(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を記録媒体に定着する定着装置であって、
支持ローラと定着補助ローラとに張架されるとともに、トナー像を溶融する定着ベルトと、
前記定着ベルトの外周面に対向するとともに前記支持ローラを介して前記定着ベルトの内周面に対向するように配設され、磁束を発生させるコイル部と、
を備え、
前記定着ベルトと前記支持ローラとのうち少なくとも一方が前記磁束によって発熱する発熱部材として形成され、
前記コイル部を保持するとともに、その一部又は全部が前記コイル部に生じる熱を放散する放熱部からなる保持部材をさらに備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記放熱部は、高熱伝導性材料で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記放熱部を形成する前記高熱伝導性材料は、その熱伝導率が前記コイル部を被覆する被覆層の熱伝導率よりも高いことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記放熱部を形成する前記高熱伝導性材料は、非磁性金属であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記放熱部は、ヒートパイプ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６】
前記放熱部は、その幅方向の範囲が前記発熱部材の幅方向の範囲を含むように形成されるとともに、少なくともその一部が前記発熱部材によって包囲されないように配設されたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
前記保持部材は、その一部が前記コイル部に入力する熱を遮断する断熱部からなることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の定着装置。
【請求項８】
前記コイル部は、ループ状に形成され、
前記定着ベルトと前記支持ローラとは、それぞれ、その一部が前記コイル部のループ内に挟入されたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の定着装置。
【請求項９】
前記コイル部に交番電流を印加することを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１０】
前記発熱部材は、キューリー点が３００℃以下になるように形成された発熱層を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１１】
前記発熱層は、整磁合金からなることを特徴とする請求項１０に記載の定着装置。
【請求項１２】
前記定着補助ローラは、搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラに対して前記定着ベルトを介して当接するように配設されたことを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１３】
請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の定着装置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】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置とそこに設置される電磁誘導加熱方式の定着装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、装置の立ち上がり時間を低減して省エネルギー化することを目的として、電磁誘導加熱方式の定着装置を用いたものが多く用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１等において、電磁誘導加熱方式の定着装置は、支持ローラ（発熱ローラ）、定着補助ローラ（定着ローラ）、支持ローラと定着補助ローラとによって張架された定着ベルト、支持ローラに定着ベルトを介して対向する誘導加熱部、定着補助ローラに定着ベルトを介して当接する加圧ローラ、等で構成される。誘導加熱部は、幅方向（記録媒体の搬送方向に直交する方向である。）に延設されたコイル部（励磁コイル）や、コイル部に対向するコア等で構成される。
【０００４】
そして、定着ベルトは、誘導加熱部との対向位置で加熱される。加熱された定着ベルトは、定着補助ローラ及び加圧ローラの位置に搬送される記録媒体上のトナー像を加熱して定着する。詳しくは、コイル部に高周波の交番電流を流すことで、コイル部の周囲に磁界が形成されて、支持ローラ表面近傍に渦電流が生じる。支持ローラに渦電流が生じると、支持ローラ自身の電気抵抗によってジュール熱が発生する。このジュール熱によって、支持ローラに巻装された定着ベルトが加熱される。
このような電磁誘導加熱方式の定着装置は、少ないエネルギー消費で短い立ち上げ時間にて、定着ベルトの表面温度（定着温度）を所望の温度まで昇温できるものとして知られている。
【０００５】
一方、特許文献２等には、電磁誘導加熱方式を用いた定着装置であって、強磁性材料からなる定着ローラ（加熱ローラ）の外周面及び内周面を複数周回するように励磁コイルを配設する技術が開示されている。この技術は、定着ローラにおける発熱効率を向上させることを目的としたものである。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−８２５４９号公報
【特許文献２】特開２００３−７６１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
第１に、上述した従来の定着装置は、小サイズの記録媒体を連続的に定着した場合や、紙詰まり等により装置が突発的に駆動停止した場合に、定着ベルト等の定着部材の一部又は全部が過昇温することがあった。
【０００８】
詳しくは、次の通りである。
一般的な画像形成装置は、幅方向のサイズが異なる数種類の記録媒体に対して、画像形成ができるように構成されている。ここで、幅方向サイズの異なる記録媒体とは、ＪＩＳ寸法のＡ列やＢ列における種々の定形サイズの記録媒体の他に、不定形サイズの記録媒体も含まれる。また、同一サイズ（例えば、Ａ４サイズである。）の記録媒体であっても、長手方向を搬送方向にした場合と、短手方向（長手方向に直交する方向である。）を搬送方向にした場合とでは、幅方向サイズの異なる記録媒体を扱っていることになる。
【０００９】
このような幅方向サイズの異なる記録媒体を定着装置で定着する場合には、記録媒体の幅方向サイズに応じて、定着ベルトの幅方向の熱分布が変動して、温度ムラが生じてしまう場合があった。例えば、幅方向サイズの小さな記録媒体を通紙して定着する場合には、その記録媒体の幅方向サイズに対応する定着ベルトの位置（通紙領域である。）では熱が多く奪われて、その他の位置（非通紙領域である。）に比べて定着温度が低くなる。このような現象は、幅方向サイズの小さな記録媒体を連続的に通紙するような場合に、特に顕著になる。
【００１０】
したがって、定着ベルトの幅方向中央部の定着温度を基準として定着ベルトの幅方向全域の定着温度を制御しようとすると、定着ベルトの幅方向中央部の定着温度は所望の温度に制御できるものの、幅方向両端部の定着温度が上昇（過昇温）してしまうことになる。このように、定着ベルトの幅方向両端部の定着温度が上昇した状態で、幅方向サイズの大きな記録媒体を定着すると、温度上昇位置に対応した記録媒体上にホットオフセットが発生してしまう。さらに、幅方向両端部の定着温度が定着ベルトの耐熱温度を超えた場合には、定着ベルトに熱的破損が生じることも考えられる。
【００１１】
これに対して、定着ベルトの幅方向両端部の定着温度を基準として定着ベルトの幅方向全域の定着温度を制御しようとすると、定着ベルトの幅方向両端部の定着温度は所望の温度に制御できるものの、幅方向中央部の定着温度が下降してしまうことになる。このように、定着ベルトの幅方向中央部の定着温度が下降した状態で記録媒体を定着すると、温度下降位置に対応した記録媒体上にコールドオフセットが発生してしまう。
【００１２】
また、画像形成装置内の搬送経路中に紙詰まり（ジャム）が発生した場合等には、定着装置における駆動が突発的に停止される。このような場合には、誘導加熱部への通電が遮断されるまでの僅かな時間に、誘導加熱部に対向する定着ベルトの部分が瞬時に過昇温してしまう。これによって、定着ベルトや誘導加熱部のコイル部等の構成部材に熱的破損が生じることも考えられる。
【００１３】
第２に、上述した従来の定着装置は、発熱部材に対するコイル部の位置がばらついて、発熱部材の発熱効率が安定しなかった。すなわち、コイル部によって発生される磁界における、発熱部材の位置によって、発熱部材の発熱効率が変動していた。このように発熱部材の発熱効率がばらつくと、画像形成装置によって立ち上げ時間が異なることになる。
このような問題は、発熱部材の表裏面に対向するようにコイル部を配設した場合に、特に顕著にあらわれる可能性が高い。
【００１４】
第３に、上述した従来の定着装置は、コイル部自身の発熱によってコイル部の電気抵抗が増加して、コイル部の熱損失の増加にともない定着装置における電力消費が増大したり、コイル部の被覆層が損傷したりする不具合が発生することがあった。また、発熱部材の発熱効率を向上するためにコイル部が発熱部材に近設されている場合には、コイル部が発熱部材からの輻射熱を受けやすくなるために、コイル部の温度上昇はさらに大きなものになる。
このような問題は、支持ローラ等の発熱部材の表裏面に対向するようにコイル部を配設した場合に、特に顕著にあらわれる可能性が高い。すなわち、支持ローラの表面（外周面）側に対向するコイル部はその周囲が比較的開放されるために放熱が容易であるが、支持ローラの裏面（内周面）側に対向するコイル部はその周囲が包囲されるために（閉空間が形成されるために）放熱が難しくなる。
【００１５】
一方、上述の特許文献２等の技術は、強磁性材料からなる定着ローラの外周面及び内周面を複数周回するように励磁コイルを配設することで、定着ローラにおける発熱効率を向上させることを目的としたものである。したがって、上述の定着部材の過昇温を抑止する効果は期待できない。また、発熱部材に対する励磁コイルの位置がばらついて、発熱部材の発熱効率が安定しない可能性がある。さらに、励磁コイルの温度上昇によって電力消費が増大する可能性もある。
【００１６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、電磁誘導加熱方式の定着工程において、小サイズの記録媒体を連続的に定着した場合や装置が突発的に駆動停止した場合等であっても過昇温が確実に抑止されるとともに、高い発熱効率が安定的に維持されて、電力消費の損失が少ない、定着装置及び画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本願発明者は、前記課題を解決するために研究を重ねた結果、次の事項を知るに至った。
すなわち、発熱部材の過昇温を防止するためにキューリー点を有する材料（自己温度制御が可能な材料である。）を発熱部材に用いた場合、コイル部を発熱部材の片面のみに対向させて配設したときに比べて、発熱部材の表裏面（両面）を挟むようにコイル部を配設したときの方が、発熱部材における自己温度制御の能力が高まる。そして、発熱部材に対するコイル部の位置が変動しないように保持部材で位置決めをおこなうことで、高い発熱効率を安定的に維持できる。さらに、保持部材に放熱部を設けることで、コイル部の温度上昇を低減することができる。
【００１８】
この発明は以上述べた事項に基づくものであり、すなわち、この発明の請求項１記載の発明にかかる定着装置は、トナー像を記録媒体に定着する定着装置であって、支持ローラと定着補助ローラとに張架されるとともに、トナー像を溶融する定着ベルトと、前記定着ベルトの外周面に対向するとともに前記支持ローラを介して前記定着ベルトの内周面に対向するように配設され、磁束を発生させるコイル部と、を備え、前記定着ベルトと前記支持ローラとのうち少なくとも一方が前記磁束によって発熱する発熱部材として形成され、前記コイル部を保持するとともに、その一部又は全部が前記コイル部に生じる熱を放散する放熱部からなる保持部材をさらに備えたものである。
【００１９】
また、請求項２記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記放熱部は、高熱伝導性材料で形成されたものである。
【００２０】
また、請求項３記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項２に記載の発明において、前記放熱部を形成する前記高熱伝導性材料は、その熱伝導率が前記コイル部を被覆する被覆層の熱伝導率よりも高いものである。
【００２１】
また、請求項４記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項２又は請求項３のいずれかに記載の発明において、前記放熱部を形成する前記高熱伝導性材料を、非磁性金属としたものである。
【００２２】
また、請求項５記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記放熱部を、ヒートパイプとしたものである。
【００２３】
また、請求項６記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記放熱部は、その幅方向の範囲が前記発熱部材の幅方向の範囲を含むように形成されるとともに、少なくともその一部が前記発熱部材によって包囲されないように配設されたものである。
【００２４】
また、請求項７記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記保持部材は、その一部が前記コイル部に入力する熱を遮断する断熱部からなるものである。
【００２５】
また、請求項８記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項７のいずれかに記載の発明において、前記コイル部は、ループ状に形成され、前記定着ベルトと前記支持ローラとは、それぞれ、その一部が前記コイル部のループ内に挟入されたものである。
【００２６】
また、請求項９記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項８のいずれかに記載の発明において、前記コイル部に交番電流を印加するものである。
【００２７】
また、請求項１０記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項９のいずれかに記載の発明において、前記発熱部材は、キューリー点が３００℃以下になるように形成された発熱層を備えたものである。
【００２８】
また、請求項１１記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１０に記載の発明において、前記発熱層は、整磁合金からなるものである。
【００２９】
また、請求項１２記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の発明において、前記定着補助ローラは、搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラに対して前記定着ベルトを介して当接するように配設されたものである。
【００３０】
また、請求項１３記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の定着装置を備えたものである。
【発明の効果】
【００３７】
本発明は、電磁誘導加熱方式の定着装置において、発熱部材の表裏面を挟むようにコイル部を配設して、そのコイル部を保持して発熱部材に対する位置を定める保持部材に放熱部を設けている。これにより、発熱部材における自己温度制御の能力が高まり、小サイズの記録媒体を連続的に定着した場合や装置が突発的に駆動停止した場合等であっても過昇温を確実に抑止するとともに、高い発熱効率が安定的に維持されて、電力消費の損失が少ない、定着装置及び画像形成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】
【００３８】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００３９】
実施の形態１．
図１〜図６にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としてのカラー複写機の装置本体、２は画像情報に基づいたレーザ光を発する露光部（書込み部）、２０は記録媒体Ｐ上の未定着画像を定着する電磁誘導加熱方式の定着装置、５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応したプロセスカートリッジ、５１は各プロセスカートリッジ５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０ＢＫにそれぞれ収納された感光体ドラム、５２は感光体ドラム５１上を帯電する帯電部、５３は感光体ドラム５１上に形成される静電潜像を現像する現像部、５４は感光体ドラム５１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト５７に転写する転写バイアスローラ、５５は感光体ドラム５１上の未転写トナーを回収するクリーニング部、５６Ｙ、５６Ｍ、５６Ｃ、５６ＢＫは各現像部５３に各色のトナーを補給するトナー補給部、を示す。
【００４０】
また、５７は各色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、５８は中間転写ベルト５７上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐに転写する第２転写バイアスローラ、５９は中間転写ベルト５７上の未転写トナーを回収する中間転写ベルトクリーニング部、６０は４色のトナー像が重ねて転写された記録媒体Ｐを搬送する転写ベルト、６１は転写紙等の記録媒体Ｐが収納される給紙部、７１は原稿Ｄを原稿読込部７５に搬送する原稿搬送部、７５は原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部（スキャナ）、を示す。
【００４１】
ここで、各プロセスカートリッジ５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０ＢＫは、それぞれ、感光体ドラム５１、帯電部５２、現像部５３、クリーニング部５５が、一体化されたものである。そして、各プロセスカートリッジ５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０ＢＫは、装置本体１に対して所定の交換サイクルにて交換される。
各プロセスカートリッジ５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０ＢＫにおける感光体ドラム５１上では、それぞれ、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の画像形成がおこなわれる。
【００４２】
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部７１の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部７５のコンタクトガラス７３上に載置される。そして、原稿読込部７５で、コンタクトガラス７３上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。
【００４３】
詳しくは、原稿読込部７５は、コンタクトガラス７３上の原稿Ｄの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号の強度レベルをもとにして画像処理部で色変換処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
【００４４】
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報は、露光部２に送信される。そして、露光部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光（露光光）が、それぞれ、対応するプロセスカートリッジ５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０ＢＫの感光体ドラム５１上に向けて発せられる。
【００４５】
一方、４つの感光体ドラム５１は、それぞれ、図１の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム５１の表面は、帯電部５２との対向位置で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム５１上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム５１表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
露光部２において、光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応して射出される。レーザ光は、ポリゴンミラー３に入射して反射した後に、レンズ４、５を透過する。レンズ４、５を透過した後のレーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。
【００４６】
イエロー成分に対応したレーザ光は、ミラー６〜８で反射された後に、紙面左側から１番目のプロセスカートリッジ５０Ｙの感光体ドラム５１表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラー３により、感光体ドラム５１の回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部５２にて帯電された後の感光体ドラム５１上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
【００４７】
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、ミラー９〜１１で反射された後に、紙面左から２番目のプロセスカートリッジ５０Ｍの感光体ドラム５１表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、ミラー１２〜１４で反射された後に、紙面左から３番目のプロセスカートリッジ５０Ｃの感光体ドラム５１表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、ミラー１５で反射された後に、紙面左から４番目のプロセスカートリッジ５０ＢＫの感光体ドラム５１表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
【００４８】
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム５１表面は、それぞれ、現像部５３との対向位置に達する。そして、各現像部５３から感光体ドラム５１上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム５１上の潜像が現像される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の感光体ドラム５１表面は、それぞれ、中間転写ベルト５７との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト５７の内周面に当接するように転写バイアスローラ５４が設置されている。そして、転写バイアスローラ５４の位置で、中間転写ベルト５７上に、感光体ドラム５１上に形成された各色の画像が、順次転写される（第１転写工程である。）。
【００４９】
そして、第１転写工程後の感光体ドラム５１表面は、それぞれ、クリーニング部５５との対向位置に達する。そして、クリーニング部５５で、感光体ドラム５１上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程である。）。
その後、感光体ドラム５１表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム５１における一連の作像プロセスが終了する。
【００５０】
他方、感光体ドラム５１上の各色の画像が重ねて転写された中間転写ベルト５７表面は、図中の矢印方向に走行して、第２転写バイアスローラ５８の位置に達する。そして、第２転写バイアスローラ５８の位置で、記録媒体Ｐ上に中間転写ベルト５７上のフルカラーの画像が２次転写される（第２転写工程である。）。
その後、中間転写ベルト５７表面は、中間転写ベルトクリーニング部５９の位置に達する。そして、中間転写ベルト５７上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部５９に回収されて、中間転写ベルト５７上の一連の転写プロセスが完了する。
【００５１】
ここで、第２転写バイアスローラ５８位置の記録媒体Ｐは、給紙部６１から搬送ガイド６３、レジストローラ６４等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部６１から、給紙ローラ６２により給送された転写紙Ｐが、搬送ガイド６３を通過した後に、レジストローラ６４に導かれる。レジストローラ６４に達した記録媒体Ｐは、中間転写ベルト５７上のトナー像とタイミングを合わせて、第２転写バイアスローラ５８の位置に向けて搬送される。
【００５２】
その後、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、転写ベルト６０により、定着装置２０に導かれる。定着装置２０に達した記録媒体Ｐは、定着ベルト２２と加圧ローラ３０との間に送入されて、定着ベルト２２から受ける熱と定着補助ローラ２１及び加圧ローラ３０から受ける圧力とによってトナー像が定着される。トナー像が定着された記録媒体Ｐは、定着ベルト２２と加圧ローラ３０との間から送出された後に、出力画像として画像形成装置本体１から排出される。
こうして、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００５３】
次に、図２〜図６にて、画像形成装置本体１における定着装置２０の構成・動作について詳述する。
図２に示すように、定着装置２０は、主として、定着補助ローラ２１、定着ベルト２２、支持ローラ２３、誘導加熱部（誘導加熱ユニット）２４、加圧ローラ３０、等で構成される。
【００５４】
ここで、定着補助ローラ２１は、ステンレス鋼等からなる芯金２１ａの表面に、シリコーンゴム等の弾性層２１ｂを形成したものである。定着補助ローラ２１の弾性層２１ｂは、肉厚が３〜１０ｍｍで、アスカー硬度が１０〜５０度となるように形成されている。定着補助ローラ２１は、不図示の駆動部によって図２の反時計方向に回転駆動される。
【００５５】
発熱部材としての支持ローラ２３は、磁性導電性材料からなる発熱層（円筒部）を備えている。支持ローラ２３の円筒部は、その肉厚（層厚）が０．６ｍｍ程度となるように形成されている。支持ローラ２３は、図２の反時計方向に回転する。支持ローラ２３の表裏面（外周面及び内周面である。）を挟むように、コイル部２５が配設されている（図３〜図５を参照できる。）。換言すると、支持ローラ２３は、ループ状に形成されたコイル部２５のループ内に間隙をあけて挟入されている。
【００５６】
ここで、発熱部材としての支持ローラ２３の材料として、ニッケル、鉄、クロム、又は、それらの合金等の磁性導電性材料を用いることができる。本実施の形態１では、支持ローラ２３の材料として、キューリー点が定着可能温度以上であって３００度以下となる整磁合金を用いている。具体的には、ニッケル、鉄、クロムの合金であって、各材料の添加量と加工条件とを調整することで所望のキューリー点を得ることができる。このように、キューリー点が定着ベルト２２の定着温度近傍となる磁性導電性材料にて支持ローラ２３を形成することで、支持ローラ２３は電磁誘導によって過昇温されることなく加熱されることになる。これについては、後で詳しく説明する。
なお、本実施の形態１では、支持ローラ２３を発熱層のみの構成としたが、支持ローラ２３の発熱層上に補強層、弾性層、断熱層等を設けることもできる。
【００５７】
図２を参照して、定着部材としての定着ベルト２２は、支持ローラ２３と定着補助ローラ２１とに張架・支持されている。
定着ベルト２２は、基材上に弾性層、離型層が順次形成された、多層構造のエンドレスベルトである。基材は、絶縁性の耐熱樹脂材料からなり、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルフォン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、フッ素樹脂等を用いることができる。基材の層厚は、熱容量及び強度の点から、３０〜２００μｍに形成されている。
【００５８】
定着ベルト２２の弾性層は、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム等からなり、層厚が５０〜５００μｍでアスカー硬度が５〜５０度となるように形成されている。これにより、出力画像において、光沢ムラのない均一な画質を得ることができる。
定着ベルト２２の離型層は、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）等のフッ素樹脂、これらの樹脂の混合物、又は、これらの樹脂を耐熱性樹脂に分散させたものである。離型層の層厚は、５〜５０μｍ（好ましくは、１０〜３０μｍである。）に形成されている。これにより、定着ベルト２２上のトナー離型性が担保されるとともに、定着ベルト２２の柔軟性が確保される。
【００５９】
図２〜図５を参照して、誘導加熱部２４は、支持ローラ２３の表裏面に対向するコイル部２５（磁束発生部材）と、コイル部２５及び支持ローラ２３を保持する保持部材４０と、で構成される。
ここで、コイル部２５は、複数のＵ字状部材２５ａ〜２５ｃからなり、支持ローラ２３の表裏面（内周面及び外周面である。）を挟むように配設された励磁コイルである。図５を参照して、複数のＵ字状部材２５ａ〜２５ｃは、それぞれ、互いに絶縁された複数の単線を束ねた縒り線構造体であって、支持ローラ２３の幅方向に平行に延設されている。Ｕ字状部材２５ａ〜２５ｃ（コイル部２５）の外周は、絶縁材料からなる被覆層（保護層）で被覆されている。
【００６０】
図４を参照して、コイル部２５の各Ｕ字状部材２５ａ〜２５ｃの幅方向の一端は内周面側と外周面側とを結ぶ折返し部になっていて、他端にはコネクタ４１を介して高周波電源部４９が接続されている。そして、高周波電源部４９から、１０ｋ〜１ＭＨｚ（好ましくは、１０ｋ〜３００ｋＨｚである。）の交番電流がコイル部２５に印加される。なお、誘導加熱部２４のコネクタ４１の構成については、後で図６にて詳述する。
【００６１】
図３〜図５に示すように、コイル部２５は、第１保持部４０ａ及び第２保持部４０ｂからなる保持部材４０に保持されている。
詳しくは、保持部材４０の第１保持部４０ａは、中空構造でループ状（Ｕ字状）に形成されていて、その内部にコイル部２５（複数のＵ字状部材２５ａ〜２５ｃ）が保持されている（図５を参照できる。）。保持部材４０の第２保持部４０ｂは、第１保持部４０ａと一体的に形成されていて、支持ローラ２３の内周面に当接して支持ローラ２３を回転自在に保持する（図３及び図４を参照できる。）。このような保持部材４０の構成によって、支持ローラ２３に対するコイル部２５の位置決めがされることになる。
【００６２】
ここで、保持部材４０は、その全部がコイル部２５に生じる熱を放散する放熱部で構成されている。
具体的に、本実施の形態１では、保持部材４０（第１保持部４０ａ及び第２保持部４０ｂ）が、耐熱性を有する高熱伝導性材料で形成されている。そして、この高熱伝導性材料の熱伝導率が、コイル部２５を被覆する被覆層（主として樹脂材料で形成されている。）の熱伝導率よりも高くなるように設定されている。これによって、コイル部２５に生じる熱は、放熱部として機能する保持部材４０によって積極的に放散されることになる。
【００６３】
放熱部としての保持部材４０を形成する高熱伝導性材料としては、支持ローラ２３に作用する磁束への影響を考慮して、アルミニウム、銅、等の非磁性金属が好適である。本願発明者が実験をおこなったところ、コイル部２５の温度は連続通紙時に１６０〜１８０℃程度にまで達するため、保持部材４０の耐熱温度は２００℃程度は必要になるが、上述の材料はその条件を充分満足する。
なお、保持部材４０を形成する高熱伝導性材料として、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素や、ＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンスルフィド）、ガラスフィラーを含有するＰＰＳ樹脂、ＰＥＥＫ樹脂（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＡＩ樹脂（ポリアミドイミド樹脂）、ＰＩ樹脂（ポリイミド）、フッ素樹脂等のエンジニアプラスチック、スーパーエンジニアプラスチック等を用いることもできる。
【００６４】
ここで、図３を参照して、放熱部としての保持部材４０は、その幅方向の範囲が、支持ローラ２３（発熱部材）の幅方向の範囲を含むように形成されている。すなわち、保持部材４０は、その幅方向の長さが支持ローラ２３の幅方向の長さよりも充分に長く両端が外部に露呈するように形成されている。これによって、放熱領域が充分に確保されて、保持部材４０によるコイル部２５に対する放熱性を高めることができる。
さらに、放熱部としての保持部材４０は、少なくともその一部が支持ローラ２３によって包囲されないように配設されている。本実施の形態１では、第１保持部４０ａの外周面側（支持ローラ２３の外周面に対向する側である。）と、保持部材４０の両端部と、が支持ローラ２３に包囲されずに外部に露呈している。これによって、放熱領域が充分に確保されて、保持部材４０によるコイル部２５に対する放熱性を高めることができる。
【００６５】
なお、保持部材４０の第２保持部４０ｂは、その外周面（支持ローラ２３との摺動面である。）に低摩擦材料をコーティング又は塗布することができる。具体的には、第２保持部４０ｂの外周面に、耐熱性を有するフッ素樹脂をコーティングしたり、フッ素グリスを塗布したりすることができる。これによって、支持ローラ２３が第２保持部４０ｂの周りを回転するときの摩擦抵抗を低減することができる。
【００６６】
このように構成された保持部材４０は、発熱部材としての支持ローラ２３（加熱部材）に対するコイル部２５の位置を定める。すなわち、支持ローラ２３に内接する第２保持部４０ｂと、第２保持部４０ｂと一体化された第１保持部４０ａとによって、支持ローラ２３に対するコイル部２５の位置決めがされる。具体的に、図４（Ａ）を参照して、支持ローラ２３の内周面とその内周面に対向するコイル部２５との間隙Ｇと、支持ローラ２３の外周面とその外周面に対向するコイル部２５との間隙Ｇと、は、いずれも０．５〜５０ｍｍの範囲になるように位置決めされる。
【００６７】
ここで、図４（又は図３）を参照して、保持部材４０は、定着装置２０の幅方向両端に固設された２つの側板４７によって支持される。これによって、定着装置２０における支持ローラ２３及びコイル部２５の位置も定まる。
このとき、保持部材４０によって保持されたコネクタ４１（コイル部２５の両先端に接続されている。）は、幅方向の奥側（図４の右側である。）に固設された高周波電源部４９のコネクタ部に接続される。これによって、高周波電源部４９からコイル部２５への通電が可能になる。
【００６８】
ここで、３つのＵ字状部材２５ａ〜２５ｃからなるコイル部２５に印加される交流電流の流路について説明する。
図６（Ａ）に示すように、本実施の形態１では、３つのＵ字状部材２５ａ〜２５ｃのそれぞれの両端子が、独立して２つのコネクタ４１に配置されている。具体的には、一方のコネクタ４１には、第１のＵ字状部材２５ａの一方の端子４１ａ１、第２のＵ字状部材２５ｂの一方の端子４１ｂ１、第３のＵ字状部材２５ｃの一方の端子４１ｃ１が配設されている。他方のコネクタ４１には、第１のＵ字状部材２５ａの他方の端子４１ａ２、第２のＵ字状部材２５ｂの他方の端子４１ｂ２、第３のＵ字状部材２５ｃの他方の端子４１ｃ２が配設されている。
【００６９】
そして、一方のコネクタ４１の端子４１ａ１〜４１ｃ１は、それぞれ、高周波電源部４９の端子４９ａ１〜４９ｃ１に接続される。他方のコネクタ４１の端子４１ａ２〜４１ｃ２は、それぞれ、高周波電源部４９の端子４９ａ２〜４９ｃ２に接続される。ここで、高周波電源部４９において、端子４９ｂ１と端子４９ａ２は接続され、端子４９ｃ１と端子４９ｂ２は接続され、端子４９ａ１と端子４９ｃ２は交流電源に接続されている。これによって、高周波電源部４９に接続されたコイル部２５に、交流電流の流路が１つ形成される。こうして、１つの交流電源を用いて、３つのＵ字状部材２５ａ〜２５ｃによる効率のよい交番磁界の形成が可能になる。
【００７０】
なお、本実施の形態１では、２つのコネクタ４１を保持部材４０に設置したが、１つのコネクタ４１を保持部材４０に設置することも可能である。
具体的に、図６（Ｂ）を参照して、保持部材４０に保持されたコネクタ４１には、２つの入出力端子４１ａ１、４１ｃ２が設置されている。２つの入出力端子は、それぞれ、第１のＵ字状部材２５ａの一方の端子４１ａ２、第３のＵ字状部材２５ｃの他方の端子４１ｃ２である。そして、この２つの入出力端子４１ａ１、４１ｃ２が、高周波電源部４９の２つの端子４９ａ、４９ｃに接続される。また、コネクタ４１内において、第２のＵ字状部材２５ｂの一方の端子４１ｂ１と第１のＵ字状部材２５ａの他方の端子４１ａ２とが接続され、第３のＵ字状部材２５ｃの一方の端子４１ｃ１と第２のＵ字状部材２５ｂの他方の端子４１ｂ２とが接続されている。これによって、高周波電源部４９に接続されたコイル部２５に、交流電流の流路が１つ形成される。こうして、１つの交流電源を用いて、３つのＵ字状部材２５ａ〜２５ｃによる効率のよい交番磁界の形成が可能になる。
【００７１】
図２を参照して、加圧ローラ３０は、アルミニウム、銅等からなる芯金３０ａ上にフッ素ゴム、シリコーンゴム等の弾性層３０ｂが形成されたものである。加圧ローラ３０の弾性層３０ｂは、肉厚が１〜５ｍｍで、アスカー硬度が２０〜５０度となるように形成されている。加圧ローラ３０は、定着ベルト２２（定着部材）を介して定着補助ローラ２１に圧接している。そして、定着ベルト２２と加圧ローラ３０との当接部（定着ニップ部である。）に、記録媒体Ｐが搬送される。
【００７２】
図示は省略するが、定着ベルト２２の外周面上であって定着ニップ部の上流側には、熱応答性の高い感温素子としてのサーミスタが当接されている。そして、サーミスタによって、定着ベルト２２上の表面温度（定着温度）が検知されて、誘導加熱ユニット２４の出力が調整される。
【００７３】
このように構成された定着装置２０は、次のように動作する。
定着補助ローラ２１の回転駆動によって、定着部材としての定着ベルト２２は図２中の矢印方向に周回するとともに、発熱部材（加熱部材）としての支持ローラ２３も反時計方向に回転して、加圧ローラ３０も矢印方向に回転する。定着ベルト２２は、支持ローラ２３の位置で加熱される。
【００７４】
詳しくは、高周波電源部４９からコイル部２５に１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの高周波交番電流を流すことで、コイル部２５のＵ字内（ループ内）に磁力線が双方向に交互に切り替わるように形成される。このように交番磁界が形成されることで、支持ローラ２３の温度がキューリー点以下である場合に、支持ローラ２３表面に渦電流が生じて、支持ローラ２３の電気抵抗によってジュール熱が発生して、支持ローラ２３が加熱される。こうして、定着ベルト２２は、発熱した支持ローラ２３から受ける熱によって加熱される。すなわち、本実施の形態１では、発熱部材としての支持ローラ２３が加熱部材としても機能することになる。
【００７５】
その後、コイル部２５によって発熱した定着ベルト２２表面は、サーミスタの位置を通過して、加圧ローラ３０との当接部に達する。そして、搬送される記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔを加熱して溶融する。
詳しくは、先に説明した作像プロセスを経てトナー像Ｔを担持した記録媒体Ｐが、ガイド板（不図示である。）に案内されながら定着ベルト２２と加圧ローラ３０との間に送入される（矢印Ｙの搬送方向の移動である。）。そして、定着ベルト２２から受ける熱と加圧ローラ３０から受ける圧力とによってトナー像Ｔが記録媒体Ｐに定着されて、記録媒体Ｐは定着ベルト２２と加圧ローラ３０との間から送出される。
【００７６】
加圧ローラ３０の位置を通過した定着ベルト２２表面は、その後に再び支持ローラ２３の位置に達する。このような一連の動作が連続的に繰り返されて、画像形成プロセスにおける定着工程が完了する。
【００７７】
このような定着工程において、支持ローラ２３の温度がキューリー点を超えた場合には、支持ローラ２３の発熱が制限されることになる。
すなわち、誘導加熱部２４によって加熱された支持ローラ２３の温度がキューリー点を超えた場合には、支持ローラ２３が磁性を失うために、表面近傍での渦電流の発生が制限される。これにより、支持ローラ２３におけるジュール熱の発生量が低下して、過昇温が抑止される。
【００７８】
このような自己温度制御能力は、本実施の形態１のように発熱部材２３に対してコイル部２５をループ状（Ｕ字状）に配設した場合、発熱部材２３の片面側（例えば、外周面側である。）にコイル部２５を配設した場合に比べて、特に高くなる。このような効果を示す実験例については、後で図１５〜図１７にて説明する。
【００７９】
次に、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）にて、誘導加熱部（誘導加熱ユニット）２４の挿脱動作について説明する。
図４（Ａ）は、定着装置２０に装着された状態の誘導加熱部２４を幅方向にみた概略断面図である。図４（Ｂ）は、定着装置２０から脱離（又は装着）する状態の誘導加熱部２４を幅方向にみた概略断面図である。
【００８０】
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、誘導加熱部２４は、支持ローラ２３の幅方向の一端側（図４の左側である。）から挿脱自在に設置される。すなわち、コイル部２５及び保持部材４０からなる誘導加熱部２４は、定着装置２から脱離（又は装着）する場合に、図４（Ｂ）の矢印方向に操作される。
【００８１】
なお、保持部材４０の一端側には鍔部４０ｃが設けられている。そして、誘導加熱ユニット２４を定着装置２０に装着するときに、鍔部４０ｃが側板４７に当接することで、誘導加熱部２４の定着装置２０における幅方向の位置が定まる。
また、側板４７と支持ローラ２３との間にはスペーサ４８が設置されている。これにより、支持ローラ２３の定着装置２０における幅方向の位置が定まる。
【００８２】
このように、コイル部２５及び保持部材４０からなる誘導加熱部２４は、メンテナンスの頻度が比較的多い定着ベルト２２に対して容易に着脱することができる。これにより、メンテナンス時（又は組付時）における作業者の作業効率が向上する。特に、定着装置２０をユーザー自身がメンテナンスする場合に、メンテナンス性の高い本実施の形態１の構成は有用となる。
【００８３】
以上説明したように、本実施の形態１では、電磁誘導加熱方式の定着装置２０において、キューリー点を定着温度近傍に設定した支持ローラ２３の表裏面を挟むようにコイル部２５を配設している。これにより、支持ローラ２３における自己温度制御の能力が高まり、小サイズの記録媒体を連続的に定着した場合や装置が突発的に駆動停止した場合等であっても、定着ベルト２２の過昇温を確実に抑止することができる。
また、コイル部２５を保持して支持ローラ２３に対する位置を定める保持部材４０とともに、コイル部２５をユニット化している。これにより、支持ローラ２３に対する高い加熱効率が安定的に維持されるとともに、定着装置２０の組付性及びメンテナンス性が向上する。
さらに、保持部材４０を高熱伝導性材料で形成して、保持部材４０の全部を放熱部としている。これにより、コイル部２５の温度上昇が軽減されて、定着装置２０の電力消費の損失を少なくすることができる。
【００８４】
なお、本実施の形態１では、コイル部２５を複数のＵ字状部材２５ａ〜２５ｃで構成したが、コイル部２５を単数のＵ字状部材で構成することもできる。また、本実施の形態１では、Ｕ字状部材２５ａ〜２５ｃを互いに絶縁された複数の単線を束ねた縒り線構造体としたが、Ｕ字状部材２５ａ〜２５ｃを単線構造体（引抜き加工等により製造される。）とすることもできる。さらに、コイル部２５が支持ローラ２３の表裏面を複数巻回する構成とすることもできる。これらの場合であっても、本実施の形態１とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００８５】
また、本実施の形態１では、コイル部に生じる熱を放散する放熱部を高熱伝導性材料で形成したが、放熱部をヒートパイプとすることもできる。ヒートパイプは、減圧したパイプの内部に作動液を封入したもので、受熱側が加熱されると作動液が蒸気になって放熱側に流れて、そこで放熱して液体となった後に毛細管現象によって液体が受熱側に戻るサイクルが繰り返されることで、受熱側から放熱側に熱を伝えるものである。したがって、保持部材４０の一部又は全部をヒートパイプで構成した場合（保持部材４０の表面にヒートパイプを設置した場合も含む。）も、本実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００８６】
実施の形態２．
図７及び図８にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図７は、実施の形態２における定着装置の一部を示す断面図であって、前記実施の形態１における図５に相当する図である。図８は、誘導加熱部を幅方向にみた断面図であって、前記実施の形態１における図４（Ａ）に相当する図である。本実施の形態２の定着装置は、保持部材４０に断熱部４０ｂが設けられている点が、前記実施の形態１のものとは相違する。
【００８７】
図７及び図８を参照して、本実施の形態２における定着装置２０において、保持部材４０は、その一部がコイル部２５に生じる熱を放散する放熱部で構成され、その他の部分がコイル部２５に入力する熱を遮断する断熱部で構成されている。
具体的に、保持部材４０の第１保持部４０ａは、高熱伝導性材料（前記実施の形態１と同様の材料である。）で形成されている。そして、保持部材４０の第２保持部４０ｂは、耐熱性を有する断熱材料で形成されている。これにより、第１保持部４０ａが放熱部として機能して、第２保持部４０ｂが断熱部として機能することになる。
【００８８】
すなわち、コイル部２５自身に生じた熱は、放熱部として機能する第１保持部４０ａを介して外部に向けて放散される。また、支持ローラ２３等からコイル部２５に向けて移動する輻射熱は、断熱部として機能する第２保持部４０ｂによってその大部分が遮断される。したがって、本実施の形態２では、コイル部２５の温度上昇がさらに軽減されて、定着装置２０の電力消費の損失をさらに少なくすることができる。
【００８９】
以上説明したように、本実施の形態２では、電磁誘導加熱方式の定着装置２０において、支持ローラ２３（発熱部材）の表裏面を挟むようにコイル部２５を配設して、そのコイル部２５を保持して支持ローラ２３に対する位置を定める保持部材４０に放熱部４０ａ及び断熱部４０ｂを設けている。これにより、支持ローラ２３における自己温度制御の能力が高まり、小サイズの記録媒体Ｐを連続的に定着した場合や装置が突発的に駆動停止した場合等であっても過昇温を確実に抑止できるとともに、高い発熱効率を安定的に維持できて、電力消費の損失を少なくすることができる。
【００９０】
実施の形態３．
図９及び図１０にて、この発明の実施の形態３について詳細に説明する。
図９は、実施の形態３における定着装置の一部を示す断面図であって、前記実施の形態２における図７に相当する図である。図１０は、誘導加熱部を幅方向にみた断面図であって、前記実施の形態２における図８に相当する図である。本実施の形態３の定着装置は、保持部材４０の構成が、前記実施の形態２のものとは相違する。
【００９１】
図９及び図１０を参照して、本実施の形態３における定着装置２０も、前記実施の形態２のものと同様に、保持部材４に放熱部と断熱部とが設けられている。
本実施の形態３では、保持部材４０の第１保持部４０ａは、その一部がループ状に形成されていてコイル部２５を保持するとともに、支持ローラ２３の内周面に当接して支持ローラ２３を回転自在に保持している。第１保持部４０ａは、耐熱性を有する断熱材料で形成されていて、断熱部として機能する。
保持部材４０の第２保持部４０ｂは、内周面側のコイル部２５を第１保持部４０ａとともに保持する。第２保持部４０ｂは、高熱伝導性材料（前記実施の形態１と同様の材料である。）で形成されていて、放熱部として機能する。
【００９２】
すなわち、コイル部２５自身に生じた熱は、放熱部として機能する第２保持部４０ｂを介して外部に向けて放散される。また、支持ローラ２３等からコイル部２５に向けて移動する輻射熱は、断熱部として機能する第１保持部４０ａによってその大部分が遮断される。したがって、本実施の形態３では、前記実施の形態２と同様に、コイル部２５の温度上昇がさらに軽減されて、定着装置２０の電力消費の損失をさらに少なくすることができる。
【００９３】
以上説明したように、本実施の形態３では、電磁誘導加熱方式の定着装置２０において、支持ローラ２３（発熱部材）の表裏面を挟むようにコイル部２５を配設して、そのコイル部２５を保持して支持ローラ２３に対する位置を定める保持部材４０に放熱部４０ｂ及び断熱部４０ａを設けている。これにより、支持ローラ２３における自己温度制御の能力が高まり、小サイズの記録媒体Ｐを連続的に定着した場合や装置が突発的に駆動停止した場合等であっても過昇温を確実に抑止できるとともに、高い発熱効率を安定的に維持できて、電力消費の損失を少なくすることができる。
【００９４】
実施の形態４．
図１１及び図１２にて、この発明の実施の形態４について詳細に説明する。
図１１は、実施の形態４における定着装置を示す断面図であって、前記実施の形態１の図２に相当する図である。図１２は、定着ベルト２２を示す部分拡大断面図である。本実施の形態４の定着装置は、コイル部２５が支持ローラ２３及び定着ベルト２２の表裏面に対向するように配設されている点が、コイル部２５が支持ローラ２３の表裏面にのみ対向するように配設されている前記実施の形態１のものとは相違する。
【００９５】
図１１に示すように、コイル部２５は、定着ベルト２２が巻装された支持ローラ２３の位置であって、支持ローラ２３及び定着ベルト２２の表裏面（内周面及び外周面）に対向するように幅方向に略平行に延設されている。コイル部２５と保持部材（不図示である。）とからなる誘導加熱部２４は、定着装置２０に対して挿脱自在に設置されている。本実施の形態４の定着装置２０は、コイル部２５が設置される位置が異なる以外は、前記実施の形態１のものとほぼ同様の構成になっている。ただし、本実施の形態４の定着ベルト２２には、発熱層が設けられている。
【００９６】
以下、定着ベルト２２について詳述する。
図１２（Ａ）に示すように、定着ベルト２２は、基材２２ａ上に発熱層２２ｂ、弾性層２２ｃ、離型層２２ｄが順次形成された、多層構造のエンドレスベルトである。基材２２ａは、絶縁性の耐熱樹脂材料からなり、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、フッ素樹脂等を用いることができる。基材２２ａの層厚は、熱容量及び強度の点から、３０〜２００μｍに形成されている。
【００９７】
定着ベルト２２の発熱層２２ｂは、磁性導電性材料からなり、その層厚が１〜２０μｍに形成されている。発熱層２２ｂは基材２２ａ上に、メッキ、スパッタ、真空蒸着等によって形成される。
ここで、発熱層２２ｂの材料として、ニッケル、ステンレス鋼等の磁性導電性材料を用いることができる。本実施の形態４では、発熱層２２ｂの材料として、キューリー点が定着可能温度以上であって３００℃以下となる整磁合金を用いている。具体的には、ニッケル、鉄、クロムの合金であって、各材料の添加量と加工条件とを調整することで所望のキューリー点を得ることができる。このように、キューリー点が定着ベルト２２の定着温度近傍となる磁性導電性材料にて発熱層２２ｂを形成することで、発熱層２２ｂは電磁誘導によって過昇温されることなく加熱されることになる。これについては、後で図１５〜図１７を用いて詳しく説明する。
【００９８】
定着ベルト２２の弾性層２２ｃは、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム等からなり、層厚が５０〜５００μｍでアスカー硬度が５〜５０度となるように形成されている。これにより、出力画像において、光沢ムラのない均一な画質を得ることができる。
【００９９】
定着ベルト２２の離型層２２ｄは、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂、これらの樹脂の混合物、又は、これらの樹脂を耐熱性樹脂に分散させたものである。離型層２２ｄの層厚は、５〜５０μｍ（好ましくは、１０〜３０μｍである。）に形成されている。これにより、定着ベルト２２上のトナー離型性が担保されるとともに、定着ベルト２２の柔軟性が確保される。
なお、定着ベルト２２の各層２２ａ〜２２ｄの間に、プライマ層等を設けることもできる。
【０１００】
なお、本実施の形態４では、発熱部材としての定着ベルト２２を４層構造体（図１２（Ａ）の構造体である。）としたが、図１２（Ｂ）〜（Ｄ）の多層構造体とすることもできる。
図１２（Ｂ）の定着ベルト２２は、発熱層２２ｂ、弾性層２２ｃ、離型層２２ｄからなる。ここで、発熱層２２ｂは、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、フッ素樹脂等の樹脂材料に、磁性導電性粒子を分散したものを用いることもできる。その場合、樹脂材料に対して磁性導電性粒子を２０〜９０重量％の範囲内で添加する。具体的には、ワニス状態の樹脂材料中に、ロールミル、サンドミル、遠心脱泡装置等の分散装置を用いて磁性導電性粒子を分散する。これを溶剤により適当な粘度に調整して、金型により所望の層厚に成形する。
【０１０１】
図１２（Ｃ）の定着ベルト２２は、複数の発熱層２２ｂを基材２２ａ中に設けて、その上に弾性層２２ｃ、離型層２２ｄを順次形成している。
図１２（Ｄ）の定着ベルト２２は、基材２２ａ上に複数の発熱層２２ｂを備えた弾性層２２ｃを形成して、さらに表面層として離型層２２ｄを形成している。
これらの定着ベルト２２を用いた場合にも、後述する本実施の形態４の効果と同様の効果を得ることができる。
【０１０２】
また、本実施の形態４においても、支持ローラ２３及び発熱層２２ｂの表裏面を挟むようにコイル部２５を配設して、そのコイル部２５を保持して支持ローラ２３及び発熱層２２ｂに対する位置を定める保持部材を設けている。さらに、前記各実施の形態と同様に、保持部材に放熱部（又は、放熱部及び断熱部）を設けている。これにより、コイル部２５の温度上昇が軽減されて、定着装置２０の電力消費の損失を少なくすることができる。
【０１０３】
このように構成された定着装置２０は、次のように動作する。
定着補助ローラ２１の回転駆動によって、定着ベルト２２は図１１中の矢印方向に周回するとともに、支持ローラ２３も反時計方向に回転して、加圧ローラ３０も矢印方向に回転する。定着ベルト２２は、コイル部２５との対向位置で加熱される。
【０１０４】
詳しくは、高周波電源部４９からコイル部２５に１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの高周波交番電流を流すことで、コイル部２５のループ内に磁力線が双方向に交互に切り替わるように形成される。このように交番磁界が形成されることで、支持ローラ２３及び発熱層２２ｂの温度がキューリー点以下である場合に、支持ローラ２３表面と定着ベルト２２の発熱層２２ｂとに渦電流が生じて、支持ローラ２３及び発熱層２２ｂの電気抵抗によってジュール熱が発生して、支持ローラ２３及び発熱層２２ｂが加熱される。こうして、定着ベルト２２は、発熱した支持ローラ２３から受ける熱と、自身の発熱層２２ｂの発熱と、によって加熱される。
【０１０５】
その後、コイル部２５によって発熱した定着ベルト２２表面は、サーミスタの位置を通過して、加圧ローラ３０との当接部に達する。そして、搬送される記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔを加熱して溶融する。
【０１０６】
加圧ローラ３０の位置を通過した定着ベルト２２表面は、その後に再びコイル部２５との対向位置に達する。このような一連の動作が連続的に繰り返されて、画像形成プロセスにおける定着工程が完了する。
【０１０７】
このような定着工程において、支持ローラ２３及び発熱層２２ｂの温度がキューリー点を超えた場合には、支持ローラ２３及び発熱層２２ｂの発熱が制限されることになる。
すなわち、誘導加熱ユニット２４によって加熱された支持ローラ２３及び発熱層２２ｂの温度がキューリー点を超えた場合には、支持ローラ２３及び発熱層２２ｂが磁性を失うために、表面近傍での渦電流の発生が制限される。これにより、支持ローラ２３及び発熱層２２ｂにおけるジュール熱の発生量が低下して、過昇温が抑止される。
【０１０８】
以上説明したように、本実施の形態４では、電磁誘導加熱方式の定着装置２０において、支持ローラ２３及び定着ベルト２２（発熱部材）の表裏面を挟むようにコイル部２５を配設して、そのコイル部２５を保持して支持ローラ２３及び定着ベルト２２に対する位置を定める保持部材に放熱部を設けている。これにより、支持ローラ２３及び発熱層２２ｂにおける自己温度制御の能力が高まり、小サイズの記録媒体Ｐを連続的に定着した場合や装置が突発的に駆動停止した場合等であっても過昇温を確実に抑止できるとともに、高い発熱効率を安定的に維持できて、電力消費の損失を少なくすることができる。
【０１０９】
なお、本実施の形態４では、発熱層２２ｂを有する定着ベルト２２と、発熱層を有する支持ローラ２３と、を発熱部材として用いた。これに対して、定着ベルト２２及び支持ローラ２３のうちいずれか一方のみを発熱部材として用いることもできる。その場合も、本実施の形態４とほぼ同様の効果を得ることができる。
【０１１０】
実施の形態５．
図１３にて、この発明の実施の形態５について詳細に説明する。
図１３は、実施の形態５における定着装置を示す断面図であって、前記実施の形態１の図２に相当する図である。本実施の形態５の定着装置は、コイル部２５が定着ベルト２２の表裏面にのみ対向するように配設されている点が、コイル部２５が支持ローラ２３の表裏面にのみ対向するように配設されている前記実施の形態１のものとは相違する。
【０１１１】
図１３に示すように、コイル部２５は、支持ローラ２３及び定着補助ローラ２１に巻装されていない位置であって、定着ベルト２２の表裏面（内周面及び外周面）に対向するように幅方向に略平行に延設されている。コイル部２５と保持部材（不図示である。）とからなる誘導加熱部２４は、定着装置２０に対して挿脱自在に設置されている。本実施の形態５の定着装置２０は、コイル部２５が設置される位置が異なる以外は、前記実施の形態１のものとほぼ同様の構成になっている。ただし、本実施の形態５の支持ローラ２３には、発熱層が設けられていない。また、本実施の形態５の定着ベルト２２には、前記実施の形態４と同様に、発熱層２２ｂが設けられている。
【０１１２】
また、本実施の形態５においても、定着ベルト２２の表裏面を挟むようにコイル部２５を配設して、そのコイル部２５を保持して定着ベルト２２に対する位置を定める保持部材を設けている。さらに、前記各実施の形態と同様に、保持部材に放熱部（又は、放熱部及び断熱部）を設けている。これにより、コイル部２５の温度上昇が軽減されて、定着装置２０の電力消費の損失を少なくすることができる。
【０１１３】
このように構成された定着装置２０において、コイル部２５は、通電によって磁束を発生させて定着ベルト２２を加熱する。すなわち、コイル部２５に交番電流が供給されることで、コイル部２５のループ内に磁力線が形成されて、電磁誘導により定着ベルト２２の発熱層２２ｂが加熱される。そして、加熱された定着ベルト２２は、矢印Ｙ方向から搬送される記録媒体Ｐ上のトナー像を加熱・溶融して記録媒体Ｐに定着する。
【０１１４】
以上説明したように、本実施の形態５では、定着ベルト２２（発熱部材）の表裏面を挟むようにコイル部２５を配設して、そのコイル部２５を保持して定着ベルト２２に対する位置を定める保持部材に放熱部を設けている。これにより、定着ベルト２２の発熱層２２ｂにおける自己温度制御の能力が高まり、小サイズの記録媒体Ｐを連続的に定着した場合や装置が突発的に駆動停止した場合等であっても過昇温を確実に抑止できるとともに、高い発熱効率を安定的に維持できて、電力消費の損失を少なくすることができる。
【０１１５】
実施の形態６．
図１４にて、この発明の実施の形態６について詳細に説明する。
図１４は、実施の形態６における定着装置を示す断面図であって、前記実施の形態１の図２に相当する図である。本実施の形態６の定着装置は、発熱部材として定着ローラ３１を用いている点が、発熱部材として支持ローラ２３を用いている前記実施の形態１のものとは相違する。
【０１１６】
本実施の形態６の定着装置２０は、主として、発熱部材としての定着ローラ３１（定着部材）、加圧ローラ３０、誘導加熱部２４等で構成される。
定着ローラ３１は、キューリー点が定着可能温度以上であって３００℃以下となる整磁合金からなる発熱層３１ｂ、シリコーンゴム等からなる弾性層３１ａ、フッ素化合物等からなる離型層、等で構成される。
【０１１７】
また、誘導加熱部２４は、定着ローラ３１の表裏面（内周面及び外周面である。）を挟むように配設されたコイル部２５と、コイル部２５を保持するとともに定着ローラ３１に対するコイル部２５の位置を定める保持部材（不図示である。）と、で構成される。誘導加熱部２４は、定着装置２０に対して定着ローラ３１の幅方向一端側から挿脱自在に設置されている。
【０１１８】
また、本実施の形態６においても、定着ローラ３１の表裏面を挟むようにコイル部２５を配設して、そのコイル部２５を保持して定着ローラ３１に対する位置を定める保持部材を設けている。さらに、前記各実施の形態と同様に、保持部材に放熱部（又は、放熱部及び断熱部）を設けている。これにより、コイル部２５の温度上昇が軽減されて、定着装置２０の電力消費の損失を少なくすることができる。
【０１１９】
そして、コイル部２５に１０ｋ〜１ＭＨｚの交番電流が供給されることで、コイル部２５のループ内に磁力線が形成されて、電磁誘導により定着ローラ３１が加熱される。このようにして、加熱された定着ローラ３１は、矢印方向から搬送される記録媒体Ｐ上のトナー像を加熱・溶融して記録媒体Ｐに定着する。
本実施の形態６においても、定着ローラ３１の発熱層３１ｂの温度がキューリー点を超えた場合には、前記実施の形態１と同様に、発熱層３１ｂの加熱が効率よく制限されることになる。
【０１２０】
以上説明したように、本実施の形態６では、定着ローラ３１（発熱部材）の表裏面を挟むようにコイル部２５を配設して、そのコイル部２５を保持して定着ローラ３１に対する位置を定める保持部材に放熱部を設けている。これにより、定着ローラの発熱層３１ｂにおける自己温度制御の能力が高まり、小サイズの記録媒体Ｐを連続的に定着した場合や装置が突発的に駆動停止した場合等であっても過昇温を確実に抑止できるとともに、高い発熱効率を安定的に維持できて、電力消費の損失を少なくすることができる。
【０１２１】
実験例．
図１５〜図１７にて、前記各実施の形態で述べた効果を確認するための実験例について説明する。
図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は、実験装置を示す概略図である。図１５（Ａ）の実験装置は、発熱層３３を有するテストピース（前記各実施の形態の発熱部材に相当するものである。）の表裏面にループ状のコイル部２５を対向させたものである（前記各実施の形態における定着装置の構成である。）。図１５（Ｂ）の実験装置は、発熱層３３を有するテストピースの片面のみにコイル部２５を対向させたものである（従来の定着装置の構成である。）。
【０１２２】
すなわち、図１５（Ａ）の実験装置と図１５（Ｂ）の実験装置とは、コイル部２５の構成は同等であって、コイル部２５に対向するテストピース３３、３４の向きのみが異なることになる。
【０１２３】
ここで、テストピースは、発熱層３３のみのものと、発熱層３３上にアルミニウムからなる導電層３４を厚さ０．３ｍｍにて形成したものと、発熱層３３上にアルミニウムからなる導電層３４を厚さ０．８ｍｍにて形成したものと、の３種類を用意した。テストピースの発熱層３３は、表裏面の大きさが２５ｍｍ×５０ｍｍであって、厚さが０．２２ｍｍであって、キューリー温度が２４０℃の整磁合金からなる。テストピースの導電層３４も、表裏面の大きさを２５ｍｍ×５０ｍｍとした。
【０１２４】
また、実験装置のコイル部２５には、高周波電源部４９から、電力が２００〜１２００Ｗであって、励磁周波数が３６ｋＨｚと１３０ｋＨｚとの２種類の交番電流が印加される。これによって、コイル部２５近傍には、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示すような磁力線が形成される。
【０１２５】
図１６及び図１７は、上述の実験装置を用いておこなった実験例の結果を示すグラフである。図１６及び図１７において、横軸は電磁誘導を開始してからの時間を示し、縦軸は発熱層３３上の温度を示す。
図１６は図１５（Ａ）の実験装置を用いたときの実験結果であり、図１７は図１５（Ｂ）の実験装置を用いたときの実験結果である。
【０１２６】
図１６（Ａ）は、高周波電源部４９から出力される交番電流の周波数を３６ｋＨｚとしたときの、時間と温度との関係を示すグラフである。図１６（Ｂ）は、高周波電源部４９から出力される交番電流の周波数を１３０ｋＨｚとしたときの、時間と温度との関係を示すグラフである。また、図１６において、実線Ｒ０は発熱層３３のみのテストピースを用いた場合であり、実線Ｒ１は発熱層３３上に厚さ０．３ｍｍの導電層３４を形成したテストピースを用いた場合であり、実線Ｒ３は発熱層３３上に厚さ０．８ｍｍの導電層３４を形成したテストピースを用いた場合である。
【０１２７】
図１７（Ａ）は、高周波電源部４９から出力される交番電流の周波数を３６ｋＨｚとしたときの、時間と温度との関係を示すグラフである。図１７（Ｂ）は、高周波電源部４９から出力される交番電流の周波数を１３０ｋＨｚとしたときの、時間と温度との関係を示すグラフである。また、図１７において、実線Ｑ０は発熱層３３のみのテストピースを用いた場合であり、実線Ｑ１は発熱層３３上に厚さ０．３ｍｍの導電層３４を形成したテストピースを用いた場合であり、実線Ｑ３は発熱層３３上に厚さ０．８ｍｍの導電層３４を形成したテストピースを用いた場合である。
【０１２８】
図１６より、導電層３４の有無や交番電流の周波数に係わらず、発熱層３３の温度がキューリー点に達するとそれ以上の過昇温が防止されることがわかる。
これに対して、図１７（Ａ）より、励磁周波数を３６ｋＨｚにすると、厚さが０．８ｍｍ以上の導電層３４を設けなければ、発熱層３３の過昇温を防止できないことがわかる。同様に、図１７（Ｂ）より、励磁周波数を１３０ｋＨｚにすると、厚さが０．３ｍｍ以上の導電層３４を設けなければ、発熱層３３の過昇温を防止できないことがわかる。このように、コイル部２５を発熱部材（発熱層３３）の主面に対向させる場合には、主面の反対側に非磁性・低抵抗率の導電層を設ける必要がある。このことは、特開２００３−２１５９５６号公報等にある記載内容にも一致するものである。
【０１２９】
以上のことから、ループ状のコイル部２５内に発熱部材を挟入することで、発熱部材の自己温度制御の能力が高められることがわかる。さらに、図１６と図１７との比較から、ループ状のコイル部２５内に発熱部材を挟入することで、発熱部材の発熱効率（立ち上がり）も向上することがわかる。しかも、上述の効果は、発熱部材に導電層３４を設けることなく得られるものであるため、発熱部材の構成が簡素化される。したがって、低廉で、層間剥がれ等の導電層を設けることによる不具合がない発熱部材を提供することができる。
【０１３０】
なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】この発明の実施の形態１における画像形成装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の画像形成装置における定着装置を示す断面図である。
【図３】図２の定着装置における誘導加熱部の近傍を示す斜視図である。
【図４】誘導加熱ユニットを挿脱する状態を示す断面図である。
【図５】誘導加熱部の近傍を示す拡大断面図である。
【図６】誘導加熱部と通電部との電気的接続状態を示す概略図である。
【図７】この発明の実施の形態２における定着装置の一部を示す断面図である。
【図８】図７の定着装置における誘導加熱部を幅方向にみた断面図である。
【図９】この発明の実施の形態３における定着装置の一部を示す断面図である。
【図１０】図９の定着装置における誘導加熱部を幅方向にみた断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態４における定着装置を示す断面図である。
【図１２】定着ベルトを示す部分拡大断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態５における定着装置を示す断面図である。
【図１４】この発明の実施の形態６における定着装置を示す断面図である。
【図１５】各実施の形態における効果を確認するための実験装置を示す概略図である。
【図１６】図１５の実験装置による実験結果を示すグラフである。
【図１７】図１６に続く実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１３２】
１  画像形成装置本体（装置本体）、
２０  定着装置、  ２１  定着補助ローラ、
２２  定着ベルト（定着部材）、
２３  支持ローラ（発熱部材、加熱部材）、
２４  誘導加熱部（誘導加熱ユニット）、
２５  コイル部、  ２５ａ〜２５ｃ  Ｕ字状部材、
３０  加圧ローラ、  ３１  定着ローラ（発熱部材、定着部材）、
３３  発熱層、  ３４  導電層、
４０  保持部材、
４０ａ  第１保持部、  ４０ｂ  第２保持部、
４１  コネクタ、  ４７  側板、  ４８  スペーサ、
４９  高周波電源部。
【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】
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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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