(57)【要約】【課題】加熱回転体を用いる電磁誘導を用いた加熱装置にて、加熱回転体がキュリー点を超えた場合の磁束の放出の防止と効率の向上を図り、誘導加熱の効率を向上させることのできる加熱装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】電磁誘導発熱性部材１１を有する加熱回転体１０と、電磁誘導発熱性部材１１に磁束を入れて発熱させる磁束発生手段１５と、加熱回転体１０に当接する加圧部材３０とを有した加熱装置１において、電磁誘導発熱性部材１１をキュリー点近傍で使用し、磁束発生手段１５で発生した磁束で、電磁誘導発熱性部材１１を通過した磁束を捕捉する磁束捕捉手段５０を設ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁誘導発熱性部材を有する加熱回転体と、前記電磁誘導発熱性部材に磁束を入れて発熱させる磁束発生手段と、前記加熱回転体に当接する加圧部材とを有し、前記加熱回転体と前記加圧部材との当接によって形成されるニップ部において被加熱材を挟持搬送して加圧及び加熱する加熱装置において、
前記電磁誘導発熱性部材をキュリー点近傍で使用し、前記磁束発生手段で発生した磁束で前記電磁誘導発熱性部材を通過した磁束を捕捉する磁束捕捉手段を設けたことを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記磁束捕捉手段は、閉ループを形成したコイルであることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記磁束捕捉手段で発生した誘導電流により前記電磁誘導発熱性部材を発熱させることを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記電磁誘導発熱性部材の回転軸方向において、前記電磁誘導発熱性部材はキュリー点を超える部分と、キュリー点を超えない部分があり、キュリー点を超えた部分から前記電磁誘導発熱性部材を通過した磁束を前記磁束捕捉手段が捕捉することで前記磁束捕捉手段に誘導電流が発生し、前記誘導電流によって前記電磁誘導発熱性部材のキュリー点を超えていない部分を誘導加熱すること特徴とする請求項３に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記磁束捕捉手段を前記加圧部材内に配設したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の加熱装置。
【請求項６】
前記被加熱材は、未定着トナー画像が形成された記録材であり、前記ニップ部を通過させることにより前記未定着トナー画像を前記記録材に加熱定着させることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の加熱装置。
【請求項７】
記録材に未定着トナー画像を形成する画像形成手段と、この未定着トナー画像を前記記録材に熱定着させる定着装置とを備えた画像形成装置において、
前記定着装置は、請求項６に記載の加熱装置である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、一般に、被加熱材を加圧、加熱する加熱装置に関し、特に、例えば電子写真プロセス、静電記録プロセス、磁気記録プロセスなどを用いて記録材に形成された未定着トナー画像を加熱定着する加熱装置に関する。また、本発明は、斯かる加熱装置を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、電子写真方式等の複写機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置においては、画像形成プロセス手段により像担持体に、目的の画像情報に対応した潜像を形成する。この潜像は、加熱溶融性の樹脂等よりなるトナーを用いて可視画像（トナー画像）となし、次いで、このトナー画像を、転写紙のような記録材の面に直接に、或いは、中間転写体を介して転写し、記録材面に未定着トナー画像を形成する。
【０００３】
未定着トナー画像を記録材面に永久固着画像として定着させる定着装置としては、熱ローラ方式の加熱装置が一般に用いられていた。この加熱装置では、所定の温度に加熱された加熱ローラと、該加熱ローラに圧接する加圧ローラによって被加熱材としての記録材を挟持搬送することでトナー画像を加熱加圧定着させる。
【０００４】
近年、定着フィルム自身或いは定着フィルムに近接させた導電性部材に渦電流を発生させ、その時のジュール熱によって発熱させる加熱装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、加熱回転体のキュリー点を用いて、加熱回転体の温度を保持する提案がなされている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特許第３３１１１１１号公報
【特許文献２】特許第２９７５４３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述のようにキュリー点を用いて、加熱回転体の温度を保持した場合、加熱回転体がキュリー点を超えると常磁性になるため、磁束発生手段から発生した磁束が加熱回転体から放出してしまうという問題があった。このような現象が起こると、誘導加熱の効率が低下してしまう。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、加熱回転体を用いる電磁誘導を用いた加熱装置にて、加熱回転体がキュリー点を超えた場合の磁束の放出の防止と効率の向上を図り、誘導加熱の効率を向上させることのできる加熱装置及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は本発明に係る加熱装置及び画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明の一態様によれば、電磁誘導発熱性部材を有する加熱回転体と、前記電磁誘導発熱性部材に磁束を入れて発熱させる磁束発生手段と、前記加熱回転体に当接する加圧部材とを有し、前記加熱回転体と前記加圧部材との当接によって形成されるニップ部において被加熱材を挟持搬送して加圧及び加熱する加熱装置において、
前記電磁誘導発熱性部材をキュリー点近傍で使用し、前記磁束発生手段で発生した磁束で前記電磁誘導発熱性部材を通過した磁束を捕捉する磁束捕捉手段を設けたことを特徴とする加熱装置が提供される。
【０００９】
本発明の第二の態様によれば、記録材に未定着トナー画像を形成する画像形成手段と、この未定着トナー画像を前記記録材に熱定着させる定着装置とを備えた画像形成装置において、
前記定着装置は、上記加熱装置であることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電磁誘導発熱性部材を用いた加熱回転体をキュリー点を超えて使用する場合に、加熱回転体から透過した磁束を磁束捕捉手段によって捕捉することができ、外部への磁束の漏れを防止できる。
【００１１】
また、加熱回転体を通過した磁束によって磁束捕捉手段に発生した誘導電流により、加熱回転体を再度誘導加熱でき、誘導加熱効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る加熱装置及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１３】
実施例１
図１に、本発明に係る加熱装置を備えた画像形成装置の一実施例を示す。本実施例にて、画像形成装置は、電子写真方式のタンデム型カラー画像形成装置とされるが、本発明の加熱装置を採用し得る画像形成装置はこれに限定されるものではない。
【００１４】
（１）画像形成装置
図１を参照して、先ず、本実施例の画像形成装置の全体構成について説明する。
【００１５】
本実施例にて、画像形成装置１００は、画像形成装置本体１００Ａ内に４つの、即ち、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｂｋ）の画像形成ステーションＳ（Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ）が画像送り方向に直列に並置されている。各画像形成ステーションＳ（Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ）は、それぞれ、画像形成手段を構成する像担持体としてのドラム状の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という。）１０１（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ）を備えている。各感光ドラム１０１の周囲には、更に、画像形成手段を構成する、帯電手段としての帯電装置１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ）、露光手段としての露光装置１０３（１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄ）、及び、現像手段としての現像装置１０４（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄ）が配置される。また、各感光ドラム１０１の周囲には、クリーニング手段としてのクリーニング装置１０５（１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ）、及び、転写手段としての転写装置１０７（１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、１０７ｄ）が配置されている。
【００１６】
また、各画像形成ステーションＳの感光ドラム１０１（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ）と転写装置１０７（１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、１０７ｄ）との間を通るように、転写ベルト１０６が配置されている。転写ベルト１０６は、支持ローラ１０６ａ、１０６ｂにて巻回張設されて矢印方向に移動可能とされる。
【００１７】
上記構成の画像形成装置の画像形成動作について簡単に説明する。
【００１８】
先ず、各画像形成ステーションＳにて感光ドラム１０１が帯電ローラとされる帯電装置１０２により一様に帯電される。帯電された感光ドラム１０１上に画像形成装置本体１００Ａの上方部に配置されたレーザビームスキャナユニットとされる露光装置１０３から光像が照射され、感光ドラム１０１に画像信号に応じた静電潜像が形成される。
【００１９】
各現像装置１０４には、それぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの非磁性トナーと磁性キャリアが所定の混合比で混合された現像剤が所定量充填されている。各現像装置１０４に配置された現像ローラ１０４Ａ（１０４Ａａ、１０４Ａｂ、１０４Ａｃ、１０４Ａｄ）にて感光ドラム１上の潜像を順次各色のトナーで現像してトナー画像を形成する。
【００２０】
記録材カセット１１０に収容された記録材Ｐが、給紙ローラ１１１、搬送ローラ１１２などにより転写ベルト１０６上へと送給される。転写ベルト１０６により各画像形成部へと搬送される記録材Ｐ上に各感光ドラム上のイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像が転写ローラとされる転写装置１０７により重ね転写される。
【００２１】
トナー画像が転写された記録材Ｐは、本実施例では、定着装置とされる加熱装置１へと搬送され、加熱装置１に形成された定着ニップ部によって、記録材Ｐ上のトナー画像を温度制御することにより熱定着させる。記録材Ｐは、加熱装置１にてトナー画像を定着した後、記録画像として装置外に排出される。
【００２２】
一方、感光ドラム１０１（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ）上に残留した転写残トナー等は、クリーニングブレード手段等を備えた感光ドラムクリーニング装置１０５（１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ）により清掃される。
【００２３】
次に、加熱装置について更に説明する。
【００２４】
（２）加熱装置１
本実施例において定着装置として機能する加熱装置１は、電磁誘導加熱方式の加熱装置である。図２は、本実施例の加熱装置１の要部の横断側面を示す概略構成図であり、図３は、要部の正面概略図である。
【００２５】
図２を参照すると、本実施例にて、加熱装置１は、加熱回転体１０と、加熱回転体１０に当接し、加熱回転体との間に定着ニップ部Ｎを形成する加圧部材３０とを有する。
【００２６】
加熱回転体１０は、電磁誘導性発熱回転体であり、本実施例では、円筒状の加熱ローラとされる。加熱ローラ１０は、図４をも参照すると理解されるように、電磁誘導発熱性部材としての、芯金となる電磁誘導発熱性の金属等でできた発熱層１１と、その外面に積層した弾性層１２と、その外面に積層した離型層１３の複合構造のものである。発熱層１１と弾性層１２との間の接着、弾性層１２と離型層１３との間の接着のために、各層間にプライマー層（図示せず）を設けてもよい。
【００２７】
加熱ローラ１０において、発熱層１１が内面側であり、離型層１３が加圧部材３０若しくは記録材（被加熱材）Ｐと接触する外面側である。
【００２８】
加熱ローラ１０の構成については、更に後述する。
【００２９】
本実施例によると、更に、加熱ローラ１０の内部には、電磁誘導発熱性部材、即ち、発熱層である芯金１１に磁束を入れて発熱させる磁束発生手段１５が配置される。
【００３０】
磁束発生手段１５は、本実施例では、図２に示すように、磁性コア１７ａ、１７ｂ、１７ｃ及び励磁コイル１８を備えている。磁性コア１７ａは、加熱ローラ１０の断面にて略中心部から鉛直方向に、即ち、半径方向に延在し、磁性コア１７ｂ、１７ｃは、加熱ローラ１０の断面にて略中心部に位置する磁性コア１７ａから水平方向両側へと半径方向に延在している。
【００３１】
また、磁性コア１７ａ、１７ｂ、１７ｃ及び励磁コイル１８は、その上面が加熱ローラ１０の内面に沿って円弧状とされ、その上方円弧状部に配置された円弧状のホルダ１６にて一体に保持されている。従って、磁性コイル１８は、ホルダ１６と、磁性コア１７ａ、１７ｂ、１７ｃとの間に固定状態に配置されている。
【００３２】
更に、励磁コイル１８の上方円弧状部とは反対側の、磁性コア１７ｂ、１７ｃにて形成されている平坦な下面が、絶縁部材１９を介して保持ステイ２２に担持されている。これにより、磁束発生手段１５は、加熱ローラ１０内にローラ長手軸線方向に沿って設置されている。保持ステイ２２は、鉄、アルミニウム、ステンレス、非磁性ステンレスなどの金属材料を用いることができる。また、磁束発生手段１５を保持できればよく、耐熱性樹脂で代用することもできる。
【００３３】
磁性コア１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、高透磁率の部材であり、フェライトやパーマロイ等といったトランスのコアに用いられる材料がよく、より好ましくは、１００ｋＨｚ以上でも損失の少ないフェライトを用いるのがよい。また、ケイ素鋼板などを積層した鉄心を用いることもできる。
【００３４】
励磁コイル１８は、コイル（線輪）を構成させる導線（電線）として、一本ずつがそれぞれ絶縁被覆された銅製の細線を複数本束ねたもの（束線）を用い、これを複数回巻いて励磁コイルを形成している。また、励磁コイル１８には、励磁回路（図示せず）が接続されており、２０ｋＨｚから５００ｋＨｚの高周波をスイッチング電源で発生できるようになっている。そして、励磁コイル１８は、励磁回路から供給される交番電流（高周波電流）によって交番磁束を発生する。
【００３５】
上述のように、ホルダ１６は、横断面略半円弧状樋型であり、磁性コア１７ａ、１７ｂ、１７ｃと励磁コイル１８を内側に保持している。また、ホルダ１６の外側には空隙をもって、円筒状の電磁誘導性発熱回転体である加熱ローラ１０が回転可能に配設してある。
【００３６】
磁束発生手段１５によって発生した磁束は、磁性コア１７ａ、１７ｂ、１７ｃに導かれ、磁性コア１７ａと磁性コア１７ｂとの間、そして磁性コア１７ａと磁性コア１７ｃとの間において、加熱ローラ１０の発熱層１１に渦電流を発生させる。この渦電流は、発熱層１１の固有抵抗によって、発熱層１１にジュール熱（渦電流損）を発生させる。
【００３７】
次に、図２〜図４を参照して加熱ローラ１０について更に説明する。図４は、上述したように、本実施例における加熱ローラ１０の層構成模式図である。
【００３８】
本実施例の加熱ローラ１０は、発熱層１１に上述した交番磁束が作用することにより、発熱層１１に渦電流が発生して発熱層１１が発熱する。この熱が弾性層１２、離型層１３に伝達されて、加熱ローラ１０全体が加熱され、定着ニップ部Ｎに通紙される記録材Ｐを加熱してトナー画像ｔの加熱定着がなされる。
【００３９】
発熱層１１としては、ニッケル−鉄合金、ニッケル、鉄、強磁性ステンレス、ニッケル−コバルト合金、パーマロイといった強磁性体の金属を用いる。又、発熱層１１の厚さは、次の式で表される表皮深さδ［ｍ］より厚く、且つ１．５ｍｍ以下にすることが好ましい。
【００４０】
発熱層１１の厚さをこの範囲とすれば、発熱層１１が電磁波を効率よく吸収することができるため、効率良く発熱させることができる。
【００４１】
【数１】
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【００４２】
ここで、ｆは励磁回路の周波数［Ｈｚ］、μは発熱層１の透磁率、κは発熱層１の導電率である。
【００４３】
この表皮深さδは、電磁誘導で使われる電磁波の吸収の深さを示しており、これより深いところでは電磁波の強度は１／ｅ以下になっている。換言すれば、殆どのエネルギーはこの深さまでで吸収されている（図５に示す発熱層深さと電磁波強度の関係を参照）。
【００４４】
発熱層１１の厚さは、より好ましくは０．１〜０．８ｍｍがよい。発熱層１１の厚みが上記範囲よりも薄い場合には、ローラとして形状の保持が困難になる。又、発熱層１１が上記範囲よりも厚い場合には、熱容量が大きくなり昇温速度が遅くなる。
【００４５】
また、発熱層１１は、キュリー温度を通常の使用温度内に設定する。強磁性体は、キュリー点に達すると常磁性になるため、励磁コイル１８で発生した磁束は発熱層１１を貫通する。つまり、発熱層１１に対して貫通磁束のみとなるため発熱層１１の単位面積当りの磁束が減少し、発熱量が激減する。
【００４６】
例えば、キュリー点を定着温度近傍に設けることにより、所定の定着温度を維持することができる。つまり、通紙により加熱ローラ１０の温度が低下してキュリー点を下回ると再び発熱層１１が誘導加熱され、それによって、キュリー点近傍で自己温調される。
【００４７】
弾性層１２は、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等の、耐熱性、熱伝導率が良い材質が好ましく用いられる。
【００４８】
弾性層１２の厚さは、定着画像品質を保証するために０．０５〜３ｍｍであることが好ましい。カラー画像を印刷する場合、特に写真画像等では、記録材Ｐ上で大きな面積に渡ってベタ画像が形成される。この場合、記録材Ｐの凹凸或いはトナー画像ｔの凹凸に加熱面（離型層１３）が追従できないと加熱ムラが発生し、伝熱量が多い部分と少ない部分で画像に光沢ムラが発生する。即ち、伝熱量が多い部分は光沢度が高く、伝熱量が少ない部分では光沢度が低くなる。弾性層１２の厚さが上記範囲よりも小さい場合には、上記離型層１３が記録材Ｐ或いはトナー画像ｔの凹凸に追従しきれず、画像光沢ムラが発生してしまう。又、弾性層１２が上記範囲よりも大きすぎる場合には、弾性層１２の熱抵抗が大きくなりすぎ、熱応答性が遅くなる。この弾性層１２の厚さは、より好ましくは０．１〜２．５ｍｍが良い。
【００４９】
弾性層１２は、硬度が高すぎると記録材Ｐ或いはトナー画像ｔの凹凸に追従しきれず画像光沢ムラが発生してしまう。そこで、弾性層１２の硬度としては６０゜以下（ＪＩＳ−Ａ：ＪＩＳ Ｋ Ａタイプの測定装置使用）、より好ましくは４５゜以下がよい。
【００５０】
弾性層１２の熱伝導率λは、０．２５〜０．８４Ｗ／ｍ・Ｋであることが好ましい。熱伝導率λが上記範囲よりも小さい場合には、熱抵抗が大きすぎて、定着フィルム１０の表層（離型層１３）における温度上昇が遅くなる。熱伝導率λが上記範囲よりも大きい場合には、弾性層１２の硬度が高くなりすぎたり、圧縮永久歪みが発生しやすくなる。
【００５１】
離型層３は、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、フルオロシリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性且つ耐熱性のよい材料を用いることが好ましい。
【００５２】
離型層１３の厚さは１〜１００μｍが好ましい。離型層１３の厚さが上記範囲よりも薄い場合には、塗膜の塗ムラが生じ、離型性の悪い部分が発生したり、耐久性が不足するといった問題が発生する。又、離型層１３の厚さが上記範囲よりも厚い場合には、熱伝導が悪化する。特に、離型層１３に樹脂系の材質を用いた場合は、離型層１３の硬度が高くなりすぎて、弾性層１２の効果がなくなってしまう。
【００５３】
本実施例にて加圧部材３０としての加圧ローラは、芯金３０ａと、芯金３０ａ周りに同心一体にローラ状に成形被覆させたシリコーンゴム・フッ素ゴム・フッ素樹脂などの耐熱性・弾性材層３０ｂとで構成されており、表層に離型層３０ｃを設けてある。各層の厚さ、材料は加熱ローラ１０と同様に選択することができる。
【００５４】
加熱ローラ１０、加圧ローラ３０ともに、離型層１３及び弾性層１２は、例えば、ケッチェンブラックなどのカーボンブラックやアルミニウムなどの金属紛を混ぜることで導電性を付与することができる。
【００５５】
また、本実施例では、図３に示すように、温度検知素子２６、２７を加熱ローラ１０の外部に設置してある。温度検知素子２６、２７と加熱ローラ１０とを非接触状態としたが、応答性の向上及び精度の向上の目的で接触状態に設置することも可能である。また、内部に配設することも可能である。温度検知素子２６は加熱ローラ１０の長手方向中央に、温度検知素子２７は最大用紙幅ＬPmaxより内側に配設した。
【００５６】
図３に示すように、加熱ローラ１０は、軸受け４１を介して定着フレーム４４に回転可能に支持されている。加圧ローラ３０は、軸受け４２を介して加圧手段としての加圧スプリング４５により加圧ローラ３０が加熱ローラ１０に押圧されるように付勢されている。また、加熱ローラ１０の一端には、ギア４３が加熱ローラ１０と一体で回転するように取り付けられている。また、加熱ローラ１０は、駆動手段Ｍにより矢示の時計方向（図２参照）に回転駆動される。
【００５７】
図２に示すように、本実施例の加熱装置１によると、加熱ローラ１０の外側に位置し、且つ、磁束発生手段１５と対向して磁束捕捉手段５０が配置されている。
【００５８】
磁束捕捉手段５０は、磁束捕捉コイル５１と磁性コア５２とを備えている。磁束捕捉コイル５１は、励磁コイル１８と対向配置して、加熱ローラ１０の外周面に沿って、所定の距離離間して配設する。図６に示すように、磁束捕捉コイル５１は開放端を持たない閉ループで構成される。磁束捕捉コイル５１は、励磁コイル１８と同様にコイル（線輪）を構成させる導線（電線）として、一本ずつがそれぞれ絶縁被覆された銅製の細線を複数本束ねたもの（束線）を用いることができる。また、単線やシートコイルを用いることもできる。線の太さや巻数は周波数と単位面積あたりに流れる電流に応じて決めることができる。
【００５９】
磁束捕捉コイル５１の外側には、磁束捕捉コイル５１の外周に沿って磁性コア５２を配設する。これら、磁束捕捉コイル５１及び磁性コア５２は、絶縁性支持部材（図示せず）により保持され、加熱ローラ１０との離間距離を保持する。
【００６０】
加熱ローラ１０の発熱層１１でキュリー点を超えた部分から貫通してきた磁束は、磁束捕捉コイル５１に誘導電流を発生させる。磁束捕捉手段５０は、発熱層１１の長手に沿って配設されているので、発生した誘導電流は、発熱層１１のキュリー点を超えていない部分を誘導加熱する。従って、発熱層１１がキュリー点を超えることでキュリー点を超えた部分から外部に放出され発熱に寄与しなかった磁束を、磁束捕捉手段５０が捕捉し、再度、発熱層１１の発熱に利用できるので、消費電力の削減を図ることができる。
【００６１】
具体的な例として、以下に２つ説明する。
【００６２】
（１）ローラ端部温度低下に対して
励磁コイル１８による長手方向の発熱量を一定にした場合、加熱ローラ１０は端部の方が外気に触れる表面積が大きいためローラ端部の温度が低下する。このため、一般的にローラ端部の温度を維持するために中央部の温度を高く設定することが行なわれる。または、磁束発生手段１５による配熱調整を行なう必要がある。
【００６３】
本実施例では、加熱ローラ１０の温度は温度検知素子２７を用いて温調する。また、加熱ローラ１０の表面温度が定着温度近傍になるように発熱層１１のキュリー点を設定することでローラ中央部の温度は定着温度近傍で維持される。磁束発生手段１５で発生した磁束は、発熱層１１がキュリー点に達すると貫通して外側に漏れ、磁束捕捉コイル５１に誘導電流を発生させる。磁束捕捉コイル５１に発生した誘導電流は、加熱ローラ１０のキュリー点を超えていない端部側を誘導加熱し、発熱を補助することができる。
【００６４】
よって、長手に渡って均一な温度分布を実現すると共に、消費電力の削減を図ることができる。なお、均一な温度分布により、記録材全面に渡り良好な定着状態を得ることが可能となり、トナーが全面にあるような画像においても、中央と端部での光沢差を小さくすることもできる。
【００６５】
（２）非通紙部昇温に対して
図３に示すように、記録材Ｐの幅をＬPとし、最大通紙幅をＬPmax、最小通紙幅をＬPmin、励磁コイル１８の内側の幅をＬCとする。本実施例では、加熱ローラ１０の温度は温度検知素子２６を用いて温調する。例えば、励磁コイル１８の内側の幅ＬCよりも狭い記録材Ｐを通紙した場合、つまりＬP＜ＬCとした場合、加熱ローラ１０の長手において、記録材Ｐより外側の非通紙部、即ち、記録材Ｐが通紙されない部分は、記録材Ｐに熱を奪われないため、通紙部よりも温度が高くなる。このため、非通紙部は、通紙部よりも先にキュリー点に達する。キュリー点に達した部分は磁束が貫通するため昇温が収まる。発熱層１１を貫通した磁束は、磁束捕捉手段５０を構成する磁束捕捉コイル５１に誘導電流を発生させ、発生した誘導電流は、発熱層１１でキュリー点に達していない部分を誘導加熱することができる。
【００６６】
図７に、本実施例の変更例を示す。
【００６７】
つまり、図７に示すように、加熱ローラ１０に対して励磁コイル１８と磁束捕捉コイル５１の役割を入れ替えることもできる。
【００６８】
つまり、本変更例によると、加熱ローラ１０の内部に、磁束捕捉コイル５１及び磁性コア５２を備えた磁束捕捉手段５０が配置される。
【００６９】
本変更例では、図７に示すように、磁性コア５２は、加熱ローラ１０の断面にて略中心部から鉛直方向に、即ち、半径方向上方向、及び、水平方向両側、即ち、半径方向左右方向に延在している。
【００７０】
また、磁性コア５２及び捕捉コイル５１は、その上方円弧状部に配置された円弧状とされるホルダ１６にて一体に保持されている。従って、捕捉コイル５１は、ホルダ１６と、磁性コア５２との間に固定状態に配置されている。
【００７１】
更に、捕捉コイル５１の上方円弧状部とは反対側の、磁性コア５２にて形成されている平坦な下面が、絶縁部材１９を介して保持ステイ２２に担持され、これにより、磁束捕捉手段５０は、加熱ローラ１０内に設置されている。
【００７２】
一方、磁束発生手段１５は、励磁コイル１８が、磁束捕捉コイル５１と対向配置して、加熱ローラ１０の外周面に沿って、所定の距離離間して配設される。
【００７３】
励磁コイル１８の外側には、励磁コイル１８及び磁性コア１７を保持する絶縁性支持部材（図示せず）が配置されており、加熱ローラ１０との離間距離を保持している。
【００７４】
つまり、加熱ローラ１０の外側に励磁コイル１８を配設し、高周波電源を接続すると共に、加熱ローラ１０の内部に閉ループで構成した磁束捕捉コイル５１を配設することができる。
【００７５】
本変更例の構成では上述した実施例の構成と同様の効果を得ることができる。また、適宜、磁性コア１７、或いは、磁性コア５１は、省略することが可能である。
【００７６】
実施例２
本発明に係る加熱装置の第二の実施例について説明する。実施例１の加熱装置１の構成においては、定着回転体１０として加熱ローラを使用したが、本実施例では、定着回転体１０として、加熱ローラの代わりに定着フィルムを用いた。その他の構成は、実施例１の構成と同様であり、実施例１の加熱装置１における部材と同一の構成及び機能をなす部材には同じ参照番号を付し、再度の説明を省略する。
【００７７】
本実施例において、図８及び図９において、加熱回転体としての定着フィルム１０は、円筒形状の電磁誘導発熱部材であり、磁場の作用によって発熱する発熱層を基層１１とし、その外周に弾性層１２と離型層１３を有した積層構成となっている。
【００７８】
フィルムガイド部材２０は、横断面略半円弧状であり、円筒状の定着フィルム１０をルーズに外嵌させてある。加圧用剛性ステイ２２は、フィルムガイド部材２０の上方に配設した横長の部材であり、加圧用剛性ステイ２２とフレーム４４の間に縮設された加圧バネ（加圧手段）４５による加圧力をフィルムガイド部材２０に伝えている。
【００７９】
フランジ部材２３は、フィルムガイド部材２０の長手方向両端部に外嵌し、前記長手方向の位置が一定とされ、加圧用剛性ステイ２２に軸受け（図示せず）にて回転自在に取り付けられている。これにより、フランジ部材２３は、定着フィルム１０の端部を規制し、保持する。このフランジ部材２３は、定着フィルム１０の端部を保持しており、定着フィルム１０と共に回転し、また、定着フィルム１０を円筒形に維持し、左右への寄りと定着フィルム１０の損傷を防止している。
【００８０】
加圧部材としての加圧ローラ３０は、実施例１と同様の構成とされ、芯金３０ａの両端部は、加熱装置のシャーシ側板金（図示せず）の間に導電性軸受けを介して回転自由に保持させて配設してある。
【００８１】
加圧ローラ３０は、駆動手段Ｍにより、芯金３０ａに取り付けられたギア４３により図８中矢示の反時計方向（図８参照）に回転駆動される。この加圧ローラ３０の回転駆動による加圧ローラ３０と定着フィルム１０の外面との摩擦力で定着フィルム１０に回転力が作用する。これによって、定着フィルム１０が定着ニップ部Ｎにおいてその内面をフィルムガイド部材２０の下面に密着させて摺動する。従って、定着フィルム１０は、矢示の時計方向に加圧ローラ３０の回転周速度にほぼ対応した周速度をもってフィルムガイド部材２０の外回りを回転状態になる。
【００８２】
この場合、定着ニップ部Ｎにおけるフィルムガイド部材２０の下面と定着フィルム１０の内面との相互摺動摩擦力を低減化させるために定着ニップ部Ｎのフィルムガイド２０の下面と定着フィルム１０の内面との間に耐熱性グリスなどの潤滑剤を介在させる。或いは、フィルムガイド部材２０の下面を潤滑部材で被覆するようにすることもできる。フィルムガイド部材２０は、定着ニップ部Ｎへの加圧及び定着フィルム１０を支持し、前記フィルム１０の回転時の搬送安定性を図る役目をする。
【００８３】
フィルムガイド部材２０の材質としては、定着フィルム１０との絶縁を確保するために絶縁性に優れ、耐熱性がよいものがよい。例えば、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ＬＣＰ樹脂などを選択するとよい。
【００８４】
本実施例の定着フィルム１０の層構成は、実施例１で述べた加熱ローラ１０と同様の構成であり、上述のように、基層となる電磁誘導発熱性の発熱層１１と、その外面に積層した弾性層１２と、その外面に積層した離型層１３の複合構造のものである。発熱層１１と弾性層１２との間や、弾性層１２と離型層１３との間の接着のため、各層間にプライマー層を設けてもよい。
【００８５】
このような層構成であって円筒形状である本実施例の定着フィルム１０は、発熱層１１を内面側とし、離型層１３を外面側としている。
【００８６】
前述したように、発熱層１１に交番磁束が作用することで発熱層１１に渦電流が発生して発熱層１１が発熱する。その熱が弾性層１２、離型層１３を介して定着ニップＮに通紙される被加熱材としての記録材Ｐを加熱してトナー画像ｔの加熱定着がなされる。
【００８７】
ここで、発熱層１１の厚さは好ましくは１〜１００μｍがよい。発熱層１１の厚みが１μｍよりも小さいとほとんどの電磁エネルギーが吸収しきれないため効率が悪くなる。また、発熱層１１が１００μｍを超えると剛性が高くなりすぎ、また屈曲性が悪くなり回転体として使用するには現実的ではない。従って、発熱層１１の厚みは１〜１００μｍが好ましい。
【００８８】
なお、発熱層１１の内側に断熱層や摺動層を設けることも可能である。
【００８９】
本実施例の構成では、実施例１の効果に加えて、加熱回転体として定着フィルム１０を用いることで実施例１の加熱ローラ１０と比較して熱容量を小さくできるため、クイックスタートが可能となる。
【００９０】
実施例３
本発明に係る加熱装置の第三の実施例について説明する。実施例１の加熱装置１の構成においては、磁束発生手段１５の励磁コイル１８は、加熱ローラ１０の内側で、しかも、加圧ローラ３０とは反対側に位置して配置された。また、磁束捕捉手段５０は、加熱ローラ１０の外側で、励磁コイル１８と対向して配置された。
【００９１】
本実施例では、励磁コイル１８を加熱ローラ１０の内側で加圧ローラ３０の側に配設し、磁束捕捉手段５０を加圧ローラ３０の内側に配設した。その他の構成は、実施例１の構成と同様であり、実施例１の加熱装置１における部材と同一の構成及び機能をなす部材には同じ参照番号を付し、再度の説明を省略する。
【００９２】
本実施例において、図１０に示すように、加熱ローラ１０の発熱層１１がキュリー点に達すると、前述のように磁束が加熱ローラ１０を貫通し、加圧ローラ３０の芯金３０ａに達する。
【００９３】
なお、本実施例では加圧ローラ芯金３０ａにも加熱ローラ１０と同様に強磁性金属を用いる。
【００９４】
ここで、加熱ローラ芯金１１のキュリー点をＴCT、加圧ローラ芯金３０ａのキュリー点をＴCKとする。ＴCT＞ＴCKとし、加熱ローラ１０がキュリー点に達した時点で加圧ローラ芯金温度がキュリー点以上になるように設定することで、加熱ローラ１０でキュリー点に達した部分の磁束が加圧ローラ３０の内部に配設した磁束捕捉コイル５１に到達する。加熱ローラ１０の発熱層１１でキュリー点に達した部分から貫通してきた磁束は、磁束捕捉コイル５１に誘導電流を発生させ、発生した誘導電流は、加圧ローラ３０の発熱層３０ａのキュリー点を超えていない部分を誘導加熱する。
【００９５】
従って、本実施例の構成においては、加圧ローラ１０内に磁束捕捉手段５０を配設したことで、装置の大型化することなく実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００９６】
また、本実施例の変形例として、図１１のように、加熱回転体１０及び加圧部材３０として、それぞれ、加熱ローラ及び加圧ローラを使用する代わりに、加熱ベルト６１及び加圧ベルト６４を使用する構成とすることも可能である。
【００９７】
本変形例では、加熱ベルト６１はテンションローラ６２、６３に張架されており、加圧ベルト６４も同様にテンションローラ６５、６６に張架される。加圧ベルト６４の構成は加熱ベルト６１と同様の構成とすることができる。
【００９８】
つまり、加熱ベルト６１及び加圧ベルト６４は、それぞれ、無端ベルト形状の電磁誘導発熱部材であり、磁場の作用によって発熱する発熱層を基層６１ａ、６４ａとし、その外周に弾性層６１ｂ、６４ｂと離型層６１ｃ、６４ｃを有した積層構成となっている。
【００９９】
加熱ベルト６１及び加圧ベルト６４を互いに当接させ、記録材Ｐを挟持搬送するためのニップ部を形成するベルトガイド７１、７２が配置される。このベルトガイド７１、７２は、それぞれ、磁束発生手段１５の励磁コイル１８と磁性コア１７のホルダ、及び、磁束捕捉手段５０の磁束捕捉コイル５１と磁性コア５２のホルダを兼ねている。磁束発生手段１５及び磁束捕捉手段５０の構成は、先の実施例と同様の構成とされる。従って、再度の説明は省略する。
【０１００】
なお、本実施例及び本変形例によると、上記加圧ローラ３０及び加圧ベルト６４には発熱層３０ａ、６４ａを設けなくても同様の作用効果を得ることができる。つまり、この場合においては、磁束捕捉手段５０により、加熱ローラ１０及び加熱ベルト６４の発熱層１１、６１ａを発熱させることとなる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の加熱装置の一実施例の概略構成図である。
【図３】図２に示す加熱装置の正面概略図である。
【図４】加熱回転体の層構成を示す概略構成断面図である。
【図５】発熱層深さと電磁波強度の関係を示すグラフである。
【図６】磁束捕捉手段の磁束捕捉コイルを説明する図である。
【図７】本発明の加熱装置の他の実施例の概略構成図である。
【図８】本発明の加熱装置の他の実施例の概略構成図である。
【図９】図８に示す加熱装置の正面概略図である。
【図１０】本発明の加熱装置の他の実施例の概略構成図である。
【図１１】本発明の加熱装置の他の実施例の概略構成図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１        定着装置（加熱装置）
１１      発熱層（電磁誘導発熱性部材）
１２      弾性層
１３      離型層
１０      加熱ローラ、定着フィルム（加熱回転体）
１５      磁束発生手段
１６      ガイド部材
１７（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ）      磁性コア
１８      励磁コイル
２０      フィルムガイド部材
２２      保持ステイ
２６、２７      温度検知素子
３０      加圧ローラ（加圧部材）
５０      磁束捕捉手段
５１      磁束捕捉コイル
５２      磁性コア
６１      加熱ベルト（加熱回転体）
６４      加圧ベルト（加圧部材）
１００    画像形成装置
Ｎ        定着ニップ部
Ｐ        記録材
【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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