(57)【要約】【課題】  電磁誘導加熱方式の定着装置（ＩＨＦ）において、省エネルギー化と小型化及び、定着の立ち上げ時間の短縮を目的とする。【解決手段】  電磁誘導加熱方式の定着装置において、磁界発生手段と電磁誘導発熱体とでニップ部を形成し、該ニップ部に記録材を搬送導入させて定着する定着装置。【選択図】  図１
2005338242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界発生手段と、該磁界発生手段で発生した磁界の作用により電磁誘導発熱する電磁誘導発熱体とを有し、前記発熱部に記録材を導入搬送させ、電磁誘導発熱体の熱により記録材上の画像を定着する定着装置において、
前記磁界発生手段と、該磁界発生手段に対向する前記電磁誘導発熱体とで記録材を挟持し、
前記磁界発生手段によって前記電磁誘導発熱体を発熱させ、記録材上の画像を加熱定着することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
円筒状で回転体とした電磁誘導発熱体と、該電磁誘導発熱体に対向し、表面を薄肉の摺動部材で覆った磁界発生手段とでニップ部を形成し、該ニップ部に記録材を導入搬送させ、電磁誘導発熱体の熱により記録材上の画像を定着することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
円筒状で回転体とした電磁誘導発熱体と、該電磁誘導発熱体に対向し、無端ベルトの内側に設けた磁界発生手段とでニップ部を形成し、該ニップ部に記録材を導入搬送させ、電磁誘導発熱体の熱により記録材上の画像を定着することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項４】
無端ベルト状で回動する電磁誘導発熱体と、該電磁誘導発熱体の所定位置で対向し、無端ベルトの内側に設けた磁界発生手段とでニップ部を形成し、該ニップ部に記録材を導入搬送させ、電磁誘導発熱体の熱により記録材上の画像を定着することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項５】
回動する無端ベルトの内面の所定位置に設けた電磁誘導発熱体と、該電磁誘導発熱体の位置で対向し、無端ベルトの内側に設けた磁界発生手段とでニップ部を形成し、該ニップ部に記録材を導入搬送させ、電磁誘導発熱体の熱により記録材上の画像を定着することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンターなどの画像形成装置において、記録材上に形成された未定着画像を加熱定着するのに用いられる定着装置に係わり、特に熱源として電磁誘導加熱方式を用いた定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、プリンター等の電子写真方式を用いた画像形成装置では、像担持体である感光体に形成したトナー画像を記録材（転写紙）に転写させた後、熱及び圧力によって未定着トナー画像を記録材に定着する定着装置が使用されている。
【０００３】
この種の定着装置には、ハロゲンランプ等のヒータを熱源として内蔵した定着ローラ（熱ローラ）と、耐熱弾性部材からなる加圧ローラとでニップ部を形成し、該ニップ部に記録材を導入搬送することで、未定着トナー画像を熱と圧力によって定着する熱ローラ方式の定着装置がある。
【０００４】
また、ヒータに替わる熱源として電磁誘導加熱方式を使用し、定着ローラを直接加熱する定着装置も提案されている。
【０００５】
この方式は、磁界（磁束）発生手段としての励磁コイルによる磁束で定着ローラ内面に設けた導電層（電磁誘導発熱体）に渦電流を発生させ、そのジュール熱により発熱させて定着ローラを所定の定着温度に加熱するものである。
【０００６】
また、電磁誘導加熱方式の定着装置は、定着ローラの局所のみを発熱させることができることから、従来のハロゲンランプをヒータとした熱ローラ方式の定着装置に比して、定着装置起動時に定着ローラ表面温度が所定の温度に達するまでに要する時間を短くできる特徴がある。
【０００７】
このような電磁誘導加熱方式を使用した定着装置には、図６、図７、図８に示した構成のものが提案されている。
【０００８】
図６の定着装置は、定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２とでニップ部を形成し、該ニップ部に未定着トナー画像ｔの載った記録材Ｐを導入搬送して定着させる構成のものである。
【０００９】
この定着ローラ１０１は、内部に磁界発生手段１０３を配置したものである。磁界発生手段１０３は、励磁コイル１０５と芯材（コア部材）１０４とで構成されている。コア部材１０４は、フェライト、パーマロイなどの高透磁率で残留磁束密度の低いものを使用している。
【００１０】
図７の定着装置は、外周の所定位置に磁界発生手段１０６を配置した定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２とでニップ部を形成し、該ニップ部に未定着トナー画像ｔの載った記録材Ｐを導入搬送して定着させる構成のものである。
【００１１】
図８の定着装置は、電磁誘導発熱体とした無端ベルト１０９を断熱ローラ１１０と支持ローラ１１１とに掛け渡し、該支持ローラ１１１の近傍または内部に磁界発生手段１１２を設け、無端ベルト１０９を発熱させる。発熱した無端ベルト１０９は、断熱ローラ１１０と加圧ローラ１０２とで形成したニップ部で未定着トナー画像ｔの載った記録材Ｐを導入搬送して定着させる構成のものである。
【００１２】
このような電磁誘導加熱方式の定着装置は、磁界発生手段１０３，１０６，１１２で定着ローラ１０１や、無端ベルト１０９を加熱及び回動させ、形成したニップ部で定着させる構成である。
【特許文献１】特開２０００−１６２９１４
【特許文献２】特開平０９−１７１８８９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述した電磁誘導加熱方式の定着装置では、次のような技術的課題がある。
【００１４】
図６で示した定着装置では、定着ローラ１０１の内部に配置した磁界発生手段１０３の昇温が問題となっている。特に、励磁コイル１０５が昇温によって断線するといった問題がある。
【００１５】
また、加圧ローラ１０２が、発熱した定着ローラ１０１と常時圧接しているため、定着ローラ１０１の熱が加圧ローラ１０２に奪われてしまい、余分なエネルギー（電力）を必要としている。
【００１６】
図７で示した定着装置では、定着ローラ１０１を外周の所定位置に配置した磁界発生手段１０６で加熱するため、定着ローラ１０１がニップ部まで回転する間に放熱し、温度低下が発生する。その為、予め定着ローラ１０１の温調温度を高めに設定しなければならない。
【００１７】
さらに、定着ローラ１０１の熱が加圧ローラ１０２に奪われてしまい、余分なエネルギー（電力）を必要としている。
【００１８】
図８で示した定着装置では、電磁誘導発熱体である無端ベルト１０９を支持ローラ１１１部の位置で発熱させることから、無端ベルト１０９が、定着が行われるニップ部まで回動する間に放熱し、温度低下が発生する。その為、予め無端ベルト１０９の加熱温度を高めに設定しなければならない。さらに、断熱ローラ１１０と加圧ローラ１０２とによって無端ベルト１０９の熱が少なからずとも奪われてしまい、余分なエネルギー（電力）を必要としている。
【００１９】
本発明は、上述した課題を解決し、省エネルギー化と省スペース化を具現化する電磁誘導加熱方式の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】
【００２０】
本発明は、上述の課題を解決するために、下記の構成とした。
【００２１】
請求項１は、磁界発生手段と、該磁界発生手段の発生した磁界の作用により電磁誘導発熱する電磁誘導発熱体とを有し、前記発熱部に記録材を導入搬送させ、電磁誘導発熱体の熱により記録材上の画像を定着する定着装置において、
前記磁界発生手段と、該磁界発生手段に対向する前記電磁誘導発熱体とで記録材を挟持し、前記磁界発生手段によって前記電磁誘導発熱体を発熱させ、記録材上の画像を加熱定着することを特徴とする。
【００２２】
請求項２は、請求項１記載の定着装置において、円筒状で回転体とした電磁誘導発熱体と、該電磁誘導発熱体に対向し、表面を薄肉の摺動部材で覆った磁界発生手段とでニップ部を形成し、該ニップ部に記録材を導入搬送させ、電磁誘導発熱体の熱により記録材上の画像を定着することを特徴とする。
【００２３】
請求項３は、請求項１記載の定着装置において、円筒状で回転体とした電磁誘導発熱体と、該電磁誘導発熱体に対向し、無端ベルトの内側に設けた磁界発生手段とでニップ部を形成し、該ニップ部に記録材を導入搬送させ、電磁誘導発熱体の熱により記録材上の画像を定着することを特徴とする。
【００２４】
請求項４は、請求項１記載の定着装置において、無端ベルト状で回動する電磁誘導発熱体と、該電磁誘導発熱体の所定位置で対向し、無端ベルトの内側に設けた磁界発生手段とでニップ部を形成し、該ニップ部に記録材を導入搬送させ、無端ベルト状電磁誘導発熱体の熱により記録材上の画像を定着することを特徴とする。
【００２５】
請求項５は、請求項１記載の定着装置において、回動する無端ベルトの内面の所定位置に設けた電磁誘導発熱体と、該電磁誘導発熱体の位置で対向し、無端ベルトの内側に設けた磁界発生手段とでニップ部を形成し、該ニップ部に記録材を導入搬送させ、電磁誘導発熱体の熱により記録材上の画像を定着することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、本発明は、電磁誘導加熱方式を用いた定着装置において、磁界発生手段と対向する電磁誘導発熱体とで形成したニップ部で記録材を挟持し、電磁誘導発熱体の発熱により熱定着を行うことである。
【００２７】
このことから、次のような効果がある。
【００２８】
本発明では、定着ローラの内部に磁界発生手段を配置していないため、該磁界発生手段の昇温の問題を解消することができる。
【００２９】
また、ニップ部を直接発熱させる構成のため、発熱量の損失が少ない。例えば、ニップ部を形成する加圧ローラや断熱ローラ等に奪われる熱量が少なく、熱をニップ部まで移送しないため、放熱による熱量の損失が少ない。
【００３０】
さらに、磁界発生手段と電磁誘導発熱体とでニップ部を形成することから、定着起動時までの時間を短縮することが可能となり、装置の小型化も図ることができる。
【００３１】
このように、本発明によれば、省エネルギー化と小型化と、さらに定着装置起動時に定着ローラ表面温度が所定の温度に達するまでに要する時間を短くできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態を示した図で、説明のために簡略化した構成図である。
【００３３】
図１では、磁界発生手段１と電磁誘導発熱体６とが平面で対向し、ニップを形成した場合であって、該電磁誘導発熱体６側に未定着トナー画像ｔを転写した記録材Ｐを矢印方向から前記ニップ部に導入搬送して定着させる構成である。
【００３４】
電磁誘導発熱体６は、低熱容量で薄肉の磁性金属とし、表面にトナー画像に対する離型層を設けても構わない。また材料としては、磁性ステンレスのような磁性材料（磁性金属）で、透磁率μが高く、適当な抵抗率ρを持った材料を用いるとよい。
【００３５】
磁界発生手段１は、横Ｅ形に成形した磁性体コア２と、励磁コイル３と、それらを支持するホルダー４と、さらに記録材Ｐとの接触のために高摺動性フィルム部材５とで構成されている。
【００３６】
横Ｅ形の磁性体コア２は、三つの突部を電磁誘導発熱体６と対向するように配置されている。さらに磁性体コア２の形状は、特開２０００−１６２９１４で示された、つぎのような関係を有している。
【００３７】
磁性体コア２の三つの突起部と電磁誘導発熱体６との距離を図の右側よりそれぞれａと、ｂと、ｃとし、三つの突起部の間隔をｄと、ｅとした場合、
ｄ＞ａ＋ｂ、ｅ＞ｂ＋ｃ
の関係を満たすように配置することで励磁コイル３によって発生した磁界（磁力線Ｊａ）を磁性体コア２の外部に漏らすことなく、かつ強い磁界を電磁誘導発熱体６に作用させて効率よく発熱させることができる。
【００３８】
例えば、
ａ＝１．５ｍｍ、ｂ＝１．５ｍｍ、ｃ＝１．５ｍｍ
ｄ＝１２ｍｍ、ｅ＝１２ｍｍ
とした場合、
ｄ＞ａ＋ｂ、ｅ＞ｂ＋ｃ
の関係を満たしているので、効率のよい発熱が行える。
【００３９】
このように配置された電磁誘導発熱体６と磁界発生手段１とは、不図示の加圧手段によって、記録材を所定の加圧力で挟持するとともにニップ部を形成し、電磁誘導発熱体６の熱により定着を行う。
【００４０】
以上が本発明の電磁誘導加熱方式による定着装置の基本的な構成で、主たる要件は、磁界発生手段と、対向する電磁誘導発熱体とで形成したニップ部で記録材を挟持し、電磁誘導発熱体の発熱により熱定着を行うことである。
【００４１】
よって、ニップ部を直接的に発熱させることができることから、熱効率が良く、省エネルギー化が図れ、さらには、定着装置起動時に定着ローラ表面温度が所定の温度に達するまでに要する時間を短くできる。
【００４２】
（第２の実施形態）
図２は、請求項２の実施形態を示す概略構成断面図で、円筒状で回転体とした電磁誘導発熱体と、該電磁誘導発熱体に対向し、表面を薄肉の摺動部材で覆った磁界発生手段とでニップ部を形成した構成である。
【００４３】
図２の７は電磁誘導発熱体であり定着ローラとして使用している（以後定着ローラと呼ぶ）。
【００４４】
定着ローラ７は、鉄、ニッケル等の強磁性の金属（透磁率の大きい金属）からなる円筒状の芯金８と、外周表面にＰＴＦＥやＰＦＡで１０〜５０μｍ程度のトナー離型層９とで構成され、矢印方向に回転する。
【００４５】
一方、定着ローラ７にトナー画像ｔを形成した記録材Ｐを挟持して対向する位置に磁界発生手段１０を設けてある。磁界発生手段１０は、前記と同様な構成で、横Ｅ形磁性体コア１１と、励磁コイル１２と、それらを保持するホルダー１４と、さらには記録材Ｐと摺動する高摺動性のシート１３とで構成している。
【００４６】
また、磁界発生手段１０は、加圧部材１５によって定着ローラ７へと所定の加圧力で加圧されニップ部を形成している。尚、該ニップ部における定着ローラ７と磁界発生手段１０との位置関係は、前記（第１の実施形態）した関係を満たす配置とする。
【００４７】
このように配置された定着ローラ７と磁界発生手段１０とは、加圧部材１５によって、記録材Ｐを所定の加圧力で挟持するとともにニップ部を形成し、定着ローラ７を発熱させて熱定着を行う。
【００４８】
尚該ニップ部における定着ローラ７と磁界発生手段１０との位置関係は、前記（第１の実施形態）した関係を満たす配置とする。
【００４９】
（第３の実施形態）
図３は、請求項３の実施形態を示す概略構成断面図で、円筒状で回転体とした電磁誘導発熱体と、該電磁誘導発熱体に対向し、無端ベルトの内側に設けた磁界発生手段とでニップ部を形成した構成である。
【００５０】
図３の７は、電磁誘導発熱体で前記（図２）した定着ローラ７と同様の構成である。この定着ローラ７の対向側には、プーリー１７，１８，１９とに掛け回した無端ベルト１６と、該無端ベルト１６の内面に設けた磁界発生手段２０とを設けてある。
【００５１】
無端ベルト１６は、ポリイミド等の耐熱性樹脂で、厚みが１００から５００μｍ程度のフィルムを無端状に成形したもので、プーリー１８によって図中矢印方向に回動駆動される。
【００５２】
磁界発生手段２０は、横Ｅ形の磁性体コア２１と、励磁コイル２２と、それらを保持するホルダ２３と、さらには前記した無端ベルト１６と当接させるための高摺動性のシート２４とで構成されている。
【００５３】
このように構成した磁界発生手段２０は、不図示の加圧部材によって、無端ベルト１６を介して定着ローラ７へと押圧されニップ部を形成し、電磁誘導発熱体である定着ローラ７を発熱させて熱定着を行う。
【００５４】
尚該ニップ部における定着ローラ７と磁界発生手段２０との位置関係は、前記（第１の実施形態）した関係を満たす配置とする。
【００５５】
（第４の実施形態）
図４は、請求項４の実施形態を示す概略構成断面図で、無端ベルト状で回動する電磁誘導発熱体と、該電磁誘導発熱体の所定位置で対向し、無端ベルトの内側に設けた磁界発生手段とでニップ部を形成した構成である。
【００５６】
図４の２５は無端ベルト状の電磁誘導発熱体（以後磁性体ベルトと呼ぶ）で、磁性ステンレスやニッケル等の強磁性の金属（透磁率の大きい金属）で無端状に成形したベルトで、プーリー２６，２７とに張架され、図中矢印方向に回動する。
【００５７】
この磁性体ベルト２５の内周の所定位置には、押圧部材２８と、その加圧部材２９とを設けてある。
【００５８】
前記押圧部材２８に対向した位置には、プーリー３２，３３とに掛け回した無端ベルト３１と、該無端ベルト３１の内面に設けた磁界発生手段３０とを設けてある。
【００５９】
無端ベルト３１は、ポリイミド等の耐熱性樹脂で、厚みが１００から５００μｍ程度のフィルムを無端状に成形したもので、プーリー３３によって図中矢印方向に回動駆動される。
【００６０】
磁界発生手段３０は、図３で説明したものと同様に、横Ｅ形の磁性体コア２１と、励磁コイル２２と、それらを保持するホルダ２３と、さらには前記した無端ベルト３１と当接させるための高摺動性のシート２４とで構成されている。
【００６１】
このように構成した実施例では、無端ベルト３１の内周に固定された磁界発生手段３０と、磁性体ベルト２５の内周に配置した押圧部材２８とを対向させてニップ部を形成し、電磁誘導発熱体である磁性体ベルト２５を発熱させて熱定着を行う。
【００６２】
尚該ニップ部における磁性体ベルト２５と磁界発生手段３０との位置関係は、前記（第１の実施形態）した関係を満たす配置とする。
【００６３】
（第５の実施形態）
図５は、請求項５の実施形態を示す概略構成断面図で、回動する無端ベルトの内面の所定位置に設けた電磁誘導発熱体と、該電磁誘導発熱体の位置で対向し、無端ベルトの内側に設けた磁界発生手段とでニップ部を形成したものである。
【００６４】
尚、第４の実施形態と第５の実施形態との差異は、電磁誘導発熱体の構成が異なる点である。
【００６５】
図５の３４は、ポリイミド等の耐熱性樹脂の無端ベルト（以後樹脂ベルトと呼ぶ）でプーリ−３５，３６とに掛け渡し、図中矢印方向に回動駆動される。
【００６６】
樹脂ベルト３４の内周で所定の位置には、電磁誘導発熱体とした発熱部材３５と、該発熱部材３５を保持する保持部材３４と、それらを加圧する加圧部材３６とを設けてある。
【００６７】
発熱部材３５は、磁性ステンレスのような磁性材料（磁性金属）で、透磁率μが高く、適当な抵抗率ρを持った材料のものである。
【００６８】
前記発熱部材３５に対向した位置には、図４での構成と同様に、プーリー３２，３３とに掛け回した無端ベルト３１と、該無端ベルト３１の内面に設けた磁界発生手段３０とで構成されている。
【００６９】
このように構成した実施例では、無端ベルト３１の内周に固定された磁界発生手段３０と、樹脂ベルト３４の内周に配置した発熱部材３５とを対向させてニップ部を形成し、発熱部材３５を発熱させて熱定着を行う。
【００７０】
尚該ニップ部における発熱部材３５と磁界発生手段３０との位置関係は、前記（第１の実施形態）した関係を満たす配置とする。
【００７１】
以上、実施形態の説明の中で記載した各部材の材質、厚み等は本発明を規制するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１の実施形態で、基本構成を示す概略断面図。
【図２】第２の実施形態における概略構成図。
【図３】第３の実施形態における概略構成図。
【図４】第４の実施形態における概略構成図。
【図５】第５の実施形態における概略構成図。
【図６】従来の定着装置の概略構成図。
【図７】従来の定着装置の概略構成図。
【図８】従来の定着装置の概略構成図。
【符号の説明】
【００７３】
１  磁界発生手段
２  磁性体コア
３  励磁コイル
４  ホルダー
５  摺動性シート
６  電磁誘導発熱体
７  電磁誘導発熱体である定着ローラ
８  定着ローラの芯金
９  定着ローラのトナー離型層
１０  磁界発生手段
１１  磁性体コア
１２  励磁コイル
１５  加圧部材
１６  無端ベルト
１７  プーリー
２５  電磁誘導発熱体である磁性体ベルト
２８  押圧部材
３４  樹脂ベルト
【図１】
2005338242.tif 000003
【図２】
2005338242.tif 000004
【図３】
2005338242.tif 000005
【図４】
2005338242.tif 000006
【図５】
2005338242.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005338242.tif 000009
【図８】
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