(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、
磁束を発生させる磁束発生手段と、
前記磁束によって発熱する発熱部材と、を備え、
前記磁束発生手段は、前記発熱部材の表裏面にそれぞれ対向するように配設され、
前記発熱部材は、所定のキューリー点を有する第１発熱層と、該第１発熱層の体積抵抗率よりも低い体積抵抗率を有する第２発熱層と、を具備し、
前記第２発熱層は、幅方向中央部の体積抵抗率が幅方向両端部の体積抵抗率よりも低くなるように形成されたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記第２発熱層は、幅方向中央部の層厚が幅方向両端部の層厚よりも厚くなるように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】
前記第２発熱層は、非磁性材料からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記第１発熱層は、層厚及び体積抵抗率が幅方向の全域にわたって均一になるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記第１発熱層は、整磁合金からなることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記発熱部材は、前記第１発熱層に対して前記表裏面の側にそれぞれ前記第２発熱層を具備し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】
前記磁束発生手段は、前記発熱部材の前記表裏面を１回又は複数回挟むように離間して巻回されたコイルであ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】
前記磁束発生手段は、交番電流が印加される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】
前記発熱部材は、トナー像を溶融する定着部材を加熱する加熱部材であ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】
前記定着部材は、定着ベルトであって、
前記加熱部材は、定着補助ローラとともに前記定着ベルトを張架する支持ローラであって、
前記磁束発生手段は、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、
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９に記載の定着装置。
【請求項１１】
前記発熱部材は、トナー像を溶融する定着部材であ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１２】
前記定着部材は、搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラに当接する定着ローラであって、
前記磁束発生手段は、前記定着ローラの外周面及び内周面に対向するように配設されたことを特徴とする請求項１１に記載の定着装置。
【請求項１３】
前記定着部材は、周状に張架された定着ベルトであって、
前記磁束発生手段は、前記定着ベルトの外周面及び内周面に対向するように配設されたことを特徴とする請求項１１に記載の定着装置。
【請求項１４】
前記定着ベルトは、支持ローラと定着補助ローラとに張架され、
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１３に記載の定着装置。
【請求項１５】
前記磁束発生手段は、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たことを特徴とする請求項１４に記載の定着装置。
【請求項１６】
請求項１〜請求項１５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、電磁誘導加熱方式の定着装置と、それを備えた複写機、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、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、装置の立ち上げ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、発熱部材としての支持ローラ（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対向する加圧ローラ、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（励磁コイル）や、コイルに対向するコア部等で構成される。
【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、コイルに高周波の交番電流を流すことで、コイル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、定着ベルトを挟むようにコア部を形成する技術が開示されている。すなわち、誘導加熱部のコア部は、定着ベルトの外周面及び内周面に対向するように配設されている。この技術は、定着ベルトにおける発熱効率を向上することを目的としたものである。
【０００６】
また、特許文献３等には、電磁誘導加熱方式を用いた定着装置であって、誘導加熱部のコア部（磁性体コア）のキューリー点を幅方向で調整する技術が開示されている。詳しくは、幅方向両端部におけるコア部のキューリー点が、幅方向中央部のキューリー点に比べて小さくなるように形成している。この技術は、小サイズの記録媒体を通紙した場合に定着ベルトの幅方向両端部に生じる昇温を抑止することを目的としたものである。
【０００７】
また、特許文献４等には、電磁誘導加熱方式を用いた定着装置であって、定着ローラ（加熱ローラ）の軸芯が加熱されて軸受が劣化するのを抑止することを目的として、定着ローラの発熱層を、磁性材料からなる第１発熱層と、非磁性材料からなる第２発熱層と、で構成する技術が開示されている。
詳しくは、第１発熱層は、その固有抵抗が第２発熱層のものより高く、その肉厚が第２発熱層のものより厚くなるように形成されている。この技術は、非磁性材料からなる第２発熱層を主たる発熱層として、磁性材料からなる第１発熱層を設けることで磁束発生手段から発せられた磁束が定着ローラの軸芯に達しないようにするものである。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−８２５４９号公報
【特許文献２】特開２０００−２１４７０３号公報
【特許文献３】特開２０００−１６２９１２号公報
【特許文献４】再表ＷＯ２００３／４３３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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、定着部材の一部又は全部が過昇温することがあった。
【００１０】
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。
【００１１】
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（小サイズ紙）を連続的に通紙するような場合に、特に顕著になる。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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等の構成部材に熱的破損が生じることも考えられる。
【００１５】
このような問題を解決するために、発熱部材としての支持ローラを、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。）にて形成する方策が考えられる。すなわち、発熱部材のキューリー点をホットオフセットが発生しない温度近傍（例えば、２５０℃である。）に設定することで、発熱部材の過昇温を制限してホットオフセットの発生を抑止する効果が期待できる。
しかし、その場合、発熱部材の昇温はキューリー点近傍で鈍化してしまうために、キューリー点が目標の定着温度（例えば、１８０℃である。）に対してはるかに高くなっている磁性材料（例えば、軟鉄のキューリー点は７９０℃である。）を用いた発熱部材に比べて、目標の定着温度に達するまでの立ち上げ時間が長くなってしまうという問題が生じる。
【００１６】
一方、上述の特許文献２等の技術は、定着ベルトを挟むように配設するコア部の形状を最適化することで、定着ベルトにおける発熱効率を向上させるものである。したがって、上述の定着ベルトの過昇温を抑止する効果は期待できない。
【００１７】
また、上述の特許文献３等の技術は、誘導加熱部のコア部のキューリー点を幅方向で調整している。しかし、誘導加熱部によって加熱される定着部材の過昇温は、コア部に過昇温が生じる前に発生するために、上述の定着ベルトの過昇温を直接的に抑止する効果は期待できない。
【００１８】
また、特許文献４等の技術は、定着ローラの軸芯が加熱されるのを抑止するために、定着ローラの発熱層を磁性材料からなる第１発熱層と非磁性材料からなる第２発熱層とで構成するものであって、発熱部材（定着ローラ）の幅方向両端部における過昇温を防止する効果は期待できない。
【００１９】
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、自己温度制御性を有する発熱部材を用いた場合であっても、発熱効率が低下することなく立ち上げ時間が短く、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電磁誘導加熱方式の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】
【００２０】
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、所定のキューリー点を有する第１発熱層に加えて、第１発熱層に比べて体積抵抗率が低い第２発熱層を発熱部材に設けることによって、第１発熱層のみで発熱部材を構成するときに比べて、発熱部材における発熱効率を低下させることなく、高い自己温度制御能力（自己温度制御性）を維持することができる。特に、発熱部材の表裏面を挟むようにコイルを配設する場合には、コイルを発熱部材の片面側にのみ対向させて配設したときに比べて、その発熱効率及び自己温度制御性が高められる。さらに、立ち上げ時間が短くなるように第１発熱層のキューリー点を高めに設定した場合（画像形成装置を高速化する場合等である。）であっても、第２発熱層の層厚又は／及び体積抵抗率が幅方向の位置によって異なるように形成することで、小サイズ紙を連続通紙したときの発熱部材の幅方向両端部の過昇温を確実に抑止することができる。
【００２１】
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、磁束を発生させる磁束発生手段と、前記磁束によって発熱する発熱部材と、を備え、前記磁束発生手段は、前記発熱部材の表裏面にそれぞれ対向するように配設され、前記発熱部材は、所定のキューリー点を有する第１発熱層と、該第１発熱層の体積抵抗率よりも低い体積抵抗率を有する第２発熱層と、を具備し、前記第２発熱層は、幅方向中央部の体積抵抗率が幅方向両端部の体積抵抗率よりも低くなるように形成されたものである。
【００２２】
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、前記第２発熱層は、幅方向中央部の層厚が幅方向両端部の層厚よりも厚くなるように形成されたものである。
【００２３】
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１又は請求項２に記載の発明において、前記第２発熱層は、非磁性材料からなるものである。
【００２４】
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１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記第１発熱層は、層厚及び体積抵抗率が幅方向の全域にわたって均一になるように形成されたものである。
【００２５】
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〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記第１発熱層は、整磁合金からなるものである。
【００２６】
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、前記発熱部材は、前記第１発熱層に対して前記表裏面の側にそれぞれ前記第２発熱層を具備したものである。
【００２７】
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、前記磁束発生手段は、前記発熱部材の前記表裏面を１回又は複数回挟むように離間して巻回されたコイルとしたものである。
【００２８】
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、前記磁束発生手段は、交番電流が印加されるものである。
【００２９】
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、前記発熱部材を、トナー像を溶融する定着部材を加熱する加熱部材としたものである。
【００３０】
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９に記載の発明において、前記定着部材は、定着ベルトであって、前記加熱部材は、定着補助ローラとともに前記定着ベルトを張架する支持ローラであって、前記磁束発生手段は、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、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。
【００３１】
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１〜請求項８のいずれかに記載の発明において、前記発熱部材を、トナー像を溶融する定着部材としたものである。
【００３２】
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１１に記載の発明において、前記定着部材は、搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラに当接する定着ローラであって、前記磁束発生手段は、前記定着ローラの外周面及び内周面に対向するように配設されたものである。
【００３３】
また、請求項１３記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１１に記載の発明において、前記定着部材は、周状に張架された定着ベルトであって、前記磁束発生手段は、前記定着ベルトの外周面及び内周面に対向するように配設されたものである。
【００３４】
また、請求項１４記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１３に記載の発明において、前記定着ベルトは、支持ローラと定着補助ローラとに張架され、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。
【００３５】
また、請求項１５記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１４に記載の発明において、前記磁束発生手段は、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たものである。
【００３６】
また、請求項１６記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項１５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】
【００３９】
本発明は、磁束発生手段に表裏面が対向するように配設された発熱部材が、所定のキューリー点を有する第１発熱層と、層厚又は／及び体積抵抗率が幅方向の位置によって異なるように形成された低体積抵抗率の第２発熱層と、を具備する。これにより、装置の立ち上がりを鈍化させることなく、発熱部材の自己温度制御によって過昇温を簡易かつ確実に防止するとともに、発熱部材の構造が簡易で、小サイズ紙を連続通紙した場合等でも発熱部材の幅方向両端部における過昇温が生じることのない、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】
【００４０】
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。
【００４１】
実施の形態１．
図１〜図７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レーザープリンタの装置本体、３は画像情報に基いた露光光Ｌを感光体ドラム１８上に照射する露光部、４は装置本体１に着脱自在に設置される作像部としてのプロセスカートリッジ、７は感光体ドラム１８上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐに転写する転写部、１０は出力画像が載置される排紙トレイ、１１、１２は転写紙等の記録媒体Ｐが収納された給紙部、１３は記録媒体Ｐを転写部７に搬送するレジストローラ、１５は手差し給紙部、１８は像担持体としての感光体ドラム、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、を示す。
【００４２】
図１を参照して、画像形成装置における、通常の画像形成時の動作について説明する。
まず、露光部３から、画像情報に基づいたレーザ光等の露光光Ｌが、プロセスカートリッジ４の感光体ドラム１８上に向けて発せられる。感光体ドラム１８は図中の反時計方向に回転しており、所定の電子写真プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程）を経て、感光体ドラム１８上に画像情報に対応したトナー像が形成される。その後、感光体ドラム１８上に形成されたトナー像は、転写部７で、レジストローラ１３により搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。
なお、図示は省略するが、プロセスカートリッジ４には、感光体ドラム１８、感光体ドラム１８上を帯電する帯電部、トナー（現像剤）が収容されていて感光体ドラム１８上に形成された静電潜像を現像する現像部、感光体ドラム１８上に残存する未転写トナーを除去するクリーニング部、等が一体的に設けられている。
【００４３】
一方、転写部７に搬送される記録媒体Ｐは、次のように動作する。
まず、画像形成装置本体１の複数の給紙部１１、１２、１５のうち、１つの給紙部が自動又は手動で選択される（例えば、最上段の給紙部１１が選択されたものとする。）。そして、給紙部１１に収納された記録媒体Ｐの最上方の１枚が、搬送経路Ｋの位置に向けて搬送される。その後、記録媒体Ｐは、搬送経路Ｋを通過してレジストローラ１３の位置に達する。そして、レジストローラ１３の位置に達した記録媒体Ｐは、感光体ドラム１８上に形成されたトナー像と位置合わせをするためにタイミングを合わせて、転写部７に向けて搬送される。
【００４４】
そして、転写工程後の記録媒体Ｐは、転写部７の位置を通過した後に、搬送経路を経て定着装置２０に達する。定着装置２０に達した記録媒体Ｐは、定着ベルトと加圧ローラとの間に送入されて、定着ベルトから受ける熱と加圧ローラ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、定着ベルトと加圧ローラ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から排出されて、排紙トレイ１０上に載置される。
こうして、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００４５】
次に、図２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、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２４、加圧ローラ３０、サーミスタ３８、ガイド板３５、分離板３６、等で構成される。
【００４６】
ここで、定着補助ローラ２１は、ステンレス、炭素鋼等からなる芯金の表面に、シリコーンゴム等の弾性層を形成したものである。定着補助ローラ２１の弾性層は、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、不図示の駆動装置によって図２の反時計方向に回転駆動される。
【００４７】
加熱部材（発熱部材）としての支持ローラ２３は、直径が２０ｍｍの円筒状に形成されている。支持ローラ２３は、磁性導電性材料からなり所定のキューリー点を有する第１発熱層２３ａ（層厚が０．２ｍｍ程度である。）と、低体積抵抗率を有する第２発熱層２３ｂ（層厚が１５μｍ程度である。）と、で構成されている。詳しくは、図６に示すように、第１発熱層２３ａに対して表裏面の側（内周面側と外周面側とである。）にそれぞれ第２発熱層２３ｂが設けられている。なお、本実施の形態１では、第２発熱層２３ｂは、その層厚が幅方向の位置によって異なるように形成されている。これについては、後で図６を用いて詳述する。
【００４８】
ここで、支持ローラ２３の第１発熱層２３ａは、キューリー点が３００℃程度となる材料で形成されている。第１発熱層２３ａの材料として、ニッケル、鉄、クロム、モリブデン、コバルト、バナジウム、銅、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、第１発熱層２３ａの材料として、キューリー点が３００℃（定着可能温度以上である。）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が調整されてキューリー点が３００℃に設定されている。
このように、所定のキューリー点を有する整磁合金からなる第１発熱層２３ａを支持ローラ２３に設けることで、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。
【００４９】
なお、第１発熱層２３ａの厚さ（層厚）Ｄ１は、第１発熱層２３ａの温度がキューリー点以下であるときの浸透深さ（第１発熱層の体積抵抗率及び比透磁率と、コイル２５に印加される交番電流の周波数と、で定まる。）をδ１としたときに、
３×δ１≦Ｄ１≦１７×δ１        …式（１）
なる関係が成立するように設定されている。これによって、支持ローラ２３における発熱効率及び自己温度制御性が向上することになる。
【００５０】
一方、支持ローラ２３の第２発熱層２３ｂは、第１発熱層２３ａの体積抵抗率よりも低い体積抵抗率を有する導電性材料で形成されている。第１発熱層２３ａの体積抵抗率が８．０×１０-7Ω・ｍであるために、第２発熱層２３ｂは体積抵抗率が８．０×１０-7Ω・ｍよりも低い材料にて形成されている。具体的には、体積抵抗率が３．０×１０-8Ω・ｍ以下となる、銅、金、銀等を第２発熱層２３ｂとして用いることが好ましい。本実施の形態１では、第２発熱層２３ｂの材料として、非磁性材料の銅を用いている。
【００５１】
なお、第２発熱層２３ｂの厚さ（層厚）Ｄ２は、第２発熱層２３ｂの浸透深さ（第２発熱層の体積抵抗率及び比透磁率と、コイル２５に印加される交番電流の周波数と、で定まる。）をδ２としたときに、
Ｄ２≦δ２        …式（２）
なる関係が成立するように設定されている。これによって、支持ローラ２３における発熱効率及び自己温度制御性が向上することになる。
【００５２】
このように構成された支持ローラ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。）に対向するように、コイル２５が配設されている（図４を参照できる。）。磁束発生手段としてのコイル２５から発生される磁束によって、第１発熱層２３ａが主たる発熱層（発熱主層）として電磁誘導加熱され、第２発熱層２３ｂが従たる発熱層（発熱補助層）として電磁誘導加熱されることになる。
なお、本実施の形態１では、支持ローラ２３を第１発熱層２３ａ及び第２発熱層２３ｂで構成したが、支持ローラ２３の発熱層２３ａ、２３ｂ上に補強層、弾性層、断熱層等を設けることもできる。
また、第２発熱層２３ｂの防錆性を高めるために、第２発熱層２３ｂ上に層厚が０．５μｍ程度のニッケル層を設けることもできる。
【００５３】
以下、定着ベルト２２について詳述する。
図２を参照して、発熱部材としての定着ベルト２２（定着部材）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。
図３（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。
【００５４】
定着ベルト２２の発熱層２２ｂ（導電層）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１では、発熱層２２ｂの材料として、キューリー点が定着目標温度以上であって３５０℃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、後で詳しく説明する。
なお、定着ベルト２２の発熱層２２ｂも、支持ローラ２３と同様に、所定のキューリー点を有する第１発熱層と、低体積抵抗率の材料からなる第２発熱層と、で構成することができる。
【００５５】
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。
【００５６】
定着ベルト２２の離型層２２ｄ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。
【００５７】
なお、本実施の形態１では、発熱部材としての定着ベルト２２を４層構造体（図３（Ａ）の構造体である。）としたが、図３（Ｂ）〜（Ｄ）の多層構造体とすることもできる。
図３（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２０〜９８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。
【００５８】
図３（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３（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、本実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５９】
図２及び図４を参照して、交番磁界を生成する磁束発生手段としての誘導加熱部２４は、ループ状に形成されたコイル２５で構成される。
ここで、磁束発生手段としてのコイル２５は、発熱部材としての定着ベルト２２及び支持ローラ２３の表裏面（内周面及び外周面である。）を１回挟むように離間して巻回された励磁コイルである。換言すると、定着ベルト２２及び支持ローラ２３の一部が、ループ状のコイル２５のループ内に挟入されている。図４に示すように、コイル２５は、定着ベルト２２及び支持ローラ２３の幅方向に平行に延設されている。コイル２５の幅方向の一端は内周面側と外周面（発熱主面である。）側とを結ぶ折返し部になっていて、他端には高周波電源部４０が接続されている。そして、高周波電源部４０から、１０ｋ〜１ＭＨｚ（好ましくは、２０ｋ〜３００ｋＨｚである。）の交番電流がコイル２５に印加される。
【００６０】
ここで、コイル２５は、表面に絶縁被膜を施した細い導線が複数撚り合わせて束ねられたリッツ線である。一般に、導線の径が小さいほど高周波交番電流を印加したときの損失が小さくなる反面、強度が低下して巻回による破断が生じ易くなる。そのため、コイルは、各導線の素線径を０．０５ｍｍ以上にすることが好ましい。また、各導線の素線径は、素線全域に電流が流れることを考慮して、コイルに印加される交番電流の周波数から算出される浸透深さの２倍以下にすることが好ましい。なお、浸透深さδは次式で求まる。
δ＝５０３・〔ρ／（μｆ）〕1/2
上式において、ρは材料の体積固有抵抗率（体積抵抗率）であり、μは材料の比透磁率であり、ｆは材料を励磁する交番電流の周波数である。
【００６１】
また、コイルをリッツ線とする場合、その撚り本数が多ければ断面積が増えるために耐電流量が増加する反面、巻回するための柔軟性が低下するとともに、占有面積が増えてレイアウト上のデメリットとなる。これらのことを考慮して、本実施の形態１のコイル２５は、素線径が０．１５ｍｍの導線を１５０本撚り合わせたものを用いている。
【００６２】
なお、本実施の形態１では、定着ベルト２２及び支持ローラ２３の表裏面に対してコイル２５を１回（巻数１である。）だけ挟むように離間して巻回したが、図５に示すように、定着ベルト２２及び支持ローラ２３の表裏面に対してコイル２５を複数回挟むように離間して巻回することもできる。このとき、コイル２５の巻数は、１〜５０回が好ましく、１〜１０回がさらに好ましい。
なお、本実施の形態１では、コイル２５をリッツ線で構成したが、コイル２５を１本の導線で構成することもできる。
また、コイル２５が支持ローラ２３及び定着ベルト２２の表裏面に対向しない領域において漏れ磁場が形成されるのを抑止するために、コアを設置して磁路を整形したり、銅やアルミ等の非磁性低抵抗の導電体カバーを設置したりすることもできる。
【００６３】
図２を参照して、加圧ローラ３０は、アルミニウム、銅等からなる円筒部材上にフッ素ゴム、シリコーンゴム等の弾性層が形成されたものである。加圧ローラ３０の弾性層は、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。
【００６４】
定着ベルト２２と加圧ローラ３０との当接部の入口側には、記録媒体Ｐの搬送を案内するガイド板３５が配設されている。
定着ベルト２２と加圧ローラ３０との当接部の出口側には、記録媒体Ｐの搬送を案内するとともに記録媒体Ｐが定着ベルト２２から分離するのを促進する分離板３６が配設されている。
【００６５】
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、熱応答性の高いサーミスタ３８（感温素子）が当接されている。そして、サーミスタ３８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、誘導加熱部２４の出力が調整される。
【００６６】
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２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２５との対向位置（支持ローラ２３の位置である。）で加熱される。
【００６７】
詳しくは、高周波電源部４０からコイル２５に１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの高周波交番電流を流すことで、コイル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（第１発熱層２３ａ）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。
【００６８】
その後、コイル２５によって発熱した定着ベルト２２表面は、サーミスタ３８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３５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。
【００６９】
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。
【００７０】
このような定着工程において、支持ローラ２３（第１発熱層２３ａ）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、誘導加熱部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（第１発熱層２３ａ）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。
【００７１】
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２２ｂ、２３に対してコイル２５をループ状に配設した場合、発熱部材２２ｂ、２３の発熱主面側（外周面側である。）のみに対向するようにコイル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１２〜図１４にて説明する。
【００７２】
ここで、本実施の形態１では、図６を参照して、発熱部材としての支持ローラ２３が、所定のキューリー点を有する第１発熱層２３ａと、該第１発熱層の体積抵抗率よりも低い体積抵抗率を有する第２発熱層２３ｂ（第１発熱層２３ａに対して表裏面の側にそれぞれ形成されている。）と、で構成されている。
そして、第２発熱層２３ｂは、その層厚が幅方向の位置によって異なるように形成されている。具体的には、外周面側の第２発熱層２３ｂは、幅方向中央部のみに形成されていて、幅方向両端部には形成されていない。なお、本実施の形態１では、外周面側の第２発熱層２３ｂが中央２１０ｍｍに形成されている（Ａ４サイズの短手方向に対応している。）。
これに対して、第１発熱層２３ａは、その層厚（又は体積抵抗率）が幅方向の全域（本実施の形態１では３２６ｍｍである。）にわたって均一になるように形成されている。
【００７３】
このような構成により、画像形成装置を高速化しても立ち上げ時間が短くなるように第１発熱層２３ａのキューリー点を高め（３００〜３５０℃程度である。）に設定した場合であっても、小サイズ紙を連続通紙したときの支持ローラ２３（発熱部材）の幅方向両端部における過昇温の発生を抑止することができる。
【００７４】
これは、以下の理由に基くものと考えられる。
第１発熱層２３ａの表面に体積抵抗率が第１発熱層２３ａよりも低い第２発熱層２３ｂを設けることで、支持ローラ２３（発熱部材）の発熱量や反磁界が大きくなる。反磁界が大きくなると、外部磁界（コイル電流）が大きい場合やキューリー点近傍で透磁率や飽和磁束密度が低下した場合であっても、第１発熱層２３ａが磁気的に飽和しにくくなる。したがって、キューリー点近傍の高温域において、第２発熱層２３ｂを設けていない幅方向両端部では、第２発熱層２３ｂを設けている幅方向中央部に比べて、発熱量が小さくなって、小サイズ紙を連続通紙したときの支持ローラ２３（発熱部材）の非通紙領域における過昇温の発生を抑止することができる。
なお、以上述べた効果を示す実験例については、後で図１５及び図１６にて説明する。
【００７５】
また、本実施の形態１では、内周面側の幅方向全域にわたって第２発熱層２３ｂを設けているために、幅方向サイズの大きな記録媒体Ｐ（大サイズ紙）が通紙されるときや装置の立ち上げ時において、定着ベルト２２（又は支持ローラ２３）上に温度ムラ（幅方向の温度ムラである。）が生じるのを軽減することができる。
【００７６】
なお、本実施の形態１では、支持ローラ２３における第２発熱層２３ｂ（外周面側の第２発熱層である。）を幅方向中央部にのみ形成したが、図７（Ａ）〜（Ｄ）に示す別の形態であっても本実施の形態１とほぼ同様の効果を奏することになる。
詳しくは、図７（Ａ）に示すように、外周面側の第２発熱層２３ｂを幅方向全域に形成して、内周面側の第２発熱層２３ｂを幅方向中央部のみに形成することもできる。
また、図７（Ｂ）に示すように、内周面側に第２発熱層２３ｂを形成しないこともできる。ただし、この場合には、上述した内周面側に第２発熱層２３ｂを設けたことによる効果は低下してしまう。
また、図７（Ｃ）に示すように、外周面側の第２発熱層２３ｂを、幅方向中央部の層厚Ｍ１が幅方向両端部の層厚Ｍ２よりも厚くなるように形成することもできる（Ｍ１＞Ｍ２である。）。この場合にも、幅方向両端部に比べて幅方向中央部の発熱量や反磁界が大きくなることになる。
【００７７】
また、図７（Ｄ）に示すように、外周面側の第２発熱層を、幅方向中央部の体積抵抗率が幅方向両端部の体積抵抗率よりも低くなるように形成することもできる。具体的には、幅方向中央部には体積抵抗率ρ１の低い第２発熱層２３ｂ１を形成して、幅方向両端部には体積抵抗率ρ２の高い第２発熱層２３ｂ２を形成する（ρ１＜ρ２である）。ただし、いずれの体積抵抗率ρ１、ρ２も、第１発熱層２３ａの体積抵抗率より小さい。この場合にも、幅方向両端部に比べて幅方向中央部の発熱量や反磁界が大きくなるために、本実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００７８】
以上説明したように、本実施の形態１では、誘導加熱部２４（磁束発生手段）に表裏面が対向するように配設された支持ローラ２３（発熱部材）が、所定のキューリー点を有する第１発熱層２３ａと、層厚又は／及び体積抵抗率が幅方向の位置によって異なるように形成された低体積抵抗率の第２発熱層２３ｂと、を具備する。これにより、定着装置の立ち上がりを鈍化させることなく、支持ローラ２３（発熱部材）の自己温度制御によって過昇温を簡易かつ確実に防止するとともに、支持ローラ２３の構造が簡易で、小サイズ紙を連続通紙した場合等でも支持ローラ２３の幅方向両端部における過昇温を抑止することができる。
【００７９】
なお、本実施の形態１では、発熱層２２ｂを有する定着ベルト２２と、発熱層２３ａ、２３ｂを有する支持ローラ２３と、を発熱部材として用いて、支持ローラ２３の第２発熱層２３ｂの層厚（又は体積抵抗率）を幅方向位置によって変化させた。これに対して、定着ベルト２２の発熱層２２ｂを第１発熱層及び第２発熱層で形成して、その第２発熱層の層厚（又は体積抵抗率）を幅方向位置によって変化させることもできる。また、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。それらの場合にも、本実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
特に、支持ローラ２３のみを発熱部材とする場合には、定着ベルト２２の発熱層２２ｂが不要になるとともに、支持ローラ２３が単層構造（発熱層のみの構造である。）になるために、定着装置２０全体の構成が一層簡易なものになる。
【００８０】
また、本実施の形態１では、支持ローラ２３を発熱部材として用いたが、定着性をさらに向上させるために、加熱ローラ３０をも発熱部材として用いることができる。その場合、加熱ローラ３０の表裏面に対向するように磁束発生手段を配設することになる。さらに、加熱ローラ３０に、所定のキューリー点を有する第１発熱層と、層厚又は／及び体積抵抗率が幅方向の位置によって異なるように形成された低体積抵抗率の第２発熱層と、を設けることになる。そして、この場合にも、加熱ローラ３０の幅方向両端部における過昇温を抑止することができる。
【００８１】
実施の形態２．
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８は、実施の形態２における画像形成装置の要部を示す断面図である。本実施の形態２の画像形成装置は、タンデム型のカラー画像形成装置である点と、発熱部材として定着ローラ３１を用いている点とが、前記実施の形態１のものとは相違する。
【００８２】
本実施の形態２における画像形成装置は、タンデム型のカラー画像形成装置である。図８に示すように、作像部には、複数の感光体ドラム１８ＢＫ、１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃが転写ベルト８上に並設されている。図示は省略するが、複数の感光体ドラム１８ＢＫ、１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃの外周には、帯電部、露光部、現像部、クリーニング部、除電部が配設されている（図１のプロセスカートリッジ４を参照できる。）。そして、各感光体ドラム１８ＢＫ、１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ上で、各色（ブラック、イエロー、マゼンタ、シアン）のトナー像が形成される。
【００８３】
転写部７は、記録媒体Ｐを搬送する転写ベルト８、各感光体ドラム１８ＢＫ、１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃに対して転写ベルト８を介して対向するバイアスローラ９、転写ベルト８表面を清掃するクリーニングローラ１４、等で構成される。
転写ベルト８は、矢印方向から搬送される記録媒体Ｐを、各感光体ドラム１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８ＢＫとの対向位置に順次搬送する。このとき、バイアスローラ９に印加される転写バイアスによって、記録媒体Ｐ上に各色のトナー像が重ねて転写される。こうして、記録媒体Ｐ上にフルカラーのトナー像が形成される。その後、フルカラーのトナー像が形成された記録媒体Ｐは、転写ベルト８から分離されて、定着装置２０に向けて搬送されることになる。
【００８４】
一方、本実施の形態２の定着装置２０は、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、第１発熱層及び第２発熱層からなる発熱層２２ｂ、シリコーンゴム等からなる弾性層、フッ素化合物等からなる離型層、等で構成される。定着ローラ３１の発熱層２２ｂは、前記実施の形態１と同様に、所定のキューリー点を有する第１発熱層と、第１発熱層よりも低い体積抵抗率を有する第２発熱層と、で構成されている。定着ローラ３１は、加圧ローラ３０の加圧力に抗するだけの機械的強度をもつ。
【００８５】
また、誘導加熱部２４は、前記実施の形態１と同様に、ループ状に形成されたコイル２５で構成される。すなわち、コイル２５は、定着ローラ３１の表裏面（内周面及び外周面である。）を挟むように離間して配設されている。
そして、コイル２５に１０ｋ〜１ＭＨｚの交番電流が供給されることで、コイル２５のループ内に交番磁界が生成されて、定着ローラ３１が電磁誘導加熱される。このようにして、電磁誘導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。
【００８６】
さらに、本実施の形態２の定着装置も、前記実施の形態１のものと同様に、発熱層２２ｂの第２発熱層の層厚（又は体積抵抗率）が幅方向の位置によって異なるように形成されている。例えば、発熱層２２ｂの第２発熱層の層厚が、幅方向中央部に比べて幅方向両端部が薄くなるように形成されている。
【００８７】
以上説明したように、本実施の形態２では、誘導加熱部２４（磁束発生手段）に表裏面が対向するように配設された定着ローラ３１（発熱部材）が、所定のキューリー点を有する第１発熱層と、層厚又は／及び体積抵抗率が幅方向の位置によって異なるように形成された低体積抵抗率の第２発熱層と、を具備する。これにより、定着装置の立ち上がりを鈍化させることなく、定着ローラ３１（発熱部材）の自己温度制御によって過昇温を簡易かつ確実に防止するとともに、定着ローラ３１の構造が簡易で、小サイズ紙を連続通紙した場合等でも定着ローラ３１の幅方向両端部における過昇温を抑止することができる。
【００８８】
実施の形態３．
図９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３の定着装置は、誘導加熱部２４の位置が、前記実施の形態１のものとは相違する。
【００８９】
本実施の形態３における定着装置２０は、定着ベルト２２（定着部材）、発熱部材としての支持ローラ２３（加熱部材）、誘導加熱部２４、加圧ローラ３０、等で構成される。
支持ローラ２３は、前記実施の形態１と同様に、所定のキューリー点を有する第１発熱層２３ａと、第１発熱層よりも低い体積抵抗率を有する第２発熱層２３ｂと、で構成されている。
【００９０】
図９に示すように、本実施の形態３の誘導加熱部２４は、支持ローラ２３の外周面及び内周面のみに対向する位置に配設されたループ状のコイル２５である。すなわち、コイル２５は、支持ローラ２３の表裏面のみを挟さむように離間して配設されている。
【００９１】
このように構成された定着装置２０において、ループ状のコイル２５に１０ｋ〜１ＭＨｚの交番電流が供給されることで、支持ローラ２３を挟むコイル２５の間に交番磁界が生成されて、支持ローラ２３が電磁誘導加熱される。なお、本実施の形態３では、定着ベルト２２は、発熱層を備えておらず、支持ローラ２３から受熱されて所望の定着温度に達することになる。
【００９２】
さらに、本実施の形態３の定着装置も、前記実施の形態１のものと同様に、支持ローラ２３の第２発熱層２３ｂの層厚（又は体積抵抗率）が幅方向の位置によって異なるように形成されている。例えば、第２発熱層２３ｂの層厚が、幅方向中央部に比べて幅方向両端部が薄くなるように形成されている。
【００９３】
以上説明したように、本実施の形態３では、誘導加熱部２４（磁束発生手段）に表裏面が対向するように配設された支持ローラ２３（発熱部材）が、所定のキューリー点を有する第１発熱層２３ａと、層厚又は／及び体積抵抗率が幅方向の位置によって異なるように形成された低体積抵抗率の第２発熱層２３ｂと、を具備する。これにより、定着装置の立ち上がりを鈍化させることなく、支持ローラ２３（発熱部材）の自己温度制御によって過昇温を簡易かつ確実に防止するとともに、支持ローラ２３の構造が簡易で、小サイズ紙を連続通紙した場合等でも支持ローラ２３の幅方向両端部における過昇温を抑止することができる。
【００９４】
実施の形態４．
図１０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１０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。本実施の形態４の定着装置は、誘導加熱部２４の位置が、前記実施の形態１のものとは相違する。
【００９５】
本実施の形態４における定着装置２０は、定着ベルト２２（定着部材）、発熱部材としての加熱板２８（加熱部材）、誘導加熱部２４、支持ローラ２３、加圧ローラ３０、等で構成される。
加熱板２８は、前記実施の形態１における支持ローラ２３と同様に、所定のキューリー点を有する第１発熱層と、第１発熱層よりも低い体積抵抗率を有する第２発熱層と、で構成されている。加熱板２８は、定着ニップ部の上流側（定着ベルト２２の走行方向の上流側である。）であって、定着ベルト２２の内周面に所定の圧力で当接している。
【００９６】
図１０に示すように、本実施の形態４の誘導加熱部２４は、支持ローラ２３から定着補助ローラ２１に至る定着ベルト２２の外周面及び内周面に対向する位置に配設されたループ状のコイル２５である。すなわち、コイル２５は、定着ベルト２２及び加熱板２８の表裏面を挟さむように離間して配設されている。
【００９７】
このように構成された定着装置２０において、ループ状のコイル２５に１０ｋ〜１ＭＨｚの交番電流が供給されることで、定着ベルト２２及び加熱板２８を挟むコイル２５の間に交番磁界が生成されて、加熱板２８が電磁誘導加熱される。なお、本実施の形態４では、定着ベルト２２は、発熱層を備えておらず、加熱板２８から受熱されて所望の定着温度に達することになる。
【００９８】
さらに、本実施の形態４の定着装置も、前記実施の形態１のものと同様に、加熱板２８の第２発熱層の層厚（又は体積抵抗率）が幅方向の位置によって異なるように形成されている。例えば、第２発熱層の層厚が、幅方向中央部に比べて幅方向両端部が薄くなるように形成されている。
【００９９】
以上説明したように、本実施の形態４では、誘導加熱部２４（磁束発生手段）に表裏面が対向するように配設された加熱板２８（発熱部材）が、所定のキューリー点を有する第１発熱層と、層厚又は／及び体積抵抗率が幅方向の位置によって異なるように形成された低体積抵抗率の第２発熱層と、を具備する。これにより、定着装置の立ち上がりを鈍化させることなく、加熱板２８（発熱部材）の自己温度制御によって過昇温を簡易かつ確実に防止するとともに、小サイズ紙を連続通紙した場合等でも加熱板２８の幅方向両端部における過昇温を抑止することができる。
なお、本実施の形態４では、定着ベルト２２に発熱層を設けずに第１発熱層及び第２発熱層を有する加熱板２８を設置したが、加熱板２８を設けずに定着ベルト２２（誘導加熱部２４が本実施の形態４と同じように配設されている。）に第１発熱層及び第２発熱層を設けることもできる。その場合にも、本実施の形態４と同様の効果を得ることができる。
【０１００】
実施の形態５．
図１１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１１は、実施の形態５における定着装置を示す断面図である。本実施の形態５の定着装置は、誘導加熱部２４に対向する定着部材として円筒状の定着ベルト２２を用いている点が、誘導加熱部２４に対向する定着部材として定着ローラ３１を用いている前記実施の形態２のものとは相違する。
【０１０１】
本実施の形態５における定着装置２０は、発熱部材としての定着ベルト２２（定着部材）、定着ベルト２２を保持するためにその内側に設けられた保持部材５５、所望の定着ニップ部を形成するために定着ベルト２２に内設された弾性部材５６、磁束発生手段としての誘導加熱部２４、加圧ローラ３０、等で構成される。定着ベルト２２の発熱層は、所定のキューリー点を有する第１発熱層と、第１発熱層よりも低い体積抵抗率を有する第２発熱層と、で構成されている。
【０１０２】
また、誘導加熱部２４は、前記実施の形態１と同様に、ループ状に形成されたコイル２５で構成される。すなわち、コイル２５は、定着ベルト２２の表裏面を挟むように離間して配設されている。
そして、コイル２５に１０ｋ〜１ＭＨｚの交番電流が供給されることで、コイル２５のループ内に交番磁界が生成されて、定着ベルト２２が電磁誘導加熱される。このようにして、電磁誘導加熱された定着ベルト２２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。
【０１０３】
さらに、本実施の形態５の定着装置も、定着ベルト２２の第２発熱層の層厚（又は体積抵抗率）が幅方向の位置によって異なるように形成されている。例えば、第２発熱層の層厚が、幅方向中央部に比べて幅方向両端部が薄くなるように形成されている。
【０１０４】
以上説明したように、本実施の形態５では、誘導加熱部２４（磁束発生手段）に表裏面が対向するように配設された定着ベルト２２（発熱部材）が、所定のキューリー点を有する第１発熱層と、層厚又は／及び体積抵抗率が幅方向の位置によって異なるように形成された低体積抵抗率の第２発熱層と、を具備する。これにより、定着装置の立ち上がりを鈍化させることなく、定着ベルト２２（発熱部材）の自己温度制御によって過昇温を簡易かつ確実に防止するとともに、小サイズ紙を連続通紙した場合等でも定着ベルト２２の幅方向両端部における過昇温を抑止することができる。
【０１０５】
実験例．
図１２〜図１６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。
まず、図１２〜図１４にて、発熱部材の表裏面を挟むように磁束発生手段を離間して配設することによって発熱部材における自己温度制御能力が高まる効果を確認する実験例について説明する。
図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、実験装置を示す概略図である。図１２（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。）の表裏面を挟むようにコイル２５を離間させたものである（前記各実施の形態における定着装置の構成である。）。図１２（Ｂ）の実験装置は、発熱層３３を有するテストピースの発熱主面にコイル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。）。
【０１０６】
すなわち、図１２（Ａ）の実験装置と図１２（Ｂ）の実験装置とは、コイル２５の構成は同等であって、コイル２５に対向するテストピースの向きのみが異なることになる。
【０１０７】
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非磁性導電層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非磁性導電層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。テストピースの非磁性導電層３４も、表裏面の大きさを２５ｍｍ×５０ｍｍとした。
【０１０８】
また、実験装置のコイル２５には、高周波電源部４０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２５近傍には、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示すような磁力線が形成される。
【０１０９】
図１３及び図１４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１３及び図１４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１３は図１２（Ａ）の実験装置を用いたときの実験結果であり、図１４は図１２（Ｂ）の実験装置を用いたときの実験結果である。
【０１１０】
図１３（Ａ）は、高周波電源部４０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１３（Ｂ）は、高周波電源部４０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１３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の非磁性導電層３４を形成したテストピースを用いた場合であり、実線Ｒ２は発熱層３３上に厚さ０．８ｍｍの非磁性導電層３４を形成したテストピースを用いた場合である。
【０１１１】
図１４（Ａ）は、高周波電源部４０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１４（Ｂ）は、高周波電源部４０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１４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の非磁性導電層３４を形成したテストピースを用いた場合であり、実線Ｑ２は発熱層３３上に厚さ０．８ｍｍの非磁性導電層３４を形成したテストピースを用いた場合である。
【０１１２】
図１３より、非磁性導電層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１４（Ａ）より、励磁周波数を３６ｋＨｚにすると、厚さが０．８ｍｍ以上の非磁性導電層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１４（Ｂ）より、励磁周波数を１３０ｋＨｚにすると、厚さが０．３ｍｍ以上の非磁性導電層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２５を発熱部材（発熱層３３）の発熱主面に対向させる場合には、発熱主面の反対側に低抵抗率の非磁性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。
【０１１３】
以上のことから、ループ状のコイル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１３と図１４との比較から、ループ状のコイル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、発熱部材に非磁性導電層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、層間剥がれ等の発熱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。
なお、上述の効果は、発熱層３３を、整磁合金からなり所定のキューリー点を有する第１発熱層と、第１発熱層よりも低い体積抵抗率を有する第２発熱層と、で構成することで、さらに高められることになる。
【０１１４】
次に、図１５及び図１６にて、発熱部材における第２発熱層の層厚又は／及び体積抵抗率が幅方向の位置によって異なるように形成することによって、小サイズ紙を連続通紙した場合の発熱部材の幅方向両端部における過昇温を抑止できることを確認する実験例について説明する。
図１５及び図１６に関わる実験は、実施の形態１の画像形成装置を用いて小サイズ紙を連続通紙したときの定着ベルト２２の幅方向両端部（非通紙領域）及び幅方向中央部（通紙領域）の昇温特性を測定したものである。詳しくは、第２発熱層２３ｂが幅方向中央部にのみ形成されたもの（前記実施の形態１の構成である。）と、第２発熱層２３ｂが幅方向全域にわたって形成されたものと、を用意して、それぞれの幅方向両端部及び幅方向中央部における昇温特性を測定した。
なお、実験において、定着ベルト２２の幅方向中央部に当接したサーミスタ３８によって、定着ベルト２２上の定着温度が１６０℃になるように温度調整制御した。また、定着ニップ部における線速は２０５ｍｍ／秒に設定し、連続通紙における紙間は６１ｍｍに設定し、記録媒体Ｐは９０Ｋ紙（Ａ４縦）を用いた。
【０１１５】
図１５及び図１６において、横軸は電磁誘導を開始してからの時間を示し、縦軸は定着ベルト２２上の温度を示す。
図１５に関わる実験では、第２発熱層２３ｂが幅方向中央部にのみ形成された支持ローラ２３（前記実施の形態１の構成である。）が用いられている。図１５において、実線Ｗ１は定着ベルト２２の幅方向中央部における昇温特性を示し、実線Ｗ２は定着ベルト２２の幅方向両端部における昇温特性を示す。
これに対して、図１６に関わる実験では、第２発熱層２３ｂが幅方向全域にわたって形成された支持ローラ２３が用いられている。図１６において、実線Ｚ１は定着ベルト２２の幅方向中央部における昇温特性を示し、実線Ｚ２は定着ベルト２２の幅方向両端部における昇温特性を示す。
【０１１６】
図１５及び図１６から、支持ローラ２３（発熱部材）の第２発熱層２３ｂを幅方向中央部にのみ形成した場合（図６に示す構成である。）には、小サイズ紙を連続通紙した場合の発熱部材の幅方向両端部における過昇温を抑止できることがわかる。なお、実験例は省略するが、支持ローラ２３（発熱部材）を図７（Ａ）〜（Ｄ）に示す構成とした場合であっても、同様の効果を得ることができる。すなわち、発熱部材における第２発熱層の層厚又は／及び体積抵抗率が幅方向の位置によって異なるように形成することによって、小サイズ紙を連続通紙した場合の発熱部材の幅方向両端部における過昇温を抑止できる。
【０１１７】
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】
【０１１８】
【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定着ベルトを示す断面図である。
【図４】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５】別の誘導加熱部を示す斜視図である。
【図６】支持ローラを示す断面図である。
【図７】別の支持ローラを示す断面図である。
【図８】この発明の実施の形態２における画像形成装置の要部を示す構成図である。
【図９】この発明の実施の形態３における定着装置を示す断面図である。
【図１０】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１１】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１２】効果確認のための実験装置を示す概略図である。
【図１３】図１２の実験装置による実験結果を示すグラフである。
【図１４】図１３に続く実験結果を示すグラフである。
【図１５】効果確認のための別の実験の結果を示すグラフである。
【図１６】図１５に続く実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１１９】
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）、  ２２ａ  基材、
２２ｂ  発熱層、  ２２ｃ  弾性層、  ２２ｄ  離型層、
２３  支持ローラ（発熱部材、加熱部材）、
２３ａ  第１発熱層、  ２３ｂ  第２発熱層、
２４  誘導加熱部（磁束発生手段）、
２５  コイル、  ２８  加熱板（発熱部材、加熱部材）、
３０  加圧ローラ、
３１  定着ローラ（発熱部材、定着部材）、
３３  発熱層（発熱部材）、  ３４  非磁性導電層、
３８  サーミスタ、  ４０  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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