(57)【要約】【課題】電磁誘導加熱方式の定着工程において、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、かつ、立上り時間の短縮が可能となる誘導加熱式定着装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】発熱部材として第１の発熱部材と第２の発熱部材とが設けられ、第１の発熱部材が、誘導加熱式定着装置の定着温度より高いキューリー点Ｔｑ１を有するとともに、第２の発熱部材が、キューリー点Ｔｑ１より高いキューリー点Ｔｑ２を有し、そして、第１の発熱部材と第２の発熱部材とから一方を選択して定着ベルトを加熱させる発熱部材選択手段を有する誘導加熱式定着装置。【選択図】図１
2007256333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱部材により加熱される定着ベルトを備えた誘導加熱式定着装置において、
前記発熱部材として第１の発熱部材と第２の発熱部材とが設けられ、該第１の発熱部材が、前記誘導加熱式定着装置の定着温度より高いキューリー点Ｔｑ１を有するとともに、該第２の発熱部材が、該キューリー点Ｔｑ１より高いキューリー点Ｔｑ２を有し、そして、
前記第１の発熱部材と前記第２の発熱部材とから一方を選択して前記定着ベルトを加熱させる発熱部材選択手段を有することを特徴とする誘導加熱式定着装置。
【請求項２】
前記発熱部材の少なくとも一方が、整磁合金から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱式定着装置。
【請求項３】
共に半円筒形形状の前記第１の発熱部材と前記第２の発熱部材とを、１つの円筒状基体の表面に、互いに該円筒状基体の中心軸を１８０°回転対称の中心として配されてなる加熱用円筒を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の誘導加熱式定着装置。
【請求項４】
前記加熱用円筒をその円筒の軸を回転軸として回転させる加熱用円筒回転手段を前記発熱部材選択手段として有することを特徴とする請求項３に記載の誘導加熱式定着装置。
【請求項５】
前記定着ベルトの内面と前記加熱用円筒の外側面とが接触するように配され、そして、
前記加熱用円筒の発熱部材を電磁誘導によって加熱するための誘導コイル部が、該加熱用円筒の内部及び外部に設けられているとともに、これら誘導コイル部が、前記円筒状基体と前記定着ベルトとの接触箇所を挟む位置に配置されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の誘導加熱式定着装置。
【請求項６】
前記加熱用円筒の表面が、フッ素系樹脂層で覆われていることを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれか１項に記載の誘導加熱式定着装置。
【請求項７】
前記加熱用円筒の表面が、ニッケル層で覆われていることを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれか１項に記載の誘導加熱式定着装置。
【請求項８】
前記定着ベルトが、前記加熱用円筒、支持ローラと定着補助ローラとに張架されるとともに、該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該定着ベルトを介して当接するように配設されていることを特徴とする請求項３ないし請求項７のいずれか１項に記載の誘導加熱式定着装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の誘導加熱式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】
本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置に用いられる定着装置、特に誘導加熱式定着装置と、かかる誘導加熱式定着装置を用いる画像形成装置に関する。
【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、装置の立上り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（文献１では発熱ローラ）、定着補助ローラ（定着ローラ）を有し、発熱部材と定着補助ローラとによって張架された定着ベルト、発熱部材に定着ベルトを介して対向する誘導コイル部、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。
【０００４】
誘導コイル部は、幅方向（記録媒体の搬送方向に直交する方向である）に延設された誘導コイル部（または励磁コイルと称す）や、誘導コイル部に対向するコア等で構成される。
【０００５】
そして、定着ベルトは、誘導コイル部との対向位置で加熱される。加熱された定着ベルトは、定着補助ローラおよ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、誘導コイル部に高周波の交番電流を流すことで、誘導コイル部の周囲に磁界が形成されて、発熱部材表面近傍に渦電流が生じる。発熱部材に渦電流が生じると、発熱部材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発熱部材に巻装された定着ベルトが加熱される。
【０００６】
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、かつ、短い立上り時間にて、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。
【０００７】
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、基層と発熱層とを備えた定着ベルトを用いる技術が開示されている。ここで、定着ベルトの基層は、比透磁率が２以上となるように形成されている。また、定着ベルトの発熱層は、比透磁率が２以下であり、層厚が電磁誘導によって励磁されたときの浸透深さよりも小さくなるように形成されている。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。
【０００８】
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、キューリー点を有する磁性層でなる発熱部材（定着部材）を用いる技術が開示されている。ここで、発熱部材の磁性層は、その温度がキューリー点以上となったときの発熱量が通常温度で励磁されたときの発熱量の１／２となるように形成されている。この技術は定着部材における過昇温を抑止することを目的としたものである。
【０００９】
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、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。
【００１０】
上述した従来の定着装置では、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、定着ベルトの一部又は全部が過昇温することがあった。
【００１１】
詳しくは、次の通りである。
【００１２】
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。
【００１３】
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を連続的に通紙するような場合に、特に顕著になる。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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誘導コイル部等の構成部材に熱的破損が生じることも考えられる。
【００１７】
一方、上述の特許文献２等の技術は、定着ベルトにおける基層及び発熱層の比透磁率や層厚を適正化することで、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。
【００１８】
また、上述の特許文献３等の技術は、定着部材の磁性層に所定のキューリー点を設定している。しかし、磁性層の温度がキューリー点以上となったときの発熱量が通常に励磁されたときの発熱量の１／２となるように形成している。しかも、磁性層の温度がキューリー点以上となったときにも、加熱ローラの厚さ全体に渡って電流が流れるように構成しているために、上述の定着ベルトの過昇温を確実に抑止する効果は期待できない。
【００１９】
また、上述の特許文献４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。
【００２０】
また、前述のキューリー点において所望の定着温度近傍にある場合、キューリー点近傍において磁束による発熱量は徐々に効率低下するので、所望の定着温度近傍に至る時点でなかなか昇温しないことになる。そのことは前述の立上り時間の短縮には大きな課題となり、立上り時間の短縮による省エネルギー化と過昇温防止との両立は達成されないのが現状である。
【特許文献１】特開２００３−２１５９５６号公報
【特許文献２】特開２００３−７４３８号公報
【特許文献３】特開２０００−３５７２４号公報
【特許文献４】特開２０００−１６２９１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
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、電磁誘導加熱方式の定着工程において、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、かつ、立上り時間の短縮（省エネルギー化）が可能となる誘導加熱式定着装置および画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の誘導加熱式定着装置は上記課題を解決するため、請求項１に記載の通り、発熱部材により加熱される定着ベルトを備えた誘導加熱式定着装置において、前記発熱部材として第１の発熱部材と第２の発熱部材とが設けられ、該第１の発熱部材が、前記誘導加熱式定着装置の定着温度より高いキューリー点Ｔｑ１を有するとともに、該第２の発熱部材が、該キューリー点Ｔｑ１より高いキューリー点Ｔｑ２を有し、そして、前記第１の発熱部材と前記第２の発熱部材とから一方を選択して前記定着ベルトを加熱させる発熱部材選択手段を有する誘導加熱式定着装置である。
【００２３】
また、本発明の誘導加熱式定着装置は、請求項２に記載の通り、前記発熱部材の少なくとも一方が、整磁合金から構成されていることを特徴とする。
【００２４】
本発明の誘導加熱式定着装置は上記課題を解決するため、請求項３に記載の通り、請求項１または請求項２に記載の誘導加熱式定着装置において、共に半円筒形形状の前記第１の発熱部材と前記第２の発熱部材とを、１つの円筒状基体の表面に、互いに該円筒状基体の中心軸を１８０°回転対称の中心として配されてなる加熱用円筒を備えていることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の誘導加熱式定着装置は、請求項４に記載の通り、請求項３に記載の誘導加熱式定着装置において、前記加熱用円筒をその円筒の軸を回転軸として回転させる加熱用円筒回転手段を前記発熱部材選択手段として有することを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の誘導加熱式定着装置は、請求項５に記載の通り、請求項３または請求項４に記載の誘導加熱式定着装置において、前記定着ベルトの内面と前記加熱用円筒の外側面とが接触するように配され、そして、前記加熱用円筒の発熱部材を電磁誘導によって加熱するための誘導コイル部が、該加熱用円筒の内部及び外部に設けられているとともに、これら誘導コイル部が、前記円筒状基体と前記定着ベルトとの接触箇所を挟む位置に配置されていることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の誘導加熱式定着装置は、請求項６に記載の通り、請求項３ないし請求項５のいずれか１項に記載の誘導加熱式定着装置において、前記加熱用円筒の表面が、フッ素系樹脂層で覆われていることを特徴とする。
【００２８】
また、本発明の誘導加熱式定着装置は、請求項７に記載の通り、請求項３ないし請求項５のいずれか１項に記載の誘導加熱式定着装置において、前記加熱用円筒の表面が、ニッケル層で覆われていることを特徴とする。
【００２９】
また、本発明の誘導加熱式定着装置は、請求項８に記載の通り、請求項３ないし請求項７のいずれか１項に記載の誘導加熱式定着装置において、前記定着ベルトが、前記加熱用円筒、支持ローラと定着補助ローラとに張架されるとともに、該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該定着ベルトを介して当接するように配設されていることを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の画像形成装置は、請求項９に記載の通り、請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の誘導加熱式定着装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の誘導加熱式定着装置によれば、発熱部材として第１の発熱部材と第２の発熱部材とが設けられ、該第１の発熱部材が、前記誘導加熱式定着装置の定着温度より高いキューリー点Ｔｑ１を有するとともに、該第２の発熱部材が、該キューリー点Ｔｑ１より高いキューリー点Ｔｑ２を有し、そして、前記第１の発熱部材と第２の発熱部材とから一方を選択して前記定着ベルトを加熱させる発熱部材選択手段を有する構成を有するため、キューリー点に達した場合に発熱部材におけるジュール熱の発生が制限されるので、これら発熱部材がそれぞれのキューリー点以上の温度とならないために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、その結果、寿命の長い定着装置となる。
【００３２】
さらに、請求項２に記載の誘導加熱式定着装置によれば、ニッケル、鉄、クロム、または、それらの合金等の磁性導電性材料を用いることで、その成分比率を変化させることで所望のキューリー点を持つ発熱部材を得ることができる。
【００３３】
さらに、請求項３に記載の誘導加熱式定着装置によれば、第１の発熱部材と第２の発熱部材とがユニット化されているので定着装置に取り付けやすい。
【００３４】
さらに、請求項４に記載の誘導加熱式定着装置によれば、前記発熱部材選択手段が前記加熱用円筒をその円筒の軸を回転軸として回転させる加熱用円筒回転手段となるので加熱用円筒を回転させるだけでも用いる発熱部材を変更することができるでので、機構が極めて単純になるとともに、用いない発熱部材は定着ベルトに接しないようにすることができるのでエネルギーの無駄がなく、さらに省スペース化が可能となる。
【００３５】
また、請求項５に記載の誘導加熱式定着装置によれば、磁界が、発熱部材にほぼ並行に発生するので、効率よく加熱することができる。また、小型の誘導コイルであっても２つ用いることにより効果的に発熱部材を加熱することができ、その結果、誘導加熱式定着装置をコンパクトなものとすることができる。
【００３６】
また、請求項６に記載の誘導加熱式定着装置によれば、発熱部材の防錆効果が得られ、また、円筒状基体表面と定着ベルトとの間の摺動性を具備させることができるので、該円筒状基体と該定着ベルトと摺動する場合に、定着ベルト内面の傷発生が防止され、定着ベルトの高寿命化が可能となる。
【００３７】
さらに、請求項７に記載の誘導加熱式定着装置によれば、発熱部材の防錆効果が得られ、また、円筒状基体表面と定着ベルトとの間の摺動性を具備させることができるので、円筒状基体と定着ベルトと摺動する場合に、定着ベルト内面の傷発生が防止され、定着ベルトの高寿命化が可能となるとともに、円筒基材表面の硬度の向上が図られることで発熱部材の表面磨耗を抑制でき、耐久性の向上が可能となる。
【００３８】
さらに、請求項８に記載の誘導加熱式定着装置によれば、一般的な構造の定着装置であっても上記の効果が確実に得られる。
【００３９】
さらに、請求項９に記載の誘導加熱式定着装置によれば、立上り時間の短く、かつ、簡易的な構成で端部温度上昇などの過昇温を抑制できる信頼性の高い定着装置が得られる。
【００４０】
さらに、請求項８に記載の画像形成装置によれば、立上り時間の短く、かつ、簡易的な構成で端部温度上昇などの過昇温を抑制できる信頼性の高い画像形成装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
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。
【００４２】
＜実施の形態１＞
図１〜４にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
【００４３】
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。
【００４４】
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。図１はタンデム型のカラー画像形成装置である。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のそれぞえ外周には、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。
【００４５】
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。
【００４６】
転写部は、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。
【００４７】
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。
【００４８】
定着装置２０に達した記録媒体Ｐは、後述する図２で説明する定着ベルト２２と加圧ローラ３０との間に送入されて、定着部材である定着ベルト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２２と加圧ローラ３０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。
【００４９】
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（定着工程）について詳述する。
【００５０】
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、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および、表面に共に半円筒形形状で同形の第１の発熱部材層３３ｂ及び第２の発熱部材層３３ｃを備えた円筒状基体３３ａからなる加熱用円筒体３３等で構成される。
【００５１】
ここで、定着補助ローラ２１は、ステンレス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、不図示の駆動部によって図２の反時計方向に回転駆動される。
【００５２】
加熱用円筒体３３は、図３に示すように非磁性材料からなる（１つの）円筒状基体３３ａの側面の表面に、磁性導電性材料からなる半円筒形形状の第１の発熱部材３３ｂからなる層及び第２の発熱部材３３ｃからなる層とをが円筒状基体３３ａの側面表面に、互いに該円筒状基体の中心軸を１８０°回転対称の中心として（軸方向に互いに対向するように）配されて形成されている。
【００５３】
円筒状基体３３ａの側面表面には加熱用円筒体３３が形成されたときにその表面に凹凸が生じないよう凹状の収納部が２箇所設けられ、上記発熱部材３３ｂ、３３ｃはこれら収納部にそれぞれ収納されている。
【００５４】
円筒状基体３３ａは、磁性を有しない中空円筒管であり、この例ではその肉厚ｔは０．６〜３ｍｍである。
【００５５】
図２に示すように、反時計方向に回転する定着ベルト２２はその内側に接して配された上記加熱用円筒体３３表面を摺動して回転するが、その接している定着ベルト２２裏面には、加熱用円筒体３３の第１の発熱部材３３ｂ側の面か、第２の発熱部材３３ｃ側の面かのいずれか一方が接するように、加熱用円筒体３３はその軸を中心に図示しない回転手段（本例ではステッピングモータ）により回動可能となっており、発熱部材選択手段としては、図示しないステッピングモータとそのステッピングモータを制御して加熱用円筒体３３を１８０℃回転駆動させる制御部とからなる加熱用円筒回転手段が備えられており、例えば休止状態から通紙制御部等から通紙信号が来たときには加熱用円筒体３３を必要に応じて回転させて第２の発熱部材３３ｃによる定着ベルト２２の昇温を開始させ、定着ベルト２２の温度を検知する定着ベルト温度検知手段（サーミスター等）から定着ベルト２２の温度が充分に加熱されたことを知らせる昇温終了信号が来たときには加熱用円筒体３３を必要に応じて回転させて第１の発熱部材３３ｂによる定着ベルト２２の加熱を開始させる。
【００５６】
円筒状基体３３ａ上の第１の発熱部材３３ｂまたは第２の発熱部材３３ｃを電磁誘導によって加熱する誘導加熱部２４は、この例では図３に示すように円筒状基体３３ａ及び定着ベルト２２を挟むように、円筒状基体３３ａ内部に誘導加熱部２４の直線状の誘導コイル部２５ａが、円筒状基体３３ａ外部には誘導加熱部２４の他の直線状の誘導コイル部２５ｂがそれぞれ配されている。
【００５７】
これら誘導加熱部２４の直線状の誘導コイル部２５ａ及び２５ｂはそれぞれ独立して設けられていても良く、あるいは「Ｕ」字型や「Ｏ」字型のように図示しない部分により連続していても良い。本例では誘導加熱部２４は、直線状の誘導加熱部２４の誘導コイル部２５ａ及び２５ｂと両者の間を接続する接続部分によりＵ字状に形成されている。
【００５８】
すなわち、図３に示すように、誘導コイル部２５ａ及び２５ｂは、定着ベルト２２及び加熱用円筒体３３を挟むように配設された励磁コイルである。換言すると、定着ベルト２２および加熱用円筒体３３の一部が、Ｕ字状の誘導加熱部２４の空間内に挟入されている。
【００５９】
図３に示すように、誘導コイル部２５ａ及び２５ｂは、加熱用円筒体３３の軸に平行に延設されている。誘導コイル部２５ａ及び２５ｂの幅方向の一端は接続部により互いに接続され、他端は高周波電源部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、１０ｋ〜３００ｋＨｚ）の交番電流が誘導コイル部２５ａと２５ｂとの間に印加される。
【００６０】
なお、本実施の形態１では、誘導加熱部２４を１本の励磁コイルから形成したが、複数本のＵ字のコイル部を円筒状基体３３ａと定着ベルト２２とを挟むように設置してもよく、あるいは、１本の励磁コイルを円筒状基体３３ａと定着ベルト２２とを挟むように、螺旋（スパイラル）状に複数回巻装させて設置しても良い。このときの磁束の状態を図２（ｂ）にモデル的に示す。
【００６１】
定着ベルト２２の回転方向に対して加熱用円筒体３３の上流側で定着補助ローラ２１との間に配されるのが支持ローラ２３である。この支持ローラ２３は、その表面に断熱層（本発明ではアラミド繊維からなるフェルト状不織布を接着している）を形成してあり、かつ、回転する定着ベルト２２の法線方向に図示しない付勢部材で軸両側より付勢されているために、定着ベルト２２は一定のテンション張力を伴って回転されることになる。
【００６２】
ここで、発熱部材３３ｂ、３３ｃの材料として、ニッケル、鉄、クロム、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。
【００６３】
ここで定着装置の定着温度は一般に１５０〜１９０℃であり、本発明においても定着温度は、通常、この範囲から定める。ここで、第１の発熱部材３３ｂのキューリー点Ｔｑ１は回転駆動される定着ベルト２２の熱容量や回転速度にもよるが、この定着温度（本例では１６０℃（目標値））より１０〜３０℃高いことが望ましい。温度Ｔｑ１は具体的には定着が実施される定着部の温度が所定の定着温度に維持される温度であり、本例では１９０℃（目標値。実際には１９２℃程度）とした。
【００６４】
一方、第２の発熱部材３３ｃのキューリー点Ｔｑ２は温度Ｔｑ１よりも高い必要があり、さらに、回転駆動される定着ベルト２２の熱容量や回転速度にもよるが、上記この定着温度より８０〜１３０℃高いことが望ましい（本例では２７０℃）。
【００６５】
このような温度にキューリー点を有する材料は、ニッケル、鉄、クロム、またはそれらの合金等の磁性導電性材料において、配合比を変えることで得ることができ、本実施の形態１では、第１の発熱部材３３ｂのキューリー点が１９０℃の整磁合金を、第２の発熱部材３３ｃでは、そのキューリー点が２７０℃となる整磁合金を用いている。
【００６６】
ここで、定着工程における記録媒体Ｐ上のトナー像を定着させる定着工程では、定着が行われるニップ部（定着部）が定着温度に維持されるよう、円筒状基体３３ａ（加熱用円筒体３３）の第１の発熱部材３３ｂが配された側の面が定着ベルト２２の内側の面に摺動接触するように加熱用円筒体３３が回転ないし回動されて誘導加熱部２４により、加熱される。このときの第１の発熱部材３３ｂの温度はそのキューリー点温度であるＴｑ１である。
【００６７】
ここで、小サイズの記録媒体Ｐを連続的に定着した場合、小サイズの記録媒体Ｐの通紙領域のみが放熱（記録媒体Ｐに伝熱していく）するが、このように幅方向部分的に温度が低下した定着ベルト２２が上記加熱用円筒体３３との接触位置に供給され、その結果、加熱用円筒体３３の第１の発熱部材３３ｂも部分的にそのキューリー点温度であるＴｑ１よりも温度が低下する。そのとき、温度が低下した領域のみが誘導加熱部２４により発熱し、温度が低下しない領域、すなわち、通紙領域相当部以外ではキューリー点温度が維持されて、誘導加熱部２４による磁束が集中せず、発熱しない状態となる。
【００６８】
一方、待機状態（近年、省エネルギー化進められ、待機状態は常温放置となっている）からの定着動作開始など、定着が行われるニップ部（定着部）が常温（低温）状態から所定の温度（定着温度）に昇温されるときは、所定の温度まで昇温する時間をできる限り短くすることが求められる。そこで、前述の円筒状基体３３ａ（加熱用円筒体３３）の第２の発熱部材３３ｃが配された側の面が定着ベルト２２の内側の面に摺動接触するように加熱用円筒体３３を回動させる。このとき、第２の発熱部材３３ｃは誘導加熱部２４による加熱の結果、そのキューリー点温度Ｔｑ２となり、定着が行われるニップ部は所定の温度まで迅速に加熱され、立上り時間の短縮が図られる（この常温状態から定着時の所定の温度に昇温することを昇温工程と称す）。
【００６９】
ここで、本発明に用いる整磁合金のキューリー点近傍の発熱特性について図３を用いてモデル的に説明する。
【００７０】
図４は整磁合金にかける磁束密度と温度との関係を示したモデル的なグラフである。図中のキューリー点Ｔｃ℃で磁束密度が著しく低下し、誘導発熱では磁束密度の低下によって発熱しなくなると云う特性が示されている。また、温度がキューリー点Ｔｃに近づくと徐々に磁束密度が低下していくが、このような特性により昇温速度もキューリー点Ｔｃに近づくと徐々に低下することが判る。
【００７１】
このように、本発明においては、定着装置において定着が行われているときには通紙による温度低下を補う程度の発熱特性を備えていればで充分であり、そのため、定着部の温度を所定の温度（定着温度）に保つためにこの所定の温度よりも高く、かつ、所定の定着よりも余り高くない温度で、定着を行う定着部の定着温度の維持が可能な温度Ｔｑ１にキューリー点をもつ第１の発熱部材３３ｂを用いて加熱を行い、昇温工程では立上り時間の短縮を目的として、温度Ｔｑ１よりも高いキューリー点Ｔｑ２を持つ第２の発熱部材３３ｃを用いる。
【００７２】
なお、定着ベルト２２としては定着装置に一般的に用いられているものをそのまま使用することができる。
【００７３】
定着ベルトは、例えば、基材上に弾性層、離型層が順次形成された、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に形成されていることがこのましい。
【００７４】
定着ベルトの弾性層は、例えば、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とがこのましい。これにより、出力画像において、光沢斑のない均一な画質を得ることができる。
【００７５】
定着ベルトの離型層は、例えば、いわゆるフッ素系材料である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が用い得る。離型層の層厚は、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、定着ベルト上のトナー離型性が担保されるとともに、定着ベルトの柔軟性が確保される。定着ベルトの各層の間に、プライマ層等を設けることもできる。
【００７６】
加圧ローラ３０としては、定着装置の加圧ローラとして一般的なものを用いることができる。
【００７７】
例えば、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。
【００７８】
加圧ローラ３０は、図２に示すように定着ベルト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。
【００７９】
定着ベルト２２と加圧ローラ３０との当接部（定着部）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。
【００８０】
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。
【００８１】
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、熱応答性の高い感温素子であるサーミスタ３８が当接している。そして、サーミスタ３８によって、定着ベルト２２上の表面温度が検知されるが、このサーミスタ３８により、例えば、昇温工程で、定着ベルト２２が定着に充分な温度となったことを検出して、発熱部材選択手段により定着ベルト２２を加熱する発熱部材を第１の発熱部材３３ｂに切り替える。ここで、サーミスタ３８の定着ベルト２２への当接位置は必要に応じ適宜最適化する。また、本実施の形態１では接触式感温素子を用いたが、非接触素子を用いてもよく、その場合、定着ベルト２２表面への傷付着が未然に防止される。
【００８２】
上述ように構成された定着装置２０は、次のように動作する。
【００８３】
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（ａ）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、加圧ローラ３０も矢印方向に回転する。定着ベルト２２は、誘導コイル部２５ａと２５ｂとの間で加熱される。
【００８４】
詳しくは、高周波電源部４０からコイル部２５に１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの高周波交番電流を流すことで、誘導コイル部２５ａと誘導コイル部２５ｂ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。このように交番磁界が形成されることで、加熱用円筒体３３の第１の発熱部材３３ｂ（あるいは第２の発熱部材３３ｃ）の温度がキューリー点Ｔｑ１（あるいはＴｑ２）以下である場合に、第１の発熱部材３３ｂ（あるいは第２の発熱部材３３ｃ）に渦電流が生じ、ジュール熱によって加熱される。こうして、定着ベルト２２は発熱した第１の発熱部材３３ｂ（あるいは第２の発熱部材３３ｃ）から受ける熱によって加熱される。
【００８５】
昇温工程では、加熱用円筒体３３の第２の発熱部材３３ｃが誘導コイル部２５ａと２５ｂによって加熱され、その熱が定着ベルト２２に伝わり、定着ベルト２２が急速に昇温されるともに、回転されるので、サーミスタ３８によって定着ベルト２２の温度が定着温度ないしその近くに達したことが確認されるまで昇温を継続する。
【００８６】
その後、発熱部材選択手段により定着ベルト２２を加熱する発熱部材が第１の発熱部材３３ｂに切り替えられるとともに、定着ベルト２２は定着部に搬送される記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔを加熱溶融し定着する。
【００８７】
具体的には、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。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。
【００８８】
加圧ローラ３０との接触位置（定着部）を通過した定着ベルト２２表面は、その後に再び誘導コイル部２５ａと誘導コイル部２５ｂとの間に達する。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。
【００８９】
このような定着工程において、第１の発熱部材３３ｂの温度がキューリー点Ｔｑ１に達した場合には磁束密度の低下、すなわち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。これによりジュール熱の発生量が低下し、ジャミング発生などにより定着ベルト２２の回転が止まったときであっても、過昇温が抑止される。
【００９０】
＜実施の形態２＞
本発明の発明の実施の形態２について詳細に説明する。
【００９１】
本実施の形態２は、前述の定着装置２０において、加熱用円筒体３３（図２参照）の表面が、図５にモデル的に示すようにフッ素系樹脂からなる熱収縮チューブ３３ｄにより被覆、一体化されているものである。フッ素系樹脂からなる熱収縮チューブ３３ｄは２０μｍ厚さのものを用いているが１５〜３０μｍの範囲等、適宜選択できる。また、加熱用円筒体３３と接着層により一体化させてもよい。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００９２】
＜実施の形態３＞
図６にて、実施の形態３について詳細に説明する。
【００９３】
本実施の形態３の定着装置２０は、図６（ａ）にモデル的に示すように加熱用円筒体３３を構成する円筒状基体３３ａ側面に中心軸に対して互いに１８０℃となる１に、中心軸に平行な溝状の２つの切り欠き部３３ｅを設け、その切り欠き部３３ｅを利用して、共に曲げ加工を施して端部が大きく曲げられた、それぞれ上記実施の形態１と同じ磁性材料からなる半円筒形状の第１の発熱部材３３ｂおよび第２の発熱部材３３ｃを圧入して作製された、共に半円筒形形状の第１の発熱部材３３ｂと第２の発熱部材３３ｃとを、１つの円筒状基体の表面に、互いに該円筒状基体の中心軸を１８０°回転対称の中心として配されてなる加熱用円筒３３を用いる。
【００９４】
ここで、上記発熱部材３３ｂおよび３３ｃの定着ベルト２２裏面と接する表面（加熱用円筒体３３の側面を形成する）には図６（ｂ）にモデル的に示すようにニッケルめっき層３３ｆ（２０μｍ）が形成され、防錆および摺動性が具備されている。その他の構成は実施の形態１と同様である。なお、ニッケルめっき層は例えば５〜３０μｍ等、耐久性、実施容易条件等を勘案して決定する。
【００９５】
なお、上記実施の形態１〜３では円筒状基体の発熱部材を電磁誘導によって加熱する誘導コイル部が、加熱用円筒体の内部及び外部に、円筒状基体及び該定着ベルトを挟んで配置されている誘導加熱式定着装置を用いたが、本発明はこの限りではなく、誘導コイル部が円筒状基体外部にのみあっても（図７にその例をモデル的に示す、符号２５は誘導コイル部）また円筒状基体内部のみに配しても良い。
【００９６】
図７に示す定着装置は図２の定着装置２０とは誘導コイル部の配置のみが異なる。このような誘導コイル部の配置の違いにより、磁束の向きは実施の形態１の場合には図２（ｂ）にモデル的に示すように加熱用円筒体３３の定着ベルト２２を加熱する発熱部材層と略平行になるのに対して、図８に示すように配置した場合は発熱部材層に対して垂直となる。このため定着ベルト２２の加熱は部分的な加熱となり、加熱時の効率が低くなる。
【００９７】
以下、上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。
【００９８】
本発明の実施評価は図１にモデル的に示した画像形成装置１を用いて、線速１５４ｍｍ／秒、定着温度１６０℃の中速機クラスの定着条件での立上り時間と、Ａ４サイズ厚紙（リコー社製９０ｋ紙）を縦搬送にて連続２００枚通紙した際の端部温度上昇を評価した。端部温度上昇は定着温度のホットオフセット領域の２００℃以下が必要であり、また、制御値である定着温度１６０℃との差分が小さいほど好ましい。実施例１〜３では昇温工程では第２の発熱部材に切り替えて定着ベルトを加熱し、定着時では第１の加熱部材に切り替えて定着ベルトを加熱した。
【００９９】
温度の測定点は軸線方向に定着ベルトの全域に対して等間隔に５ヶ所の部位を測定した。
【０１００】
温度測定としては定着ベルト２２に接触式温度センサー(Ｅ型熱電対)を当接させて定着ベルト幅方向中央に対して、その両端部、及び、これら中央と両端部の２箇所の中間部のそれぞれの温度について行い、これら結果から最大値（基本的に通紙領域外となる定着ベルトの両端部）および温度の最大値と最小値との温度差を算出した。
【０１０１】
また、耐久試験としてＡ４サイズ普通紙（リコー社製Ｔ６２００）を横搬送にて連続通紙を行い、製品（画像定着装置）の保証枚数１０００００枚を基準に異常画像の発生有無を調べた。
【０１０２】
その結果を表１に示すように、本発明によって、昇温工程では迅速に昇温可能であり、その結果、立上り時間が短く、同時に、省エネルギー化が可能であり、また、定着時にはベルトの過熱が防止されて長寿命化が実現されると共に、ベルト幅方向の温度差充分にも小さいものであったことが判る。
【０１０３】
なお、上記において、昇温工程と定着時に、それぞれ第２の発熱部材と第１の発熱部材を使うように加熱用円筒体３３を１８０℃回転させて定着ベルトの加熱に用いる発熱部材を切り替えたが、切替を行わず、第２の発熱部材を用いて昇温工程と定着とを行った場合には昇温は１７．３秒と充分早かったが、定着時に過熱が生じて継続できなくなり、一方、第１の発熱部材を用いて昇温工程と定着とを行った場合には昇温工程に３０〜３３秒必要となり、実用できないことが判った。
【０１０４】
【表１】
2007256333.tif 000003
【０１０５】
ここで、図７にモデル的に示した、誘導コイルによる磁界が発熱部材に対して垂直となる誘導加熱式定着装置を用いて、キューリー点が１９０℃の発熱部材からなる層を表面に備えた加熱用円筒体（比較例１）と、キューリー点２８５℃の発熱部材からなる層を表面に備えた加熱用円筒体（比較例２）とをそれぞれ用いて昇温工程及び定着を行った。その結果を表１に比較例１及び２として併せて記載する。
【０１０６】
これら結果により、比較例１では昇温工程に時間がかかりすぎ、また比較例２では、定着時に過熱が生じることが判る。
【０１０７】
なお、本発明は上記各実施の形態に限定されず、本発明の効果が得られる限り、改変、改良等を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明の誘導加熱式定着装置および画像形成装置は、電磁誘導加熱方式の定着工程において、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、かつ、立上り時間の短縮（省エネルギー化）が可能となるので、複写機、プリンタ等の画像形成装置分野に好適に応用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】画像形成装置全体の構成・動作について説明するモデル図である。
【図２】定着装置の構成・動作について説明するモデル図である。
【図３】加熱用円筒体３３の構成と誘導加熱部２４との関係をモデル的に示したモデル斜視図である。
【図４】整磁合金にかける磁束密度と温度との関係を示したモデル的なグラフである。
【図５】本実施の形態２での加熱用円筒体を示したモデル断面図である。
【図６】（ａ）本実施の形態３での加熱用円筒体を示したモデル断面図である。（ｂ）（ａ）の加熱用円筒体の表面近くの拡大モデル断面図である。
【図７】誘導コイル部が円筒状基体外部にのみに配された定着装置を示すモデル図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１      画像形成装置本体（装置本体）
７      転写部      
８      転写ベルト
９      バイアスローラ
１０    排紙部（トレイ）
１４    転写部クリーニングローラ
１８    感光体ドラム
２０    定着装置
２１    定着補助ローラ
２２    定着ベルト
２３    支持ローラ
２４    誘導加熱部
２５    コイル部
３０    加圧ローラ
３３    加熱用円筒体
３３ａ  円筒状基体
３３ｂ  第１の発熱部材
３３ｃ  第２の発熱部材
３３ｄ  フッ素系樹脂からなる熱収縮チューブ
３３ｅ  切り欠き部
３３ｆ  ニッケルめっき層
３８    サーミスタ（感温素子）
４０    高周波電源部
【図１】
2007256333.tif 000004
【図２】
2007256333.tif 000005
【図３】
2007256333.tif 000006
【図４】
2007256333.tif 000007
【図５】
2007256333.tif 000008
【図６】
2007256333.tif 000009
【図７】
2007256333.tif 000010