(57)【要約】【課題】  発熱部材の昇温効率を低下させることなく、発熱部材の幅方向両端部における過昇温が確実に防止される定着装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】  交番電流が入力されて磁束を発生させる磁束発生手段２４と、その磁束によって誘導加熱される発熱部材２１と、発熱部材２１に達する磁束の一部又は全部を低下させて発熱部材２１における幅方向の加熱範囲を調整する磁束遮蔽部材２９と、を備える。そして、発熱部材２１は、その厚さが交番電流に対応した表皮深さよりも薄くなるように形成されるとともに、非磁性材料からなる第１非磁性材料層と、非磁性材料からなるとともに該第１非磁性材料層に比べて体積固有抵抗が小さい第２非磁性材料層と、を具備する。【選択図】        図２
2007041309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を加熱して当該トナー像を記録媒体に定着する定着装置であって、
交番電流が入力されて磁束を発生させる磁束発生手段と、
前記磁束によって誘導加熱される発熱部材と、
前記発熱部材に達する前記磁束の一部又は全部を低下させて当該発熱部材における幅方向の加熱範囲を調整する磁束遮蔽部材と、を備え、
前記発熱部材は、その厚さが前記交番電流に対応した表皮深さよりも薄くなるように形成されるとともに、非磁性材料からなる第１非磁性材料層と、非磁性材料からなるとともに該第１非磁性材料層に比べて体積固有抵抗が小さい第２非磁性材料層と、を具備したことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記第１非磁性材料層は、前記第２非磁性材料層に比べて機械的強度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に記載の定着装置。
【請求項３】
前記機械的強度は、靱性、弾性、せん断強さのうち少なくとも１つに係わる強度であることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記第１非磁性材料層は、その体積固有抵抗が１．０×１０-7Ω・ｃｍ以上となるように形成され、
前記第２非磁性材料層は、その体積固有抵抗が３．０×１０-8Ω・ｃｍ以下となるように形成された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装置。
【請求項５】
前記第１非磁性材料層は、その厚さが２００μｍ以下となるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記第２非磁性材料層は、その厚さが５μｍ以上となるように形成された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装置。
【請求項７】
前記第２非磁性材料層は、前記第１非磁性材料層よりも前記磁束発生手段に近い位置に配設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】
前記第２非磁性材料層は、前記第１非磁性材料層を挟む位置にそれぞれ配設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装置。
【請求項９】
前記第１非磁性材料層と前記第２非磁性材料層とは、重ねて配設された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装置。
【請求項１０】
前記第１非磁性材料層は、非磁性ステンレスで形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１１】
前記第２非磁性材料層は、銅又は銀で形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１２】
前記発熱部材における前記磁束発生手段に対向する側の反対側に対向するとともに強磁性体からなるコアを備えたことを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１３】
前記磁束遮蔽部材は、前記発熱部材と前記コアとの間に配設されたことを特徴とする請求項１２に記載の定着装置。
【請求項１４】
前記磁束遮蔽部材は、前記発熱部材に対向する前記コアの対向面を覆う幅方向の範囲を連続的又は段階的に増減できるように形成されたことを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の定着装置。
【請求項１５】
前記発熱部材は、トナー像を溶融する定着部材と一体化されたことを特徴とする請求項１〜請求項１４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１６】
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、
前記磁束発生手段は、前記定着ローラの外周面又は内周面に対向するように配設されたことを特徴とする請求項１５に記載の定着装置。
【請求項１７】
前記定着ローラの内周面又は外周面に対向するとともに強磁性体からなるコアを備え、
前記磁束遮蔽部材は、前記コアと前記定着ローラの内周面又は外周面との間に配設されたことを特徴とする請求項１６に記載の定着装置。
【請求項１８】
前記定着部材は、定着ベルトであって、
前記磁束発生手段は、前記定着ベルトに対向するように配設されたことを特徴とする請求項１５に記載の定着装置。
【請求項１９】
前記定着ベルトは、支持ローラと定着補助ローラとに張架され、
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ように配設されたことを特徴とする請求項１８に記載の定着装置。
【請求項２０】
前記支持ローラの内周面に対向するとともに強磁性体からなるコアを備え、
前記磁束遮蔽部材は、前記コアと前記支持ローラの内周面との間に配設されたことを特徴とする請求項１９に記載の定着装置。
【請求項２１】
前記発熱部材は、トナー像を溶融する定着部材を加熱することを特徴とする請求項１〜請求項１４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項２２】
前記定着部材は、定着ベルトであって、
前記発熱部材は、定着補助ローラとともに前記定着ベルトを張架する支持ローラであって、
前記磁束発生手段は、前記定着ベルトを介して前記支持ローラに対向するように配設されたことを特徴とする請求項２１に記載の定着装置。
【請求項２３】
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ように配設されたことを特徴とする請求項２２に記載の定着装置。
【請求項２４】
前記支持ローラの内周面に対向するとともに強磁性体からなるコアを備え、
前記磁束遮蔽部材は、前記コアと前記支持ローラの内周面との間に配設されたことを特徴とする請求項２２又は請求項２３に記載の定着装置。
【請求項２５】
請求項１〜請求項２４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装置とに関し、特に、電磁誘導加熱方式を用いた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、装置の立ち上げ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広く知られている（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、発熱部材としての支持ローラ（加熱ローラ）、定着補助ローラ（定着ローラ）、支持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、支持ローラに定着ベルトを介して対向する磁束発生手段（誘導加熱手段）、定着補助ローラに定着ベルトを介して当接する加圧ローラ、等で構成される。磁束発生手段は、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（励磁コイル）や、コイル部に対向するコア部（励磁コイルコア）等で構成される。
【０００４】
そして、定着ベルトは、磁束発生手段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、コイル部の周囲に交番磁界が形成されて、支持ローラ表面近傍に渦電流が生じる。支持ローラ（発熱部材）に渦電流が生じると、支持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、支持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の定着装置は、発熱部材が電磁誘導によって直接的に加熱されるために、熱ローラ方式（ヒータランプ加熱方式）等の他方式のものに比べて熱変換効率が高く、少ないエネルギー消費で短い立ち上げ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。
【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であって、定着ローラ（加熱媒体）における非通紙領域の昇温を抑制することを目的として、定着ローラに内設した磁束発生手段（誘導コイル）から発生される磁束の一部を遮蔽する磁束遮蔽部材を設ける技術が開示されている。
詳しくは、磁束遮蔽部材は、磁性金属からなる定着ローラにおける通紙領域に応じてその位置を変化させて、磁束を遮蔽する範囲を可変する。この技術は、定着ローラに届く磁束を非通紙領域において遮蔽して、非通紙領域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。
【０００６】
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、定着ローラ（加熱ローラ）の軸芯が加熱されて軸受が劣化するのを抑止することを目的として、定着ローラの発熱層を、磁性材料からなる第１発熱層と、非磁性材料からなる第２発熱層と、で構成する技術が開示されている。
詳しくは、第１発熱層は、その固有抵抗が第２発熱層のものより高く、その肉厚が第２発熱層のものより厚くなるように形成されている。この技術は、非磁性材料からなる第２発熱層を主たる発熱層として、磁性材料からなる第１発熱層を設けることで磁束発生手段から発せられた磁束が定着ローラの軸芯に達しないようにするものである。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−７０３７６号公報
【特許文献２】特開平１０−７４００９号公報
【特許文献３】再表ＷＯ２００３／４３３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した従来の定着装置は、発熱部材の昇温効率を低下させることなく、発熱部材の幅方向両端部における過昇温を防止することが難しかった。
【０００９】
詳しくは、以下の通りである。
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。
【００１０】
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温度分布が変動して、温度ムラが生じてしまうことがあった。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（又は定着ローラ）の通紙領域では熱が多く奪われて、非通紙領域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。また、立ち上げ時間の早い電磁誘導加熱方式の定着装置では、特に幅方向両端部の過昇温が顕著になる。
【００１１】
したがって、定着ベルト（又は定着ローラ）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てしまうことも考えられる。
【００１２】
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定着不良やコールドオフセットが発生してしまう。
【００１３】
このような問題を解決するために、特許文献２等では、記録媒体のサイズに応じて磁束遮蔽部材の位置を変化させて非通紙領域における磁束を遮蔽している。これにより、幅方向サイズが小さな記録媒体を連続的に通紙する場合であっても、非通紙領域の過昇温を抑止する効果がある程度期待できる。
しかし、特許文献２等の技術は、磁束発生手段と発熱部材（加熱媒体）との間に磁束遮蔽部材を介在させるために、発熱部材に対して磁束発生手段を近接させることができなかった。そのため、磁束発生手段によって誘導加熱される発熱部材の昇温効率を充分に向上させることができなかった。具体的には、発熱部材の立ち上げ時間を充分に短縮することができなかった。
【００１４】
一方、特許文献３等の技術は、定着ローラの軸芯が加熱されるのを抑止するために、定着ローラの発熱層を磁性材料からなる第１発熱層と非磁性材料からなる第２発熱層とで構成するものであって、発熱部材（定着ローラ）の幅方向両端部における過昇温を防止する効果は期待できない。
ここで、特許文献３において、発熱部材の幅方向両端部における過昇温を防止するために、特許文献２の磁束遮蔽部材を設置するためには、定着ローラと磁束発生手段との間に磁束遮蔽部材を介在させることになる。したがって、この場合も特許文献２と同様に、発熱部材に対して磁束発生手段を近接させることができずに、発熱部材の昇温効率を充分に向上させることができないことになる。
【００１５】
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、発熱部材の昇温効率を低下させることなく、発熱部材の幅方向両端部における過昇温が確実に防止される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】
【００１６】
本願発明者は、上述した課題を解決するために研究を重ねた結果、次の事項を知るに至った。
すなわち、発熱部材に磁性材料を用いると、定着装置における磁気的な負荷が増大してしまう。これに対して、磁束発生手段に対向する発熱部材を、その厚さが表皮深さ（浸透深さ）よりも薄くなるように形成するとともに、第１非磁性材料層と、第１非磁性材料層に比べて体積固有抵抗が小さい第２非磁性材料層と、で構成することにより、磁気的負荷が軽減して発熱部材の昇温効率が格段に向上するとともに、磁束遮蔽部材による磁束の遮蔽効率も向上する。この場合、磁束遮蔽部材は、発熱部材と磁束発生手段との間に介在させるのではなく、磁束発生手段に対向する発熱部材の反対側に対向するコア（内部コア）と発熱部材との間に配設させることができる。
【００１７】
この発明は以上述べた事項に基づくものであり、すなわち、この発明の請求項１記載の発明にかかる定着装置は、トナー像を加熱して当該トナー像を記録媒体に定着する定着装置であって、交番電流が入力されて磁束を発生させる磁束発生手段と、前記磁束によって誘導加熱される発熱部材と、前記発熱部材に達する前記磁束の一部又は全部を低下させて当該発熱部材における幅方向の加熱範囲を調整する磁束遮蔽部材と、を備え、前記発熱部材は、その厚さが前記交番電流に対応した表皮深さよりも薄くなるように形成されるとともに、非磁性材料からなる第１非磁性材料層と、非磁性材料からなるとともに該第１非磁性材料層に比べて体積固有抵抗が小さい第２非磁性材料層と、を具備したものである。
【００１８】
また、請求項２記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記第１非磁性材料層は、前記第２非磁性材料層に比べて機械的強度が大きくなるように形成されたものである。
【００１９】
また、請求項３記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項２に記載の発明において、前記機械的強度を、靱性、弾性、せん断強さのうち少なくとも１つに係わる強度としたものである。
【００２０】
また、請求項４記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記第１非磁性材料層は、その体積固有抵抗が１．０×１０-7Ω・ｃｍ以上となるように形成され、前記第２非磁性材料層は、その体積固有抵抗が３．０×１０-8Ω・ｃｍ以下となるように形成されたものである。
【００２１】
また、請求項５記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記第１非磁性材料層は、その厚さが２００μｍ以下となるように形成されたものである。
【００２２】
また、請求項６記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記第２非磁性材料層は、その厚さが５μｍ以上となるように形成されたものである。
【００２３】
また、請求項７記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記第２非磁性材料層は、前記第１非磁性材料層よりも前記磁束発生手段に近い位置に配設されたものである。
【００２４】
また、請求項８記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項７のいずれかに記載の発明において、前記第２非磁性材料層は、前記第１非磁性材料層を挟む位置にそれぞれ配設されたものである。
【００２５】
また、請求項９記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項８のいずれかに記載の発明において、前記第１非磁性材料層と前記第２非磁性材料層とは、重ねて配設されたものである。
【００２６】
また、請求項１０記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項９のいずれかに記載の発明において、前記第１非磁性材料層は、非磁性ステンレスで形成されたものである。
【００２７】
また、請求項１１記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の発明において、前記第２非磁性材料層は、銅又は銀で形成されたものである。
【００２８】
また、請求項１２記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の発明において、前記発熱部材における前記磁束発生手段に対向する側の反対側に対向するとともに強磁性体からなるコアを備えたものである。
【００２９】
また、請求項１３記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１２に記載の発明において、前記磁束遮蔽部材は、前記発熱部材と前記コアとの間に配設されたものである。
【００３０】
また、請求項１４記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１２又は請求項１３に記載の発明において、前記磁束遮蔽部材は、前記発熱部材に対向する前記コアの対向面を覆う幅方向の範囲を連続的又は段階的に増減できるように形成されたものである。
【００３１】
また、請求項１５記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項１４のいずれかに記載の発明において、前記発熱部材を、トナー像を溶融する定着部材と一体化されたものである。
【００３２】
また、請求項１６記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１５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、前記磁束発生手段は、前記定着ローラの外周面又は内周面に対向するように配設されたものである。
【００３３】
また、請求項１７記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１６に記載の発明において、前記定着ローラの内周面又は外周面に対向するとともに強磁性体からなるコアを備え、前記磁束遮蔽部材は、前記コアと前記定着ローラの内周面又は外周面との間に配設されたものである。
【００３４】
また、請求項１８記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１５に記載の発明において、前記定着部材は、定着ベルトであって、前記磁束発生手段は、前記定着ベルトに対向するように配設されたものである。
【００３５】
また、請求項１９記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１８に記載の発明において、前記定着ベルトは、支持ローラと定着補助ローラとに張架され、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ように配設されたものである。
【００３６】
また、請求項２０記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１９に記載の発明において、前記支持ローラの内周面に対向するとともに強磁性体からなるコアを備え、前記磁束遮蔽部材は、前記コアと前記支持ローラの内周面との間に配設されたものである。
【００３７】
また、請求項２１記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項１４のいずれかに記載の発明において、前記発熱部材は、トナー像を溶融する定着部材を加熱するものである。
【００３８】
また、請求項２２記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項２１に記載の発明において、前記定着部材は、定着ベルトであって、前記発熱部材は、定着補助ローラとともに前記定着ベルトを張架する支持ローラであって、前記磁束発生手段は、前記定着ベルトを介して前記支持ローラに対向するように配設されたものである。
【００３９】
また、請求項２３記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項２２に記載の発明において、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ように配設されたものである。
【００４０】
また、請求項２４記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項２２又は請求項２３に記載の発明において、前記支持ローラの内周面に対向するとともに強磁性体からなるコアを備え、前記磁束遮蔽部材は、前記コアと前記支持ローラの内周面との間に配設されたものである。
【００４１】
また、この発明の請求項２５記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項２４のいずれかに記載の定着装置を備えたものである。
【発明の効果】
【００４２】
本発明は、磁束発生手段に対向する発熱部材が、その厚さが表皮深さよりも薄くなるように形成されるとともに、第１非磁性材料層と体積固有抵抗が小さい第２非磁性材料層とを具備している。これにより、発熱部材の昇温効率を低下させることなく、発熱部材の幅方向両端部における過昇温が確実に防止される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】
【００４３】
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。
【００４４】
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タンデム型カラー複写機の装置本体、２は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、３は原稿Ｄを原稿読込部４に搬送する原稿搬送部、４は原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部、７は転写紙等の記録媒体Ｐが収容される給紙部、９は記録媒体Ｐの搬送タイミングを調整するレジストローラ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が形成される感光体ドラム、１２は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上を帯電する帯電部、１３は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成される静電潜像を現像する現像部、１４は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐ上に重ねて転写する転写バイアスローラ、１５は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の未転写トナーを回収するクリーニング部、を示す。
【００４５】
また、１６は転写ベルト１７を清掃する転写ベルトクリーニング部、１７は複数色のトナー像が記録媒体Ｐ上に重ねて担持されるように記録媒体Ｐを搬送する転写ベルト、１９は記録媒体Ｐ上のトナー像（未定着画像）を定着する電磁誘導加熱方式の定着装置、を示す。
【００４６】
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部３の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部４のコンタクトガラス５上に載置される。そして、原稿読込部４で、コンタクトガラス５上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。
【００４７】
詳しくは、原稿読込部４は、コンタクトガラス５上の原稿Ｄの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
【００４８】
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部２に送信される。そして、書込み部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光（露光光）が、それぞれ、対応する感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に向けて発せられる。
【００４９】
一方、４つの感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは、それぞれ、図１の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫの表面は、帯電部１２との対向部で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部２において、４つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。
【００５０】
イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から１番目の感光体ドラム１１Ｙ表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム１１Ｙの回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部１２にて帯電された後の感光体ドラム１１Ｙ上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
【００５１】
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から２番目の感光体ドラム１１Ｍ表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から３番目の感光体ドラム１１Ｃ表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から４番目の感光体ドラム１１ＢＫ表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
【００５２】
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、現像部１３との対向位置に達する。そして、各現像部１３から感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の潜像が現像される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、転写ベルト１７との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、転写ベルト１７の内周面に当接するように転写バイアスローラ１４が設置されている。そして、転写バイアスローラ１４の位置で、転写ベルト１７上の記録媒体Ｐに、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される（転写工程である。）。
【００５３】
そして、転写工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、クリーニング部１５との対向位置に達する。そして、クリーニング部１５で、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程である。）。
その後、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫにおける一連の作像プロセスが終了する。
【００５４】
他方、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の各色のトナーが重ねて転写（担持）された記録媒体Ｐは、図中の矢印方向に走行して、分離チャージャ１８との対向位置に達する。そして、分離チャージャ１８との対向位置で、記録媒体Ｐに蓄積された電荷が中和されて、トナーのちり等を生じさせることなく記録媒体Ｐが転写ベルト１７から分離される。
その後、転写ベルト１７表面は、転写ベルトクリーニング部１６の位置に達する。そして、転写ベルト１７上に付着した付着物が転写ベルトクリーニング部１６に回収される。
【００５５】
ここで、転写ベルト１７上に搬送される記録媒体Ｐは、給紙部７からレジストローラ９等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部７から、給紙ローラ８により給送された記録媒体Ｐが、不図示の搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ９に導かれる。レジストローラ９に達した記録媒体Ｐは、タイミングを合わせて、転写ベルト１７の位置に向けて搬送される。
【００５６】
そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、転写ベルト１７から分離された後に定着装置１９に導かれる。定着装置１９では、定着ローラと加圧ローラとのニップにて、カラー画像（トナー）が記録媒体Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、不図示の排紙ローラによって、装置本体１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００５７】
次に、図２〜図４にて、画像形成装置本体１に設置される定着装置１９の構成・動作について詳述する。
図２は定着装置を示す断面図であって、図３は定着ローラ２０の一部を示す断面図であって、図４は定着ローラの内部を幅方向にみた概略図である。
【００５８】
図２に示すように、定着装置１９は、磁束発生手段としての誘導加熱部２４、定着ローラ２０、加圧ローラ３０、コアとしての内部コア２８、磁束遮蔽部材２９、等で構成される。
ここで、定着ローラ２０（定着部材）は、ＳＵＳ３０４等の非磁性材料からなる中空構造の芯金２３の表面に、弾性層２２、発熱層２１（発熱部材）等を形成したものである。
【００５９】
詳しくは、図３を参照して、定着ローラ２０は、芯金２３上に、弾性層２２、発熱層２１（第１非磁性材料層２１ａ、第２非磁性材料層２１ｂ）、酸化防止層２０ｂ、離型層２０ａ、が積層されている。
弾性層２２は、シリコーンゴム等の弾性材料からなり、その厚さは５０〜５００μｍになっている。これにより、熱容量がそれ程大きくなく、良好な定着画像を得ることができる。
【００６０】
第１非磁性材料層２１ａは、非磁性材料としてのＳＵＳ３０４（非磁性ステンレス）で形成されている。第１非磁性材料層２１ａの厚さ（層厚）は、０．２ｍｍとなっている。なお、第１非磁性材料層２１ａとしては、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３１６等の非磁性ステンレスを用いることもできる。特に、ＳＵＳ３１６は、加工磁化が生じにくいために、加工変形が大きくなる場合等に有効な材料となる。
【００６１】
第２非磁性材料層２１ｂは、非磁性材料としての銅（Ｃｕ）で形成されたメッキ層であって、その厚さ（層厚）は１０μｍとなっている。第２非磁性材料層２１ｂの体積固有抵抗は１．７×１０-8Ω・ｃｍとなっていて、第１非磁性材料層２１ｂの体積固有抵抗よりも小さくなっている。なお、第２非磁性材料層２１ｂとしては、銀（Ａｇ）を用いることもできる。
第１非磁性材料層２１ａ及び第２非磁性材料層２１ｂは、誘導加熱部２４（磁束発生手段）から発せられる磁束によって誘導加熱される発熱部材（発熱層）として機能する。
【００６２】
酸化防止層２０ｂは、ニッケル（Ｎｉ）で形成され、その厚さは５μｍ以下になるように設定されている。酸化防止層２０ｂは、銅からなる第２非磁性材料層２１ｂの酸化を防止するためのものである。
離型層２０ａは、ＰＦＡ等のフッ素化合物で形成され、その厚さは３０μｍになっている。離型層２０ａは、トナー像（トナー）Ｔが直接的に接する定着ローラ２０表面のトナー離型性を高めるためのものである。
【００６３】
図２を参照して、加圧ローラ３０は、アルミニウム、銅等からなる円筒部材３２上にフッ素ゴム、シリコーンゴム等の弾性層３１が形成されたものである。加圧ローラ３０の弾性層３１は、肉厚が０．５〜２ｍｍで、アスカー硬度が６０〜９０度となるように形成されている。加圧ローラ３０は、定着ローラ２０に圧接している。そして、定着ローラ２０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。
【００６４】
磁束発生手段としての誘導加熱部２４は、コイル部２５（励磁コイル）、コア部２６（励磁コイルコア）、コイルガイド２７、等で構成される。コイル部２５は、定着ローラ２０の外周の一部を覆うように配設されたコイルガイド２７上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。コア部２６は、フェライト等の強磁性体（比透磁率が１０００〜３０００程度である。）からなり、発熱層２１に向けて効率のよい磁束を形成するためにセンターコア２６ａやサイドコア２６ｂが設けられている。コア部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。
【００６５】
定着ローラ２０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（コア）と、内部コア２８の外周の一部を覆う磁束遮蔽部材２９と、が回転自在に設置されている。内部コア２８及び磁束遮蔽部材２９の回転駆動は、定着ローラ２０の回転駆動とは別におこなわれる。
内部コア２８は、定着ローラ２０を介してコイル部２５に対向していて、定着ローラ２０の発熱層２１（発熱部材）に効率的に磁束を透過させる。
磁束遮蔽部材２９は、厚さが１ｍｍ以上の銅等の良導体からなる。磁束遮蔽部材２９は、その厚さが表皮深さ（材料の体積固有抵抗及び比透磁率と、誘導加熱部２４の交番電流の周波数と、によって定まる。）よりも大きくなるように設定されていて、誘導加熱部２４から発熱層２１に達する磁束を必要に応じて低下させることができる。
【００６６】
また、図示は省略するが、定着ローラ２０の表面には、サーミスタが当接されている。サーミスタは、熱応答性の高い感温素子であって、定着ローラ２０上の温度（定着温度）を検知する。そして、サーミスタによる検知結果に基いて、誘導加熱部２４による加熱量を調整する。
【００６７】
このように構成された定着装置１９は、次のように動作する。
不図示の駆動モータによって、定着ローラ２０が図２の時計方向に回転駆動されると、加圧ローラ３０も反時計方向に回転する。そして、定着部材としての定着ローラ２０は、誘導加熱部２４との対向位置で、誘導加熱部２４から発生される磁束によって加熱される。
【００６８】
詳しくは、不図示の電源部からコイル部２５に１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは、２０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚである。）の高周波交番電流を流すことで、コア部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。このように交番磁界が形成されることで、定着ローラ２０の発熱層２１に渦電流が生じて、発熱層２１はその電気抵抗によってジュール熱が発生して誘導加熱される。こうして、定着ローラ２０は、自身の発熱層２１の誘導加熱によって加熱される。
【００６９】
その後、誘導加熱部２４によって加熱された定着ローラ２０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（トナー）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、不図示のガイド板に案内されながら定着ローラ２０と加圧ローラ３０との間に送入される（矢印Ｙ１の搬送方向の移動である。）。そして、定着ローラ２０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は定着ローラ２０と加圧ローラ３０との間から送出される。
【００７０】
定着位置を通過した定着ローラ２０表面は、その後に再び誘導加熱部２４との対向位置に達する。
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。
【００７１】
次に、図４にて、内部コア２８及び磁束遮蔽部材２９の構成・動作について、詳しく説明する。
図４は、図２の定着装置２０に設置された定着ローラ２０を誘導加熱部２４側から幅方向にみた図であって、定着ローラ２０の内部を示している。
図４に示すように、定着ローラ２０の内部には、内部コア２８と磁束遮蔽部材２９とが回転自在に設置されている。
【００７２】
強磁性体からなる円柱状の内部コア２８の幅方向両端部には、銅からなる磁束遮蔽部材２９が一体的に設置されている。磁束遮蔽部材２９は、内部コア２８の外周面を端面側から遮蔽する範囲を段階的に増減するように形成されている。これにより、内部コア２８を磁束遮蔽部材２９とともに回転させることによって、誘導加熱部２４のコイル部２５に対向する内部コア２８の幅方向の遮蔽範囲を可変することができる。
【００７３】
詳しくは、誘導加熱部２４のセンターコア２６ａ（磁束密度が最も高くなる位置である。）と内部コア２８との間に磁束遮蔽部材２９が介在する場合には、磁束遮蔽部材２９がないときに形成される正規の磁束が弱められる。これにより、磁束遮蔽部材２９を介在した定着ローラ２０の位置では、作用する磁束の低下にともない加熱効率が低下する。
【００７４】
ここで、磁束を低下させる幅方向の範囲（調整範囲）は、コイル部２５に対向する磁束遮蔽部材２９の姿勢を変化させることで可変することができる。具体的に、磁束遮蔽部材２９を内部コア２８とともに回転駆動（駆動制御）することで、定着ローラ２０上の加熱範囲を図４のＬ１〜Ｌ２の範囲で可変することができる。すなわち、調整範囲（遮蔽範囲）が０〜（Ｌ１−Ｌ２）の範囲で可変される。
【００７５】
なお、内部コア２８及び磁束遮蔽部材２９の回転駆動（駆動制御）は、内部コア２８の軸部に連結されたステッピングモータ（不図示である。）によっておこなわれる。このステッピングモータは、定着ローラ２０を駆動する駆動モータ（不図示である。）とは別の駆動系となる。
【００７６】
具体的に、内部コア２８及び磁束遮蔽部材２９を周方向に所定角度（所定ステップ数）回転させて、磁束遮蔽部材２９の最大範囲をセンターコア２６ａに対向させる。このとき、磁束が低下される調整範囲が最大になって、その調整範囲外（中央の幅Ｌ２の領域である。）が定着ベルト２２の主たる加熱範囲となる。
これに対して、内部コア２８及び磁束遮蔽部材２９を周方向にさらに所定角度回転させて、磁束遮蔽部材２９がセンターコア２６ａに対向しないようにする。このとき、磁束が低下される調整範囲がゼロになって、すべての範囲（幅Ｌ１の領域である。）が定着ベルト２２の主たる加熱範囲となる。
【００７７】
そして、定着ローラ２０に対する記録媒体Ｐの幅方向範囲（通紙領域）と、定着ローラ２０の加熱範囲と、が一致するように、ステッピングモータで磁束遮蔽部材２９を回転駆動する。なお、定着ローラ２０に対する記録媒体Ｐの幅方向範囲は、記録媒体Ｐのサイズを検知するサイズ検知センサ（検知手段）の検知結果に基いて定められる。
なお、本実施の形態１では、内部コア２８の外周面を端面側から遮蔽する範囲を段階的（３段階である。）に増減するように磁束遮蔽部材２９を形成したが、内部コア２８の外周面を端面側から遮蔽する範囲を連続的に増減するように磁束遮蔽部材２９を形成することもできる。具体的には、磁束遮蔽部材２９の展開形状は、三角形になる。
【００７８】
以上のように構成され動作する定着装置２９において、本実施の形態１では、定着ローラ２０の発熱層２１の厚さ（第１非磁性材料層２１ａの厚さと第２非磁性材料層２１ｂの厚さとの総和である。）が、誘導加熱部２４に入力される交番電流の周波数に対応した表皮深さ（第１非磁性材料層２１ａの表皮深さと第２非磁性材料層２１ｂの表皮深さとの総和である。）よりも薄くなるように形成している。これにより、磁束遮蔽部材２９の磁束遮蔽効率が確保される。なお、表皮深さ（浸透深さ）δは次式で求まる。
δ＝５０３・〔ρ／（μｆ）〕1/2
上式において、ρは材料の体積固有抵抗であり、μは材料の比透磁率であり、ｆは材料を励磁する交番電流の周波数である。
また、図１１は、材料ごとの表皮深さと交番電流の周波数との関係を示す表図である。図１１からも表皮深さは、誘導加熱部２４に入力される交番電流の周波数に依存することがわかる。
【００７９】
さらに、第２非磁性材料層２１ｂの体積固有抵抗が、第１非磁性材料層２１ａの体積固有抵抗よりも小さくなるように設定している。具体的に、第１非磁性材料層２１ａの体積固有抵抗は１．０×１０-7Ω・ｃｍ以上として、第２非磁性材料層２１ｂの体積固有抵抗は３．０×１０-8Ω・ｃｍ以下とすることが好ましい。これにより、発熱層２１に対する電力投入効率が向上する。
これらの構成によって、定着ローラ２０の発熱層２１の昇温効率が格段に向上するとともに、磁束遮蔽部材２９による磁束の遮蔽効率も向上する。これらの効果を確認する実験例については後で詳しく説明する。
【００８０】
また、本実施の形態１では、第１非磁性材料層２１ａの機械的強度が、第２非磁性材料層２１ｂの機械的強度よりも大きくなるように設定されている。具体的に、第１非磁性材料層２１ａは、第２非磁性材料層２１ｂに比べて、靱性、弾性、せん断強さに優れた材料で形成されている。また、第１非磁性材料層２１ａの厚さは２００μｍ以下として、第２非磁性材料層２１ｂの厚さは５μｍ以上としている。
これによって、上述の昇温効率及び遮蔽効率を確保しつつ、定着ローラ２０が加圧ローラ３０との当接部で変形（ニップ形成による変形である。）が繰り返されても発熱層２１ａ、２１ｂが破断しにくく高い耐久性を維持することができる。
【００８１】
また、本実施の形態１では、定着ローラ２０における発熱層２１において、第２非磁性材料層２１ｂが第１非磁性材料層２１ａよりも誘導加熱部２４に近い位置に配設されている。
これにより、発熱層２１の昇温効率が向上する。具体的には、発熱層２１全体のインピーダンスが低下して、定着装置２０の立ち上げ時間（ウォームアップ時間）が短縮される。このとき、第１非磁性材料層２１ａのみで発熱層２１を形成する場合に比べて、第２非磁性材料層２１ｂを発熱層２１に追加することで、発熱層２１全体の熱容量は増加するが、発熱量が向上するために立ち上げ時間は短縮される。
【００８２】
また、本実施の形態１では、第１非磁性材料層２１ａと第２非磁性材料層２１ｂとが、メッキ（又は蒸着）によって互いの境界面が密接するように重ねて配設されている。
これにより、第１非磁性材料層２１ａと第２非磁性材料層２１ｂとをプライマ等の接着剤で接着した場合や、第１非磁性材料層２１ａと第２非磁性材料層２１ｂとの間に非発熱体（体積固有抵抗が１Ω・ｃｍ以上の非磁性材料で形成することができる。）を介在した場合、に比べて、層間の剥がれを軽減することができる。
【００８３】
以上説明したように、本実施の形態１では、誘導加熱部２４に対向する発熱層（発熱部材）２１が、その厚さが表皮深さよりも薄くなるように形成されるとともに、機械的強度の高い第１非磁性材料層２１ａと体積固有抵抗が小さい第２非磁性材料層２１ｂとを具備している。これにより、発熱層２１（又は定着ローラ２０）の昇温効率を低下させることなく、磁束遮蔽部材２９の磁束遮蔽効率を高めて発熱層２１（又は定着ローラ２０）の幅方向両端部における過昇温を確実に防止することができる。
【００８４】
なお、本実施の形態１では、発熱層２１の第１非磁性材料層２１ａを非磁性ステンレスにて形成したが、第１非磁性材料層２１ａをポリイミド等の樹脂（非磁性材料）で形成することもできる。この場合、本実施の形態１とは異なり、第２非磁性材料層２１ｂが主として誘導加熱されることになる。しかし、その場合であっても、定着ローラ２０の昇温効率がある程度維持され、磁束遮蔽部材２９の磁束遮蔽効率を高めることができる。
【００８５】
実施の形態２．
図５及び図６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１９を示す断面図であって、図６は定着装置１９に設置される定着ベルト６０を示す断面図である。本実施の形態２の定着装置１９は、定着部材として定着ベルト６０を用いている点が、定着部材として定着ローラ２０を用いている前記実施の形態１のものとは相違する。
【００８６】
図２に示すように、本実施の形態２における定着装置１９は、誘導加熱部２４、定着部材としての定着ベルト６０、発熱部材としての支持ローラ４１、定着補助ローラ５０、加圧ローラ３０、等で構成される。
【００８７】
ここで、定着補助ローラ５０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５０の弾性層は、肉厚が１〜５ｍｍで、アスカー硬度が３０〜６０度となるように形成されている。
【００８８】
発熱部材としての支持ローラ４１は、ＳＵＳ３０４（非磁性ステンレス）で形成された第１非磁性材料層４１ａと、銅のメッキ層からなる第２非磁性材料層４１ｂと、で構成される。支持ローラ４１の第１非磁性材料層４１ａ及び第２非磁性材料層４１ｂの構成（層厚、材料、体積固有抵抗等である。）は、前記実施の形態１における定着ローラ２０の第１非磁性材料層２１ａ及び第２非磁性材料層２１ｂの構成とほぼ同等である。
支持ローラ４１は、図５の時計方向に回転する。そして、支持ローラ４１の第１非磁性材料層４１ａ及び第２非磁性材料層４１ｂは、誘導加熱部２４から発せられる磁束によって誘導加熱される。
【００８９】
発熱部材（発熱層）を備えた定着ベルト６０は、支持ローラ４１と定着補助ローラ５０とに張架・支持されている。
図６を参照して、定着ベルト６０は、内周面側から、発熱層（第１非磁性材料層６１ａ、第２非磁性材料層６１ｂ）、ニッケルからなる酸化防止層６０ｂ、シリコーンゴム等からなる弾性層６２、フッ素化合物からなる離型層６０ａ、が形成されている。定着ベルト６０の各層の構成（層厚、材料、体積固有抵抗等である。）は、前記実施の形態１における定着ローラ２０の各層の構成とほぼ同等である。
定着ベルト６０は、図５の時計方向に走行する。そして、定着ベルト６０の第１非磁性材料層４１ａ及び第２非磁性材料層４１ｂは、誘導加熱部２４から発せられる磁束によって誘導加熱される発熱層（発熱部材）として機能する。
【００９０】
支持ローラ４１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（コア）と、内部コア２８の外周の一部を覆う磁束遮蔽部材２９と、が回転自在に設置されている。内部コア２８及び磁束遮蔽部材２９の回転駆動は、支持ローラ４１の回転駆動とは別におこなわれる。
内部コア２８は、定着ベルト６０及び支持ローラ４１を介してコイル部２５に対向していて、支持ローラ４１と定着ベルト６０の発熱層６１ａ、６１ｂとに効率的に磁束を透過させる。
磁束遮蔽部材２９は、その厚さが表皮深さよりも大きくなるように設定されていて、誘導加熱部２４から支持ローラ４１と定着ベルト６０の発熱層６１ａ、６１ｂとに達する磁束を必要に応じて低下させることができる。
【００９１】
このように構成された定着装置１９は、次のように動作する。
定着補助ローラ５０の回転駆動によって、定着ベルト６０は図５中の時計方向に周回するとともに、支持ローラ４１も時計方向に回転して、加圧ローラ３０も反時計方向に回転する。定着ベルト６０は、誘導加熱部２４との対向位置で加熱される。
【００９２】
詳しくは、不図示の電源部からコイル部２５に１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは、２０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚである。）の高周波交番電流を流すことで、コア部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。このように交番磁界が形成されることで、支持ローラ４１表面と定着ベルト６０の発熱層６１ａ、６１ｂとに渦電流が生じて、支持ローラ４１及び発熱層６１ａ、６１ｂの電気抵抗によってジュール熱が発生して、支持ローラ４１及び発熱層６１ａ、６１ｂが加熱される。こうして、定着ベルト６０は、発熱した支持ローラ４１から受ける熱と、自身の発熱層６１ａ、６１ｂの発熱と、によって加熱される。
【００９３】
その後、誘導加熱部２４によって加熱された定着ベルト６０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（トナー）を加熱して溶融する。
定着位置を通過した定着ベルト６０表面は、その後に再び誘導加熱部２４との対向位置に達する。
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。
【００９４】
以上説明したように、本実施の形態２では、誘導加熱部２４に対向する発熱層（支持ローラ４１と定着ベルト６０の発熱層６１ａ、６１ｂとである。）が、その厚さが表皮深さよりも薄くなるようにそれぞれ形成されるとともに、機械的強度の高い第１非磁性材料層４１ａ、６１ａと体積固有抵抗が小さい第２非磁性材料層４１ｂ、６１ｂとを具備している。これにより、発熱部材４１、６１ａ、６１ｂ（又は定着ベルト６０）の昇温効率を低下させることなく、磁束遮蔽部材２９の磁束遮蔽効率を高めて発熱部材４１、６１ａ、６１ｂ（又は定着ベルト６０）の幅方向両端部における過昇温を確実に防止することができる。
【００９５】
なお、本実施の形態２では、定着ベルト６０の発熱層６１ａ、６１ｂと、支持ローラ４１と、を発熱部材として用いた。これに対して、定着ベルト６０の発熱層６１ａ、６１ｂ及び支持ローラ４１のうちいずれか一方のみを発熱部材として用いることもできる。その場合も、本実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００９６】
実施の形態３．
図７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７は、実施の形態３における定着装置１９に設置される定着ベルト６０を示す断面図である。本実施の形態３の定着装置１９は、定着ベルト６０の発熱層６１が３層構造になっている点が、発熱層６０の発熱層６１が２層構造になっている前記実施の形態２のものとは相違する。
【００９７】
図７に示すように、本実施の形態３における定着ベルト６０は、内周面側から、酸化防止層６０ｂ、第２非磁性材料層６１ｂ、第１非磁性材料層６１ａ、第２非磁性材料層６１ｂ、酸化防止層６０ｂ、弾性層６２、離型層６０ａ、が形成されている。定着ベルト６０の各層の構成（層厚、材料、体積固有抵抗等である。）は、前記実施の形態２における定着ベルト６０の各層の構成とほぼ同等である。
【００９８】
本実施の形態３における定着ベルト６０の発熱層は、非磁性ステンレスからなる第１非磁性材料層４１ａを挟む位置（両側）に、銅のメッキ層からなる第２非磁性材料層４１ｂが配設されている。そして、第１非磁性材料層６１ａと２つの第２非磁性材料層６１ｂとからなる３層構造の発熱層は、誘導加熱部２４から発せられる磁束によって誘導加熱される。
このように、非磁性ステンレスからなる第１非磁性材料層４１ａの両側に、銅メッキ層（第２非磁性材料層４１ｂ）を形成することで、発熱層の生産効率が向上する。具体的には、第１非磁性材料層４１ａの片側のみに銅メッキ層（第２非磁性材料層４１ｂ）を形成する際に必要なマスキング工程が不要になる。
【００９９】
以上説明したように、本実施の形態３でも、前記各実施の形態と同様に、発熱部材（又は定着部材）の昇温効率を低下させることなく、磁束遮蔽部材２９の磁束遮蔽効率を高めて発熱部材（又は定着部材）の幅方向両端部における過昇温を確実に防止することができる。
【０１００】
実施の形態４．
図８及び図９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８は実施の形態４における定着装置１９を示す断面図であって、図９は定着装置１９に設置される定着ローラ２０を示す断面図である。本実施の形態４の定着装置１９は、定着ローラ２０の内周面に誘導加熱部２４が対向している点が、定着ローラ２０の外周面に誘導加熱部２４が対向している前記実施の形態１のものとは相違する。
【０１０１】
図８に示すように、本実施の形態４における定着装置１９は、誘導加熱部２４が定着ローラ２０の内周面に対向するように配設されるとともに、強磁性体からなるコアとしての外部コア７５が定着ローラ２０の外周面に対向するように配設されている。また、磁束遮蔽部材２９は、外部コア２９と定着ローラ２０の外周面との間に配設されていて、誘導加熱部２４から発熱層２１に達する磁束を所望の幅方向範囲で低下させて発熱層２１の加熱範囲を可変することができる。
本実施の形態４における定着装置１９は、誘導加熱部２４、外部コア７５、磁束遮蔽部材２９の配置が異なるだけで、電磁誘導加熱方式のメカニズムは前記実施の形態１のものとほぼ同等である。
【０１０２】
ただし、図９を参照して、定着ローラ２０は、内周面側から、ニッケルからなる酸化防止層２０ｂ、発熱層（第２非磁性材料層２１ｂ、第１非磁性材料層２１ａ）、シリコーンゴム等からなる弾性層２２、フッ素化合物からなる離型層２０ａ、が形成されている。このように、第２非磁性材料層２１ｂを第１非磁性材料層２１ａよりも誘導加熱部２４側に配設することで、発熱層の昇温効率を向上させることができる。なお、本実施の形態４における定着ローラ２０の各層の構成（層厚、材料、体積固有抵抗等である。）は、前記実施の形態１における定着ローラ２０の各層の構成とほぼ同等である。
【０１０３】
以上説明したように、本実施の形態４でも、前記各実施の形態と同様に、発熱部材（又は定着部材）の昇温効率を低下させることなく、磁束遮蔽部材２９の磁束遮蔽効率を高めて発熱部材（又は定着部材）の幅方向両端部における過昇温を確実に防止することができる。
【０１０４】
実験例．
図１０にて、前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。
実験は、前記実施の形態２における定着装置１９と、従来の定着装置（実施の形態２における定着装置１９において発熱層をＳＵＳ３０４のみで構成したものである。）と、を用いて、それぞれの装置の立ち上げ時間を測定したものである。図１０は、その結果を示すグラフであって、横軸が時間を示し、縦軸が定着ベルトの温度（定着温度）を示す。また、図１０において、グラフＳ１は前記実施の形態２における定着装置１９の実験結果を示し、グラフＳ２は従来の定着装置１９の実験結果を示す。
【０１０５】
また、本実験において、双方の定着装置のコイル部の両端にＬＣＲメータを接続して、装置のインピーダンスを測定した。さらに、幅方向サイズの小さな記録媒体を連続通紙した後に、幅方向サイズの大きな記録媒体を通紙して、幅方向両端部におけるホットオフセットの発生程度を確認した。
【０１０６】
図１０から、本発明の構成によって、発熱部材の昇温効率の向上にともない、定着装置１９の立ち上げ時間が短縮しているのがわかる。また、そのときの装置のインピーダンスが低下していることが確認された。さらに、磁束遮蔽部材２９による磁束遮蔽効率の向上にともない、幅方向両端部における過昇温が抑止されてホットオフセットが著しく低減されていることが確認された。
【０１０７】
なお、本発明が前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、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前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、前記構成部材の数、位置、形状等は前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】
【０１０８】
【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】定着ローラの一部を示す断面図である。
【図４】定着ローラの内部を示す概略図である。
【図５】この発明の実施の形態２における定着装置を示す断面図である。
【図６】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３における定着装置の定着ベルトを示す断面図である。
【図８】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９】定着ローラの一部を示す断面図である。
【図１０】発熱部材の昇温効率を示すグラフである。
【図１１】材料ごとの表皮深さと交番電流の周波数との関係を示す表図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１  画像形成装置本体（装置本体）、
１９  定着装置、
２０  定着ローラ（定着部材）
２０ａ、６０ａ  離型層、  ２０ｂ、６０ｂ  酸化防止層、
２１  発熱層（発熱部材）、
２１ａ、４１ａ、６１ａ  第１非磁性材料層、
２１ｂ、４１ｂ、６１ｂ  第２非磁性材料層、
２２  弾性層、  ２３  芯金、
２４  誘導加熱部（磁束発生手段）、  ２５  コイル部、  ２６  コア部、
２６ａ  センターコア、  ２６ｂ  サイドコア、  ２７  コイルガイド、
２８  内部コア（コア）、  ２９  磁束遮蔽部材、
３０  加圧ローラ、
４１  支持ローラ（発熱部材）、  ５０  定着補助ローラ、
６０  定着ベルト（定着部材）、  ７５  外部コア（コア）。
【図１】
2007041309.tif 000003
【図２】
2007041309.tif 000004
【図３】
2007041309.tif 000005
【図４】
2007041309.tif 000006
【図５】
2007041309.tif 000007
【図６】
2007041309.tif 000008
【図７】
2007041309.tif 000009
【図８】
2007041309.tif 000010
【図９】
2007041309.tif 000011
【図１０】
2007041309.tif 000012
【図１１】
2007041309.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成17年10月5日(2005.10.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
前記第１非磁性材料層は、その体積固有抵抗が１．０×１０-7Ω・ｍ以上となるように形成され、
前記第２非磁性材料層は、その体積固有抵抗が３．０×１０-8Ω・ｍ以下となるように形成された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装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
また、請求項４記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記第１非磁性材料層は、その体積固有抵抗が１．０×１０-7Ω・ｍ以上となるように形成され、前記第２非磁性材料層は、その体積固有抵抗が３．０×１０-8Ω・ｍ以下となるように形成されたものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
第２非磁性材料層２１ｂは、非磁性材料としての銅（Ｃｕ）で形成されたメッキ層であって、その厚さ（層厚）は１０μｍとなっている。第２非磁性材料層２１ｂの体積固有抵抗は１．７×１０-8Ω・ｍとなっていて、第１非磁性材料層２１ｂの体積固有抵抗よりも小さくなっている。なお、第２非磁性材料層２１ｂとしては、銀（Ａｇ）を用いることもできる。
第１非磁性材料層２１ａ及び第２非磁性材料層２１ｂは、誘導加熱部２４（磁束発生手段）から発せられる磁束によって誘導加熱される発熱部材（発熱層）として機能する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
さらに、第２非磁性材料層２１ｂの体積固有抵抗が、第１非磁性材料層２１ａの体積固有抵抗よりも小さくなるように設定している。具体的に、第１非磁性材料層２１ａの体積固有抵抗は１．０×１０-7Ω・ｍ以上として、第２非磁性材料層２１ｂの体積固有抵抗は３．０×１０-8Ω・ｍ以下とすることが好ましい。これにより、発熱層２１に対する電力投入効率が向上する。
これらの構成によって、定着ローラ２０の発熱層２１の昇温効率が格段に向上するとともに、磁束遮蔽部材２９による磁束の遮蔽効率も向上する。これらの効果を確認する実験例については後で詳しく説明する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
また、本実施の形態１では、第１非磁性材料層２１ａと第２非磁性材料層２１ｂとが、メッキ（又は蒸着）によって互いの境界面が密接するように重ねて配設されている。
これにより、第１非磁性材料層２１ａと第２非磁性材料層２１ｂとをプライマ等の接着剤で接着した場合や、第１非磁性材料層２１ａと第２非磁性材料層２１ｂとの間に非発熱体（体積固有抵抗が１Ω・ｍ以上の非磁性材料で形成することができる。）を介在した場合、に比べて、層間の剥がれを軽減することができる。