(57)【要約】【課題】励磁コイルによる誘導磁束が消磁コイルを透過するため、該消磁コイルを透過した磁束が発熱回転体内に配置された内部部材に誘導されて渦電流を発生させ、発熱損失を生じることの防止。【解決手段】発熱層をもつ発熱回転体３００Ｈの外部に励磁コイル２ａ、発熱回転体の内部に消磁部材３Ｌをそれぞれ配置し、励磁コイルの対向位置にある整磁層のキュリー温度を利用した自己温度制御機能により前記発熱層の温度を制御する定着装置であって、発熱回転体内部には、磁束調整手段１６による反発磁束の調整過程で消磁部材を透過した前記励磁コイルの誘導磁束で発熱する内部部材６６を有する定着装置において、励磁コイルの磁路を形成する磁路形成部材５０を、消磁部材３Ｌを間にして整磁層と逆側の消磁部材３Ｌの背面側に、該内部部材６６を覆う態様で配置した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱層と、磁束を発生させ該磁束によって前記発熱層を誘導加熱する励磁コイルと、前記発熱層で発生した熱で感温する整磁層と、前記励磁コイルからの誘導磁束を反発磁束で打ち消す消磁部材と、前記消磁部材に作用して前記反発磁束を調整する磁束調整手段を有し、少なくとも前記発熱層で発熱回転体を構成し、該発熱回転体の外部に前記励磁コイル、該発熱回転体の内部に前記消磁部材をそれぞれ配置し、前記励磁コイルの対向位置にある前記整磁層のキュリー温度を利用した自己温度制御機能により前記発熱層の温度を制御する定着装置であって、
前記励磁コイルの磁路を形成する磁路形成部材を、前記消磁部材を間にして前記整磁層と逆側の前記消磁部材の背面側に配置したことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定着装置において、
前記消磁部材は金属の導電材料からなり、前記反発磁束を調整する磁束調整手段はスイッチによる導通／非導通の切り替えにより前記反発磁束を調整することを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項1又は２に記載の定着装置において、
前記消磁部材は導電部材からなり、前記励磁コイルに対向して配置されるとともに該励磁コイルの導線に対向するよう形成され、前記励磁コイルの内側空間部に対向する位置に第１の空隙を有することを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項３に記載の定着装置において、
前記消磁部材を構成する導電部材は前記磁路形成部材上に支持され、前記第１の空隙に前記磁路形成部材の少なくとも一部が配置されていることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１つに記載の定着装置において、
前記発熱回転体は円筒体をなし、前記整磁層は該円筒体の一部として構成され、該整磁層と発熱層が一体とされる構成を含み、該円筒体と前記消磁部材とは第２の空隙を介して配置されていることを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項５に記載の定着装置において、
前記整磁層は、前記発熱層を含む前記円筒体の内面形状に倣うように形成されるとともに、前記整磁層と前記消磁部材とは空隙を介して配置されていることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１つに記載の定着装置において、
前記消磁部材はコイルであり該コイルの巻き線両端部に接続したスイッチの開閉により反発磁束が調整されることを特徴とする定着装置。
【請求項８】
請求項７記載の定着装置において、
前記反発磁束の調整は定着温度に係る情報に基づき行われることを特徴とする定着装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか１つに記載の定着装置において、
前記発熱回転体が、定着スリーブ、定着ローラ、定着ベルトの何れかであり、該発熱回転体を押圧して当接する加圧回転体を備え、前記発熱回転体と前記加圧回転体の間を通過するシート状記録媒体上に画像を定着させることを特徴とする定着装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の定着装置において、
前記発熱回転体は定着ベルトであるか又は定着ベルトを加熱する加熱ローラであり、該発熱回転体に掛け回した定着ベルトを張架する定着回転体を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか１つ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】
本発明は、定着装置及びこれを用いた画像形成装置に関し、詳細には、電磁誘導加熱方式を用いるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、印刷機、これらの複合装置などの画像形成装置においては、潜像担持体に担持したトナー像などの可視像をシート状記録媒体材（以下、用紙という。）に転写することで画像出力を得る。トナー像は、定着装置を通過する際に熱と圧力とによる融解、浸透作用によって記録材上に定着させる。このように、定着装置に採用される加熱方式には、発熱源としてハロゲンランプなどを用いた加熱ローラとこれに対向当接する加圧ローラを備えて定着ニップ部を構成する熱ローラ定着方式、ローラ自体よりも熱容量が小さくてすむフィルムを加熱部材として用いたフィルム定着方式等があるが、近年、加熱方式に電磁誘導加熱方式を用いた定着方式（例えば、特許文献１参照）が注目されている。
【０００３】
電磁誘導加熱方式を用いた定着方式においては、加熱ローラの内部においてボビンに巻いた誘導加熱コイルを設け、誘導加熱コイルに電流を印加することにより加熱ローラに渦電流を発生させ、それによって加熱ローラを発熱させる構成が備えられ、ハロゲンランプなどを用いる前記熱ローラ定着方式のような余熱を必要とせず、瞬時に所定の温度まで立ち上げることができるという利点がある。
【０００４】
また電磁誘導加熱方式を用いた定着方式に関しては、高周波電源により高周波電圧が印加される誘導加熱コイルからなる高周波誘導加熱装置と、前記加熱ローラなど加熱回転体に設けられた磁性を有する発熱層とを有し、この発熱層として、キュリー点が概ね定着温度のものを用い、その高周波誘導加熱装置に高周波電源により高周波電圧を印加することにより定着に必要な発熱を得る定着装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
特許文献２に係る装置では、高周波誘導加熱装置において芯金表面に強磁性体粉末を分散させた接着剤層を有し、この接着剤中に含有された強磁性体がキュリー温度に達する迄瞬時に昇温し、キュリー温度に達すると磁性を失うことにより、昇温せず、一定の温度を保持する。この強磁性体のキュリー温度は概ね定着温度に設定されているので、強磁性体は概ね定着温度に保持される。したがって、定着装置として要求される加熱回転体表面の高離型性、耐熱性等を損なうことなく、また複雑な制御装置を必要とすることなく、加熱回転体の立ち上がり時間の短縮及び高精度の温度制御を行なうことができる。
【０００６】
このような、整磁合金を用いて誘導加熱量を自己制御する定着装置では、整磁合金による整磁層を誘導コイルと消磁部材の間に介し、整磁合金がキュリー温度以上になったとき、消磁部材による反発磁束が誘導磁束を打ち消す形で自己温度制御機能を発揮させる方式がとられている。その一例を、本願発明と共通の構成を含む、本発明の出願人による特許文献３を一部引用して参考例として概説し、問題を明らかにする。
【０００７】
（参考例）
定着装置を示した図１２において、定着ローラ３は加圧ローラ４と対向圧接する関係にあり、矢印の向きに回転する。定着ローラ３の外周近傍には磁束発生部２が定着装置本体（図示せず）に固定されている。
【０００８】
磁束発生部２は、中央のセンターコア２ｃ、両端部の足コア２ｂ等を有したアーチコア２ｄと、励磁コイル２ａなどからなる。励磁コイル２ａはアーチコア２ｄと定着スリーブ３の間に位置し、図１３、図１４にも示すようにセンターコア２ｃに巻き回された扁平なコイルである。
【０００９】
図１４で、励磁コイル２ａは駆動源であるインバータＥにより高周波駆動することによって高周波磁界（磁束）を発生させ、この磁界により定着ローラ３の外周部を構成する主に金属性の定着スリーブ３Ｈに渦電流を流しローラ温度を上昇させる。トナーＴｎを載せた用紙Ｓはトナー面を定着スリーブ３Ｈに接するように定着スリーブ３Ｈと加圧ローラ４との間を通過する間に加熱、加圧定着される。
【００１０】
定着ローラ３の一部を半径方向で切り出し断面を模視的に示した図１５において、最も内側に芯金を兼ねた消磁部材５を備え、その外側方向には、矢印で示すようにニップ部に位置する用紙Ｓの画像面側に向かって、空気層（或いは発泡層）による空気断熱層３Ｂ、整磁層３Ｃ、酸化防止層３Ｄ１、発熱層３Ｅ、酸化防止層３Ｄ２、弾性層３Ｆ、そして表層の離型層３Ｇから構成してある。整磁層３Ｃ、酸化防止層３Ｄ１、発熱層３Ｅ、酸化防止層３Ｄ２、弾性層３Ｆ、離型層３Ｇなどにより一体的な発熱回転体である定着スリーブ３Ｈとして構成される。
【００１１】
図１５の消磁部材５には例えばアルミニウムまたはその合金、空気断熱層３Ｂは例えば５ｍｍ程度の間隙とする。整磁層３Ｃには適宜の整磁合金（例えば厚さ５０μｍ）、酸化防止層３Ｄ１、３Ｄ２にはニッケルストライクメッキ（例えば厚さ１μｍ以下）、発熱層３ＥにはＣｕメッキ（例えば厚さ１５μｍ）、弾性層３Ｆにはシリコーンゴム（例えば厚さ１５０μｍ）、離型層３ＧにはＰＦＡ（厚さ３０μｍ）などが用いられる。整磁層３Ｃから離型層３Ｇの表面までの厚さは例えば２００〜２５０μｍ程度である。
【００１２】
整磁層３Ｃは、キュリー温度が例えば１００〜３００℃になるように形成された磁性体（例えば鉄、ニッケルを含む整磁合金材料）からなり、常に、励磁コイル２ａと消磁部材５の間に位置する。この整磁層３Ｃにより、発熱層３Ｅ等の過熱が防止される。消磁部材５は円柱状のローラであり、定着スリーブ３Ｈと同心円状をなしている。
【００１３】
図１６を参照して「整磁合金を用いた自己温度制御方式の定着装置」における消磁部材５による発熱抑制機能について説明する。
（１）：図１６（ａ）は整磁層３Ｃがキュリー温度未満のため、発熱抑制なしの非機能状態を示している。同図に示すとおり、整磁層３Ｃを構成する整磁合金の温度Ｔがキュリー温度Ｔｃ未満の状態（Ｔ＜Ｔｃ）である。太目の実線の矢印は励磁コイル２ａからの誘導磁束、細目の実線の矢印は整磁合金を流れる渦電流を示し、整磁合金の温度Ｔがキュリー温度Ｔｃ未満のため、定着スリーブ３Ｈ中の整磁合金が磁性体のままであり、励磁コイル２ａが発生させた誘導磁束が整磁層３Ｃを非透過となっている。
【００１４】
かかる、キュリー温度未満では整磁合金は磁性を有するので、該整磁合金が励磁コイル２ａと消磁部材５の間に位置している配置において励磁コイル２ａからの誘導磁束を透過させず、誘導磁束は消磁部材５に届かず、消磁部材５に反発磁界が生じないので、整磁合金の発熱抑制がない状態になっている。このため、励磁コイル２ａの誘導磁束により発熱層３Ｅが発熱し、この熱は整磁層３Ｃに伝熱、感温され、キュリー温度近傍までの急速な昇温が可能な状態である。
【００１５】
（２）：図１６（ｂ）は整磁層３Ｃがキュリー温度を超えているため、発熱抑制機能ありの機能状態を示している。同図に示すとおり、整磁層３Ｃの温度Ｔがキュリー温度Ｔｃを超過し磁性を失っているため、該整磁合金が励磁コイル２ａと消磁部材５の間に位置している配置において励磁コイル２ａからの誘導磁束（図中太線で示す）が整磁層３Ｃ及び断熱層３Ｂを透過して消磁部材５に届き、励磁コイル２ａからの該誘導磁束が消磁部材５を通る。時間変化する該誘導磁束が消磁部材５（導体）を貫くとき消磁部材５に誘導電流（細い実線で示す渦電流）が流れ、この誘導される渦電流は誘導磁束を打ち消す方向に働き、これに伴い誘導磁束を打ち消す反発磁束（図中点線で示す）が誘導される。この反発磁束は励磁コイル２ａからの誘導磁束を減殺するので、励磁コイル２ａからの誘導磁束による発熱層３Ｅの発熱効率は低下し、整磁合金層の温度Ｔが低下する。
【００１６】
磁性体であり発熱層を含む整磁層３Ｃは図１６（ａ）に示したようにキュリー温度に達するまではほぼ瞬時に昇温するが、図１６（ｂ）に示したようにキュリー温度に達する（Ｔ＞Ｔｃになる）と磁性を失い、したがって誘導加熱による昇温をしなくなり、一定の温度を保持する。これが励磁コイル２ａ、消磁部材（芯金）５、整磁層３Ｃ、発熱層３Ｅ相互の関係によるキュリー温度を利用した自己温度制御機能である。
【００１７】
従って、整磁合金３Ｃをなす材料のキュリー温度が、この種の定着装置において用いる温度である１００〜３００℃になるような材料からなる磁性体で構成しておけば、定着スリーブ３の発熱層３Ｅや消磁部材５が過熱することが無くなり、概ね定着温度に保持できるようになり、定着スリーブ３Ｈ表面における高い離型性と耐熱性等とを損なわず、また複雑な制御を必要としなくなる。
【００１８】
（本参考例における問題点）
図１７は整磁層３Ｃの透磁率（発熱効率）の温度依存性を示す図である。図中△印は各温度における透磁率を示す。本例の定着装置では、自己温度制御機能が働くので１８０℃近傍の設定温度（キュリー温度近傍に設定した定着温度）での温度管理は容易である。しかし、図１６からわかるように、透磁率は設定温度（キュリー温度近傍に設定した定着温度）未満では非常に高いが、該設定温度を超えると急激に低下する。したがって、整磁層３Ｃはキュリー温度近傍で透磁率が大きく落ち込むため、消磁材５に磁束が透過し、消磁材５からの反発磁束によって自己温度制御機能が発揮されるためキュリー温度以上への加熱は困難である。
【００１９】
このように、整磁合金を用いた自己温度制御方式の定着装置においては、発熱体の温度がキュリー温度に近づくにつれ、発熱効率が低下するため、急速にウォーミングアップを行うことができないという問題があった。その対応としては、高温まで加熱可能なように、整磁合金のキュリー温度を高くすることが考えられるが、今度は通紙時端部温度上昇の上限温度が上昇するため、小サイズ連続通紙直後の大サイズ（例えばＡ３用紙）画像などで、図１８に示したように小サイズ通紙部と非通紙部の光沢差が大きくなるという問題を生じる。
【００２０】
そこで先行技術として、整磁合金層を誘導コイルと消磁部材の間に介し誘導コイルからの励磁磁束により加熱する定着装置において、自己温度制御性を発揮させる場合には消磁部材が消磁機能を発揮することで誘導磁束に対する反発磁束を発生し、自己温度制御機能を発揮させない場合には消磁部材は消磁機能を発揮しないように制御可能とし、ウォーミングアップ時は自己温度制御機能を発揮させず、高速な立ち上がりを実現させるものを特許文献３で以下のように提案している。
【００２１】
図１９に、磁束発生部２及び定着ローラ３０の構成及び動作状態を示す。磁束発生部２の構成は前記した図１２、図１３と同じである。定着ローラ３０については、定着スリーブ３Ｈは図１５に示したものと基本的な構造は同じである。本例の定着ローラ３０が定着ローラ３の構成と異なるのは、図１２、図１５に示した消磁部材５として、整磁層３Ｃを含む定着スリーブ３Ｈの内側に消磁部材としての一対の消磁コイル３Ｌを設けたことである。消磁コイル３Ｌは定着スリーブ３Ｈを間にして励磁コイル２ａに対向した配置を保持するように支持されている。
【００２２】
図２０で消磁コイル３Ｌの支持態様を説明する。定着装置の側板８Ｌ、８Ｒは磁束発生部２を固定するとともに、定着ローラ３０を軸支している。定着ローラ３０の外周部を構成する発熱回転体である定着スリーブ３Ｈはフランジ７Ｒ、７Ｌに固定されている。定着スリーブ３Ｈの内部（内側）に位置し、回転する定着スリーブに対して非回転で不動に消磁コイル３Ｌ等を支持する内部部材６６はその右軸６Ｒが軸受６によりフランジ７Ｒに支持されている。フランジ７Ｒの軸部９Ｒは側板８Ｒの貫通部を軸支され図示しない回転駆動源に接続されている。内部部材６６の左軸６Ｌは軸受６によりフランジ７Ｌに支持されかつ、フランジ７Ｌを貫通して外部に突出し左フランジ７Ｌの軸部９Ｌは定着装置の左側板８Ｌに固定されている。これより、静止状態の磁束発生部２と消磁コイル３Ｌ、３Ｌの間を定着スリーブ３Ｈが回転により移動する構成となる。
【００２３】
図２１を参照するに、切り替え素子１６はオンにより消磁コイル３Ｌをショート（導通）により消磁させ、あるいはオフにより非消磁とすることで、励磁コイル２ａによる誘導磁束の抑制を図るスイッチ機能を有する。切り替え素子１６としてはリレースイッチまたは半導体スイッチ、可変抵抗素子等を用い得るが、その他の手段を用いてもよい。また消磁コイル３Ｌには駆動源は設けない。また、図１９に示すように、センターコア２ｃを挟んで二分してある励磁コイル２ａに対して、消磁コイル３Ｌは、励磁コイル２ａに対して定着ローラの軸長手方向上、中央部に空隙をあけて、該軸長手方向上の片側ごとに１個ずつ配置している。複数個ずつ、例えば３個程度が適当であろうと考えられる。ただし本発明としては、単数でも複数でもよく、複数の場合、個数に限定はない。そして、切り替え素子１６による単位時間当たりの切り替え比率で制御を行う。
【００２４】
（消磁コイル導通状態：発熱抑制機能あり）
図１９（ａ）は、消磁機能を高める動作状態を示す定着スリーブ３０の断面を示す。励磁コイル２ａと消磁コイル３Ｌとの間には、整磁層３Ｃを含む構成の定着スリーブ３Ｈが位置する。また、励磁コイル２ａによる誘導磁束（実線）が整磁層３Ｃを通過して届く位置に消磁部材の一例としての消磁コイル３Ｌが配置されている。
【００２５】
Ｔ＞Ｔｃでは、切り替え素子１６をオンとして消磁コイル３Ｌをショート（導通）させる。これによりこの消磁コイル３Ｌには、励磁コイル２ａからの誘導磁束を打ち消す向きに電流が誘起されるとともに、破線矢印で示す反発磁束（消磁磁束）を生じさせて励磁コイル２ａからの誘導磁束を反発磁束で打ち消し減殺する。切り替え素子１６のオンへの切り換えにより発熱層３Ｅの発熱を抑制することができる。
【００２６】
励磁コイル２ａからの誘導磁束（実線）が整磁層３Ｃを通過できるのは整磁層３Ｃがキュリー温度以上の場合であり、キュリー温度近傍、特にキュリー温度を越えた近傍の温度で消磁コイル３Ｌからの反発磁束が増して、励磁コイル２ａによる誘導磁束が減るため、発熱層３Ｅでの該誘導磁束による渦電流も小さくなり、発熱量が低下する。
【００２７】
発熱量が低下すると整磁層３Ｃの温度もキュリー温度に限りなく下がり、これに伴い、整磁層３Ｃを通過する磁束は減りこれに伴い反発磁束も減るが反発磁束が減じた分、発熱層３Ｅを通る誘導磁束が増すので、発熱量が増す。このように、整磁層３Ｃがキュリー温度近傍の温度となるように、発熱層３Ｅの発熱量が自動的に制御される。この状態は図２２における設定温度２００度以上の△印を結ぶ特性線に対応する。
【００２８】
ここで、図１９（ａ）に示すように消磁部材機能状態（切り替え素子１６のオン状態）で、Ｔ＜Ｔｃの場合を想定すると、励磁コイル２ａからの誘導磁束は整磁層３Ｃを通過できないので消磁コイル３Ｌによる反発磁束は生じない。よって、励磁コイル２ａによる誘導磁束は、制約なく発熱層３Ｅで渦電流を生じ、発熱層３Ｅを最大限発熱させることができる。この状態は図２２における設定温度１８０℃以下の△印を結ぶ特性線（最大発熱量１０００Ｗ）に対応する。
【００２９】
（消磁コイル非導通状態：発熱抑制機能なし）
一方、図１９（ｂ）は、消磁機能を発揮させない動作状態を示す定着ローラ３０の断面図であり、切り替え素子１６をオフとして消磁コイル３Ｌを遮断し、消磁磁束を生じさせないことによって消磁機能が発揮されないようにしている。
【００３０】
消磁コイル３Ｌが励磁コイル２ａから離れて定着スリーブ３Ｈを間にして反対側に位置する。整磁合金の温度Ｔがキュリー温度Ｔｃより高いＴ＞Ｔｃ場合、励磁コイル２ａからの誘導磁束が整磁層３Ｃを透過しているが、消磁コイル３Ｌが遮断されているので誘導反発磁束が生じない。したがって、励磁コイル２ａによる誘導磁束（実線）は制約なく発熱層３Ｅで渦電流を生じ、発熱させる。この状態は図２２における設定温度１８０℃以上の○印を結ぶ特性線（最大発熱量１０００Ｗ）に対応する。
【００３１】
仮に、図１９（ｂ）の消磁コイル３Ｌが切り替え素子１６をオフにした消磁非機能状態で、Ｔ＜Ｔｃを想定すると、この場合も、制約なく発熱層で渦電流を生じ、発熱させる。この状態は図２２における設定温度１８０℃以下の○印を結ぶ特性線（最大発熱量１０００Ｗ）に対応し、発熱層を最大限発熱させることができる。
【００３２】
このように、切り替え素子１６は消磁コイル３Ｌで構成する回路を開閉するオンオフという動作態様で該消磁コイル３Ｌに作用して前記反発磁束を調整するので磁束調整手段の一例を構成している。
【００３３】
図１９では説明の都合上省略しているが、実際には図２３に示すように定着スリーブ３Ｈの内側であって加圧ローラ４との対向部位には該加圧ローラ４からの加圧力を受けるニップ部材５５が不動に設けられ、このニップ部材５５は不動の内部部材６６により支持されている。ここで、不動とは回転する定着スリーブ３Ｈに対して不動という意味である。
【００３４】
ここで問題となるのは、内部部材６６の存在である。図２３に示すように内部部材６６は、回転する定着スリーブ３０の内側でニップ部材５５を不動に支持している。また、内部部材６６は、同じように不動で支持する必要のある消磁コイル３Ｌや、その他の不動で支持する必要のある部材も支持することができる。
【００３５】
図２３（ａ）は図１９（ｂ）に対応し、切り替え素子１６がオフの状態で内部部材６６の影響を説明するために当該図２３において、該内部部材６６やニップ部材５５を書き加えている。図２３（ａ）はＴ＜Ｔｃの場合であり、定着スリーブ３Ｈに含まれる整磁層３Ｃの温度Ｔがキュリー温度Ｔｃより低いので消磁コイル３Ｌがオフの消磁非機能状態では、励磁コイル２ａによる誘導磁束は整磁層３Ｃを通過できないので消磁コイル３Ｌ、３Ｌからの反発磁束は生じない。よって、励磁コイル２ａによる誘導磁束は、制約なく発熱層３Ｅで渦電流を生じ、発熱抑制はなく、通常発熱状態となり、格別の問題はない。
【００３６】
しかし、図２３（ａ）の状態のもとで整磁層３Ｃを構成する整磁合金の温度Ｔがキュリー温度Ｔｃ近傍まで上昇した場合には、図２３（ｂ）に示すように励磁コイル２ａによる誘導磁束は整磁層３Ｃを通過するようになる。しかし切り替え素子１６はオフ状態であるので、消磁コイル３Ｌによる反発磁束は生じないが、励磁コイル２ａによる誘導磁束が消磁コイル３Ｌを透過するため、消磁コイル３Ｌを透過した磁束が消磁コイル３Ｌやニップ部材５５などを支持する誘導加熱体からなる内部部材６６或いは他の誘導加熱体に誘導されて渦電流を発生させ、発熱損失８０を発生させてしまうという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３７】
本発明は、上記の問題に鑑み、励磁コイルによる誘導磁束が消磁コイルを透過するため、該消磁コイルを透過した磁束が発熱回転体内に配置された内部部材に誘導されて渦電流を発生させ、発熱損失を生じることのない定着装置及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】
【００３８】
本発明は、前記目的を達成するため、以下の構成とした。
（１）：本発明の第１の手段は、発熱層と、磁束を発生させ該磁束によって前記発熱層を誘導加熱する励磁コイルと、前記発熱層で発生した熱で感温する整磁層と、前記励磁コイルからの誘導磁束を反発磁束で打ち消す消磁部材と、前記消磁部材に作用して前記反発磁束を調整する磁束調整手段を有し、少なくとも前記発熱層で発熱回転体を構成し、該発熱回転体の外部に前記励磁コイル、該発熱回転体の内部に前記消磁部材をそれぞれ配置し、前記励磁コイルの対向位置にある前記整磁層のキュリー温度を利用した自己温度制御機能により前記発熱層の温度を制御する定着装置であって、
前記励磁コイルの磁路を形成する磁路形成部材を、前記消磁部材を間にして前記整磁層と逆側の前記消磁部材の背面側に配置した。
ここで、整磁層は発熱回転体の一部として、或いは、発熱回転体の内部に励磁コイルと対向して固定配置され、前記発熱回転体は加圧ローラとで定着用のニップを形成し、前記消磁部材を間にして前記整磁層と逆側には消磁部材やニップ部材などの支持対象物を支持する誘導加熱可能な内部部材が配置されており、前記磁路形成部材は前記励磁コイルからの誘導磁束を導く態様で前記内部部材に支持されていて、該磁路形成部材は該誘導磁束を前記内部部材に対して磁気的に遮断する。磁束調整手段は整磁層を構成する整磁合金がキュリー温度以上になったとき、消磁部材による反発磁束が励磁コイルからの誘導磁束を打ち消す態様で自己温度制御機能を発揮し得るようにしている。
（２）：本発明の第２の手段は、第１の手段に係る定着装置において、前記消磁部材は金属の導電材料からなり、前記反発磁束を調整する磁束調整手段はスイッチによる導通／非導通の切り替えにより前記反発磁束を調整することとした。
磁束調整手段は、消磁コイル３Ｌ或いは消磁部材５０で構成する回路を開閉する動作態様で該消磁コイル３Ｌ或いは金属板からなり、消磁部材５０に作用して前記反発磁束を調整する。
（３）：本発明の第３の手段は、第１又は第２の手段に係る定着装置において、前記消磁部材は導電部材からなり、前記励磁コイルに対向して配置されるとともに該励磁コイルの導線に対向するよう形成され、前記励磁コイルの内側空間部に対向する位置に第１の空隙を有することとした。
（４）：本発明の第４の手段は、第３の手段に係る定着装置において、前記消磁部材を構成する導電部材は前記磁路形成部材上に支持され、前記第１の空隙に前記磁路形成部材の一部が配置されていることとした。
（５）：本発明の第５の手段は、第１乃至第４の手段の何れか１つに係る定着装置において、前記発熱回転体は円筒体をなし、前記整磁層は該円筒体の一部として構成され、該整磁層と発熱層が一体とされる構成を含み、該円筒体と前記消磁部材とは第２の空隙を介して配置されていることとした。
（６）：本発明の第６の手段は、第５の手段に係る定着装置において、前記整磁層は、前記発熱層を含む前記円筒体の内面形状に倣うように形成されベルト部材に当接するとともに、整磁層と消磁部材は空隙を介して配置されていることとした。
（７）：本発明の第７の手段は、第１乃至第６の手段の何れか１つに係る定着装置において、前記消磁部材はコイルであり該コイルの巻き線両端部に接続したスイッチの開閉により反発磁束が調整されることとした。
（８）：本発明の第８の手段は、第１乃至第７の手段の何れか１つに係る定着装置において、前記反発磁束の調整は定着温度に係る情報に基づき行われることとした。ここで、定着温度に係る情報としては、当該定着装置を搭載している画像形成装置のマシン状態情報（例えば、定着装置がウォームアップ状態か否か、そのウォームアップ時間、当該定着装置への通紙枚数及び通紙サイズ情報、省エネモードか否か）や当該定着装置内に設けた温度センサ出力の動作情報、メディア情報、印刷情報、マシンの内部状態情報などがある。
（９）：本発明の第９の手段は、第１乃至第８の手段の何れか１つに係る定着装置において、前記発熱回転体が、定着スリーブ、定着ローラ、定着ベルトの何れかであり、該発熱回転体を押圧して当接する加圧回転体を備え、前記発熱回転体と前記加圧回転体の間を通過するシート状記録媒体上に画像を定着させることとした。
（１０）：本発明の第１０の手段は、第９の手段に係る定着装置において、前記発熱回転体は定着ベルトであるか又は定着ベルトを加熱する加熱ローラであり、該発熱回転体に掛け回した定着ベルトを張架する定着回転体を備えることとした。
（１１）：本発明の第１１の手段は、第１乃至第１０の何れか１つに記載の定着装置を備えた画像形成装置とした。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、消磁機能を制御可能とすることで、自己温度制御機能の発揮を調整でき、整磁層を使用時でも任意の高温に温度設定を可能とし、かつ高速なウォーミングアップや、温度オーバーシュートの抑制を実現する定着装置において、従来あった消磁部材を透過する磁束によって内部部材に生じていた発熱損失８０を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による定着装置が適用される画像形成装置の一例を示す図である。
【図２】本発明による定着装置の要部構成を示した図である。
【図３】図２に示した定着ローラの一部を半径方向で切り出した断面を模視的に示した図である。
【図４】本発明による定着装置を構成する定着ローラ断面を示し、（ａ）は発熱抑制なし、（ｂ）は発熱抑制有りの各場合における誘導磁束、渦電流の関係を模視的に示した図である。
【図５】本発明による定着装置の要部構成を示した図である。
【図６】本発明による定着装置を構成する定着ローラ断面を示し、（ａ）は発熱抑制なし、（ｂ）は発熱抑制有りの各場合における誘導磁束、渦電流の関係を模視的に示した図である。
【図７】図５、図６に示した本発明による定着ローラの一部を半径方向で切り出した断面を模視的に示した図である。
【図８】消磁部材として板状のものを用いた例を示し、（ａ）は切り替え素子をオフにした発熱抑制なしの態様、（b）は切り替え素子をオンにした発熱抑制ありの態様、（ｃ）は消磁部材を長手方向と直角に切断した断面をそれぞれ示している。
【図９】（ａ）は消磁コイルショート時の制御例、（ｂ）は消磁コイルオープン時の制御例をそれぞれ示す。
【図１０】加熱回転体を定着ベルトとした定着装置の正面図である。
【図１１】本発明の効果を模視的に説明した図である。
【図１２】画像形成装置に用いられるローラ方式の定着装置の一例を示した図である。
【図１３】励磁コイル及びコアの構成を例示した斜視図である。
【図１４】励磁コイルの正面図である。
【図１５】定着ローラの半径方向での断面を模視的に示した図である。
【図１６】（ａ）は定着ローラの断面とともに整磁合金による発熱抑制がない場合の誘導磁束、渦電流の関係を模視的に示した図、（ｂ）は定着ローラの断面とともに整磁合金による発熱抑制がある場合の誘導磁束、渦電流の関係を模視的に示した図である。
【図１７】磁性層３Ｃの透磁率（発熱効率）の温度依存性を示す図である。
【図１８】小サイズ連続通紙による中央部温度落ち込みの状態を模式的に示した図である。
【図１９】（ａ）は磁束調整手段を有した定着ローラの断面とともに、消磁コイルのスイッチオン時における誘導磁束、渦電流の関係を模視的に示した図、（ｂ）は磁束調整手段を有した定着ローラの断面とともに消磁コイルのスイッチオフ時における誘導磁束、渦電流の関係を模視的に示した図である。
【図２０】消磁コイルの支持構造を説明した断面図である。
【図２１】励磁コイル、消磁コイル、切り替え素子及びインバータの関係を説明した図である。
【図２２】発熱効率の温度依存性を示す図である。
【図２３】本図（ａ）は図１９（ｂ）に対応し、スイッチオープン状態で内部部材の影響を考慮するためにこれを書き加えＴ＜Ｔｃの場合を想定したときの図であり、本図（ｂ）は同じくＴ＞Ｔｃの場合を想定した図である。
【発明を実施するための形態】
【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、既に説明したものと同等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】
例１：［画像形成装置の構成・動作］
図１は、本実施例による定着装置が適用される画像形成装置の一実施例を示す図である。もちろん本発明は、図１に示したタイプの画像形成装置には限定されず、また単一色画像を作成するものだけでなく、カラー画像を形成する画像形成装置をも対象とする。
【００４３】
図示の画像形成装置は、像担持体の一例であってドラム形状を有する回転体である電子写真感光体（以下、単に感光体という）４１を備え、この感光体４１の周りに、図中に矢印で示す回転方向に順次、帯電ローラからなる帯電装置４２、露光手段の一部を構成するミラー４３を備える。さらに、現像ローラ４４ａを備え、また、感光体４１上に現像された画像（トナー像）を転写する転写装置４８、感光体４１の周面に摺接するブレード４６ａを具備したクリーニング手段４６等が配置してある。そして、感光体４１上であって帯電装置４２と現像ローラ４４ａとの間の位置にはミラー４３を介して潜像形成用の露光光Ｌｂが照射、走査されるようになっている。この露光光Ｌｂの照射位置を露光部１５０と称する。
【００４４】
転写装置４８が感光体４１の下面と対向する部位は、用紙Ｓにトナー像が転写される公知の転写部４７となっており、この転写部４７より給紙方向上流側には一対のレジストローラ４９が設けてある。これらレジストローラ４９には、複数設けられたうちの何れかの給紙トレイ４０に収納した用紙Ｓが、給紙コロ群１１０のコロによって送り出され、搬送ガイドおよび搬送ローラ群（符号を付していない）に案内されながら搬送されるようになっている。
【００４５】
また、転写部４７より給紙方向下流の位置には、定着装置２０が配置してある。定着装置２０より給紙方向下流側には両面記録実行時に転写紙の表裏を反転させ記録済みの紙面を下向きにして転写部４７に再給紙する自動両面装置３９が配置されていて、モード変更により両面画像を形成可能である。
【００４６】
この画像形成装置における画像形成は、概ね次のようにして行なう。まず装置上部側では、感光体４１が回転を始め、この回転中に感光体４１が暗中において帯電装置４２により均一に帯電され、作成すべき画像に対応する露光光Ｌｂが露光部１５０に照射および走査されることで、作成すべき画像に対応した潜像が感光体４１上に形成される。この潜像は感光体４１の回転により現像装置４４に近接したとき、ここでトナーにより可視像（顕像）化されて、感光体４１に担持されたトナー像となる。
【００４７】
一方、装置下部側では、複数の給紙トレイ４０のうちいずれか一つの給紙トレイ４０の給紙コロ群１１０により用紙Ｓを呼び出し、例えば図１中に破線で示すような所定の搬送経路を経て一対のレジストローラ４９の位置まで搬送し、ここで一旦停止させ、感光体４１上のトナー像が転写部４７で用紙Ｓの所定位置に対向するようなタイミングで送り出す。すなわち、好適なタイミングが到来すると、レジストローラ４９の位置で停止していた用紙Ｓをレジストローラ４９から送り出しを開始し、転写部４７に向けて搬送する。
【００４８】
感光体４１上のトナー像とこのトナー像が転写されるべき用紙Ｓの所定位置が転写部４７で合致し、転写部材４８による電界により、トナー像は用紙Ｓ上に吸引され転写される。こうして感光体４１周りの画像形成部で転写によりトナー像を担持した用紙Ｓは、定着装置２０に向けて送り出される。用紙Ｓ上のトナー像は定着装置２０を通過する間に加熱、加圧されて用紙Ｓに定着された後、排紙部に排紙される。
【００４９】
また、用紙Ｓの両面に画像形成をする場合、図示しない分岐爪により自動両面装置３９に排紙された用紙Ｓが、自動両面装置３９でスイッチバック反転され、レジストローラ４９の手前の搬送経路に搬送される。
【００５０】
なお、転写部４７で転写されずに感光体４１上に残った残留トナーは、感光体４１の回転と共にクリーニング装置４６に至り、このクリーニング装置４６を通過する間に感光体４１上から清掃・除去され、次の画像形成に移行可能となる。
【００５１】
定着装置２０については、後述する種々のタイプの発熱回転体を用いたものを適用することができる。例えば、一対のローラを採用した定着方式を採用するのも一例である。何れにしても、定着装置には、定着するための用紙Ｓを加熱するための発熱回転体を備え、その熱を用いて定着を行う。
【００５２】
例２：［定着装置の構成・動作］
例２の１：（発熱回転体が少なくとも発熱層と整磁層を有した定着スリーブである例）：
図２は、図１に示した画像形成装置で用い得るローラ方式の定着装置２０の概念的構成を示す断面図である。図２に定着装置２０として定着ローラ３００とそのまわりに配置した磁束発生部２、定着ローラ３００に加圧される加圧ローラ４を示している。背景技術の欄で説明した図２３の定着ローラとの比較でいえば、定着ローラ３００を構成する定着スリーブ３００Ｈの内部に磁路形成部材５０を設けた点に特徴を有する。発熱回転体である定着スリーブ３００Ｈは加圧ローラ４と対向圧接して定着ニップを形成する関係にあり、矢印の向きに回転する。
【００５３】
磁束発生部２は中央のセンターコア２ｃ、両端部の足コア２ｂ等を有したアーチコア２ｄと、励磁コイル２ａなどからなる。励磁コイル２ａは図１２乃至図１４で説明したのと同じである。励磁コイル２ａは図１４で述べたように、誘導加熱回路であるインバータＥにより高周波駆動され高周波磁界を発生させ、この磁界により、主に金属性の定着スリーブ３００Ｈに渦電流が流れるようにしてローラ温度を上昇させているものである。トナーＴｎを載せた用紙Ｓはトナー面を定着スリーブ３Ｈに接するように定着スリーブ３Ｈと加圧ローラ４との間を通過する間に加熱、加圧定着される。
【００５４】
定着ローラ３００の一部を半径方向で切り出し断面を模視的（配列順を示すものであり全てが積層された構成に限定するものではない）に示した図３において、定着スリーブ３００Ｈの構成は、既に説明した図１５における定着スリーブ３Ｈとの比較において、図１５における発熱層３Ｅが厚み方向の両側を酸化防止層で挟まれているのに対して、図３における発熱層３Ｅが整磁層３Ｃとの境界部に酸化防止層を有しない点が相違する。
【００５５】
定着スリーブ３００Ｈは、空気断熱層３Ｂからその外側方向に、矢印で示すようにニップ部に位置する用紙Ｓの画像面側に向かって、整磁層３Ｃ、発熱層３Ｅ、酸化防止層３Ｄ２、弾性層３Ｆ、そして表層の離型層３Ｇなどによる一体的なスリーブとして構成されている。
【００５６】
定着スリーブ３００Ｈは、図２に示すように直径が例えば４０ｍｍで、整磁層３Ｃを含んでいる。定着スリーブ３００Ｈの内部には消磁部材５として消磁コイル３Ｌを備え、加圧ローラ４とのニップ部にはニップ部材５５を有し、これらニップ部材や消磁部材５としての消磁コイル３Ｌは内部部材６６で支持される。
【００５７】
整磁層３Ｃには公知かつ適宜の整磁合金（例えば厚さ３００μｍ）、酸化防止層にはニッケルストライクメッキ（例えば厚さ１μｍ以下）、発熱層３ＥにはＣｕメッキ（例えば厚さ１５μｍ）、弾性層３Ｆにはシリコーンゴム（例えば厚さ１５０μｍ）、そして離型層３ＧにはＰＦＡ（厚さ３０μｍ）が用いられる。すなわち整磁層３Ｃから離型層３Ｇの表面までの厚さは例えば２００〜２５０μｍであるが、ただし、これらの数値はすべて一例である。
【００５８】
また、図２に示したように、ニップ部材５５は定着ローラ３００側がニップ部材５５に沿って凹形状となるように設けられているため、用紙Ｓの定着ローラ３００からの分離性は優れたものとなる。なお加圧ローラ４の押圧により変形するのは、図示の実施例では、整磁層３Ｃ〜離型層３Ｇを構成する定着スリーブ３００Ｈである。
【００５９】
整磁層３Ｃは、キュリー点が例えば１００〜３００℃になるように形成された磁性体（例えば鉄、ニッケルを含む整磁合金材料）からなり、加圧ローラ４の押圧により変形しニップを形成するように構成してある。この整磁層３Ｃと定着スリーブ３００Ｈの内側に配置された消磁部材５（本例では消磁コイル３Ｌ）の存在により、発熱層３Ｅ等の過熱が防止される。かかる発熱抑制については、背景技術において図１９に基づき説明した内容の通りである。
【００６０】
図２における定着装置２０は、発熱回転体が定着スリーブ３００Ｈの例であり円筒体をなし、整磁層３Ｃは該円筒体の一部として構成され、該整磁層３Ｃと発熱層３Ｅが一体とされる構成で、該円筒体と消磁部材（本例では消磁コイル３Ｌ、３Ｌ）とは第２の空隙Δ２（図３における空気断熱層３Ｂが対応）を介して配置されている。定着装置２０は、発熱層３Ｅと、磁束を発生させ該磁束によって発熱層３Ｅを誘導加熱する励磁コイル２ａと、発熱層３Ｅで発生した熱で感温する整磁層３Ｃと、励磁コイル２ａからの誘導磁束を反発磁束（後述の図４（ｂ）に点線矢印で示す磁束）で打ち消す消磁コイル３Ｌと、該消磁コイル３Ｌに作用して前記反発磁束を調整する磁束調整手段としての切り替え素子１６を有し、少なくとも発熱層３Ｅと整磁層３Ｃとで定着スリーブ３００Ｈを構成し、該定着スリーブ３００Ｈの外側に前記励磁コイル２ａ、該定着スリーブ３００Ｈの内側に前記消磁コイル３Ｌをそれぞれ配置することにより、これら励磁コイル２ａと該消磁コイル３Ｌ、３Ｌとの間を定着スリーブ３００Ｈの回転により整磁層３Ｃが移動する構成としていて、整磁層３Ｃのキュリー温度を利用した自己温度制御機能により発熱層３Ｅの温度が制御される。
【００６１】
定着スリーブ３００Ｈの内部には、通常ニップ部材５５等を支持する内部部材６６が配置されるが、これらの内部部材６６にはニップ部の圧力に耐える剛性が要求されるため、鉄等の金属部材で形成される。このような材質は励磁コイル２ａからの磁束で誘導加熱されるため、切り替え素子１６による前記反発磁束の調整過程で消磁コイル３Ｌを磁束が透過した場合、励磁コイル２ａの誘導磁束で内部部材６６が発熱してしまう。切り替え素子１６は、整磁層３Ｃを構成する整磁合金がキュリー温度以上になったとき、消磁コイル３Ｌによる反発磁束の生成のオン、オフ状態を切り替えることで整磁層３Ｃの自己温度制御機能の発現の有無を選択できるようにしている。消磁部材はコイルであり該コイルの巻き線両端部に接続したスイッチの開閉により反発磁束が調整される。
【００６２】
図２、図４などに示すように、消磁コイル３Ｌは、励磁コイル２ａに対向して配置されるとともに該励磁コイル２ａの導線に対向するよう形成される。消磁コイル３Ｌは図２１に示したように、励磁コイル２ａを構成する定着ローラ軸長手方向に長さをもつ該コイルの一つづきの内側空間部Δ３の長手方向両端部に対向する位置に、該消磁コイル３Ｌ、３Ｌの巻き線の内側空間である第１の空隙Δ１、Δ１をそれぞれ対応させた配置としている。なお、一つづきの内側空間部Δ３にはセンターコア２ｃの一部が位置している。
【００６３】
図２、図４などに示すように、磁路形成部材５０は定着ローラ３００をその軸長手方向から見た形状が横方向に長さを有する部分と、横方向に長さを有する部分の略中央部から上方に突出した部位とからなる略Ｔ字状をしていて、図中、上方に突出した部位が、励磁コイルの内側空間部Δ３に対向する第１の空隙Δ１を貫通している。また、横方向に長さを有する部分は、消磁コイル３Ｌに近接対向し、或いは該磁路形成部材５０上に消磁コイル３Ｌを支持している。このように、第１の空隙Δ１には磁路形成部材５０の一部（上方に突出した部位５０ａ）が配置されている。
【００６４】
図２、３に示した構成の定着装置における、発熱を抑制している場合と、発熱を抑制していない場合のそれぞれにおける温度制御態様について図４により説明する。
【００６５】
図４（ａ）は前記図１９（ｂ）、図４（ｂ）は前記図１９（ａ）に対応する。太目の実線の矢印は励磁コイル２ａからの誘導磁束、細い実線の矢印は時間変化する該誘導磁束が発熱層３Ｅに生ずる誘導電流（渦電流）、破線矢印は消磁コイル３Ｌからの消磁磁束を示す。切り替え素子１６は定着スリーブの温度に応じてオン、オフが切り替えられる。消磁コイル３Ｌ、３Ｌは励磁コイル２ａから離れて定着スリーブ３００Ｈを間にして反対側に位置する。
【００６６】
図４（ａ）に示すようにＴ＜ＴｃからＴがＴｃ近傍までの場合、切り替え素子１６はオフとされる。整磁層３Ｃを構成する整磁合金層の温度Ｔがキュリー温度Ｔｃ未満のため、整磁層を構成する整磁合金が磁性体のままであり、励磁コイル２ａが発生させた誘導磁束が整磁層３Ｃを非透過となっている状態を示す。すなわち、キュリー点未満で整磁層３Ｃが磁束を透過させず、誘導磁束が消磁コイル３Ｌに届いていない状態を示している。よって、励磁コイル２ａによる誘導磁束は、制約なく発熱層３Ｅで渦電流を生じ、発熱層３Ｅを最大限発熱させることができる。このとき発熱は抑制されず９０％程度の効率で発熱する。この状態は図２２における１８０℃以下での△印を結ぶ特性線に対応する。
【００６７】
発熱層３Ｅの昇温によりＴ＞Ｔｃになったら、図４（ｂ）に示すように、切り替え素子１６をオンにする。整磁層３Ｃがキュリー温度以上となり励磁コイル２ａからの誘導磁束が整磁層３Ｃを透過して消磁コイル３Ｌに届くようになると図中点線の矢印で示すように消磁コイル３Ｌから誘導磁束が生ずる。消磁コイル３Ｌは金属の導電材料からなり、切り替え素子１６は該消磁コイル３Ｌからの前記誘導磁束による反発磁束を調整する磁束調整手段であり、スイッチ機能を有し導通／非導通の切り替えにより該反発磁束を調整する。
【００６８】
仮に、小サイズ通紙等で非通紙部が過昇温し、整磁層３Ｃを構成する整磁層３Ｃの温度Ｔがキュリー温度Ｔｃより高いため整磁層３Ｃを構成する整磁合金の磁性が失われて非磁性体となり、励磁コイル２ａからの誘導磁束が消磁コイル３Ｌに届いている状態になっても、図４（ａ）のように切り替え素子１６をオフのままにしている場合には、消磁コイル３Ｌに誘導電流が流れないので消磁機能が発現しない。
【００６９】
一方、図４（ｂ）に示すように、切り替え素子１６をオンに切り替えた場合には、消磁コイル３Ｌに消磁機能が発現し、励磁コイル２ａからの誘導磁束に対する消磁磁束（逆磁束）が発生するため、発熱層３Ｅを透過する実効磁束が低下する。
【００７０】
磁性体（上述した発熱層３Ｅの機能をも含む）である整磁層３Ｃはキュリー温度Ｔｃに達するまではほぼ瞬時に昇温し、キュリー温度Ｔｃに達すると磁性を失い、したがって昇温しなくなり、一定の温度を保持する。したがって、整磁層３Ｃをなす素材のキュリー温度が、この種の定着装置において現れる温度である１００〜３００℃になるように形成した磁性体で構成しておけば、定着スリーブ３００Ｈの発熱層が過熱することが無くなり、概ねキュリー温度に保持できるようになり、定着ローラ３表面における高い離型性と耐熱性等とを損なわず、また複雑な制御を必要としなくなる。
【００７１】
図１７で説明したように、図中△印で示した各温度における透磁率は設定温度を超えると急激に低下する。これは図２２で説明したように装置の発熱量と直接相関し、前述のように消磁回路の切り替え素子１６がオフ状態で消磁コイル３Ｌを短絡させていない場合には発熱量は低下せず、短絡状態になった場合に図２２に示すように発熱量がキュリー温度に依存して低下する。
【００７２】
本発明では、図２３（ｂ）で説明したように、消磁部材としての消磁コイル３Ｌが短絡されていない状態では定着スリーブ３００Ｈの内部にある内部部材に励磁コイル２ａからの誘導磁束が該内部部材に作用して、発熱損失を発生させていた課題に対し、図２乃至図４に示したように、励磁コイル２ａの磁路を形成する磁路形成部材５０を、消磁コイル３Ｌを間にして整磁層（定着スリーブ３００Ｈのうち磁束発生部２に対面する領域にある整磁層）と逆側の消磁コイル３Ｌの背面側に、内部部材６６を覆う態様で配置している。
【００７３】
磁路形成部材５０は消磁コイル３Ｌの背面で励磁コイル２ａからの磁束の磁路を形成することで磁束の透過を抑制し、励磁コイル２ａからの磁束が内部部材６６に達することによる発熱損失を抑制することができる。磁路形成部材５０は励磁コイル２ａからの磁束を誘導しやすい高透磁率の材料がよく、自身が誘導発熱しないように高抵抗材料が望ましい。より具体的にはソフトフェライトや磁性体粉を含み磁性を有したモールド材等で形成するのがよい。
【００７４】
このように、励磁コイル２ａの磁路を形成する磁路形成部材５０は、励磁コイル２ａからの誘導磁束を導く態様で内部部材６６に支持されていて、該誘導磁束を内部部材６６に対して磁気的に遮断する。こうして、本例では、消磁機能を制御可能とすることで、自己温度制御機能の発揮を調整でき、整磁層を使用時でも任意の高温に温度設定を可能とし、かつ高速なウォーミングアップや、温度オーバーシュートの抑制を実現する定着装置において、従来あった消磁部材を透過する磁束によって内部部材に生じていた発熱損失を低減できる。なお、消磁コイル３Ｌは、整磁層３Ｃよりも体積抵抗率の低い率の材料から構成することが好ましい。これにより、消磁性能が向上する。
【００７５】
例２の２：（発熱回転体が少なくとも発熱層を有した定着スリーブで、整磁層が定着スリーブの内側に独立して構成された例）：
本例は、発熱回転体が少なくとも発熱層を有した定着スリーブで、整磁層が定着スリーブの内側に独立して構成された例であり、図５乃至図７に構成及び動作態様を示す。
【００７６】
本例にかかる定着装置の要部構成を示した図５において、本例に係る定着ローラ３００’が、既に説明した図２乃至図４に示した前記例２の１における定着ローラ３００と異なる点は、前記例２の１における定着ローラ３００では整磁層３Ｃが定着スリーブ３００Ｈに含まれていたのに対して、本例では整磁層３Ｃが定着スリーブ３００Ｈ’とは別体の整磁板３００Ｃとして定着スリーブ３００Ｈ’の内側に構成されている。つまり、整磁板３００Ｃは、発熱層３Ｅを含む円筒体である定着スリーブ３００Ｈ’の湾曲した内周面に倣う湾曲板で形成すれば、定着スリーブ３００Ｈ’内周面に摺擦される際の摺動抵抗を減じることができる。
【００７７】
このように、整磁層３Ｃは定着スリーブ３００Ｈ’と接して配置することで感温性能を向上させ、定着スリーブ３００Ｈ’の過昇温に対しすぐさま伝熱することもできるが、例えば１ｍｍ以内の空隙を設けて配置し、かかる空隙を介した伝熱で整磁層をなす整磁合金を感温させることも可能である。
【００７８】
また、整磁板３００Ｃに対して、消磁部材空隙（第１の空隙Δ１）内を貫通した磁性材（磁路形成部材５０の突出した部位５０ａ）は空隙Δ４を介して離して配置することが望ましい。定着スリーブ３００Ｈ’の熱流速がほぼ直接流入し熱容量が増加するためである。
【００７９】
一方、前記図５の例に対して変更を加えた構成の図６(ａ)、(ｂ)に示した形態では定着スリーブ３００Ｈ’内面に対して整磁板３００Ｃは例えば１ｍｍの大きさの第４の空隙Δ４のギャップを設けて配置されていて、この点が図５とは異なっている。かかる相違としたのは、定着スリーブ３００Ｈ’の熱容量を低下させるためである。この場合には、整磁板３００Ｃに対して、消磁部材空隙（第１の空隙Δ１）内を貫通した磁性材（磁路形成部材５０の突出した部位５０ａ）は整磁板３００Ｃに接して配置することにより、整磁板５０と磁路形成部材５０の磁気結合を向上させ消磁効果を高めてもよい。
【００８０】
図６（ａ）は発熱抑制なしの場合、図６（ｂ）は発熱抑制ありの場合における磁束や過電流の発生状況を示したものであり、かかる態様は前記例２の１における図４（ａ）の発熱抑制なしの場合、図４（ｂ）の発熱抑制ありの場合にそれぞれ対応し、整磁機能の発現状況は同じであるので説明は省略する。
【００８１】
図５、図６における定着ローラの一部を半径方向で切り出し断面を図７に模視的（配列順を示すものであり全てが積層された構成に限定するものではない）に示している。図７において、最も内側に内部部材６６を備え、その外側方向には、矢印で示すようにニップ部に位置する用紙Ｓの画像面側に向かって、空気断熱層３Ｂ、磁路形成部材５０、空気断熱層３Ｂ、消磁部材５（消磁コイル３Ｌ、３Ｌ）、整磁板３００Ｃによる整磁層３Ｃ、空気断熱層３Ｂ、基材層３Ｊ、発熱層３Ｅ、酸化防止層３Ｄ２、弾性層３Ｆ、そして表層の離型層３Ｇから構成してある。これらのうち、基材層３Ｊ、発熱層３Ｅ、酸化防止層３Ｄ２、弾性層３Ｆ、離型層３Ｇなどは一体的な発熱回転体である定着スリーブ３００Ｈ’として構成されている。
【００８２】
内部部材６６は鉄、磁路形成部材５０はフェライト、消磁部材５は導電材による消磁コイル３Ｌ、整磁層３Ｃはｔ＝３００ｍｍの整磁合金、基材層３ＪはＰＩでｔ＝５０μｍ、発熱層３ＥはＣｕでｔ＝１５μｍ、酸化防止層３Ｄ２はニッケルストライクメッキ（例えば厚さ１μｍ以下）、弾性層３Ｆにはシリコーンゴム（例えば厚さ１５０μｍ）、離型層３ＧにはＰＦＡ（厚さ３０μｍ）などが用いられる。
【００８３】
例２の３：（消磁部材が導電板の例）：
本例では消磁部材として、例２の１、例２の２における消磁コイル３Ｌに代えて板状の低抵抗体を結線した態様で消磁部材を構成している。
【００８４】
消磁部材としては、図２、図４や図２１で示したようなリッツ線（Cu）等の低抵抗細線を用いたコイル形状とした消磁コイル３Ｌを用いてもよいがこれに限らず、図８に示されるような低抵抗体による２つの板状消磁材３５を、磁路形成部材５０の突出した部位５０ａを間にして対向した構成とし、これら２つの板状消磁部材３５を長手方向での両端部で結線し、途中に切り替え素子１６を介在させて回路を構成することで、例えば、図２に示した消磁コイル３Ｌに置き換えることができる。消磁部材はその形状を本例では板状のものを例示しているがこれに限定されない。
【００８５】
ここでは、板状消磁部材３５は励磁コイル２ａと対向させていて、銅体が配され間に空隙を有しその空隙内に磁性体（例えばフェライト）（磁路形成部材５０の突出した部位５０ａ）を配することで、消磁部材と励磁コイルの磁気結合が向上するため消磁性能が向上する。整磁層を透過した誘導磁束が、確実にフェライトコアを通じて導電体に通過することが望ましいからである。
【００８６】
切り替え素子１６をオフにした図８（ａ）の態様は図４（ａ）に対応し消磁部材に消磁電流は流れず、発熱抑制されていない。切り替え素子１６をオンにした図８（ｂ）の態様は図４（ｂ）に対応し消磁部材に消磁電流が流れ、発熱が抑制されている。
【００８７】
図８に示すように消磁部材として板状部材を用いる際にも、第５の空隙Δ５を有した内部に高透磁率、高抵抗材料を用いて、磁気結合を向上させることが望ましい。図８では矢印で概念的に板状部材から誘起される反発磁束を示しているがあくまで概念上のものである。図８（ｃ）は消磁部材等の断面を模視的に示している。
【００８８】
なお、整磁層が変形可能な条件としては、例えば材料が鉄、ニッケルを含む合金であり、厚みが１５０μｍ以下であることである。この条件が整えば整磁層を確実に変形させることができる。整磁層は、例えば変形可能な基層上にメッキにより磁性材層を形成して構成しても良い。整磁層を確実に変形させ、かつ整磁層の破断を低減することができる。
【００８９】
例２の４（ａ）：（消磁部材の発熱の制御例）：
反発磁束の調整で行う消磁部材の発熱の制御はマシン状態情報（ウォームアップの有無、継続時間、連続通紙か単発かなどの通紙状況、省エネモードの有無など）や定着装置内温度センサ情報に基づいて、消磁材のスイッチ（切り替え素子１６）の短絡を行えばよく、立上復帰時等では消磁材を非機能とさせ、キュリー温度以上への加熱も可能となる。つまりキュリー温度を１８０℃に設定して用いる際にも消磁機能を発揮させないことでキュリー温度以上の温度で定着が可能となる。
【００９０】
図５に示した定着装置の例で示すと、通常使用時は、図９（ａ）に示すように、切り替え素子１６をオンにして発熱抑制をする。また、高温定着の必要がある場合や休止後の立上復帰時などの場合には、図９（ｂ）に示すように、切り替え素子１６をオフにして発熱抑制を解除する。
【００９１】
例３：（発熱回転体の例）：
定着に用いる発熱回転体としては、定着スリーブのような円筒状のスリーブ、該スリーブを可撓性のあるベルト状にした定着ベルト、定着スリーブのように肉厚の薄い中空状でなく中実或いは肉厚の厚いローラ状にする構成の何れでもよく、さらに、整磁層が発熱層と別体の場合、整磁層は発熱層に対して固定されてもよく、固定されていなくてもよい。固定されていない後者の場合、ベルトやスリーブが発熱層を有し、ベルトを巻きつけるローラが整磁層を有する構成であってもよい。
【００９２】
図１０に例示する。図１０を用いて２つの態様を説明する。
第１の態様：図２に示した構成の中、磁束発生部２、定着スリーブ３００Ｈ、励磁コイル３Ｌ、磁路形成部材５０、切り替え素子１６にかかる構成部分を採用し、定着スリーブ３００Ｈに定着ベルト７０をかけ回し、該定着ベルト７０他端側を定着回転体７５で張架し、定着回転体７５に加圧ローラ４を圧接させた構成である。定着スリーブ３００Ｈは整磁層、発熱層を有する。この例では定着スリーブ３００Ｈが加熱回転体になり、定着ベルト７０を支持するので、肉厚を増すなどして剛性を高める必要がある。
【００９３】
第２の態様：第１の態様で説明した図１０に示した構成の中、定着スリーブ３００Ｈは加圧回転体ではなく、定着ベルト７０を支持するためだけのローラとして構成する。また、定着ベルト７０は発熱層及び整磁層を含ませることで加熱回転体として構成する。この例でも定着スリーブ３００Ｈが加熱回転体になり、定着ベルト７０を支持するので、肉厚を増すなどして剛性を高める必要がある。
【００９４】
これら第１、第２の何れの態様においても、定着回転体７５と加圧ローラ４間に用紙Ｓを通紙することで定着を行う。
【００９５】
図１１は従来の内部部材損失が発生する場合と、本発明により損失を低減させた際の発熱比率の比較を示している。これは前記図２乃至図４で示した定着装置における作用効果のデータであり、１２００Ｗ投入時の発熱比率を示している。本発明によれば、内部部材への損失が低減され、トナー溶融に使用される整磁部材を含むスリーブ発熱量が向上する。
【符号の説明】
【００９６】
２  磁束発生部
２ａ励磁コイル
２ｃ  センターコア
２ｂ  足コア
２ｄ  アーチコア
３、３０、３００  定着ローラ
３Ｂ  空気断熱層
３Ｃ  整磁層
３Ｄ１  酸化防止層
３Ｄ２  酸化防止層
３Ｅ  発熱層
３Ｆ  弾性層
３Ｇ  離型層
３Ｌ  消磁コイル
３Ｈ、３００Ｈ  定着スリーブ
４  加圧ローラ
５  消磁部材
６  軸受
６Ｒ  右軸
６Ｌ  左軸
７Ｒ、７Ｌ  フランジ
８Ｌ、８Ｒ  側板
９Ｒ、９Ｌ  軸部
１６  切り替え素子
２０  定着装置
３５  板状消磁部材
３９  自動両面装置
４０  給紙トレイ
４１  感光体
４２  帯電装置
４３  ミラー
４４  現像手段
４４ａ  現像ローラ
４６  クリーニング手段
４６ａ  ブレード
４７  転写部
４８  転写装置
４９  レジストローラ
５０  磁路形成部材
５０ａ  突出した部位
５５  ニップ部材
６６  内部部材
７０  定着ベルト
８０  発熱損失
１１０  給紙コロ群
１５０  露光部
３００Ｃ  整磁板
Ｅ  インバータ
Ｌｂ  露光光
Ｓ  用紙
Ｔｎ  トナー
Δ１  第１の空隙
Δ２  第２の空隙
Δ３  励磁コイルの内側空間部
Δ４  第４の空隙
Δ５  第５の空隙
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９７】
【特許文献１】特開２００１−１３８０５号公報
【特許文献２】特許２９７５４３５号公報
【特許文献３】特開２００９−０５８８２９号公報
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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