(57)【要約】【課題】発熱部を有する回転体の発熱部を有効に発熱させ、回転体の支持部を有効に発熱させないことにより、支持部の発熱による無駄なエネルギ消費を防止する。【解決手段】未定着のトナー像を担持する記録材に熱を加えることにより上記トナー像の定着を行う定着装置に用いられる発熱回転体装置であって、発熱部を有する回転体１１と、回転体１１の内部に設けられる誘導コイル１４Ｂとを有し、誘導コイル１４Ｂに高周波電流を通ずることにより、回転体１１の発熱部に生ずる誘導電流により発熱部を発熱させるように構成され、回転体１１を回転自在に支持する支軸１４Ｄに固定されたコア１４Ａに誘導コイル１４Ｂが巻装され、回転体１１を支軸１４Ｄに回転自在に支持させる支持部１２が非磁性材料で形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
未定着のトナー像を担持する記録材に熱を加えることにより上記トナー像の定着を行う定着装置に用いられる発熱回転体装置であって、
発熱部を有する回転体と、この回転体の内部に設けられる誘導コイルとを有し、上記誘導コイルに高周波電流を通ずることにより、上記回転体の発熱部に生ずる誘導電流により発熱部を発熱させるように構成され、
上記回転体を回転自在に支持する支軸に固定されたコアに上記誘導コイルが巻装され、上記回転体を上記支軸に回転自在に支持させる支持部が非磁性材料で形成されていることを特徴とする発熱回転体装置。
【請求項２】
未定着のトナー像を担持する記録材に熱を加えることにより上記トナー像の定着を行う定着装置に用いられる発熱回転体装置であって、
発熱部を有する回転体と、この回転体の内部に設けられる誘導コイルとを有し、上記誘導コイルに高周波電流を通ずることにより、上記回転体の発熱部に生ずる誘導電流により発熱部を発熱させるように構成され、
発熱部を有する回転体が、基体と、この基体の外周面を覆う外層部とを有し、
外層部が発熱部であって磁性的であることを特徴とする発熱回転体装置。
【請求項３】
未定着のトナー像を担持する記録材に熱を加えることにより上記トナー像の定着を行う定着装置に用いられる発熱回転体装置であって、
発熱部を有する回転体と、この回転体の内部に設けられる誘導コイルとを有し、上記誘導コイルに高周波電流を通ずることにより、上記回転体の発熱部に生ずる誘導電流により発熱部を発熱させるように構成され、
発熱部を有する回転体が、基体と、この基体の外周面上に順次積層された中間層および離型層を有し、上記中間層が磁性的であり、発熱部の少なくとも一部をなすことを特徴とする発熱回転体装置。
【請求項４】
請求項３記載の発熱回転体装置において、
発熱部を有する回転体の離型層が磁性的で、発熱部の一部をなすことを特徴とする発熱回転体装置。
【請求項５】
未定着のトナー像を担持する記録材に熱を加えることにより上記トナー像の定着を行う定着装置に用いられる発熱回転体装置であって、
発熱部を有する回転体と、この回転体の内部に設けられる誘導コイルとを有し、上記誘導コイルに高周波電流を通ずることにより、上記回転体の発熱部に生ずる誘導電流により発熱部を発熱させるように構成され、
発熱部を有する回転体が、基体と、この基体の外周面上に順次積層された中間層および離型層を有し、上記離型層が磁性的であり、発熱部の少なくとも一部をなすことを特徴とする発熱回転体装置。
【請求項６】
請求項２または３または４または５記載の発熱回転体装置において、
外層部または、中間層および／または離型層は、磁性材料を混入されて導電性とされていることを特徴とする発熱回転体装置。
【請求項７】
未定着のトナー像を担持する記録材に熱を加えることにより上記トナー像の定着を行う定着装置に用いられる発熱回転体装置であって、
発熱部を有する回転体と、この回転体の内部に設けられる誘導コイルとを有し、上記誘導コイルに高周波電流を通ずることにより、上記回転体の発熱部に生ずる誘導電流により発熱部を発熱させるように構成され、
発熱部を有する回転体が、円筒状の基体と、この基体の外周面上に耐熱性と弾性とを有する中間層と、この中間層上に離型層を有し、
上記中間層内に、細い線状の磁性材料を、その巻径が、基体の長手方向中央部から両端部へ向かって次第に増加し、線状の磁性材料が上記両端部で回転体の外周部に近いことを特徴とする発熱回転体装置。
【請求項８】
未定着のトナー像を担持する記録材を、１対のローラの間を通過させることにより上記トナー像を上記記録材上に定着する定着装置であって、
請求項１〜７の任意の１に記載の発熱回転体装置を、上記１対のローラの一方もしくは双方に使用することを特徴とする定着装置。
【請求項９】
未定着のトナー像を担持する記録材を、１対のローラの間を通過させることにより上記トナー像を上記記録材上に定着する定着装置であって、
請求項１〜７の任意の１に記載の発熱回転体装置を、上記１対のローラの一方に使用し、他方のローラは磁性的な弾性層を有することを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は発熱回転体装置および定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像露光や光書込み等により形成された静電潜像を現像して得られるトナー画像を、転写紙やオーバヘッドプロジェクタ用のＯＨＰシート等である記録材に定着する定着方式としては、接触加熱定着方式が一般的である。  
このような接触加熱定着方式の１種として、近来、発熱部を有する回転体と、この回転体の内部に設けられる誘導コイルとを有し、誘導コイルに高周波電流を通ずることにより、回転体の発熱部に生ずる誘導電流により発熱部を発熱させ、未定着のトナー像を担持する記録材に熱を加えることによりトナー像の定着を行う定着装置が意図されている。  
誘導電流を発熱に利用した誘導型発熱ローラは、従来からフィルム等のラミネート加工用の加熱ローラとして知られ、最近では上記定着ローラとしても提案されている（特開昭５３−５０８４４号公報、特開平６−６０９７５号公報）。
【０００３】
誘導電流による発熱を利用すると、発熱部を回転体の周面近傍に設けることにより回転体表面を迅速に昇温させることができ、立ち上がり特性が良好である。
【０００４】
このような回転体を未定着のトナー画像の定着に利用する場合、定着装置を有する画像形成装置全体での省エネルギ性を高めるには、発熱が必要な部分に集中し、不用な部分での発熱をできるかぎり抑えることが好ましい。
【０００５】
【特許文献１】特開昭５３−５０８４４号公報
【特許文献２】特開平６−６０９７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は、未定着のトナー画像の定着に適した誘導発熱型の発熱回転体装置の実現を課題とする。  
この発明はまた、上記発熱回転体装置を用いる定着装置の実現を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の発熱回転体装置は、未定着のトナー像を担持する記録材に熱を加えることによりトナー像の定着を行う定着装置に用いられるものであって「発熱部を有する回転体と、この回転体の内部に設けられる誘導コイルとを有し、誘導コイルに高周波電流を通ずることにより、回転体の発熱部に生ずる誘導電流により発熱部を発熱させる」ように構成される。
【０００８】
請求項１記載の発明の発熱回転体装置は「回転体を回転自在に支持する支軸に固定されたコアに誘導コイルが巻装され、回転体を支軸に回転自在に支持させる支持部が非磁性材料で形成されている」ことを特徴とする。
【０００９】
金属のうちで、磁石の磁力により吸引されるものを、この明細書において「磁性材料」と言う。磁性材料は金属であるから当然に導電性である。  
「非磁性材料」は磁性材料以外の材料、即ち、磁石の磁力に依って実質的に吸引されない材料を意味し、各種の非金属（樹脂等）や、アルミニウムのように磁性材料でない金属を言う。
【００１０】
コアに巻装された誘導コイルに高周波電流を通じた場合、磁性材料の部分で顕著に発熱が生じ、非磁性材料の部分では発熱しにくいことが発明者らの研究により明らかになった。  
これは、コイルに通ぜられた高周波電流により発生する磁束が、磁性材料と良好にカップリングし、カップリングした磁束が高周波で変動することによるヒステリシス損が発熱に寄与するためと考えられる。
【００１１】
請求項１記載の発明のように、回転体を支軸に支持させる支持部を非磁性材料で構成することにより、支持部での発熱を抑え、発熱エネルギの無駄を有効に防止することが可能になる。
【００１２】
請求項２記載の発明の発熱回転体装置は「発熱部を有する回転体が、基体と、基体の外周面を覆う外層部とを有し、外層部が発熱部であって磁性的である」ことを特徴とする。
「外層部」は、弾性層として実現することもできるし、あるいは離型層として実現することもできる。  
外層部が「磁性的である」とは、外層部が「磁石に引き付けられること」を意味する。外層部は、発熱部であるから当然、導電性である。この請求項２記載の発明において、外層部とともに基体をも発熱部とすることができる。
【００１３】
請求項３記載の発明の発熱回転体装置は「発熱部を有する回転体が、基体と、この基体の外周面上に順次積層された中間層および離型層を有し、中間層が磁性的であり、発熱部の少なくとも一部をなす」ことを特徴とする。  
「中間層」は、プライマ層とすることもできるし、弾性層とすることもでき、さらには「磁性材料の導線を弾性層中に設けた」ものや「弾性層中に磁性材料を内蔵させたもの」等として実現できる。この請求項３記載の発熱回転体装置において、離型層を磁性的とすることができる（請求項４）。従ってこの場合、中間層と離型層が共に磁性的であり、発熱部であることになる。この場合に、基体をも発熱体とすることができる。
【００１４】
請求項５記載の発明の発熱回転体装置は「発熱部を有する回転体が、基体と、この基体の外周面上に順次積層された中間層および離型層を有し、離型層が磁性的であり、発熱部の少なくとも一部をなす」ことを特徴とする。  
「中間層」は、前記請求項３，４の場合と同様、プライマ層とすることもできるし、弾性層とすることもできる。請求項４，５記載の発明の場合、回転体の最外周部を構成する離型層自体に発熱部としての機能があるので、加熱時における「立上り時間」を極めて短くできる。
【００１５】
請求項２記載の発熱回転体装置における「外層部」、請求項３または４または５記載の発熱回転体装置における「中間層および／または離型層」は、「磁性材料を混入する」ことにより導電性とするとともに磁性的（磁石の磁力により吸引される）とし、これにより発熱部とすることができる（請求項６）。混入する磁性材料の形態としては、線状でもよいし、微粒子状でもよく、ウイスカのような繊維状でもよい。微粒子形態や繊維形態の磁性材は、中間層および／または離型層の構成成分に混ぜればよく、線状の磁性材料の場合には、基体にコイル状に巻きつけた状態で混入することができる。  
磁性材料による微少材を混入する場合、体積抵抗は１０―４〜１０―６程度が好適である。
【００１６】
請求項７記載の発明の発熱回転体装置は「発熱部を有する回転体が、円筒状の基体と、この基体の外周面上に耐熱性と弾性とを有する中間層と、この中間層上に離型層を有し、中間層内に細い線状の磁性材を、その巻径が、基体の長手方向中央部から両端部へ向かって次第に増加し、線状の導電体が上記両端部で回転体の外周部に近い」ことを特徴とする。  
このようにすることにより、放熱によりとかく温度低下を来しやすい基体両端部側において、定着に必要な温度を容易に確保することが可能である。
【００１７】
この発明の定着装置は「未定着のトナー像を担持する記録材を、１対のローラの間を通過させることによりトナー像を記録材上に定着する装置」である。  
請求項８記載の発明の定着装置は、上記１対のローラの一方もしくは双方に、請求項１〜７の任意の１に記載の発熱回転体装置を使用することを特徴とする。
【００１８】
請求項９記載の発明の定着装置は、請求項１〜７の任意の１に記載の発熱回転体装置を、上記１対のローラの一方に使用し、他方のローラは磁性的な弾性層を有することを特徴とする。
【００１９】
請求項９記載の発明の場合、発熱回転体装置を定着ローラとし、磁性的な弾性層を有する他方のローラを「加圧ローラ」とすることができる。
【００２０】
上記請求項８または９記載の発明において、１対のローラの一方もしくは双方の表面を離型層として形成する場合、離型層を「高分子材料」により構成でき、この高分子層中に「磁性材料の微粒子」を混入することにより磁性的とすることができる。
【００２１】
上記請求項３記載の発熱回転体装置における中間層を「プライマ層」とする場合、その厚みは数μｍ〜数十μｍ、さらに、好ましくは２０μｍ以下である。  
プライマ層内に混入する「磁性材料」は粒径は数μｍ以下の微粒子がよく、例えば５μｍ程度の粒径の微粒子を好適に用いることができる。
【００２２】
請求項２記載の発熱回転体装置の「外層」を弾性層とする場合や、請求項３記載の発熱回転体装置の「中間層」を弾性層とする場合、弾性層の材料としてはシリコンゴムやフッ素ゴム等の「各種ゴム」を挙げることができ、弾性層の厚さは数ｍｍ〜十数ｍｍ程度の範囲で適宜に設定できる。
【００２３】
弾性層を発熱部とする場合、弾性層は離型層より厚くできるので、弾性層中に混入する「磁性材料」として、例えば、２００μｍ程度の大きい粒径のものや、「ウイスカのような繊維状のもの」を用いることができ、また、線状の磁性材料をコイル状の埋設することもできる。  
弾性層中に「中間層の一部」として線状の磁性材料を埋設する場合、線状の磁性材料としては、例えば細い鉄線やステンレス線を挙げることができる。また、線状の磁性材料の断面形状は円形状や多角形形状等であり得るが、例えば、断面が４角形のものを用いると、線状の磁性材料を巻きつけることにより形成される層状の発熱部の表面を平滑な面にし易い。線状の磁性材料の「径」は０．０５ｍｍ程度が好適である。  
上記外層や弾性層、離型層は勿論「耐熱性」である。これは、回転発熱体装置がトナー画像の加熱に用いられるものであることから当然である。
【００２４】
回転体の「基体」は、それ自身を鉄やステンレスのような磁性材料で構成して基体自体を発熱部とすることができるが、これを非磁性材料で構成する場合には、必要な機械強度を有する材料としてあアルミニウムのような非磁性材金属や、ＰＰＳ（ポリ・フェニレン・サルファイド）系材料やポリイミド等「耐熱性と断熱性と剛性とを持つ材料」により、必要な機械強度を持つ肉厚（例えば、５〜７ｍｍ程度）に形成できる。
【００２５】
また「離型層」を構成する離型材料としては「４フッ化エチレン」等を利用出来、離型層の厚さは３０μｍ程度以下、好ましくは２０μｍ程度が好適である。
【００２６】
また、誘導コイルに通ぜられる高周波電流の周波数は例えば、５〜８×１０５ヘルツ程度が好適である。回転体のサイズとしては、回転体をローラ状とする場合に、外径が２０〜５０ｍｍ、長さは３２０ｍｍ程度が通常である。
【発明の効果】
【００２７】
この発明によれば新規な発熱回転体装置および定着装置を実現できる。  
請求項１記載の発熱回転体装置は、発熱部を有する回転体を上記支軸に回転自在に支持させる支持部が非磁性材料で形成されており、支持部が実質的に発熱しないので、回転体の発熱部のみを有効に発熱させることができ、支持部の発熱に伴う余分なエネルギ消費がない。
【００２８】
また、支持部として樹脂等の使用が可能であり、支持部を樹脂成形等の手法で安価に量産でき、発熱回転体装置の量産のコストを低減できる。
【００２９】
請求項２〜７記載の発熱回転体装置は発熱部が表面に極めて近いので、トナー画像の定着の際に、定着温度への立ち上がりが一段と迅速である。また、支持部として樹脂等の熱絶縁性材料を用いると、発熱部の熱が支持部を介して逃げるのを有効に防止でき、発熱部の保温性を高めることができ、また発熱部の熱が支軸に伝わらないので、支軸や軸受を耐熱性のない樹脂材料等で安価に作製できる。
【００３０】
また、発熱回転体装置の回転体に要求される機械強度を、基体を「非導電性の耐熱断熱剛性材で形成する」ことにより確保することができ、その外周面側に発熱部を外層部あるいは中間層と離型層とにより形成するので、発熱回転体装置の回転体の製作が容易であり、必要な機械強度を容易且つ確実に実現できる。
【００３１】
請求項６記載の発熱回転体装置は、外層部や中間層や離型層中に、導電性の微粒子や微小体を混入して、これらの層を導電体化するので、混入物の混入密度により導電度を調整でき誘導電流を容易に調整できる。従って発熱量の制御が容易である。さらに、上記混入物の混入密度の調整により、上記外層部等の静電容量を所謂「静電オフセット」を生じないような大きさに設定することができる。
【００３２】
請求項７記載の発明では、磁性体の線状の導線による発熱部が発熱回転体装置の両端部側で外周面に近いので、立上り時における「両端部の立上り送れ」を有効に解消することができる。
【００３３】
また、この発明の定着装置は、上記の発熱回転体装置を用いるので、トナー画像定着の際の定着温度への立ち上がりが迅速であり、トナー画像の良好な定着を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
図１は請求項１記載の発明の発熱回転体装置を定着ローラとして用いた定着装置の実施の１形態を示す断面図である。  
図１において、「発熱回転体装置」としての定着ローラ１０は、「回転体」としての外筒１１を有する。外筒１１は熱良導体で磁性材料である金属製（ステンレスや鉄）であり、その軸方向両端に「支持部」をなすフランジ１２が固定されている。
【００３５】
フランジ１２は「非磁性体で耐熱性を有する熱絶縁性部材」によって形成されている。フランジ１２は、外筒１１の軸方向両端を塞ぐ端板１２Ａと、この端板に一体化されている軸筒部１２Ｂとで構成され、軸筒部１２Ｂの一方には駆動用歯車１３が結合されている。
【００３６】
外筒１１は、駆動用歯車１３に「図示されない駆動源からの回転力」が伝達されることによって所定の向きに回転する。外筒１１の内部にはコア１４Ａが配備され、コア１４Ａに誘導コイル１４Ｂが巻装されている。コア１４Ａは支軸１４Ｄに固定され、外筒１１の内周面に対向する位置に位置決めされた誘導コイル１４Ｂの末端から延長されたリード線１４Ｃは、支軸１４Ｄの内部を通して外部へ引き出され、図示されない電源部に接続されている。コア１４Ａ、誘導コイル１４Ｂ、支軸１４Ｄは磁束発生部１４を構成している。
【００３７】
支軸１４Ｄには軸受１５が設けられ、軸受１５は支持部であるフランジ１２の軸筒部１２Ｂを内部で支持している。従って、コア１４Ａを装置空間に固定した状態で外筒１１を回転駆動できる。
【００３８】
誘導コイル１４Ｄに電流を通じると、誘導コイル１４Ａの内側で磁束が形成される。上記電流を高周波で振動させれば誘導コイル１４Ａ内の磁束密度が電流と同周期で変動し、外筒１１に誘導電流が発生し、外筒１１は発熱する。
【００３９】
即ち、図１の定着ローラ１０は、未定着のトナー像を担持する記録材に熱を加えることによりトナー像の定着を行う定着装置に用いられる「発熱回転体装置」であって、発熱部（外筒１１自体）を有する回転体である外筒１１と、回転体内部に設けられる誘導コイル１４Ｂとを有し、誘導コイル１４Ｂに高周波電流を通ずることにより、回転体の発熱部に生ずる誘導電流により発熱部を発熱するように構成され、回転体を回転自在に支持する支軸１４Ｄに固定されたコア１４Ａに誘導コイル１４Ｂが巻装され、回転体を支軸１４Ｄに回転自在に支持させる「支持部」であるフランジ１２は「非磁性材料」で形成されている。
【００４０】
「支持部」であるフランジ１２Ｂは非磁性体で形成されているので、コア１４Ａの内部で磁束密度が変化してもフランジ１２Ｂには実質的には誘導電流に依る発熱がなく、従って、外筒１１のみを有効に発熱させることができ、フランジ１２Ｂの発熱に余分のエネルギを消費することがない。
【００４１】
定着ローラ１０は、その表面温度が定着に必要な温度に達すると誘導コイル１４Ｂへの通電が停止され、定着に必要な温度に達していない場合は、その温度に達するまでコイル１４Ｂに通電され、このような通電制御により表面温度が一定に維持される。即ち、図示されない温度センサが定着ローラ１０の近傍に配置され、この温度センサからの温度検知信号を図示されない制御部に入力させて、誘導コイル１４Ｂが接続されている電源部を駆動制御することにより、定着ローラ１０の表面温度を一定に維持するためのフィードバック制御が行われる。
【００４２】
フランジ１２は、発熱する外筒１１に接触しているから「耐熱性」を必要とする。耐熱性を有する非磁性材料としては「アルミニウムや銅等」を挙げることができる。アルミニウムは価格や加工の容易性の面からも、フランジの材料として好適である。
【００４３】
また、外筒１１で発生した熱が、フランジ１２を通じて外部へ伝導により逃げないようにするには、フランジ１２は上記非磁性と耐熱性の他に熱絶縁性を持つことが好ましい。このような条件を満たす「熱絶縁性材料」としてはポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）やポリブチル・テレフタレート（ＰＢＴ）、ポリアミドなどの樹脂材料が好適であり、説明中の実施の形態ではフランジ１２は前述の如く、このような樹脂材料で形成されている。
【００４４】
フランジ１２を熱絶縁性材料で形成すると、外筒１１で発生した熱がフランジ１２を通して支軸１４Ｄに伝わらないので、外筒１１の保温性が良く、また、軸受１５や支軸１４Ｄを、耐熱性のないプラスチック材料等で安価に形成することもできる。
【００４５】
定着ローラ１０は前述の如く回転駆動され、これに対向当接している加圧ローラ１６と共に転写紙等の記録媒体を挟持搬送する。  
定着ローラ１０の表面温度は、誘導コイル１４Ｂへの高周波電流の通電により所定温度に設定され、両ローラ１０，１６が所定の方向へ回転し、未定着のトナー画像を担持した記録材を搬送しつつトナー画像を加熱して記録材に定着する。
【００４６】
外筒１１における発熱は、誘導電流に依るので外筒１１の軸方向全域に発生する。外筒１１における軸方向端部には、熱絶縁性を有するフランジ１２が配置されているので、軸方向端部での熱伝達による放熱を抑制する。従って、定着ローラ１０の軸方向全域にわたっての温度分布の均一性を保持し易い。
【００４７】
図２は、請求項２記載の発明の実施の１形態を要部のみ示している。回転体としての定着ローラ２０は、「基体」としての外筒１１の外周面に「外層部」として、磁性的な弾性層２１を設けている。弾性層２１は、記録材上の未定着のトナー画像に対する接触面積を大きくするためのものであり磁性的である。  
即ち、弾性層２１は非磁性材料であるゴム等の弾性材料に磁性材料の微少体、例えば鉄粉や粉体のステンレス等の「磁性粉」を、誘導電流による発熱が生じる程度の電気抵抗（導電性）を実現するように混入して形成されている。図２中の符号１４は、図１におけると同じく磁束発生部を示し、符号１５０は離型剤塗付ローラを示している。
【００４８】
図２に示す定着ローラ２０の内部の、磁束発生部１４における誘導コイルに高周波電流が通電されると、外筒１１に誘導電流が生じ、外筒１１が発熱する。このように基体（外筒１１）は磁性材料でもよい。
【００４９】
一方、外筒１１と一体の、「外層部」をなす弾性層２１は、磁性粉等の混入により導電性となっているので、外筒１１と同様、内部に誘導電流が生じ発熱が起こる。従って、記録材に直接接触する定着ローラ２０の表層が発熱することにより、熱効率を向上させてトナー画像の記録材への熱定着を促進させることができる。
【００５０】
図３は、請求項３記載の発明の実施の１形態を特徴部分のみ説明図的に示している。発熱回転体装置としての定着ローラは、「基体」としての外筒１１の外周部に「中間層」としての弾性層２１をもうけ、その外周部、即ちトナー画像と接触する部分を、テフロン（登録商標）等の高分子材料からなる離型層２２として構成したことを特徴としている。中間層としての弾性層２１は磁性的であって発熱部をなす。離型層２２は弾性層２１に接合されている。
【００５１】
図２に示した実施の形態のように、定着ローラ２０の表面が弾性層２１の表面であると、弾性層２１をゴムで形成した場合には、記録材に担持されているトナー画像を構成するトナーの一部が弾性層２１の表面に付着して「熱オフセット現象」を起こしやすい。このため、このようなトナー付着を防止するために、図２の実施の形態では離型剤塗布ローラ１５０により離型剤を弾性層２１の表面に塗布している。
【００５２】
図３の実施の形態では、記録材と接触する面を、離型性がきわめて高くトナーの付着を防止する高分子材料による離型層２２として構成したので、定着ローラ側へのトナーの付着による後続記録材の汚損を防止できる。
【００５３】
離型層２２は、弾性体２１の表面に３０〜１１０μｍ程度の厚さを有するチューブ状に構成したものを弾性層２１に嵌装したり、あるいは、離型層の材料となる高分子材料を弾性層２１の表面に、上記の厚さに塗付することにより形成することができる。このように離型層２２を用いることにより、離型剤塗付等の作業や塗付のための構成を不要にすることができる。
【００５４】
図３において、弾性層２１の表面に形成された、テフロン等の高分子材料による離型層２２は「磁性的」とすることができる（請求項４）。即ち、離型層２２を構成する高分子材料中に、誘導電流が流れることができる電気抵抗にまで抵抗値を下げるように磁性粉（粉体の磁性材料）を散在あるいは混在させればよい。
【００５５】
このように離型層２２をも磁性的として、この部分に発熱部としての機能を持たせると、誘導コイルに高周波電流を通ずることにより、外筒１１、弾性層２１、離型層２２の何れにも誘導電流が流れて発熱が起こる。従って、記録材に直接接触してトナーの付着を防止する離型層２２を備えた定着ローラは、離型層２２自体が発熱することにより、離型性を保ちながら熱効率を向上させて記録材へのトナー画像の熱定着を促進させることができる。
【００５６】
図４は、請求項９記載の発明の定着装置の実施の１形態を要部のみ説明図的に示している。この実施の形態では、定着装置を構成する１対のローラのうち、定着ローラとして前述の発熱回転体装置を用い、記録材を介して定着ローラに圧接する「加圧ローラ」の表面に、磁性的（磁石に吸引される）で導電性の弾性層を設けたことを特徴としている。
【００５７】
図４において、定着装置１００は、図１に即して説明した磁束発生部１４を内蔵した筒状の磁性金属ローラからなる定着ローラ１１’と、定着ローラ１１’に対向当接して記録材上のトナー画像を定着ローラ１１’に圧接させる加圧ローラ１６’とで構成されている。
【００５８】
加圧ローラ１６’は、記録材と接触する表面部分がゴム等の弾性層２１’で形成されており、この弾性体２１’は磁性的である。即ち、加圧ローラ１６’の表面部分をなす弾性層２１’は、基材であるゴム中に磁性粉を散在させたり、ゴムの加硫時に磁性粉を混合して導電性となるように形成されている。磁性粉の配分量は、弾性層２１’に誘導電流が流れて弾性層２１’が発熱する程度である。
【００５９】
磁束発生部１４に高周波電流を通じると、前述の如くして定着ローラ１１’の外筒が発熱するが、発生する磁束の一部が加圧ローラ１６’の弾性層２１’にカップリングされ、誘導電流による発熱と、ヒステリシス損による発熱が生じる。
【００６０】
即ち、加圧ローラ１６’の表層では、定着ローラ１１’の外筒に発生した電流による磁界の影響を弾性層２１’が受けることにより誘導電流を発生させ、電流の熱作用により温度が上昇する。これにより、加圧ローラ１６’の表層に位置する弾性層２１’が発熱体として機能する。
【００６１】
このようにすることにより、定着ローラ１１’に加えて加圧ローラ１６’も自ら発熱体となるので、定着ローラ１１’の昇温時に加圧ローラを介しての熱の漏洩が有効に防止され、定着に必要な温度に達するまでの時間が短くなり、これによって定着装置１００の立ち上がり特性が改善される。
【００６２】
図５は請求項８記載の定着装置の実施の１形態を要部のみ示している。  
図５に示す実施の形態は、定着装置に用いられる定着ローラと加圧ローラの双方に上述の発熱回転体装置を用いている。
【００６３】
図５において、定着装置１１０は定着ローラ１１１と加圧ローラ１１２とを有する。定着ローラ１１１は、外筒１１１Ａと、図１に示した磁束発生部１４を備え、加圧ローラ１１２は金属製の外筒１１２Ａとその表面に形成されている弾性層１１２Ｂと、磁束発生部１４’を備えている。
【００６４】
定着ローラ１１１および加圧ローラ１１２に備えられている磁束発生部１４、１４’は共に同一の制御部（図示されず）により制御されるようになっており、誘導コイルに通電されることによって定着ローラ１１１の外筒１１１Ａおよび加圧ローラ１１２の外筒１１２Ａに誘導電流を発生させ、その熱作用により外筒１１１Ａ、１１２Ａを発熱させる。各ローラには、表面温度を検出するための温度センサ（図示されず）が設けられており、各ローラの表面温度を管理するようになっている。
【００６５】
加圧ローラ１１２では、外筒１１２Ａの表面に弾性層１１２Ｂが設けられているので、定着ローラ１１１のみに磁束発生部１４を備えた場合、加圧ローラ１１２側の弾性体層１１２Ｂとの間で温度勾配が生じ、両ローラ間での温度が定着に必要な温度に達するまで長時間を要する。
【００６６】
加圧ローラ１１２側にも磁束発生部１４’を設けることにより、加圧ローラ１１２自体が発熱可能となるので、定着に必要な温度を短時間で実現できる。
【００６７】
図６は、図５の実施の形態の変形例を示す。  
この実施の形態では、加圧ローラ側に磁束発生部および弾性層を設け、弾性層を磁性的かつ導電性とている。
【００６８】
図６において、加圧ローラ１１２’は、「基体」としての外筒１１２Ａ’と、その表面に形成されている「外層部」としての弾性層１１２Ｂ’と、外筒１１２Ａ’の内部に配置されている磁束発生部１４’とを備えている。  
弾性層１１２Ｂ’は、粉体の磁性材料である磁性粉を散在させたり、加硫時に磁性粉を混在させたゴムで形成されている。  
図６の定着装置１１０Ａでは、定着ローラ１１１’および加圧ローラ１１２’の両方で、磁束発生部１４、１４’を用いた外筒の発熱が得られる。加圧ローラ１１２’に関しては、外筒１１２Ａ’の表面部を構成する弾性層１１２Ｂ’も磁性的で導電性であるので、外筒１１２Ａ’に誘導電流が発生し、その電流の熱作用による発熱が生じる。  
図６のようにすることにより、加圧ローラ１１２’における記録材との接触面の温度の立ち上がりが極めて良好となる。
【００６９】
図７は、発熱回転体装置の別の実施の形態を説明図的に示している。このような発熱回転体装置は、定着装置における定着ローラや加圧ローラとして用いることができる。
【００７０】
図７（ａ）において、符号２１０で示す支軸は空間的に固定的であり、その外周面には磁性材料もしくは非磁性材料のコア２１６が固装され、更にその周面部に誘導コイル２１８が巻装されている。支軸２１０には転がり軸受け２１２Ａ，２１２Ｂを介して支持部であるフランジ２１４Ａ，２１４Ｂが配備され、これらフランジ２１４Ａ，２１４Ｂに「回転体」としての中空ローラ２００が支持されている。従って、中空ローラ２００は支軸２１０に対して同心性を保ちつつ回転可能であり、図示されない回転駆動機構により回転される。誘導コイル２１８は、図１の場合と同様にして支軸２１０内部を介して外部の電源に接続されている。  
図７（ａ）に示す実施の形態において、中空ローラ２００は、図７（ｂ）に示す如く、ＰＰＳ系樹脂やポリイミド等の「非導電性の耐熱断熱剛性材」により形成された「基体」としての中空シリンダ２０１の外周部に、「中間層」である薄いプライマ層２０３と離型層２０５とを上記順序に有する。
【００７１】
プライマ層２０３の厚さは２０μｍ以下で「磁性材料の微粒子を混入して導電性としたプライマ」により「発熱部」として構成される。磁性材料の微粒子は金属粉であり、粒径は５μｍ程度である。
【００７２】
中空ローラ２００の内部空間に配備された誘導コイル２１８に高周波電流を通ずると、発熱部としてのプライマ層２０３に誘導電流が生じ、そのジュール熱によりプライマ層２０３が発熱する。
【００７３】
プライマ層２０３は離型層２０５の直ぐ内側に位置し、離型層２０５の厚みは３０μｍ以下（好ましくは２０μｍ以下）であるので、プライマ層２０５が発熱すると、熱は殆ど瞬時に離型層２０５の表面へ伝達される。従って、この形態の発熱回転体装置は定着装置の定着ローラとしての立上り時間が短い。
【００７４】
図８に示す実施の形態（中空ローラ２００Ａ以外の部分の構造は図８（ａ）に示すものと同じである）では、中空ローラ２００Ａは、非導電性の耐熱断熱剛性材により形成された中空シリンダ２０１Ａの外周部に、「中間層」としての耐熱弾性層２０７Ａと離型層２０５Ａとを上記順序に有する。耐熱性の弾性層２０７は、その成分を構成するシリコンゴム等の各種ゴム中に、鉄やステンレス等の磁性金属粉やウイスカーのような「微小体」を混入されて磁性的且つ導電性とされ「発熱部」として形成される。
【００７５】
この形態の発熱回転体装置は「層状の発熱部が弾性を有する」ので、定着装置の加圧ローラに弾性的に圧接させることができる。誘導コイルに高周波電流を通じると、弾性層２０７に高周波の電流が誘導されジュール熱が発生する。
【００７６】
図７（ｂ）および図８に示す実施の形態において、離型層２０５，２０５Ａに「磁性材料の微粒子」として、粒径：数μｍ程度の金属粉、あるいは金属粉とカーボン粒子を混入して離型層２０５，２０５Ａ自体にも電流が誘導されるようにでき、このようにすると「立上り時間」は一段と短縮される。
【００７７】
請求項３，４，５記載のものは「離型層の厚み分だけ発熱部が厚い」ので誘導電磁波に対するカップリングが良く、発熱効率が良い。
【００７８】
図９に示す実施の形態では、中空ローラ２００Ｂは、非導電性の耐熱断熱剛性材により形成された中空シリンダ２０１Ｂの外周部に直接、「外層部」としての離型層２０５Ｂを有する（請求項２）。離型層２０５Ｂは「（磁性材料）導電性の微粒子を混入して導電性かつ磁性的とした離型材」により「発熱部」として形成されている。  
この場合、中空シリンダ２０１Ｂと離型層２０５Ｂとの間に「プライマ層あるいは耐熱性の弾性層」を介在させるようにしてもよい。
【００７９】
図１０は請求項３，５記載の誘導型発熱ローラの実施の形態を説明するための図であって、特徴をなす「中空ローラの構成」を示している。中空ローラ以外の部分の構造は図７（ａ）に示すものと同じである。
【００８０】
中空ローラ２００Ｃは、非導電性の耐熱断熱剛性材により形成された中空シリンダ２０１Ｃの外周部に、磁性材料による細い線状導電体を密に螺旋状に巻きつけてなる層状の発熱部２０９を有し、その上にさらに離型層２０５Ｃを有する。  
この場合、中空シリンダ２０１Ｃと発熱部２０９との間に「耐熱性の弾性層」を介在させるようにしてもよい。層状の発熱部は図１０においては１層に形成されているが、線状導電体は、これを複数層に巻装してもよい。
【００８１】
図１１は請求項３，７記載の発熱回転体装置の実施の形態を説明するための図であって、特徴をなす「中空ローラの構成」を示している。中空ローラ以外の部分の構造は図７（ａ）に示すものと同じである。
【００８２】
中空ローラ２００Ｄは、非導電性の耐熱断熱剛性材により形成された中空シリンダ２０１Ｄの外周部に、耐熱弾性層２０７と離型層２９５Ｄとをこの順序に有する。耐熱弾性層２０７Ｄは内部に、磁性材料の細い線状導電体を密に螺旋状に巻きつけてなる層状の発熱部２０９Ａを有する。この形態においても、層状の発熱部をなす線状導電体を複数層に巻装してもよい。
【００８３】
「中間層」としての耐熱弾性層２０７Ｄの内部に「磁性材料による導電性の微小体」を混入して、耐熱弾性層自体に導電性を持たせても良い（請求項３）。また、層状の発熱部をなす線状導電体の螺旋は、中空シリンダの長手方向へ「一定の巻径」で巻いてもよいが、図１１の実施の形態のように、細い線状導電体の巻き径が「中空ローラの長手方向の中央部から両端部へ向かって増加し、線状導電体が両端部で中空ローラの外周部に近い」ようにすることができる（請求項８）。  
このような中空ローラを形成するには、中空シリンダ２０１Ｄの周面に発熱部２０９Ａを配備してこれをシリンダ形状の型に入れ、液状のゴムを流し込み、加硫ののち冷却固化させて耐熱弾性層を形成すればよい。
【００８４】
なお、図８や図１１に示す耐熱弾性層２０７Ａや２０７Ｄに磁性材による導電性の微小体を混入する場合、混入密度を耐熱弾性層の外周面近傍で増やして、この部分に電流が誘導され易くすることにより発熱が中空ローラの外周面近傍で起こるようにすることができる。
【００８５】
上記の実施の形態では、外層部や中間層、離型層に磁性材料による微少材を混入する場合を説明したが、これらに換えてカーボン粒子を混入して、上記各層を磁性的とせずに導電性とすることも可能である。しかし、この場合は発熱の効率が、磁性材料を用いる場合よりも低くなる。また、カーボン粒子は磁性材料による微少材と併用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】請求項１記載の発明の実施の１形態を示す断面図である。
【図２】請求項２記載の発明の実施の１形態を示す模式図である。
【図３】請求項３および４記載の発明の実施の１形態を局部的に示す断面図である。
【図４】請求項９記載の定着装置の実施の１形態を示す模式図である。
【図５】請求項８記載の定着装置の実施の１形態を説明するための模式図である。
【図６】図５の実施の形態の変形例を示す模式図である。
【図７】発熱回転体装置の別の実施の形態を説明するための図である。
【図８】請求項３記載の発明の実施の１形態を特徴部分のみ示す図である。
【図９】請求項２記載の発明の実施の１形態を特徴部分のみ示す図である。
【図１０】請求項３記載の発明の実施の１形態を特徴部分のみ示す図である。
【図１１】請求項８記載の発明の実施の１形態を特徴部分のみ示す図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０      発熱回転体装置としての定着ローラ
１１      回転体としての外筒
１２      支持部としてのランジ
１４      磁束発生部
１４Ａ    コア
１４Ｂ    誘導コイル
１６      加圧ローラ
【図１】
2005165349.tif 000003
【図２】
2005165349.tif 000004
【図３】
2005165349.tif 000005
【図４】
2005165349.tif 000006
【図５】
2005165349.tif 000007
【図６】
2005165349.tif 000008
【図７】
2005165349.tif 000009
【図８】
2005165349.tif 000010
【図９】
2005165349.tif 000011
【図１０】
2005165349.tif 000012
【図１１】
2005165349.tif 000013