け、この励磁ユニット２３の端部に位置決め部３２を形成し、さらに位置決め部３２と当接部材（この実施の形態の場合、軸受け３１）との間に緩衝部材３４を設けて、励磁ユニット２３と発熱ローラ２１との間隔を所定間隔に保つようにしたことにより、励磁ユニット２３内に設けられた励磁コイル２４と発熱ローラ２１に設けられた発熱ベルト２１ｄとの距離を確実に所定値に保持できると共に励磁ユニット２３から発熱ローラ２１への振動伝達を確実に防止し得る簡易な構成の加熱定着装置２０を実現できる。
【００８９】
（実施の形態２）
図８に、本発明の実施の形態２に係る加熱定着装置の構成を示す。図８に示す加熱定着装置４０は、実施の形態１で説明した図２の加熱定着装置２０と同様の基本的構成を有し、同一または対応する構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００９０】
加熱定着装置４０において、発熱ベルト４３は、補助ローラ４１の表面を巻回するように形成されるのではなく、補助ローラ４１と定着ローラ４２との間に懸架するように形成されている。つまり、発熱ベルト４３は、補助ローラ４１の位置で励磁ユニット２３により誘導加熱され、加熱された発熱ベルト４３が定着ローラ４２の位置で記録紙１７上のトナー像１８を熱するようになっている。
【００９１】
補助ローラ４１には、鉄やＳＵＳ等の誘導加熱される磁性金属や、耐熱性樹脂等の絶縁性材料、フェライト等の高抵抗性または絶縁性の磁性材料を用いることができる。定着ローラ４２は、シリコンゴムを発泡させたスポンジが芯金に積層された構成となっている。
【００９２】
図９に、この実施の形態による励磁ユニット２３、補助ローラ４１および定着ローラ４２の取付構造を示す。図９は、励磁ユニット２３、補助ローラ４１および定着ローラ４２についての図８のＣ−Ｃ’線に沿った断面に加えて、励磁ユニット２３、補助ローラ４１および定着ローラ４２の取付部分を示したものである。
【００９３】
補助ローラ４１は軸受け５０に回転自在に取り付けられていると共に、定着ローラ４２は軸受け５１に回転自在に取り付けられている。また軸受け５０および軸受け５１はばね５２により互いに離間する方向に付勢されている。ばね５２の付勢力により、発熱ベルト４３は、撓みの無い状態で補助ローラ４１と定着ローラ４２との間に懸架される。
【００９４】
かかる構成に加えて、実施の形態１と同様に、補助ローラ４１および励磁ユニット２３は、補助ローラ４１の軸受け５０と位置決め部３２とが緩衝部材３４を介して圧接するように配置されている。これにより、補助ローラ４１と励磁ユニット２３との間隔を所定間隔に保持できると共に、励磁ユニット２３から定着ローラ４２への微振動の伝達を未然に防ぐことができる。
【００９５】
つまり、この実施の形態の加熱定着装置４０では、補助ローラ４１および定着ローラ４２は、発熱ベルト４３や互いの軸受け５０、５１を介して連結されているが、励磁ユニット２３から定着ローラ４２への微振動の伝達は、緩衝部材３４により未然に防止される。このため、補助ローラ４１が励磁ユニット２３からの振動を受けたときに定着ローラ４２が振動して未定着のトナー像を乱す可能性や、回転速度が変動してジッタを引き起こす可能性を低減することができる。
【００９６】
以上の構成によれば、加熱対象である発熱ベルト４３を補助ローラ４１と定着ローラ４２との間に懸架し、この発熱ベルト４３を補助ローラ４１の外部に設けた励磁ユニット２３により誘導加熱する場合に、この励磁ユニット２３の端部に位置決め部３２を形成し、さらに位置決め部３２と当接部材（この実施の形態の場合、軸受け５０）との間に緩衝部材３４を設けて、励磁ユニット２３と補助ローラ４１との間隔を所定間隔に保つようにしたことにより、励磁ユニット２３内に設けられた励磁コイル２４と発熱ベルト４３との距離を確実に所定値に保持できると共に励磁ユニット２３から定着ローラ４３への振動伝達を確実に防止し得る簡易な構成の加熱定着装置４０を実現できる。
【００９７】
（他の実施の形態）
なお、実施の形態１〜２では、位置決め部３２が緩衝部材３４を介して当接する当接部材として発熱ローラ２１や補助ローラ４１の軸受け３１、５０を用いた場合について述べた。しかし、位置決め部３２と当接する当接部材は発熱ローラ２１や補助ローラ４１の軸受けに限られない。要は、位置決め部３２が緩衝部材３４を介して当接した場合に、発熱ローラ２１または補助ローラ４１と励磁ユニット２３との間隔を所定値に保持できる部材であれば良い。
【００９８】
また、実施の形態１〜２では、緩衝部材３４を位置決め部３２と軸受け３１、５０との間に設けた場合を示した。しかし、本発明はこれに限られない。例えば、励磁ユニット２３と位置決め部３２との連結部分に設けても良い。この場合でも、励磁ユニット２３から発熱ベルト２１ｄ、４３や定着ローラ４２への振動伝達を未然に防ぐことができる。またこのようにした場合には、位置決め部３２と当接部材（実施の形態１〜２の場合、軸受け３１、５０）との間に緩衝部材３４を配置する必要がなくなる。したがって、励磁ユニット２３と発熱ローラ２１または補助ローラ４１との間隔を一段と高精度かつ安定して保つことができるようになる。
【００９９】
以上説明したように、本発明によれば、励磁コイルを有する励磁ユニットを発熱部材の外部に設けると共に、この励磁ユニットと発熱部材との間隔を所定間隔に保持する位置決め部を設け、さらにこの位置決め部の位置に緩衝部材を設けるようにしたことにより、発熱部材と励磁コイルとの距離を高精度かつ信頼性良く位置決めし得ると共に、励磁コイルから発熱部材への振動伝達を確実に防止し得る簡易な構成の加熱定着装置を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明の加熱定着装置は、簡易な構成で、発熱対象部材と励磁コイルとを確実に位置決めし得ると共に、励磁コイルから発熱対象部材への振動伝達を確実に防止し得る効果を有し、例えば電子写真装置や静電記録装置等に用いられ未定着画像を加熱により定着させる加熱定着装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の加熱定着装置が適用される画像形成装置の全体構成を示す平面図
【図２】実施の形態１の加熱定着装置の構成を示す部分断面図
【図３】加熱定着装置による誘導加熱の動作の説明に供する図
【図４】図２の矢印Ｅの方向から見た加熱定着装置の要部の斜視図
【図５】励磁ユニットおよび発熱ローラの取付構造の説明図
【図６】励磁ユニットおよび発熱ローラの取付構造の細部を示すＢ−Ｂ’線に沿った部分断面図
【図７】緩衝部材として使用される振動吸収材料の一例に関する損失係数の特性を示す図
【図８】実施の形態２の加熱定着装置の構成を示す部分断面図
【図９】実施の形態２による励磁ユニット、補助ローラおよび定着ローラの取付構造の説明図
【図１０】従来の加熱定着装置の構成を示す部分断面図
【符号の説明】
【０１０２】
１７  記録紙
１８  トナー像
２０、４０  加熱定着装置
２１  発熱ローラ
２１ｄ、４３  発熱ベルト
２２  加圧ローラ
２３  励磁ユニット
２４  励磁コイル
２５  背面コア
３１、５０、５１  軸受け
３２  位置決め部
３３  押圧ばね
３４  緩衝部材
４１  補助ローラ
４２  定着ローラ
【図１】
2004272226.tif 000003
【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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