(57)【要約】【課題】  定着温度のオーバーシュートと、定着ベルトの幅方向両端部における温度上昇と、を未然に防止する定着部材、定着装置、及び、画像形成装置を提供する。【解決手段】  電磁誘導により加熱されるとともに記録媒体上のトナー像を加熱して記録媒体に定着させる定着部材２２であって、内周部に金属層４１を備え、金属層４１の内周面４１ａの一部又は全部に凹凸部を設ける。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁誘導により加熱されるとともに記録媒体上のトナー像を加熱して当該記録媒体に定着させる定着部材であって、
内周部に金属層を備え、
前記金属層の内周面の一部又は全部に凹凸部を設けたことを特徴とする定着部材。
【請求項２】
前記凹凸部は、前記金属層の内周面における幅方向端部に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の定着部材。
【請求項３】
前記凹凸部は、幅方向中央部に比べて幅方向端部において単位投影面積当たりの表面積が大きくなるように形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着部材。
【請求項４】
前記凹凸部は、整磁合金からなる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部材。
【請求項５】
前記整磁合金は、そのキューリー点が前記トナー像を定着させるための目標定着温度と一致するように形成されたことを特徴とする請求項４に記載の定着部材。
【請求項６】
前記凹凸部は、前記金属層の内周面に設置された放熱フィンである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部材。
【請求項７】
前記凹凸部は、その表面に放熱コーティング処理が施された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】
前記凹凸部は、前記金属層を加工して形成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部材。
【請求項９】
前記金属層は、整磁合金からなることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の定着部材。
【請求項１０】
前記整磁合金は、そのキューリー点が前記トナー像を定着させるための目標定着温度と一致するように形成されたことを特徴とする請求項９に記載の定着部材。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の定着部材を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項１２】
前記定着部材は、加熱ローラと定着補助ローラとに張架された定着ベルトであって、
前記加熱ローラは、前記定着ベルトの外周面に対向するコイル部に対して当該定着ベルトを介して対向する位置に配設され、
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位置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、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、
前記定着ローラの外周面又は内周面に対向するコイル部を備え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】
請求項１１〜請求項１３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定着部材及び定着装置とに関し、特に、電磁誘導加熱方式の定着プロセスに用いられる定着部材、定着装置、及び、画像形成装置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等を目的とした、電磁誘導加熱方式の定着装置が知られている（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、主として、加熱ローラ（発熱ローラ）と定着補助ローラとによって張架された定着ベルトや、加熱ローラに定着ベルトを介して対向する誘導加熱部や、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部や、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、加熱ローラ表面に渦電流が生じる。加熱ローラに渦電流が生じると、加熱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、加熱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を用いた定着装置は、少ないエネルギー消費と短い立ち上げ時間とで、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装置として知られている。さらに、電磁誘導加熱方式の定着装置は、熱伝導ロスが少なくて発熱効率が良い装置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において、複雑な制御回路を用いずに定着温度を所定温度に調整することを目的として、磁気コアの一部を整磁合金で形成する技術が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１２５４０７号公報
【特許文献２】特開平１１−３２９７００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来の技術は、第１に、定着温度のオーバーシュートに対する制御応答性が低くなることがあった。第２に、定着ベルトの幅方向両端部において、温度上昇が発生することがあった。
【０００８】
詳しくは、次の通りである。
定着温度（定着ベルト上の温度である。）は、定着ベルト表面に当接するサーミスタによって検知されて調整制御される。定着部材としての定着ベルトは、金属層上に被覆層として弾性層が設けられていることが多い。この弾性層は熱容量が大きいために、定着温度の調整制御に対する応答性を充分に高めることができない。そのため、定着温度がオーバーシュート（最適値としての目標定着温度を超えてしまう現象である。）してしまうことがあった。
【０００９】
定着温度のオーバーシュートが進むと、定着装置を構成する定着ベルト等の各部材が熱的損傷を受けたり、定着工程後の出力画像にホットオフセットが発生したりする場合がある。
【００１０】
他方、一般的な画像形成装置は、幅方向長の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、幅方向長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、幅方向長の異なる記録媒体を扱っていることになる。
【００１１】
このような幅方向長の異なる記録媒体を定着装置で定着する場合には、記録媒体の幅方向長に応じて、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る。例えば、幅方向長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長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、幅方向長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。
【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、幅方向長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。また、定着ベルトの幅方向両端部に熱的磨耗が生じてしまう。これが進行して、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ると、定着ベルトに熱的破損が生じる場合もある。
【００１３】
上述の特許文献２等の技術では、電磁誘導加熱に係わるコア（磁気コア）の一部を整磁合金で形成しているために、サーミスタ等の温度センサによる制御応答性が低くても全体的な温度上昇に対して一定の制限をかける効果がある程度期待できる。しかし、幅方向長の小さな記録媒体を連続的に通紙した場合に幅方向両端部に発生する、局部的な温度上昇に対してはほとんど効果が期待できない。
【００１４】
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、定着温度のオーバーシュートと、定着ベルトの幅方向両端部における温度上昇と、を未然に防止する定着部材、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】
【００１５】
この発明の請求項１記載の発明にかかる定着部材は、電磁誘導により加熱されるとともに記録媒体上のトナー像を加熱して当該記録媒体に定着させる定着部材であって、内周部に金属層を備え、前記金属層の内周面の一部又は全部に凹凸部を設けたものである。
【００１６】
また、請求項２記載の発明にかかる定着部材は、上記請求項１に記載の発明において、前記凹凸部は、前記金属層の内周面における幅方向端部に設けられたものである。
【００１７】
また、請求項３記載の発明にかかる定着部材は、上記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記凹凸部は、幅方向中央部に比べて幅方向端部において単位投影面積当たりの表面積が大きくなるように形成されたものである。
【００１８】
また、請求項４記載の発明にかかる定着部材は、上記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記凹凸部は、整磁合金からなるものである。
【００１９】
また、請求項５記載の発明にかかる定着部材は、上記請求項４に記載の発明において、前記整磁合金は、そのキューリー点が前記トナー像を定着させるための目標定着温度と一致するように形成されたものである。
【００２０】
また、請求項６記載の発明にかかる定着部材は、上記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記凹凸部を、前記金属層の内周面に設置された放熱フィンとしたものである。
【００２１】
また、請求項７記載の発明にかかる定着部材は、上記請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記凹凸部は、その表面に放熱コーティング処理が施されたものである。
【００２２】
また、請求項８記載の発明にかかる定着部材は、上記請求項１〜請求項７のいずれかに記載の発明において、前記凹凸部は、前記金属層を加工して形成されたものである。
【００２３】
また、請求項９記載の発明にかかる定着部材は、上記請求項１〜請求項８のいずれかに記載の発明において、前記金属層は、整磁合金からなるものである。
【００２４】
また、請求項１０記載の発明にかかる定着部材は、上記請求項９に記載の発明において、前記整磁合金は、そのキューリー点が前記トナー像を定着させるための目標定着温度と一致するように形成されたものである。
【００２５】
また、この発明の請求項１１記載の発明にかかる定着装置は、請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の定着部材を備えたものである。
【００２６】
また、請求項１２記載の発明にかかる定着装置は、上記請求項１１に記載の発明において、前記定着部材は、加熱ローラと定着補助ローラとに張架された定着ベルトであって、前記加熱ローラは、前記定着ベルトの外周面に対向するコイル部に対して当該定着ベルトを介して対向する位置に配設され、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位置に配設されたものである。
【００２７】
また、請求項１３記載の発明にかかる定着装置は、上記請求項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、前記定着ローラの外周面又は内周面に対向するコイル部を備えたものである。
【００２８】
また、この発明の請求項１４記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１１〜請求項１３のいずれかに記載の定着装置を備えたものである。
【００２９】
なお、本願において、「幅方向」とは、記録媒体における搬送方向に直交する方向と定義する。
また、本願において、金属層に形成される「凹凸部」とは、金属層等の部材が有する表面粗さ等の微視的な凹凸は含まないものと定義する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明は、定着部材における金属層の内周面に凹凸部を設けることで、定着部材の内周部における放熱性が高められる。これにより、比較的簡易に、定着温度のオーバーシュートと、定着ベルトの幅方向両端部における温度上昇と、を未然に防止する定着部材、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】
【００３１】
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。
【００３２】
実施の形態１．
図１〜図４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が収容された給紙部、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は主として給紙部１１、１２の記録媒体Ｐとは異なるサイズの記録媒体Ｐを搬送する際に用いる手差し給紙部、２０は記録媒体Ｐ上の未定着画像を定着する定着装置を示す。
【００３３】
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、所定の作像プロセス（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。
【００３４】
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。）。なお、複数の給紙部１１、１２には、それぞれ、異なるサイズの記録媒体Ｐや、搬送方向の異なる同一サイズの記録媒体Ｐが、収容されている。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
次に、図２にて、画像形成装置本体１に設置される定着装置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、加熱ローラ２３、誘導加熱部２４、加圧ローラ３０、サーミスタ３７、オイル塗布ローラ３４、ガイド板３５、分離板３６等で構成される。
【００３８】
ここで、定着補助ローラ２１は、その表面にシリコーンゴム、フロロシリコーンゴム等からなる弾性層が形成された耐熱構造体である。なお、定着補助ローラ２１の耐久性を向上するために、弾性層上に耐摩耗性樹脂による被覆層を設けることもできる。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。
【００３９】
加熱ローラ２３は、主として、ステンレス鋼等からなる円筒部と、円筒部の両端にそれぞれ圧入されたフランジと、で構成される。加熱ローラ２３は、図２の反時計方向に回転する。加熱ローラ２３の内部には、フェライト等の強磁性体からなる内部コア２８が設置されている。内部コア２８は、定着ベルト２２を介してコイル部２５に対向している。
【００４０】
定着部材としての定着ベルト２２は、加熱ローラ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、ＳＵＳ４３０等の金属導体からなる金属層（発熱層）、シリコーン等からなる弾性層、フッ素化合物等からなる離型層（表面層）等からなる多層構造のエンドレスベルトである。定着ベルト２２の離型層によって、トナーＴに対する離型性が担保されている。なお、定着ベルト２２については、後で詳しく説明する。
【００４１】
誘導加熱部２４は、コイル部２５、コア２６、コイルガイド２７等で構成される。
ここで、コイル部２５は、加熱ローラ２３に巻装された定着ベルト２２の外周部を覆うように、細線を束ねたリッツ線を巻回して幅方向（図２の紙面垂直方向である。）に延設したものである。コイルガイド２７は、耐熱性の高い樹脂材料等からなり、コイル部２５を保持する。コア２６は、フェライト等の強磁性体からなり、センターコア２６ａやサイドコア２６が設けられている。コア２６は、幅方向に延設されたコイル部２５に対向するように設置されている。
【００４２】
また、加圧ローラ３０は、芯金上にフッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム等の弾性層が形成されたものであり、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。
【００４３】
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。
【００４４】
定着ベルト２２の外周面の一部には、オイル塗布ローラ３４が当接している。オイル塗布ローラ３４は、定着ベルト２２上にシリコーンオイル等のオイルを供給する。これにより、定着ベルト２２上におけるトナー離型性がさらに担保される。なお、オイル塗布ローラ３４には、オイルの塗布量を均一化するとともに、その表面上の汚れを除去するクリーニングローラ３３が当接されている。
【００４５】
さらに、定着ベルト２２の外周面の一部には、サーミスタ３７が当接されている。このサーミスタ３７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による加熱量が調整される。
なお、定着温度の検知は、サーミスタ３７等による接触検知方式の他に、非接触検知方式を用いることができる。また、誘導加熱部２４による定着ベルト２２の加熱を補助するために、ハロゲンヒータ、セラミックヒータ等の補助加熱体を設置することもできる。さらに、定着ベルト２２の張架は、２本のローラ部材２１、２３による張架に限定されずに、３本以上のローラ部材による張架も可能である。
【００４６】
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、加熱ローラ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、誘導加熱部２４との対向位置で加熱される。詳しくは、コイル部２５に高周波の交番電流を流すことで、コア２６と内部コア２８との間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。
【００４７】
そして、加熱ローラ２３表面に渦電流が生じて、加熱ローラ２３自身の電気抵抗によってジュール熱が発生して、加熱ローラ２３が加熱される。さらに、電磁誘導により加熱された加熱ローラ２３によって、加熱ローラ２３に巻装された定着ベルト２２が加熱される。
【００４８】
その後、誘導加熱部２４によって発熱した定着ベルト２２表面は、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Ｙ１０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。
【００４９】
図３及び図４にて、本実施の形態１において特徴的な、定着ベルト２２の構成・動作について、さらに詳しく説明する。
図３は、定着部材としての定着ベルト２２を示す断面図であって、図２の定着装置２０から取り外した状態を示す図である。図４は、図３の定着ベルト２２におけるＸ−Ｘ断面を示す図である。なお、図３及び図４は、理解を容易にするために、各層の層厚について比例尺を用いずに図示している。
【００５０】
図３及び図４に示すように、定着ベルト２２には、金属層４１、弾性層４２、離型層４３が形成されている。
詳しくは、定着ベルト２２の内周部には、層厚Ｄ２が１００μｍの金属層４１が設けられている。金属層４１は、取り外した状態でその直径が６０ｍｍとなる環状のＳＵＳ４３０材である。そして、金属層４１の内周面４１ａには、高さＤ１が５０μｍの凹凸部が、幅方向にピッチ状に形成されている。この内周面４１ａの凹凸部は、引抜き加工、押出し加工、切削加工等によって金属層４１に予め形成されたものである。
【００５１】
金属層４１の外周面には、プライマを介して、耐熱性シリコーンゴムからなる層厚Ｄ３が２００μｍの弾性層４２が形成されている。弾性層４２は、塗装工程・乾燥工程を経た後のプライマ上に、塗装、加硫されたものである。
【００５２】
弾性層４２の外周面には、シリコーン用の液状プライマを介して、粉体フッ素樹脂からなる層厚Ｄ４が２７〜３３μｍの離型層４３が形成されている。離型層４３は、塗装工程・乾燥工程を経た後のプライマ上に、粉体塗装されたものである。粉体フッ素樹脂としては、ＦＥＰ、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、又は、それらを一定の割合で混合したもの、等を用いることができる。好ましくは、強度と平滑性とから、ＰＦＡを用いることができる。また、離型層４３の形成方法としては、粉体塗装後に、焼付け処理をおこなうこともできる。さらに、湿式スプレー塗装や、チューブ状にしたもので弾性層４２上を被覆する方法等を用いることもできる。
【００５３】
以上説明したように、本実施の形態１では、定着ベルト２２の内周部に形成された金属層４１において、その内周面４１ａの全域に凹凸部を設けている。これによって、定着ベルト２２の内周面４１ａの表面積が大きくなって金属層４１における放熱効率が向上する。したがって、定着ベルト２２におけるオーバーシュートが低減されて、定着温度が目標定着温度に維持されるまでの立ち上がり時間が短縮される。また、定着温度のオーバーシュートが低減されることで、オフセットが低減されて出力画像の画質が向上するとともに、定着ベルト２２の熱的損傷が軽減される。
【００５４】
すなわち、発熱層としての金属層４１の放熱性が高められることで、熱容量の大きな弾性層を介した定着ベルト２２表面上の温度をサーミスタ３７で検知する場合であっても、定着温度の調整制御に対する応答性が高められることになる。なお、本本実施の形態１における効果を確認するための実施例については、後で詳しく説明する。
【００５５】
なお、本実施の形態１では、定着ベルト２２の金属層４１を、ＳＵＳ４３０にて形成した。しかし、金属層４１の材料は、これに限定されることなく、例えば、ニッケル、鉄、又は、それらの合金（クロムを１０％以下含ませることもできる。）を用いることもできる。このような場合にも、本実施の形態１と同等の効果を得ることができる。
【００５６】
さらに、定着ベルト２２の金属層４１として、ＳＵＳ４３０の替わりに、整磁合金を用いることもできる。整磁合金は、その温度がキューリー点に達すると飽和磁束密度が減少する特性を有する。このような特性を有する整磁合金にて金属層４１を形成することで、金属層４１がキューリー点に達すると、誘導加熱部２４との対向位置でその内部に生じる渦電流が減少して発熱量も減少する。したがって、整磁合金の金属層４１は、主として発熱体として機能していたものが、キューリー点を境にして放熱体として機能することになる。これによって、上述の凹凸部を形成したことによる効果がさらに向上することになる。
【００５７】
ここで、整磁合金からなる金属層４１は、キューリー点が目標定着温度（例えば、２００℃である。）と一致するように形成することが好ましい。その際に、キューリー点を超えた領域における飽和磁束密度減少の温度勾配による±３０℃の温度制御精度を考慮して、キューリー点を設定することになる。具体的には、整磁合金として、ニッケルが２０〜４０％、その他が鉄となるように配合したものを用いることができる。
【００５８】
また、本実施の形態１では、金属層４１を金属からなる単層構造としたが、強度を向上するために、金属層４１を金属と樹脂とからなる複層構造とすることもできる。具体的に、金属層４１内に用いる樹脂として、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ等を用いることができる。このような場合にも、本実施の形態１と同等の効果を得ることができる。
【００５９】
また、本実施の形態１では、金属層４１の内周面４１ａにおいて、凹凸部を略矩形状に形成するとともに、凹凸部を幅方向にピッチ状に形成した。しかし、凹凸部の形状はこれに限定されることなく、例えば、凹凸部を円ボス形状に形成することもできる。また、凹凸部を円周方向にピッチ状に形成することもできる。このような場合にも、金属層４１の内周面４１ａの表面積が大きくなるために、本実施の形態１と同等の効果を得ることができる。
【００６０】
また、本実施の形態１における内周面４１ａ（凹凸部）に、放熱コーティング処理を施すことで、特に赤外線領域における放熱性が促進される。これによって、本実施の形態１の効果がさらに向上する。ここで、放熱コーティング処理は、例えば、内周面４１ａに「クールテックＣＴ−４００Ｗ」（オキツモ社製）を塗装することで達成される。
【００６１】
実施の形態２．
図５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５は、実施の形態２における定着装置２０の定着ベルト２２を示す断面図であって、前記実施の形態１における図４に相当する図である。本実施の形態２の定着ベルト２２は、幅方向両端部にのみ凹凸部４１ａ１が設けられている点が、軸方向全域に凹凸部が設けられている前記実施の形態１のものとは相違する。
【００６２】
図５を参照して、定着ベルト２２の金属層４１において、内周面４１ａの幅方向両端部（図中の領域Ｎである。）には凹凸部４１ａ１が形成されている。これに対して、内周面４１ａの幅方向中央部（図中の領域Ｍである。）には凹凸部が形成されていない。ここで、図中の領域Ｍは、小サイズの記録媒体Ｐの幅方向長に対応する（通紙領域である。）。
【００６３】
このように、金属層４１の内周面４１ａの幅方向両端部に凹凸部４１ａ１を形成することで、幅方向中央部に比べて幅方向両端部における放熱性が高められる。これによって、小サイズの記録媒体Ｐを連続的に定着（通紙）するような場合であっても、非通紙領域となる幅方向両端部の温度上昇を抑止することができる。
【００６４】
以上説明したように、本実施の形態２では、定着ベルト２２の内周部に形成された金属層４１において、その内周面４１ａの一部に凹凸部４１ａ１を設けている。これによって、定着ベルト２２の内周面４１ａの表面積が大きくなって金属層４１における放熱効率が向上する。したがって、定着ベルト２２におけるオーバーシュートが低減されて、立ち上がり時間の短縮、オフセットの低減、定着ベルト２２の長寿命化が達成される。
さらに、定着ベルト２２における幅方向両端部の温度上昇が抑止されることで、オフセットが低減されて出力画像の画質が向上するとともに、定着ベルト２２の熱的損傷が軽減される。
【００６５】
なお、本実施の形態２では、金属層４１の幅方向両端部のみに凹凸部４１ａ１を形成したが、前記実施の形態１と同様に、幅方向全域に凹凸部を形成することもできる。その際、幅方向両端部の凹凸部４１ａ１のピッチを幅方向中央部の凹凸部のピッチよりも短くしたり、幅方向両端部の凹凸部４１ａ１の高さＤ１を幅方向中央部の凹凸部の高さＤ１よりも大きくすることになる。これにより、幅方向両端部の表面積（厳密には、単位投影面積当たりの表面積である。）が中央部よりも大きくなって、本実施の形態２と同等の効果を得ることができる。
【００６６】
また、本実施の形態２では、種々のサイズの記録媒体Ｐの搬送時における基準が幅方向中心となっていて、金属層４１の幅方向両端部に凹凸部４１ａ１を形成した。これに対して、記録媒体Ｐの搬送時における基準が幅方向の一端となっている場合には、金属層４１の幅方向の他端部に凹凸部４１ａ１を形成することになる。すなわち、小サイズ通紙時に温度上昇する領域に合わせて、金属層４１の凹凸部４１ａ１を形成することになる。
【００６７】
実施の形態３．
図６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６は、実施の形態３における定着装置２０の定着ベルト２２を示す断面図であって、前記実施の形態２における図５に相当する図である。本実施の形態３の定着ベルト２２は、内周面４１ａにおける幅方向両端部に凹凸部としての放熱フィン４４が設けられている点が、凹凸部４１ａ１が金属層４１に一体的に設けられている前記実施の形態２のものとは相違する。
【００６８】
図６を参照して、金属層４１の内周面４１ａにおいて、幅方向両端部（非通紙領域に対応する位置である。）には、放熱フィン４４が金属層４１上に貼着されている。放熱フィンとしては、金属層４１と同じ材料（ＳＵＳ４３０である。）を用いることもできるし、アルミニウム、銅等の放熱性の高い材料を用いることもできる。
【００６９】
さらには、放熱フィン４４の材料として、整磁合金（例えば、ニッケル４０％、鉄６０％で配合されたものである。）を用いることもできる。その場合、整磁合金からなる放熱フィン４４は、キューリー点が目標定着温度と一致するように形成することが好ましい。これにより、温度がキューリー点以下のときに発熱体としても機能していた放熱フィン４４が、キューリー点を超えたときに放熱体のみとして機能することになる。これによって、幅方向両端部における温度上昇を抑止する効果が向上する。
【００７０】
このように、金属層４１の内周面４１ａの幅方向両端部に放熱フィン４４を設置することで、幅方向中央部に比べて幅方向両端部における放熱性が高められる。これによって、小サイズの記録媒体Ｐを連続的に定着（通紙）するような場合であっても、非通紙領域となる幅方向両端部の温度上昇を抑止することができる。
【００７１】
以上説明したように、本実施の形態３では、定着ベルト２２の内周部に形成された金属層４１において、その内周面４１ａの一部に凹凸部としての放熱フィン４４を設けている。これによって、定着ベルト２２におけるオーバーシュートが低減されて、立ち上がり時間の短縮、オフセットの低減、定着ベルト２２の長寿命化が達成される。
さらに、前記実施の形態２と同様に、定着ベルト２２における幅方向両端部の温度上昇が抑止されて、オフセットの低減、定着ベルト２２の長寿命化が達成される。
【００７２】
実施の形態４．
図７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７は実施の形態４の定着装置２０を示す断面図である。本実施の形態４の定着装置２０は、定着部材として定着ローラ３１を用いている点が、定着部材として定着ベルト２２を用いている前記各実施の形態のものとは相違する。
【００７３】
図７に示すように、本実施の形態４の定着装置２０は、主として、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、発熱層としての金属層４１、シリコーンゴム等の弾性層とフッ素化合物等からなる離型層とからなる定着層４５、等で構成される。
図示は省略するが、定着ローラ３１の金属層４１の内周面には、前記各実施の形態と同様に、凹凸部が形成されている（図４〜図６を参照できる。）。
【００７４】
また、定着ローラ３１内には、前記実施の形態１の加熱ローラ２３と同様に、内部コア２８が設置されている。誘導加熱部２４は、前記実施の形態１と同様に、コイル部２５、コア２６等からなる。そして、コイル部２５に交番電流が供給されることで、コア２６と内部コア２８との間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、図７の矢印Ｙ１０方向から搬送される記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔを加熱して記録媒体Ｐに定着する。
【００７５】
以上説明したように、本実施の形態４では、電磁誘導で加熱される定着ローラ３１の金属層４１において、その内周面の一部又は全部に凹凸部を設けている。これによって、前記各実施の形態と同様に、定着ベルト２２におけるオーバーシュートが低減されて、立ち上がり時間の短縮、オフセットの低減、定着ベルト２２の長寿命化が達成される。さらに、定着ベルト２２における幅方向両端部の温度上昇が抑止されて、オフセットの低減、定着ベルト２２の長寿命化が達成される。
【００７６】
実施の形態５．
図８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８は、実施の形態５の定着装置２０を示す断面図である。本実施の形態５の定着装置２０は、定着ローラ３１の内部にコイル部２５を設けている点が、定着ローラ３１の外部にコイル部２５を設けている前記実施の形態４のものとは相違する。
【００７７】
図８に示すように、本実施の形態４の定着装置２０は、主として、定着ローラ３１（定着部材）、加圧ローラ３０、誘導加熱部としてのコイル部２５等で構成される。
定着ローラ３１は、発熱層としての金属層４１、シリコーンゴム等の弾性層とフッ素化合物等からなる離型層とからなる定着層４５、等で構成される。
図示は省略するが、定着ローラ３１の金属層４１の内周面には、前記実施の形態４と同様に、凹凸部が形成されている。
【００７８】
また、定着ローラ３１内には、誘導加熱部としてのコイル部２５が設置されている。そして、コイル部２５に交番電流が供給されることで、コイル部２５と金属層４１との間に磁力線が形成されて、金属層４１内に渦電流が生じる。金属層４１内に渦電流が生じると、金属層４１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、金属層４１上の定着層４５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、図８の矢印Ｙ１０方向から搬送される記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔを加熱して記録媒体Ｐに定着する。
【００７９】
以上説明したように、本実施の形態５は、前記実施の形態４と同様に、電磁誘導で加熱される定着ローラ３１の金属層４１において、その内周面の一部又は全部に凹凸部を設けている。これによって、前記実施の形態４と同様に、定着ベルト２２におけるオーバーシュートが低減されて、立ち上がり時間の短縮、オフセットの低減、定着ベルト２２の長寿命化が達成される。さらに、定着ベルト２２における幅方向両端部の温度上昇が抑止されて、オフセットの低減、定着ベルト２２の長寿命化が達成される。
【００８０】
実施例．
図９にて、この発明の各実施の形態における効果を確認するための、実施例１〜実施例７と比較例１、比較例２とについて説明する。
実施例１〜実施例７、比較例１、比較例２では、定着ベルト２２の材質や凹凸部の形態を変更して、１万枚の通紙をおこなった。そして、各定着ベルト２２における、オーバーシュート（初期のオーバーシュート温度幅である。）と、幅方向両端部の温度上昇と、１万枚通紙後の幅方向端部における磨耗状態と、の３項目について評価した。また、各項目についての評価は、それぞれ、５段階の評価として、図９中に記したレベル３以上が良好な品質レベルとした。
【００８１】
実施例１は、前記実施の形態１に相当するもので、ＳＵＳ４３０からなる金属層４１の内周面４１ａ全域に凹凸部を形成した定着ベルト２２が用いられている。
実施例２は、前記実施の形態２に相当するもので、ＳＵＳ４３０からなる金属層４１の内周面４１ａの幅方向両端部に凹凸部４１ａ１を形成した定着ベルト２２が用いられている。
実施例３は、実施例２の金属層４１の材料を整磁合金（ニッケル４０％、鉄６０％で配合されたものである。）とした定着ベルト２２が用いられている。
実施例４は、実施例３の金属層４１の凹凸部４１ａ１表面に放熱コーティング処理を施した定着ベルト２２が用いられている。
【００８２】
実施例５は、前記実施の形態３に相当するもので、ＳＵＳ４３０からなる内周面４１ａの両端部に、ＳＵＳ４３０からなる放熱フィン４４を設置した定着ベルト２２が用いられている。
実施例６は、実施例５の放熱フィン４４の材料を整磁合金（ニッケル４０％、鉄６０％で配合されたものである。）とした定着ベルト２２が用いられている。
実施例７は、実施例６の放熱フィン４４表面に放熱コーティング処理を施した定着ベルト２２が用いられている。
【００８３】
これらの各実施例の効果を確認するために、比較例１は、実施例１の金属層４１の替わりに層厚が９０μｍの耐熱性樹脂基体（ポリイミド）を使用した定着ベルト２２が用いられている。さらに、比較例１では、熱源としてハロゲンヒータが用いられている。
比較例２は、実施例１の金属層４１の替わりに層厚が９０μｍの耐熱性樹脂基体（ポリイミド）を使用した定着ベルト２２が用いられている。熱源等のその他の条件は、実施例１と同等である。
【００８４】
図９の評価結果から、上記各実施の形態で述べた効果が確認できる。すなわち、定着部材２２における金属層４１の内周面４１ａに凹凸部を設けることで、定着部材２２の内周部における放熱性が高められる。これにより、比較的簡易に、オーバーシュートと端部温度上昇とが低減されて、オフセットや定着部材劣化の生じにくい画像形成装置が提供される。
【００８５】
なお、本発明が上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、上記各実施の形態の中で示唆した以外にも、上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、上記構成部材の数、位置、形状等は上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】
【００８６】
【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の画像形成装置に設置される定着装置を示す断面図である。
【図３】図２の定着装置に設置される定着ベルトを示す断面図である。
【図４】図３の定着ベルトにおけるＸ−Ｘ断面を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態２における定着ベルトを示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態３における定着ベルトを示す断面図である。
【図７】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８】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９】本発明の効果を確認する実施例及び比較例の結果を示す表図である。
【符号の説明】
【００８７】
１  画像形成装置本体（装置本体）、  ３  露光部、  ４  作像部、
７  転写部、  １０  排紙トレイ、  １１、１２  給紙部、
２０  定着装置、  ２１  定着補助ローラ、
２２  定着ベルト（定着部材）、  ２３  加熱ローラ、  ２４  誘導加熱部、
２５  コイル部、  ２６  コア、  ２６ａ  センターコア、
２６ｂ  サイドコア、  ２８  内部コア、  ３０  加圧ローラ、
３１  定着ローラ（定着部材）、  ３７  サーミスタ、
４１  金属層、  ４１ａ  内周面、  ４１ａ１  凹凸部、
４２  弾性層、  ４３  離型層、  ４４  放熱フィン、  ４５  定着層、
Ｐ  記録媒体、  Ｔ  トナー像、  Ｍ  幅方向中央部、  Ｎ  幅方向端部。
【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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