(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧が印加され、周囲に磁界を形成する励磁手段と、
少なくとも一部が前記励磁手段によって形成された磁界内に配置され、磁界内に発生する磁束を内部に浸透させて発熱する発熱手段と、
前記発熱手段の熱を用いて記録材に担持形成された像を加熱定着する定着手段と、を有し、
前記発熱手段は、
常温で所定の磁性を有し、所定の温度以上になると磁性が無くなる整磁材料からなる透磁性導電層と、
前記透磁性導電層の前記励磁手段側に積層される２μｍから３０μｍの肉厚を有する非磁性導電層と、
を有する定着装置。
【請求項２】
前記発熱手段は、
非磁性材料からなり、前記透磁性導電層および前記非磁性導電層を挟んで前記励磁手段に対向する非磁性導電体、をさらに有し、
前記透磁性導電層は、
磁性が無くなる温度においては前記磁束が貫通して前記非磁性導電体へ達する厚さに形成される、請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記非磁性導電体は、
前記励磁手段に部分的に対向する請求項２記載の定着装置。
【請求項４】
前記発熱手段は、
回転する円筒形状の前記透磁性導電層と、
前記透磁性導電層の前記励磁手段側の表面に積層されて前記透磁性導電層と一体的に回転する前記非透磁性導電層と、からなる発熱ローラを含む、請求項１記載の定着装置。
【請求項５】
前記発熱手段は、
前記発熱ローラの周面を挟んで前記励磁手段に対向する非磁性導電体、をさらに有し、
前記発熱ローラは、
前記透磁性導電層の磁性が無くなる温度においては前記磁束が周面を貫通して前記非磁性導電体へ達する厚さに形成される、請求項４記載の定着装置。
【請求項６】
前記非磁性導電体は、
前記発熱ローラの周面に沿って形成され、前記励磁手段に対向する範囲にのみ延伸される請求項５記載の定着装置。
【請求項７】
前記非磁性導電体は、
前記発熱ローラの周面に沿った円筒形状に形成され、前記発熱ローラと一体的に回転する請求項５記載の定着装置。
【請求項８】
前記励磁手段は、
前記発熱ローラの外周面に対向して配置される励磁コイルを含み、前記発熱ローラを外部から励磁する請求項４記載の定着装置。
【請求項９】
前記励磁手段は、
前記発熱ローラの内周面に対向して配置される励磁コイルを含み、前記発熱ローラを内部から励磁する請求項４記載の定着装置。
【請求項１０】
前記発熱手段は、
回転する円筒形状の発熱ローラと、
前記発熱ローラに懸架され、前記定着手段へ熱を伝達する無端状のベルトと、を含み、
前記透磁性導電層は、
前記発熱ローラの周面に形成されて回転し、
前記非透磁性導電層は、
前記ベルトに形成されて前記透磁性導電層の回転に連動する、請求項１記載の定着装置。
【請求項１１】
前記発熱手段は、
前記非磁性導電層の前記励磁手段側に積層される保護層、をさらに有する請求項１記載の定着装置。
【請求項１２】
前記非磁性導電層は、固有抵抗が１０×１０−６Ωｃｍ以下の金属材料である請求項１記載の定着装置。
【請求項１３】
前記励磁手段は、周波数が２０ｋＨｚから１００ｋＨｚである電流が印加される請求項１記載の定着装置。
【請求項１４】
前記透磁性導電層は、肉厚が０.３ｍｍから１ｍｍある請求項１記載の定着装置。
【請求項１５】
前記透磁性導電層は、肉厚が０.１ｍｍから０.５ｍｍである請求項２記載の定着装置。
【請求項１６】
前記非磁性導電体は、肉厚が０.２ｍｍから２ｍｍである請求項５記載の定着装置。
【請求項１７】
請求項１から請求項１６のいずれかに記載の定着装置を有する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式あるいは静電記録方式の複写機、ファクシミリ、およびプリンタなどの画像形成装置に用いられる定着装置に関し、特に、電磁誘導加熱方式によって未定着画像を記録材に加熱定着する定着装置およびこの定着装置を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複写機、ファクシミリ、およびプリンタなどに用いられる定着装置に、電磁誘導加熱方式を採用することが盛んに検討されている。電磁誘導加熱方式の定着装置においては、励磁コイルに交流電流が印加され、この励磁コイルの周囲に生成消滅を繰り返す磁束が発生する。そして、発生した磁束が導電体を透過することによって渦電流が発生し、この渦電流により導電体で生じた熱が未定着画像の定着に用いられる。
【０００３】
具体的には、例えば２つのローラによって形成されるニップに導電体で生じた熱が伝達され、記録材がニップを通過する際に、ローラによる圧力と伝達された熱とによって記録材上のトナーが定着する。導電体で生じた熱をニップへ伝達するには、例えばニップを形成するローラそのものを導電体で形成したり、導電体とニップを形成するローラの１つとに薄膜のベルトを懸架したりすれば良い。
【０００４】
ところで、ニップへ伝達された熱は、ニップを通過する記録材や周囲の部材に奪われて、ニップへ熱を伝達するローラやベルトの温度は低下する。このとき、ニップを通過する記録材の幅は多様であり、常にローラやベルトの幅全体から万遍なく熱が奪われるとは限らない。
【０００５】
すなわち、例えばニップを形成するローラそのものを導電体で形成するローラ方式を例にとると、導電体で形成された発熱ローラのローラ幅全体が常にニップで記録材に接するわけではなく、幅の狭い記録材がニップを通過する際には記録材に接することが無い部分からは熱が奪われることがない。したがって、発熱ローラの記録材幅の外側は温度が高くなりすぎることがある。そして、このような部分の温度がトナーの定着に適した定着温度よりも高くなった状態で幅の広い記録材を通過させると、一旦記録材に転写されたトナーが発熱ローラに再び付着するホットオフセットが生じる。また、発熱ローラに接触するゴム部材などの寿命を大幅に縮めることがある。
【０００６】
このような過昇温の問題に対して、キュリー温度が設定された整磁金属を導電体として用いる自己温度制御を行うことが考えられる。キュリー温度とは、整磁金属の磁性の有無の閾値となる温度であり、通常温度では強磁性を有する整磁金属でも、キュリー温度を超えた温度では磁性が消失する。このような整磁金属の特性を利用して、例えば特許文献１に開示されているように、発熱するフィルムの導電層の材料としてキュリー温度が定着温度に等しいものを使用することにより、キュリー温度以上での渦電流が減少して発熱が抑制される。
【特許文献１】特開平７−１１４２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、一般に、整磁金属は表皮抵抗が過大であり、また、結合時のインダクタンスも大きいため、励磁コイルによって励磁しても渦電流が生じにくい。このため、整磁金属の発熱量は大きくなく、定着に必要な温度に達するまでのウォームアップに時間がか
かるという問題がある。
【０００８】
すなわち、複写機、ファクシミリ、およびプリンタなどの画像形成装置は、電源投入時やスリープ状態からの復帰時に、定着装置をトナーの定着に必要な温度にまで昇温させるが、整磁金属の温度上昇が緩やかであるため、実際に画像形成が可能となるまでに長時間を要してしまう。
【０００９】
具体的には、例えば固有抵抗が７０×１０-6Ωｃｍ（オームセンチメートル）の整磁金属を周波数２０ｋＨｚ（キロヘルツ）の交流電流で電磁誘導加熱する場合、整磁金属の表皮抵抗は３３〜４１×１０-4Ω（オーム）となる。この値は、誘導加熱しやすい鉄の表皮抵抗８.８×１０-4Ωよりも過大であり、インダクタンスも大きいため、渦電流が流れにくく発熱量は小さい。
【００１０】
また、定着装置の温度が十分に高くなっていない状態でトナーの定着を行うと、記録材に転写されたトナーが十分に溶けずにコールドオフセットが生じる。
【００１１】
本発明の目的は、ウォームアップの時間を短縮するとともに、記録材幅外の異常な過昇温を無くすことで、オフセットの発生やゴム部材の破損や寿命劣化を防止して良好な定着性能を実現することができる定着装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の定着装置は、電圧が印加され、周囲に磁界を形成する励磁手段と、少なくとも一部が前記励磁手段によって形成された磁界内に配置され、磁界内に発生する磁束を内部に浸透させて発熱する発熱手段と、前記発熱手段の熱を用いて記録材に担持形成された像を加熱定着する定着手段と、を有し、前記発熱手段は、常温で所定の磁性を有し、所定の温度以上になると磁性が無くなる整磁材料からなる透磁性導電層と、前記透磁性導電層の前記励磁手段側に積層される非磁性導電層と、を有する構成を採る。
【００１３】
また、本発明に係る発熱ローラは、励磁手段によって形成された磁界内に配置され、磁界内に発生する磁束を内部に浸透させて発熱する発熱ローラであって、常温で所定の磁性を有し、所定の温度以上になると磁性が無くなる整磁材料からなる透磁性導電層と、前記透磁性導電層の前記励磁手段側に積層される非磁性導電層と、を有する構成を採る。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、過昇温を防止しつつウォームアップの時間を短縮するとともに、オフセットの発生を防止して良好な定着性能を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明者らは、キュリー温度が設定された整磁金属を用いた加熱定着ではウォームアップに時間がかかるとともに、整磁金属のみを単体で発熱させた場合には、記録材幅の外側部分がキュリー温度を超えた際その部分の磁気的な結合が良好となり、発熱量十分に抑制できないことを見出した。
【００１６】
そして、一般には表皮抵抗が過小で反抗電流が流れるため磁束が内部を透過できず、電磁誘導加熱が困難であるとされている銅やアルミなどの非磁性材料でも、肉厚によっては見かけの表皮抵抗が適正値まで大きくなり、電磁誘導加熱が可能となることに着目した。すなわち、肉厚が表皮深さより小さくなると、見かけの表皮抵抗Ｒｓは、固有抵抗ρおよび肉厚δを用いて、以下の（式１）によって求められることから、肉厚を薄くすることにより見かけの表皮抵抗が大きくなり、表皮抵抗が過小である非磁性材料でも電磁誘導加熱が可能となることに着目した。
Ｒｓ＝ρ／δ  ・・・（式１）
【００１７】
整磁金属の表面に肉厚の薄い非磁性材料を積層することにより、キュリー温度以下での磁気的な結合が強くなり、整磁金属または非磁性材料を単体で用いる場合よりも発熱量が増加することを見出して本発明をするに至った。
【００１８】
すなわち、本発明の骨子は、励磁コイルと励磁コイルによって励磁される整磁金属との間に非磁性導電層を設け、キュリー温度に達するまでの整磁金属の発熱を促進するとともに、幅の狭い記録材を連続して通した時、記録材幅外の過昇温をより効果的に抑えることである。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。同図に示すように、この画像形成装置の画像形成装置本体１００には、電子写真感光体（以下、「感光ドラム」という）１０１が回転自在に配設されている。図１において、感光ドラム１０１は、矢印の方向に所定の周速度で回転駆動されながら、その表面が帯電器１０２によってマイナスの所定の暗電位Ｖ０に一様に帯電される。
【００２１】
レーザービームスキャナ１０３は、図示しない画像読取装置やコンピュータ等のホスト装置から入力される画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザービーム１０４を出力する。
【００２２】
一様に帯電された感光ドラム１０１の表面は、レーザービーム１０４によって走査露光される。これにより、感光ドラム１０１の露光部分は電位絶対値が低下して明電位ＶＬと
なり、感光ドラム１０１の表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器１０５のマイナスに帯電したトナーによって反転現像され、顕像（トナー像）化される。
【００２３】
現像器１０５は、回転駆動される現像ローラ１０６を備えている。現像ローラ１０６は、感光ドラム１０１と対向して配置されており、その外周面にはトナーの薄層が形成される。現像ローラ１０６には、その絶対値が感光ドラム１０１の暗電位Ｖ０よりも小さく、明電位ＶＬよりも大きい現像バイアス電圧が印加されている。これにより、現像ローラ１０６上のトナーが、感光ドラム１０１の明電位ＶＬの部分にのみ転写されて、静電潜像が顕像化され、感光ドラム１０１上に未定着トナー像（以下、「トナー像」という）１１１が形成される。
【００２４】
一方、給紙部１０７からは、記録材としての記録紙１０９が給送ローラ１０８によって一枚ずつ給送される。給送された記録紙１０９は、一対のレジストローラ１１０を経て、感光ドラム１０１と転写ローラ１１２とのニップに、感光ドラム１０１の回転と同期した適切なタイミングで送られる。これにより、感光ドラム１０１上のトナー像１１１が、転写バイアスが印加された転写ローラ１１２により、記録紙１０９に転写される。
【００２５】
このようにしてトナー像１１１が形成担持された記録紙１０９は、記録紙ガイド１１４により案内されて感光ドラム１０１から分離された後、加熱定着装置（以下、「定着装置」という）２００の定着部位に向けて搬送される。そして、この定着部位に搬送された記録紙１０９に、定着装置２００によってトナー像１１１が加熱定着される。
【００２６】
トナー像１１１が加熱定着された記録紙１０９は、定着装置２００を通過した後、画像形成装置本体１００の外部に配設された排紙トレイ１１５上に排出される。
【００２７】
記録紙１０９が分離された後の感光ドラム１０１は、その表面の転写残トナー等の残留物がクリーニング装置１１３によって除去され、繰り返し次の画像形成に供される。
【００２８】
図２（ａ）、（ｂ）は、本実施の形態に係る定着装置２００の構成を示す断面図である。なお、図２（ａ）では、キュリー温度以下の状態における磁束Ｍの磁路を示しており、図２（ｂ）では、キュリー温度を超えた状態における磁束Ｍの磁路を示している。これらの図に示すように、定着装置２００は、発熱ローラ２１０、加圧ローラ２２０、温度センサ２３０、および励磁コイルユニット２４０を有している。
【００２９】
発熱ローラ２１０は、底面の直径が例えば３４ｍｍ（ミリメートル）の円筒形状のローラで、トナー像１１１が形成担持された記録紙１０９を矢印方向へ搬送するように中心軸周りに回転（図では反時計回り）する。
【００３０】
また、発熱ローラ２１０は、主に高透磁性導電層２１２と非磁性導電層２１４とが積層されて形成されている。より具体的には、図３に示すように、発熱ローラ２１０の中心軸に近い方から順に、高透磁性導電層２１２、非磁性導電層２１４、保護層としての保護ニッケル層（以下、「Ｎｉ層」という）２１６、および離型層２１８が積層されている。これらの層を合計した発熱ローラ２１０の厚さは１００〜１０００μｍ（マイクロメートル）程度が望ましい。
【００３１】
高透磁性導電層２１２は、キュリー温度が所定の温度となるように設定された整磁金属からなっており、肉厚が例えば５００μｍの円筒形状に成形されている。発熱ローラ２１０の熱容量を考慮すると、高透磁性導電層２１２を薄くして熱容量を小さくし、発熱ローラ２１０の温度を速やかに上昇させるのが望ましい。しかし、キュリー温度を超えると図２（ｂ）に示すように、磁束Ｍが発熱ローラ２１０に浸透する深さである表皮深さが深く
なるため、高透磁性導電層２１２が過度に薄いと磁束がこの層を貫通して、発熱ローラ２１０以外の周囲の部材を加熱してしまうことがある。そして、例えば発熱ローラ２１０を軸支する軸受などの高熱に弱い部材の破損を招くという問題が生じる。このため、高透磁性導電層２１２は、この層を形成する整磁金属の表皮深さよりも厚くしておく必要がある。具体的には、高透磁性導電層２１２の肉厚は、３００μｍから１０００μｍであるのが望ましい。
【００３２】
高透磁性導電層２１２を形成する整磁金属としては、例えば鉄とニッケルの合金または鉄とニッケルとクロムの合金などが用いられる。そして、これらの各金属の配合を調整することにより、整磁金属のキュリー温度を所定の温度に設定することができる。本実施の形態においては、高透磁性導電層２１２を形成する整磁金属のキュリー温度を、トナーの定着温度に近い２２０度に設定してあるものとする。したがって、高透磁性導電層２１２は、温度が２２０度以下では強磁性体としての特性を示すが、温度が２２０度を超えると非磁性体としての特性を示す。なお、キュリー温度は２２０度に限らず、より低い温度に設定しても良い。
【００３３】
非磁性導電層２１４は、例えば銅などの非磁性材料からなっており、高透磁性導電層２１２の外周面にメッキ、メタライジング、またはクラッド材による加工が施された、肉厚が例えば５μｍの層である。なお、非磁性導電層２１４の材料としては、固有抵抗が１０×１０-6Ωｃｍ以下のものが望ましく、銅の他にはアルミ、銀、および金などでも良い。また、非磁性導電層２１４の肉厚は２〜３０μｍ程度が望ましい。熱容量の観点からは、肉厚が３０μｍ以上になると発熱量が減少してしまうため、非磁性導電層２１４も上述した高透磁性導電層２１２と同様に、薄くして熱容量を小さくすることが望ましい。一方で、２μｍより薄くなると実質の抵抗が過大となり、渦電流の発生が阻害されて発熱量が減少してしまう。
【００３４】
Ｎｉ層２１６は、非磁性導電層２１４の外周面にメッキ、メタライジング、またはクラッド材により形成された、肉厚が例えば２μｍのニッケル層である。Ｎｉ層２１６は、非磁性導電層２１４の表面を覆うことにより、非磁性導電層２１４の酸化を防止し、耐久性を向上するとともに、離型層２１８の密着性が向上し剥離を防止する。本発明においては、Ｎｉ層２１６の代わりに、クロムや亜鉛などを用いた肉厚が２〜１０μｍの保護層を形成しても良い。保護層の肉厚が２μｍ以下となると、保護層としての働きが不十分になる場合がある一方、１０μｍを超えると、保護層の熱容量が大きくなりウォームアップに時間がかかってしまう。
【００３５】
離型層２１８は、例えばＰＴＦＥ、ＰＦＡ、またはＦＥＰなどのフッ素樹脂からなっており、発熱ローラ２１０の外表面に形成された、肉厚が例えば２０μｍの層である。
【００３６】
なお、Ｎｉ層２１６と離型層２１８との間にシリコンゴム層を設けて、発熱ローラ２１０に弾力性を持たせても良い。
【００３７】
再度図２（ａ）、（ｂ）を参照して、加圧ローラ２２０は、発熱ローラ２１０に圧接して記録紙１０９が通過するニップを形成する。そして、加圧ローラ２２０は、発熱ローラ２１０の回転に従動して、記録紙１０９を矢印方向へ搬送するように中心軸周りに回転（図では時計回り）する。ここでは、加圧ローラ２２０が発熱ローラ２１０の回転に従動するものとしたが、加圧ローラ２２０を回転させて発熱ローラ２１０を従動させても良い。
【００３８】
また、加圧ローラ２２０は、例えば硬度ＪＩＳＡ３０度のシリコンゴムなどの熱伝導性が小さい材料によって成形されている。加圧ローラ２２０の材料としては、例えばフッ素ゴムおよびフッ素樹脂などの耐熱性樹脂や他のゴムを用いても良い。また、耐摩耗性や離
型性を高めるために、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、またはＦＥＰなどの樹脂やゴムを単独もしくは混合して加圧ローラ２２０の外周面を被覆することが望ましい。
【００３９】
温度センサ２３０は、発熱ローラ２１０の励磁コイルユニット２４０より回転方向下流側に、発熱ローラ２１０の外周面に当接して設けられ、発熱ローラ２１０の温度を検知する。温度センサ２３０によって発熱ローラ２１０の温度が検知されると、例えば図示しない制御部によって給送ローラ１０８による記録紙１０９の給送開始が指示されたり、図示しない電源から励磁コイルユニット２４０への交流電流の供給が制御されたりする。より具体的には、温度センサ２３０によって発熱ローラ２１０の温度がトナー像１１１の定着に適した温度になったことが検知された場合は、図示しない制御部によって給送ローラ１０８の動作開始が指示され、印字が開始される。また、温度センサ２３０によって発熱ローラ２１０の温度が所定の閾値よりも高くなったことが検知された場合は、図示しない電源から励磁コイルユニット２４０への交流電流の供給が制御される。
【００４０】
励磁コイルユニット２４０は、コイル保持部材２４２、励磁コイル２４４、およびコア部材２４６を有している。
【００４１】
コイル保持部材２４２は、発熱ローラ２１０の上半分の外周面に対向して配設される半円筒形状の絶縁体によって形成されている。
【００４２】
励磁コイル２４４は、コイル保持部材２４２の発熱ローラ２１０に対向する面とは反対の面に導線を周回させて形成されており、図示しない電源から電圧が印加されて交流電流が流れることにより、周囲に磁束を発生させて磁界を形成する。
【００４３】
コア部材２４６は、例えばフェライトやパーマロイなどの透磁率および比抵抗が高い磁性材料によって形成され、励磁コイル２４４を覆うように配設される。具体的には、コア部材２４６は、励磁コイル２４４を形成する導線の周回中心と周回最外縁とでコイル保持部材２４２に当接しており、その他の部分では励磁コイル２４４を挟んでコイル保持部材２４２と略平行になっている。コア部材２４６は、励磁コイル２４４によって発生する磁束のうち、発熱ローラ２１０とは反対側に発生する磁束の磁路となる。
【００４４】
なお、本実施の形態に係る励磁コイルユニット２４０は、発熱ローラ２１０の外部から発熱ローラ２１０を励磁するため、消耗品である発熱ローラ２１０などの部品の交換やメンテナンスの作業効率が良好である。
【００４５】
次いで、上記のように構成された定着装置２００の発熱の原理について説明する。
【００４６】
まず、発熱ローラ２１０の温度がキュリー温度以下である場合について説明する。画像形成装置の電源切断時やスリープ状態時は、通常、定着装置２００の発熱ローラ２１０の温度が室温程度にまで低下し続け、本実施の形態のキュリー温度である２２０度よりも大幅に低温となっている。そして、印字を行うために電源が投入されたりスリープ状態から復帰したりする際には、トナー像１１１の定着に適した温度にまで発熱ローラ２１０が昇温される。
【００４７】
すなわち、図示しない電源から励磁コイルユニット２４０の励磁コイル２４４に電圧が印加され、交流電流が流れる。この交流電流の周波数は、２０〜１００ｋＨｚであることが望ましい。本実施の形態においては、この周波数を２０〜６０ｋＨｚとした。励磁コイル２４４に交流電流が流れることにより、図２（ａ）に示すように、励磁コイル２４４の周囲に磁束Ｍが発生する。発生した磁束Ｍは、発熱ローラ２１０の非磁性導電層２１４を貫通して高透磁性導電層２１２に達し、表皮効果によって高透磁性導電層２１２の外周面
付近に浸透する。これにより、非磁性導電層２１４および高透磁性導電層２１２の外周面付近に、磁束Ｍを打ち消すための渦電流が生じ、ジュール熱によって非磁性導電層２１４および高透磁性導電層２１２が発熱する。
【００４８】
後に詳述するが、本実施の形態においては、発熱ローラ２１０を高透磁性導電層２１２および非磁性導電層２１４を積層して形成したため、発熱ローラ２１０および励磁コイル２４４からなる系の磁気的な結合が良好となり、発熱ローラ２１０の発熱が促進される。
【００４９】
一方、発熱ローラ２１０の温度が上昇し、キュリー温度を超えた場合は、高透磁性導電層２１２が非磁性となって図２（ｂ）に示すように表皮深さが深くなり、磁束Ｍは高透磁性導電層２１２の内周面付近にまで浸透する。そして、上述の（式１）により、表皮抵抗は表皮深さに反比例するため、キュリー温度を超えると表皮抵抗が小さくなり、ジュール熱の発生が抑制され、発熱ローラ２１０の発熱量は減少する。
【００５０】
次に、本実施の形態における定着装置２００の発熱に関するパラメータの挙動について説明する。
【００５１】
本実施の形態に係る発熱ローラ２１０および励磁コイル２４４からなる系は、図４の等価回路に示すように、励磁コイル２４４（１次側）の抵抗ｒおよびインダクタンスＬ１と、この励磁コイル２４４と電磁結合する発熱ローラ２１０（２次側）の抵抗Ｒ２およびインダクタンスＬ２と、１次側と２次側の相互インダクタンスＭで表すことができる。そして、１次側と２次側の磁気的な結合の良否を示す結合係数ｋは、（式２）によって表される。
ｋ＝Ｍ／（Ｌ１・Ｌ２）1/2  ・・・（式２）
【００５２】
また、これらの１次と２次の合成の抵抗をＲ、合成のインダクタンスをＬとして、これらの温度特性を測定した値を図５以降に示す。図５は交流電流の周波数２０ｋＨｚにおける発熱ローラ２１０の温度と抵抗Ｒの測定値を示し、図６は交流電流の周波数２０ｋＨｚにおける発熱ローラ２１０の温度とインダクタンスＬの測定値を示す。また、図７は交流電流の周波数２０ｋＨｚにおける発熱ローラ２１０の温度と結合係数ｋの対応を示す図である。
【００５３】
図５においては、白丸がプロットされた曲線３１０ｒが本実施の形態に係る抵抗Ｒを示している。また、黒丸がプロットされた曲線３２０ｒは、整磁金属単体を発熱ローラに用いた場合の抵抗を示し、黒三角がプロットされた曲線３３０ｒは、鉄を発熱ローラに用いた場合の抵抗を示している。
【００５４】
同図に示すように、キュリー温度以下の区間３４０ｒでは、本実施の形態に係る抵抗Ｒは約２.０Ωで一定であり、整磁金属単体や鉄の抵抗よりも大きい。これは、発熱ローラ２１０においてジュール熱が多く発生することを意味しており、発熱ローラに整磁金属単体や鉄を用いる場合よりも発熱が促進される。
【００５５】
一方、キュリー温度以上となる区間３５０ｒでは、抵抗Ｒは整磁金属単体の抵抗と同程度にまで低下し、発熱量が大きく減少することが分かる。逆に、整磁金属単体の抵抗は、区間３５０ｒではほとんど変化しない。また、鉄のキュリー温度は、７６９度と非常に高いため、区間３５０ｒにおいても抵抗が大きく変化することはなく、発熱量の減少は生じない。
【００５６】
図６においては、白丸がプロットされた曲線３１０ｌが本実施の形態に係るインダクタンスＬを示している。また、黒丸がプロットされた曲線３２０ｌは、整磁金属単体を発熱
ローラに用いた場合のインダクタンスを示し、黒三角がプロットされた曲線３３０ｌは、鉄を発熱ローラに用いた場合のインダクタンスを示している。
【００５７】
同図に示すように、キュリー温度以下の区間３４０ｌでは、本実施の形態に係るインダクタンスＬは３０μＨ（マイクロヘンリー）から３７μＨ程度であり、４５μＨ以上となっている整磁金属単体のインダクタンスよりも小さい。このことにより整磁金属単体を発熱ローラに用いた場合よりも電力を投入しやすいことが解る。
【００５８】
一方、キュリー温度以上となる区間３５０ｌでは、インダクタンスＬおよび整磁金属単体のインダクタンスはいずれも低下して両者は近い値になってくる。また、鉄のインダクタンスは温度が上昇するにつれて徐々に増加する。
【００５９】
図７においては、白丸がプロットされた曲線３１０ｋが本実施の形態に係る結合係数ｋを示している。また、黒丸がプロットされた曲線３２０ｋは、整磁金属単体を発熱ローラに用いた場合の結合係数を示し、黒三角がプロットされた曲線３３０ｋは、鉄を発熱ローラに用いた場合の結合係数を示している。
【００６０】
同図に示すように、キュリー温度以下の区間３４０ｋでは、結合係数ｋは約０.８０となっており、整磁金属単体や鉄の結合係数よりも大きい。これは、発熱ローラ２１０および励磁コイル２４４からなる系の磁気的結合が良好であることを意味しており、発熱ローラに整磁金属単体や鉄を用いる場合よりも効率良く発熱する。
【００６１】
一方、キュリー温度以上となる区間３５０ｋでは、結合係数ｋは整磁金属単体や鉄の結合係数と同程度にまで低下し、発熱の効率が悪化することが分かる。したがって、区間３５０ｋでは、発熱ローラ２１０の発熱量が減少し、温度上昇が抑制される。逆に、整磁金属単体の結合係数は、区間３５０ｋではむしろ増加傾向にあり、キュリー温度を超えると発熱の効率が良くなってしまうことが分かる。また、鉄の結合係数は温度が上昇しても急激な変化はせず、およそ０.６５〜０.７０程度で安定している。
【００６２】
以上のように、高透磁性導電層２１２および非磁性導電層２１４を積層して形成された発熱ローラ２１０と整磁金属単体を用いた発熱ローラとの温度によるパラメータの変化を比較すると、キュリー温度より低い温度では、いずれも発熱ローラ２１０の方が発熱しやすい値となっていることが分かる。つまり、整磁金属である高透磁性導電層２１２に非磁性導電層２１４を積層することにより、低温時の発熱ローラ２１０の発熱を促進することができ、定着ローラ２１０全体を常温からキュリー温度以下の定着温度まで上昇させる定着装置２００のウォームアップの時間を整磁金属単体を用いた場合より短縮することができる。
【００６３】
また、発熱ローラ２１０の温度がキュリー温度付近まで上昇すると、抵抗Ｒおよび結合係数ｋが低下して、発熱ローラ２１０の発熱が抑制されるようになる。反対に、整磁金属単体を用いる場合には抵抗Ｒの変化もほとんど無く、結合係数が上昇するため、整磁金属の発熱量が減少しにくいことがわかる。つまり、幅の狭い記録材を連続して通紙した場合、記録材幅の外側は温度が上昇しキュリー温度付近になると、この部分の整磁金属が非磁性となってその磁束が減少し発熱は抑制されるが、この時、整磁金属である高透磁性導電層２１２に非磁性導電層２１４が積層されていることにより、整磁合金単体の場合に比べてより強く発熱が抑制されることになる。その結果、記録材幅内のキュリー温度以下の部分と記録材幅外のキュリー温度に近づいた部分との発熱量の差を大きく拡大できるため、記録材幅の外側の発熱量を最小限に抑え過昇温を確実に抑えることができ、ホットオフセットの発生や高熱に弱い発熱ローラ２１０の周囲の部材の破損や寿命劣化を防止することができる。
【００６４】
このように、本実施の形態によれば、キュリー温度がトナーの定着温度に設定された整磁金属からなる高透磁性導電層と非磁性導電層とを積層して形成された発熱ローラを励磁コイルによって励磁するため、キュリー温度以下の低温時には整磁金属を単体で励磁する場合よりも発熱が促進され、キュリー温度付近の高温時には発熱が抑制される。したがって、定着装置における過昇温を防止しつつウォームアップの時間を短縮するとともに、オフセットの発生を防止して良好な定着性能を実現することができる。
【００６５】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の特徴は、発熱ローラの内部に非磁性導電体を配置して、発熱ローラの温度が部分的にキュリー温度近くになった時に、その部分の過昇温をより効果的に防止するとともに発熱ローラの高透磁性導電層を薄くしてウォームアップ時間をより短縮する点である。
【００６６】
本実施の形態に係る画像形成装置の概略構成は、実施の形態１（図１）と同様であるため、その説明を省略する。本実施の形態においては、定着装置２００の構成のみが実施の形態１と異なっている。
【００６７】
図８（ａ）、（ｂ）は、本実施の形態に係る定着装置２００の構成を示す断面図である。なお、図８（ａ）では、キュリー温度以下の状態における磁束Ｍの磁路を示しており、図８（ｂ）では、キュリー温度を超えた状態における磁束Ｍの磁路を示している。また、これらの図において、実施の形態１に係る定着装置２００（図２）と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。本実施の形態に係る定着装置２００は、実施の形態１に係る定着装置２００の発熱ローラ２１０に代えて発熱ローラ２１０ａを有し、非磁性導電体４１０および補助ローラ４２０を追加した構成となっている。
【００６８】
発熱ローラ２１０ａは、底面の直径が例えば３４ｍｍの円筒形状のローラで、トナー像１１１が形成担持された記録紙１０９を矢印方向へ搬送するように中心軸周りに回転（図では反時計回り）する。
【００６９】
また、発熱ローラ２１０ａは、主に高透磁性導電層２１２ａと非磁性導電層２１４とが積層されて形成されているが、高透磁性導電層２１２ａの肉厚が実施の形態１とは異なっている。その他の層については、実施の形態１の発熱ローラ２１０（図３）と同様である。
【００７０】
すなわち、高透磁性導電層２１２ａは、肉厚が例えば２００μｍの円筒形状に成形されている。高透磁性導電層２１２ａは、実施の形態１の高透磁性導電層２１２よりも薄いため、上述した熱容量の観点から、発熱ローラ２１０ａの温度を速やかに上昇させることができる。なお、高透磁性導電層２１２ａの肉厚は、１００〜７００μｍであることが望ましい。
【００７１】
非磁性導電体４１０は、肉厚が例えば５００μｍの半円筒形状の非磁性材料からなり、発熱ローラ２１０ａの周面を挟んで励磁コイルユニット２４０に対向して配設される。非磁性導電体４１０の材料としては、非磁性導電層２１４の材料と同様に、例えば銅、アルミ、銀、および金などが適用可能である。図８（ｂ）に示すように、発熱ローラ２１０ａがキュリー温度を超えた場合には、その表皮深さが深くなって磁束Ｍは発熱ローラ２１０ａを貫通し、非磁性導電体４１０には磁束Ｍを減衰させる方向に過電流が発生し、発熱ローラ２１０ａのキュリー温度を超えた部分の磁束を大幅に減少させ、過昇温を防止できる。したがって、高透磁性導電層２１２ａの肉厚を薄くしても、発熱ローラ２１０ａを貫通した磁束Ｍによって補助ローラ４２０などの周囲の部材が加熱されることがない。そして
、発熱ローラ２１０ａの熱容量が小さくなるため、さらに発熱ローラ２１０ａの発熱を促進することができる。
【００７２】
また、非磁性導電体４１０の肉厚は、２００〜２０００μｍ程度が望ましい。この理由を以下に説明する。
【００７３】
図９は、交流電流の周波数を２０ｋＨｚとし、非磁性導電体４１０の肉厚を変化させた場合の、発熱ローラ２１０ａおよび励磁コイル２４４からなる系の等価回路の抵抗Ｒを示す図である。ただし、同図においては、非磁性導電体４１０として銅を用い、発熱ローラ２１０ａの温度がキュリー温度付近の高温である場合の抵抗Ｒを示している。発熱ローラ２１０ａの温度がキュリー温度付近の高温の時には、発熱が抑制されることが望ましいので、非磁性導電体４１０の肉厚は、できるだけ抵抗Ｒを低くする値が良い。
【００７４】
そこで、図９を参照すると、非磁性導電体４１０を発熱ローラ２１０ａの内部に配設しない場合（肉厚が０ｍｍの場合）は、抵抗Ｒが０.９Ω程度であるが、非磁性導電体４１０の肉厚が０.２ｍｍ（＝２００μｍ）となると、急激に抵抗Ｒが低下して０.３Ω程度となる。そして、肉厚を０.２ｍｍ以上としても、抵抗Ｒはあまり変化しない。
【００７５】
このため、非磁性導電体４１０の肉厚が少なくとも０.２ｍｍ程度であれば、キュリー温度付近の高温時に発熱を抑制することができる。
【００７６】
また、非磁性導電体４１０の肉厚を過度に厚くすると発熱ローラ２１０ａから熱を奪って、発熱ローラ２１０ａの発熱を阻害することになるため、最大でも２０００μｍ程度とするのが望ましい。
【００７７】
補助ローラ４２０は、芯金４２２の表面に断熱性の高いシリコンゴムからなるゴム層４２４を形成してなっている。本実施の形態においては、発熱ローラ２１０ａが薄くなって機械的強度が弱くなるため、加圧ローラ２２０との圧接により変形する虞がある。これを防止するために、ニップにおいて発熱ローラ２１０ａを内部から押圧するように回転可能な補助ローラ４２０を配置する。なお、補助ローラ４２０はこの形態に限らず、固定された加圧板などで構成しても良く、発熱ローラ２１０ａとの接触部は断熱性の高いことが望ましい。
【００７８】
次いで、上記のように構成された定着装置２００の発熱の原理について説明する。
【００７９】
本実施の形態においても発熱ローラ２１０ａの温度がキュリー温度以下である場合は、励磁コイル２４４に交流電流が流れることにより、図８（ａ）に示すように、励磁コイル２４４の周囲に磁束Ｍが発生する。発生した磁束Ｍは、発熱ローラ２１０ａの非磁性導電層２１４を貫通して高透磁性導電層２１２ａに達し、表皮効果によって高透磁性導電層２１２ａの外周面付近に浸透する。これにより、非磁性導電層２１４および高透磁性導電層２１２ａの外周面付近に、磁束Ｍを打ち消す方向の渦電流が生じ、ジュール熱によって非磁性導電層２１４および高透磁性導電層２１２ａが発熱する。
【００８０】
一方、発熱ローラ２１０ａの温度が上昇し、キュリー温度を超えた場合は、高透磁性導電層２１２ａが非磁性となって、図８（ｂ）に示すように磁束Ｍがこの層を貫通する。高透磁性導電層２１２ａを貫通した磁束Ｍは、非磁性導電体４１０に侵入して反抗磁界を生じ、磁束を減少させる。その結果、発熱ローラ２１０ａにおける渦電流の発生も抑制され、上述したように高温時は系全体の抵抗が小さいため、発熱ローラ２１０ａの発熱量が大幅に減少する。このとき、非磁性導電体４１０は、固有抵抗が小さい材料からなっており肉厚も厚いため、表皮抵抗が小さく発熱は僅かとなる。
【００８１】
後に詳述するが、本実施の形態においては、発熱ローラ２１０ａの内部に非磁性導電体４１０を配設したため、キュリー温度を超えた場合の磁気的な結合が弱くなり、発熱ローラ２１０ａの発熱がより強く抑制される。その結果、特に幅の狭い記録材を連続で通過させた場合など、用紙材外側の発熱ローラ２１０ａの温度が異常に高くなるのを効果的に防止できる。
【００８２】
次に、本実施の形態における定着装置２００の発熱に関するパラメータの挙動について説明する。
【００８３】
本実施の形態においても図４に示した等価回路の抵抗Ｒ、インダクタンスＬ、および結合係数ｋと温度との対応を図１０から図１２に示す。
【００８４】
図１０においては、白四角がプロットされた曲線５１０ｒが本実施の形態に係る抵抗Ｒを示している。また、白丸がプロットされた曲線３１０ｒは、実施の形態１に係る抵抗Ｒを示し、黒四角がプロットされた曲線５２０ｒは、整磁金属単体を発熱ローラに用いた場合の抵抗を示し、白三角がプロットされた曲線５３０ｒは、非磁性導電体４１０の材料としてアルミを用いた場合の抵抗を示している。
【００８５】
同図に示すように、キュリー温度以下の区間５４０ｒでは、本実施の形態に係る抵抗Ｒは実施の形態１に係る抵抗Ｒとほぼ同じであり、整磁金属単体の抵抗よりも大きい。これは、実施の形態１と同様に、発熱ローラ２１０ａにおいてジュール熱が多く発生することを意味しており、発熱ローラに整磁金属単体を用いる場合よりも発熱が促進される。また、非磁性導電体４１０の材料としてアルミを用いた場合もほぼ同様に発熱が促進される。つまり、キュリー温度以下の区間５４０ｒにおける発熱ローラ２１０ａの発熱においては、非磁性導電体４１０の有無や材料はあまり関係なく、高透磁性導電層２１２ａと非磁性導電層２１４を積層したことによる抵抗Ｒの増大の効果が支配的であると言える。このことは、区間５４０ｒにおいては磁束Ｍが非磁性導電層２１４および高透磁性導電層２１２ａの外周面付近までしか浸透しないことからも裏付けられる（図８（ａ）参照）。
【００８６】
一方、キュリー温度以上となる区間５５０ｒでは、抵抗Ｒは実施の形態１に係る抵抗Ｒや整磁金属単体の抵抗よりも小さい値にまで低下し、発熱量がより減少することが分かる。これは、本実施の形態においては、温度がキュリー温度を超えて表皮深さが深くなると、磁束Ｍが発熱ローラ２１０ａを貫通し、発熱しにくい非磁性導電体４１０に浸入するため非磁性導電体４１０に磁束Ｍを打ち消す方向に渦電流が発生し、実施の形態１の場合よりも磁束Ｍが減少するためであると考えられる。また、非磁性導電体４１０にアルミを用いた場合も、銅を用いた場合とほぼ同様の傾向を示している。
【００８７】
図１１においては、白四角がプロットされた曲線５１０ｌが本実施の形態に係るインダクタンスＬを示している。また、白丸がプロットされた曲線３１０ｌは、実施の形態１に係るインダクタンスＬを示し、黒四角がプロットされた曲線５２０ｌは、整磁金属単体を発熱ローラに用いた場合のインダクタンスを示し、白三角がプロットされた曲線５３０ｌは、非磁性導電体４１０の材料としてアルミを用いた場合のインダクタンスを示している。
【００８８】
同図に示すように、キュリー温度以下の区間５４０ｌでは、本実施の形態に係るインダクタンスＬは実施の形態１に係るインダクタンスＬとほぼ同じであり、整磁金属単体のインダクタンスよりも小さい。従って、実施の形態１と同様に、整磁金属単体を発熱ローラに用いた場合よりも非磁性導電層２１４が積層された場合の方が電力を投入しやすいことが解る。
【００８９】
一方、キュリー温度以上となる区間５５０ｌでは、本実施の形態に係るインダクタンスＬは実施の形態１に係るインダクタンスＬよりも急激に小さい値にまで低下する。また、非磁性導電体４１０にアルミを用いた場合も、本実施の形態に係るインダクタンスＬと同様の傾向を示している。これは温度がキュリー温度を超えると磁束Ｍが発熱ローラ２１０ａを貫通し非磁性導電体４１０に侵入するため非磁性導体４１０に磁束Ｍを打ち消す方向に渦電流が発生し、実施の形態１の場合よりも磁束Ｍが減少するためであると考えられる。
【００９０】
図１２においては、白四角がプロットされた曲線５１０ｋが本実施の形態に係る結合係数ｋを示している。また、白丸がプロットされた曲線３１０ｋは、実施の形態１に係る結合係数ｋを示し、黒四角がプロットされた曲線５２０ｋは、整磁金属単体を発熱ローラに用いた場合の結合係数を示し、白三角がプロットされた曲線５３０ｋは、非磁性導電体４１０の材料としてアルミを用いた場合の結合係数を示している。
【００９１】
同図に示すように、キュリー温度以下の区間５４０ｋでは、本実施の形態に係る結合係数ｋは実施の形態１に係る結合係数ｋとほぼ同じであり、整磁金属単体の結合係数よりも大きい。これは、実施の形態１と同様に、発熱ローラ２１０ａおよび励磁コイル２４４からなる系の磁気的結合が良好であることを意味しており、発熱ローラに整磁金属単体を用いる場合よりも効率良く発熱する。
【００９２】
一方、キュリー温度以上となる区間５５０ｋでは、本実施の形態に係る結合係数ｋは実施の形態１に係る結合係数ｋよりも小さい値にまで低下し、発熱の効率がより悪化することが分かる。つまり、本実施の形態においては、キュリー温度を超える高温の状態では、実施の形態１よりも発熱ローラ２１０ａの発熱量が減少し、温度上昇がさらに抑制される。
【００９３】
以上のように、内部に非磁性導電体４１０を配設した発熱ローラ２１０ａと実施の形態１に係る発熱ローラ２１０との温度によるパラメータの変化を比較すると、キュリー温度より低い温度では、いずれもそれほど大きな差異が見られないことが分かる。これは、上述したように、比較的低温時には磁束Ｍが発熱ローラ２１０ａの外周面付近までしか浸透せず、発熱ローラ２１０ａの内部に配設された非磁性導電体４１０が発熱に関与しないためと考えられる。
【００９４】
これに対して、発熱ローラ２１０ａの温度がキュリー温度以下の場合とキュリー温度を超えた場合のインダクタンスＬ、抵抗Ｒおよび結合係数ｋの差を見ると、いずれの値も非磁性導電体４１０を配設しない実施の形態１よりも差が拡大している。これは、幅の狭い記録材を連続通紙し記録材幅外の温度がキュリー温度以下に温調している通紙領域と通紙外領域との発熱量の差が実施の形態１の場合よりも大きくなることを意味している。その結果、キュリー温度に近づいた部分の発熱が非常に小さくなり、記録材幅外の温度上昇を最小限に抑えられる。
【００９５】
さらに、本実施の形態においては、発熱ローラ２１０ａの内部に非磁性導電体４１０を配設したため、高透磁性導電層２１２ａの肉厚をより薄く設定することができ、発熱ローラ２１０ａの熱容量を小さくすることができる。このため、定着装置２００のウォームアップの時間をさらに短縮することができる。また、発熱ローラ２１０ａを貫通した磁束が、補助ローラ４２０に浸透して加熱することもない。
【００９６】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の特徴は、発熱ローラの内部に励磁コイルを配置して、定着装置
の小型化を図る点である。
【００９７】
本実施の形態に係る画像形成装置の概略構成は、実施の形態１（図１）と同様であるため、その説明を省略する。本実施の形態においては、定着装置２００の構成のみが実施の形態１と異なっている。
【００９８】
図１３は、本実施の形態に係る定着装置２００の構成を示す断面図である。なお、同図において、実施の形態１に係る定着装置２００（図２）と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。本実施の形態に係る定着装置２００は、実施の形態１に係る定着装置２００の発熱ローラ２１０および励磁コイルユニット２４０に代えて発熱ローラ６１０および励磁コイルユニット６２０を有し、非磁性導電体６３０を追加した構成となっている。
【００９９】
発熱ローラ６１０は、底面の直径が例えば３４ｍｍの円筒形状のローラで、トナー像１１１が形成担持された記録紙１０９を矢印方向へ搬送するように中心軸周りに回転（図では反時計回り）する。
【０１００】
また、発熱ローラ６１０は、主に高透磁性導電層６１２と非磁性導電層６１４とが積層されて形成されている。より具体的には、図１４に示すように、発熱ローラ６１０の中心軸に近い方から順に、Ｎｉ層６１６、非磁性導電層６１４、高透磁性導電層６１２、シリコンゴム層６１８、および離型層６１９が積層されている。これらの層のうち、高透磁性導電層６１２、非磁性導電層６１４、Ｎｉ層６１６、および離型層６１９は、層の位置が異なるものの肉厚や材質などは実施の形態１に係る高透磁性導電層２１２、非磁性導電層２１４、Ｎｉ層２１６、および離型層２１８（図３）と同様である。
【０１０１】
本実施の形態においては、励磁コイルユニット６２０を発熱ローラ６１０の内部に配設するため、実施の形態１における高透磁性導電層２１２と非磁性導電層２１４の内外が逆転し、発熱ローラ６１０のより外周側に高透磁性導電層６１２が設けられ、高透磁性導電層６１２の内周面に非磁性導電層６１４がメッキなどによって加工される。
【０１０２】
また、本実施の形態においては、高透磁性導電層６１２の外周面にはシリコンゴム層６１８が形成されるため、発熱ローラ６１０の周面は弾力性を有し、加圧ローラ２２０との間に形成されるニップにおいて両ローラを密接させることができる。
【０１０３】
再度図１３を参照して、励磁コイルユニット６２０は、コイル保持部材６２２、励磁コイル６２４、およびコア部材６２６を有している。
【０１０４】
コイル保持部材６２２は、発熱ローラ６１０の内周面に対向して配設される円筒形状の絶縁体によって形成されている。
【０１０５】
励磁コイル６２４は、コイル保持部材６２２の発熱ローラ６１０に対向する面とは反対の面に導線を周回させて形成されており、図示しない電源から電圧が印加されて交流電流が流れることにより、周囲に磁束を発生させる。
【０１０６】
コア部材６２６は、例えばフェライトやパーマロイなどの透磁率および比抵抗が高い磁性材料によって形成され、断面が略Ｔ字形状をしている。具体的には、コア部材６２６は、励磁コイル６２４を形成する導線の周回中心と周回最外縁とでコイル保持部材６２２に当接しており、これらの部分を平面で結ぶ形状となっている。コア部材６２６は、励磁コイル６２４によって発生する磁束のうち、発熱ローラ６１０とは反対側に発生する磁束の磁路となる。
【０１０７】
非磁性導電体６３０は、肉厚が例えば５００μｍの半円筒形状の非磁性材料からなり、発熱ローラ６１０の周面を挟んで励磁コイルユニット６２０に対向して配設される。非磁性導電体６３０は、発熱ローラ６１０がキュリー温度を超えた場合に、表皮深さが深くなって発熱ローラ６１０の周面を貫通した磁束の磁路となる。したがって、高透磁性導電層６１２の肉厚を薄くしても、発熱ローラ６１０を貫通した磁束によって周囲の部材が加熱されることがない。そして、発熱ローラ６１０の熱容量が小さくなるため、さらに発熱ローラ６１０の発熱を促進することができる。
【０１０８】
本実施の形態においては、非磁性導電体６３０が発熱ローラ６１０の外部に配置されるものの、非磁性導電体６３０よりも大きい励磁コイルユニット６２０が発熱ローラ６１０の内部に配置されるため、定着装置２００の小型化を図ることができる。
【０１０９】
次いで、上記のように構成された定着装置２００の発熱の原理について説明する。
【０１１０】
本実施の形態においても発熱ローラ６１０の温度がキュリー温度以下である場合は、励磁コイル６２４に交流電流が流れることにより、励磁コイル６２４の周囲に磁束が発生する。発生した磁束は、発熱ローラ６１０の非磁性導電層６１４を貫通して高透磁性導電層６１２に達し、表皮効果によって高透磁性導電層６１２の内周面付近に浸透する。これにより、非磁性導電層６１４および高透磁性導電層６１２の内周面付近に、磁束を打ち消すための渦電流が生じ、ジュール熱によって非磁性導電層６１４および高透磁性導電層６１２が発熱する。
【０１１１】
一方、発熱ローラ６１０の温度が上昇し、キュリー温度を超えた場合は、高透磁性導電層６１２が非磁性となって、磁束がこの層を貫通する。高透磁性導電層６１２を貫通した磁束は、非磁性導電体６３０に浸透するが、実施の形態２で述べたように非磁性導電体６３０は発熱が少なく、また、発熱ローラ６１０における渦電流の発生も抑制されるため、発熱ローラ６１０の発熱量が減少する。
【０１１２】
このように、本実施の形態によれば、発熱ローラの内部に励磁コイルを配設し、この励磁コイルと発熱ローラの高透磁性導電層との間に非磁性導電層を設けるため、過昇温を防止しつつウォームアップの時間を短縮することができるとともに、定着装置の小型化を図ることができ、結果として画像形成装置の小型化を図ることができる。
【０１１３】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４の特徴は、発熱ローラで発生した熱を定着ローラまでベルトによって伝達するベルト方式の定着装置において過昇温を防止しつつウォームアップの時間を短縮する点である。
【０１１４】
本実施の形態に係る画像形成装置の概略構成は、実施の形態１（図１）と同様であるため、その説明を省略する。本実施の形態おいては、定着装置２００の構成のみが実施の形態１と異なっている。
【０１１５】
図１５（ａ）、（ｂ）は、本実施の形態に係る定着装置２００の構成を示す断面図である。なお、図１５（ａ）では、キュリー温度以下の状態における磁束Ｍの磁路を示しており、図１５（ｂ）では、キュリー温度を超えた状態における磁束Ｍの磁路を示している。また、これらの図において、実施の形態１に係る定着装置２００（図２）と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。本実施の形態に係る定着装置２００は、発熱ローラ７１０、非磁性導電体７２０、ベルト７３０、定着ローラ７４０、加圧ローラ２２０、温度センサ２３０、および励磁コイルユニット２４０を有している。
【０１１６】
発熱ローラ７１０は、底面の直径が例えば２０ｍｍの円筒形状のローラで、このローラに懸架されるベルト７３０が記録紙１０９を矢印方向へ搬送するように中心軸周りに回転（図では反時計回り）する。
【０１１７】
また、発熱ローラ７１０は、主に高透磁性導電層７１２と非磁性導電層７１４とが積層されて形成されている。より具体的には、発熱ローラ７１０の中心軸に近い方から順に、高透磁性導電層７１２、非磁性導電層７１４、およびＮｉ層が積層されている。
【０１１８】
高透磁性導電層７１２は、キュリー温度が所定の温度となるように設定された整磁金属からなっており、肉厚が例えば２００μｍの円筒形状に成形されている。高透磁性導電層７１２は、直径が異なる以外は実施の形態２に係る高透磁性導電層２１２ａと同様である。
【０１１９】
非磁性導電層７１４は、高透磁性導電層７１２の外周面にメッキ、メタライジング、またはクラッド材による加工が施された、肉厚が例えば１０μｍの層である。非磁性導電層７１４は、直径および肉厚が異なる以外は実施の形態１に係る非磁性導電層２１４と同様である。
【０１２０】
非磁性導電層７１４の外周面にはＮｉ層が積層されるが、このＮｉ層は、実施の形態１に係るＮｉ層２１６と同様である。また、本実施の形態においては、Ｎｉ層は、ベルト７３０との接触による発熱ローラ７１０の摩耗を防止し、摩擦係数を小さくしてベルト７３０の蛇行や片寄りを防止する。Ｎｉ層の代わりに、クロム、亜鉛、またはフッ素系樹脂を単体あるいは積層して形成しても良い。
【０１２１】
非磁性導電体７２０は、肉厚が例えば５００μｍの円筒形状の非磁性材料からなり、発熱ローラ７１０と一体的に形成されて発熱ローラ７１０と同じ中心軸周りに回転する。非磁性導電体７２０の材料としては、実施の形態２の非磁性導電体４１０と同様に、例えば銅、アルミ、銀、および金などが適用可能である。図１５（ｂ）に示すように、発熱ローラ７１０がキュリー温度を超えた場合には、その表皮深さが深くなって磁束Ｍは発熱ローラ７１０を貫通し、非磁性導電体７２０に侵入する。その後、磁束Ｍは、非磁性導電体７２０を通過するが、そのときに、非磁性導電体７２０には磁束Ｍを減衰させる方向に渦電流が発生し、発熱ローラ７１０のキュリー温度を超えた部分の磁束を大幅に減少させ、過昇温を防止できる。また、このとき、非磁性導電体７２０は、固有抵抗が小さい材料からなっており肉厚も厚いため、表皮抵抗が小さく発熱は僅かである。
【０１２２】
また、非磁性導電体７２０が発熱ローラ７１０と一体的に形成されて回転するため、定着装置の構造を簡素化することができ、さらに、非磁性導電体７２０の一部分に集中して磁束が透過することがなく、高温時に確実に発熱を抑制することができる。
【０１２３】
ベルト７３０は、発熱ローラ７１０および定着ローラ７４０に張架された無端状のベルトで、発熱ローラ７１０の熱を定着ローラ７４０および加圧ローラ２２０によって形成されるニップへ伝達する。ベルト７３０は、直径４５ｍｍ、厚さ８０μｍの耐熱性があるポリイミド樹脂を基材とし、基材の表面に肉厚１５０μｍのシリコンゴム層と、肉厚３０μｍのフッ素樹脂からなる離型層とが被覆されて形成されている。なお、ベルト７３０の寸法や材質は上記に限定されるものではなく、基材としてはポリイミド樹脂の他にフッ素樹脂やＰＰＳなどを用いて、さらにこれらの基材に導電材料の粉末を分散しても良いし、電鋳によって製作されたニッケルやステンレス鋼などの薄い金属を用いても良い。また、離型層としてＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、およびフッ素ゴムなどの離型性が良好な樹脂やゴムを単独もしくは混合して用いても良い。
【０１２４】
定着ローラ７４０は、底面の直径が例えば３０ｍｍの円筒形状のローラで、ベルト７３０を介して加圧ローラ２２０に圧接し、記録紙１０９が通過するニップを形成する。そして、定着ローラ７４０は、発熱ローラ７１０の回転によるベルト７３０の移送に従動して、記録紙１０９を矢印方向へ搬送するように中心軸周りに回転（図では反時計回り）する。また、定着ローラ７４０は、例えば硬度ＪＩＳＡ３０度のシリコンゴムなどの熱伝導性が小さい材料によって成形されている。なお、定着ローラ７４０としては、シリコンゴムを発泡させたものを用いても良い。
【０１２５】
次いで、上記のように構成された定着装置２００の発熱の原理について説明する。
【０１２６】
本実施の形態においても発熱ローラ７１０の温度がキュリー温度以下である場合は、励磁コイル２４４に交流電流が流れることにより、図１５（ａ）に示すように、励磁コイル２４４の周囲に磁束Ｍが発生する。発生した磁束Ｍは、ベルト７３０および発熱ローラ７１０の非磁性導電層７１４を貫通して高透磁性導電層７１２に達し、表皮効果によって高透磁性導電層７１２の外周面付近に浸透する。これにより、非磁性導電層７１４および高透磁性導電層７１２の外周面付近に、磁束Ｍを打ち消すための渦電流が生じ、ジュール熱によって非磁性導電層７１４および高透磁性導電層７１２が発熱する。
【０１２７】
非磁性導電層７１４および高透磁性導電層７１２において発生した熱は、ベルト７３０によって定着ローラ７４０および加圧ローラ２２０の間のニップへ伝達され、記録紙１０９上のトナー像１１１の定着に供される。
【０１２８】
一方、発熱ローラ７１０の温度が上昇し、キュリー温度を超えた場合は、高透磁性導電層７１２が非磁性となって、図１５（ｂ）に示すように磁束Ｍがこの層を貫通する。高透磁性導電層７１２を貫通した磁束Ｍは、非磁性導電体７２０に浸透するが、実施の形態２で述べたように非磁性導電体７２０は発熱が少なく、また、発熱ローラ７１０における渦電流の発生も抑制されるため、発熱ローラ７１０の発熱量が減少する。
【０１２９】
このように、本実施の形態によれば、高透磁性導電層と非磁性導電層とを積層して形成された発熱ローラを励磁コイルによって励磁し、発生した熱をベルトによってニップへ伝達するため、ベルト方式の定着装置においても過昇温を防止しつつウォームアップの時間を短縮するとともに、オフセットの発生を防止して良好な定着性能を実現することができる。
【０１３０】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５の特徴は、ベルト方式の定着装置において、励磁コイルと発熱ローラの間を通過するベルトに非磁性導電層としての機能を持たせ、発熱ローラの構造を簡便にする点である。
【０１３１】
本実施の形態に係る画像形成装置の概略構成は、実施の形態１（図１）と同様であるため、その説明を省略する。本実施の形態においては、定着装置２００の構成のみが実施の形態１と異なっている。
【０１３２】
図１６（ａ）、（ｂ）は、本実施の形態に係る定着装置２００の構成を示す断面図である。なお、図１６（ａ）では、キュリー温度以下の状態における磁束Ｍの磁路を示しており、図１６（ｂ）では、キュリー温度を超えた状態における磁束Ｍの磁路を示している。また、これらの図において、実施の形態１に係る定着装置２００（図２）および実施の形態４に係る定着装置２００（図１５）と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。本実施の形態に係る定着装置２００は、実施の形態４に係る定着装置２００の発熱ロ
ーラ７１０、非磁性導電体７２０、およびベルト７３０に代えて、それぞれ発熱ローラ８１０、非磁性導電体７２０ａ、およびベルト７３０ａを有する構成となっている。
【０１３３】
発熱ローラ８１０は、底面の直径が例えば２０ｍｍの円筒形状のローラで、このローラに懸架されるベルト７３０ａが記録紙１０９を矢印方向へ搬送するように中心軸周りに回転（図では反時計回り）する。
【０１３４】
また、発熱ローラ８１０は、非磁性導電層を有さず、主に高透磁性導電層のみから形成されている。より具体的には、肉厚が例えば２００μｍの高透磁性導電層の外周面に保護層を設けた単純な構成となっている。本実施の形態においては、発熱ローラ８１０の構成をさらに単純にして、保護層がない構成にしても良い。
【０１３５】
非磁性導電体７２０ａは、実施の形態４に係る非磁性導電体７２０とは異なり、半円筒形状を有して、発熱ローラ８１０と一体的に回転することはない。本実施の形態においては、非磁性導電体７２０ａを半円筒形状としたことにより、非磁性導電体７２０ａの熱容量が小さくなり、発熱ローラ８１０から非磁性導電体７２０ａに奪われる熱の量を最小限に抑えることができる。
【０１３６】
ベルト７３０ａは、発熱ローラ８１０および定着ローラ７４０に張架された無端状のベルトで、発熱ローラ８１０の熱を定着ローラ７４０および加圧ローラ２２０によって形成されるニップへ伝達し、後述するようにベルト７３０ａ自体も励磁コイルユニット２４０の励磁によって発熱する。ベルト７３０ａは、直径４５ｍｍ、厚さ８０μｍの耐熱性があるポリイミド樹脂を基材とし、この基材に銀の粉末が分散され、さらに肉厚１５０μｍのシリコンゴム層と肉厚３０μｍのフッ素樹脂からなる離型層とが被覆されて形成されている。なお、ベルト７３０ａの寸法や材質は上記に限定されるものではなく、基材としてはポリイミド樹脂の他にフッ素樹脂やＰＰＳなどを用いても良いし、銀の粉末を分散させる代わりに、銅、銀、または金などの非磁性高導電率の層を形成しても良い。また、ステンレス鋼などの薄い金属の表面に、メッキ、メタライジング、グラッドなどにより銅、銀、または金などの非磁性高導電率の層を形成したものを用いても良い。また、離型層としてＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、およびフッ素ゴムなどの離型性が良好な樹脂やゴムを単独もしくは混合して用いても良い。ただし、本実施の形態においては、ベルト７３０ａが発熱ローラ８１０の非磁性導電層として機能するため、基材の表面あるいは基材に非磁性高導電率材料である銀などを分散あるいは層を形成しておく必要がある。
【０１３７】
すなわち、図１６（ａ）に示すように、励磁コイルユニット２４０に覆われる発熱ローラ８１０の上半分においては、ベルト７３０ａが発熱ローラ８１０に接触しており、層をなしていると見なすことができる。そこで、本実施の形態においては、発熱ローラ８１０を主に高透磁性導電層のみで形成し、励磁コイルユニット２４０が励磁する範囲で発熱ローラ８１０と層をなすベルト７３０ａを非磁性導電層として機能させる。このため、発熱ローラ８１０の構成を簡素化することができるとともに、薄膜で熱容量が小さいベルト７３０ａ自体が発熱し、ウォームアップの時間をさらに短縮することができる。
【０１３８】
次いで、上記のように構成された定着装置２００の発熱の原理について説明する。
【０１３９】
本実施の形態においても発熱ローラ８１０およびベルト７３０ａの温度がキュリー温度以下である場合は、励磁コイル２４４に交流電流が流れることにより、図１６（ａ）に示すように、励磁コイル２４４の周囲に磁束Ｍが発生する。発生した磁束Ｍは、ベルト７３０ａを貫通して発熱ローラ８１０の外周面付近に浸透する。これにより、ベルト７３０ａおよび発熱ローラ８１０の外周面付近に、磁束Ｍを打ち消すための渦電流が生じ、ジュール熱によってベルト７３０ａおよび発熱ローラ８１０が発熱する。
【０１４０】
ベルト７３０ａおよび発熱ローラ８１０において発生した熱は、ベルト７３０ａによって定着ローラ７４０および加圧ローラ２２０の間のニップへ伝達され、記録紙１０９上のトナー像１１１の定着に供される。
【０１４１】
一方、発熱ローラ８１０およびベルト７３０ａの温度が上昇し、キュリー温度を超えた場合は、発熱ローラ８１０が非磁性となって、図１６（ｂ）に示すように磁束Ｍが発熱ローラ８１０を貫通する。発熱ローラ８１０を貫通した磁束Ｍは、非磁性導電体７２０ａに侵入する。その後、磁束Ｍは、非磁性導電体７２０ａを通過するが、そのときに、非磁性導電体７２０ａには磁束Ｍを減衰させる方向に渦電流が発生し、発熱ローラ７１０のキュリー温度を超えた部分の磁束を大幅に減少させ、過昇温を防止できる。実施の形態２で述べたように非磁性導電体７２０ａは発熱が小さく、また、発熱ローラ８１０における渦電流の発生も抑制されるため、発熱ローラ８１０およびベルト７３０ａの発熱量が減少する。なお、本実施の形態５や実施の形態４では、発熱手段として、ローラ構成の発熱ローラ２１０を用い、発熱ローラ２１０によりベルト７３０を支持するように構成していたが、これに限らず、例えば、発熱手段として、円弧状を有する支持板を適用し、この支持板によりベルト７３０を支持するように構成することも可能である。
【０１４２】
このように、本実施の形態によれば、高透磁性導電層からなる発熱ローラに非磁性導電層として機能するベルトを懸架し、発熱ローラとベルトの接触部分を励磁コイルによって励磁するため、過昇温を防止しつつウォームアップの時間を短縮することができるとともに、発熱ローラの構造を簡素化してコストの低減を図ることができる。
【０１４３】
なお、本実施の形態において、発熱ローラ８１０の内部に配設する非磁性導電体として、例えば図１７に示すような空隙を有する非磁性導電体７２０ｂを用いると、等価回路の抵抗が微増して発熱量の減少は僅かに小さくなるが、非磁性導電体７２０ｂの表面積が小さいため、発熱ローラ８１０から非磁性導電体７２０ｂへ奪われる熱が減少し、ウォームアップの時間をさらに短縮することができる。同様に考えて、実施の形態２〜４における非磁性導電体に空隙を設けるようにしても良い。
【０１４４】
本発明の第１の態様に係る定着装置は、電圧が印加され、周囲に磁界を形成する励磁手段と、少なくとも一部が前記励磁手段によって形成された磁界内に配置され、磁界内に発生する磁束を内部に浸透させて発熱する発熱手段と、前記発熱手段の熱を用いて記録材に担持形成された像を加熱定着する定着手段と、を有し、前記発熱手段は、常温で所定の磁性を有し、所定の温度以上になると磁性が無くなる整磁材料からなる透磁性導電層と、前記透磁性導電層の前記励磁手段側に積層される２μｍから３０μｍの肉厚を有する非磁性導電層と、を有する構成を採る。
【０１４５】
この構成によれば、整磁材料からなる透磁性導電層に非磁性材料からなる２μｍから３０μｍの肉厚を有する非磁性導電層を積層して励磁するため、キュリー温度以下の低温時には、透磁性導電層を単体で励磁するよりも磁気的な結合が良好となって発熱が促進されるとともに、記録材の幅より外の部分がキュリー温度近くの高温になった時には、透磁性導電層を単体で励磁する場合よりもむしろこの部分の発熱が減少する。したがって、定着装置における過昇温を防止しつつウォームアップの時間を短縮するとともに、オフセットの発生やゴム部材の破損や寿命劣化を防止して良好な定着性能を実現することができる。
【０１４６】
本発明の第２の態様に係る定着装置は、上記第１の態様において、前記発熱手段は、非磁性材料からなり、前記透磁性導電層および前記非磁性導電層を挟んで前記励磁手段に対向する非磁性導電体、をさらに有し、前記透磁性導電層は、磁性が無くなる温度においては前記磁束が貫通して前記非磁性導電体へ達する厚さに形成される構成を採る。
【０１４７】
この構成によれば、透磁性導電層の肉厚を薄くすることができ、熱容量が小さくなって低温時のウォームアップ時間を短縮できる。また同時にキュリー温度以上の高温時に、磁束が透磁性導電層を貫通して非磁性導電体に達するため、非磁性導電体に磁束Ｍを減少させる方向に渦電流が流れ、透磁性導電層の発熱を抑制することができ、過昇温を防止することができる。
【０１４８】
本発明の第３の態様に係る定着装置は、上記第２の態様において、前記非磁性導電体は、前記励磁手段に部分的に対向する構成を採る。
【０１４９】
この構成によれば、非磁性導電体が部分的に励磁手段に対向するため、非磁性導電体の表面積が小さくなって、透磁性導電層および非磁性導電層から非磁性導電体へ奪われる熱の量を最小限に抑えることができる。
【０１５０】
本発明の第４の態様に係る定着装置は、上記第１の態様において、前記発熱手段は、回転する円筒形状の前記透磁性導電層と、前記透磁性導電層の前記励磁手段側の表面に積層されて前記透磁性導電層と一体的に回転する前記非透磁性導電層と、からなる発熱ローラを含む構成を採る。
【０１５１】
この構成によれば、発熱ローラの周面に透磁性導電層および非透磁性導電層が形成され、透磁性導電層の励磁手段側に非透磁性導電層が形成されるため、定着装置の発熱手段として発熱ローラを用いる場合に、過昇温を防止しつつウォームアップの時間を短縮するとともに、オフセットの発生を防止して良好な定着性能を実現することができる。
【０１５２】
本発明の第５の態様に係る定着装置は、上記第４の態様において、前記発熱手段は、前記発熱ローラの周面を挟んで前記励磁手段に対向する非磁性導電体、をさらに有し、前記発熱ローラは、前記透磁性導電層の磁性が無くなる温度においては前記磁束が周面を貫通して前記非磁性導電体へ達する厚さに形成される構成を採る。
【０１５３】
この構成によれば、キュリー温度以上の高温時に、磁束が発熱ローラの周面を貫通して発熱しにくい非磁性導電体に達するため、発熱ローラの発熱を抑制することができ、過昇温を防止することができる。また、発熱ローラの周面の肉厚を薄くすることができ、熱容量が小さくなって低温時の発熱を促進することができる。
【０１５４】
本発明の第６の態様に係る定着装置は、上記第５の態様において、前記非磁性導電体は、前記発熱ローラの周面に沿って形成され、前記励磁手段に対向する範囲にのみ延伸される構成を採る。
【０１５５】
この構成によれば、非磁性導電体が励磁手段に対向する範囲にのみ延伸されるため、非磁性導電体の熱容量が小さくなって、発熱ローラから非磁性導体へ奪われる熱の量を最小限に抑えることができる。
【０１５６】
本発明の第７の態様に係る定着装置は、上記第５の態様において、前記非磁性導電体は、前記発熱ローラの周面に沿った円筒形状に形成され、前記発熱ローラと一体的に回転する構成を採る。
【０１５７】
この構成によれば、非磁性導電体が発熱ローラの周面に沿った円筒形状に形成されて一体的に回転するため、定着装置の構造を簡素化することができるとともに、非磁性導電体の一部分に集中して磁束が透過することがなく、高温時に確実に発熱を抑制することができる。
【０１５８】
本発明の第８の態様に係る定着装置は、上記第４の態様において、前記励磁手段は、前記発熱ローラの外周面に対向して配置される励磁コイルを含み、前記発熱ローラを外部から励磁する構成を採る。
【０１５９】
この構成によれば、励磁コイルが発熱ローラの外部に配置されるため、消耗品である発熱ローラなどの部品の交換やメンテナンスの作業効率を向上することができる。
【０１６０】
本発明の第９の態様に係る定着装置は、上記第４の態様において、前記励磁手段は、前記発熱ローラの内周面に対向して配置される励磁コイルを含み、前記発熱ローラを内部から励磁する構成を採る。
【０１６１】
この構成によれば、励磁コイルが発熱ローラの内部に配置されるため、定着装置の小型化を図ることができる。
【０１６２】
本発明の第１０の態様に係る定着装置は、上記第１の態様において、前記発熱手段は、回転する円筒形状の発熱ローラと、前記発熱ローラに懸架され、前記定着手段へ熱を伝達する無端状のベルトと、を含み、前記透磁性導電層は、前記発熱ローラの周面に形成されて回転し、前記非透磁性導電層は、前記ベルトに形成されて前記透磁性導電層の回転に連動する構成を採る。
【０１６３】
この構成によれば、発熱ローラの周面に透磁性導電層が形成され、発熱ローラに懸架されるベルトに非透磁性導電層が形成されるため、ベルト方式の定着装置において、発熱ローラの構造を簡素化することができるとともに、薄膜で熱容量が小さいベルト自体が発熱するため、発熱を促進してウォームアップの時間をさらに短縮することができる。
【０１６４】
本発明の第１１の態様に係る定着装置は、上記第１の態様において、前記発熱手段は、前記非磁性導電層の前記励磁手段側に積層される保護層、をさらに有する構成を採る。
【０１６５】
この構成によれば、非磁性導電層の励磁手段側に保護層を積層するため、非磁性導電層の酸化を防止し、耐久性を向上することができる。
【０１６８】
本発明の第１２の態様に係る定着装置は、上記第１の態様において、前記非磁性導電層は、固有抵抗が１０×１０−６Ωｃｍ以下の金属材料である構成を採る。
【０１６９】
この構成によれば、薄い肉厚で適正な抵抗が得られ、熱容量を増加させることなく発熱量の増加を図ることができる。
【０１７０】
本発明の第１３の態様に係る定着装置は、上記第１の態様において、前記励磁手段は、周波数が２０ｋＨｚから１００ｋＨｚである電流が印加される構成を採る。
【０１７１】
この構成によれば、電源のロスが少なく、安価な回路構成で発熱量の増加を図ることができる。
【０１７２】
本発明の第１４の態様に係る定着装置は、上記第１の態様において、前記透磁性導電層は、肉厚が０.３ｍｍから１ｍｍある構成を採る。
【０１７３】
この構成によれば、透磁性導電層の熱容量の増大を抑制しつつ、機械的強度を確保し、磁束の透過を抑制して発熱量の低減を図ることができる。
【０１７４】
本発明の第１５の態様に係る定着装置は、上記第２の態様において、前記透磁性導電層は、肉厚が０.１ｍｍから０.５ｍｍである構成を採る。
【０１７５】
この構成によれば、透磁性導電層の熱容量を一層低減することができ、ウォームアップ時間をさらに短縮することができる。
【０１７６】
本発明の第１６の態様に係る定着装置は、上記第５の態様において、前記非磁性導電体は、肉厚が０.２ｍｍから２ｍｍである構成を採る。
【０１７７】
この構成によれば、反抗磁界によって磁束を低減し、発熱量を低減するとともに、非磁性導電体の熱容量を著しく増加させることがなく、非磁性導電体への熱吸収によるウォームアップ時間が遅くなることがない。
【０１７８】
本発明の第１７の態様に係る画像形成装置は、上記第１の態様から第１６の態様のいずれかに記載の定着装置を有する構成を採る。
【０１７９】
この構成によれば、上記第１の態様から第１６の態様のいずれかに記載の定着装置と同様の作用効果を、画像形成装置において実現することができる。
【０１８４】
本明細書は、２００４年７月２６日出願の特願２００４−２１７６６３に基づく。この内容はすべてここに含めておく。
【産業上の利用可能性】
【０１８５】
本発明に係る定着装置は、過昇温を防止しつつウォームアップの時間を短縮するとともに、オフセットの発生を防止して良好な定着性能を実現することができ、電磁誘導加熱方
式によって未定着画像を記録材に加熱定着する定着装置などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１８６】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図
【図２】（ａ）は実施の形態１に係る定着装置の構成を示す断面図、（ｂ）は実施の形態１に係る定着装置の構成を示す他の断面図
【図３】実施の形態１に係る発熱ローラの詳細な構成を示す一部断面図
【図４】実施の形態１に係る発熱ローラおよび励磁コイルからなる系の等価回路を示す図
【図５】実施の形態１に係る等価回路の抵抗Ｒの変化を示す図
【図６】実施の形態１に係る等価回路のインダクタンスＬの変化を示す図
【図７】実施の形態１に係る等価回路の結合係数ｋの変化を示す図
【図８】（ａ）は本発明の実施の形態２に係る定着装置の構成を示す断面図、（ｂ）は実施の形態２に係る定着装置の構成を示す他の断面図
【図９】実施の形態２に係る非磁性導電体の肉厚と等価回路の抵抗との関係を示す図
【図１０】実施の形態２に係る等価回路の抵抗Ｒの変化を示す図
【図１１】実施の形態２に係る等価回路のインダクタンスＬの変化を示す図
【図１２】実施の形態２に係る等価回路の結合係数ｋの変化を示す図
【図１３】本発明の実施の形態３に係る定着装置の構成を示す断面図
【図１４】実施の形態３に係る発熱ローラの詳細な構成を示す一部断面図
【図１５】（ａ）は本発明の実施の形態４に係る定着装置の構成を示す断面図、（ｂ）は実施の形態４に係る定着装置の構成を示す他の断面図
【図１６】（ａ）は本発明の実施の形態５に係る定着装置の構成を示す断面図、（ｂ）は実施の形態５に係る定着装置の構成を示す他の断面図
【図１７】実施の形態５に係る非磁性導電体の変形例を示す図
【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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