(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも電磁誘導発熱層を有する被加熱体と、この被加熱体の電磁誘導発熱層に向かって対向配置されて電磁誘導発熱層を貫く変動磁界を生成する励磁コイルとを備えた電磁誘導加熱装置において、
励磁コイルと電磁誘導発熱層とを挟むように強磁性体を配置し、
電磁誘導発熱層には、厚さが１μｍ〜１５μｍで且つ固有抵抗値が２．７×１０−８Ωｍ以下の非磁性導電性材料を用い、
励磁コイルに印加する交流電圧には周波数が２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚを用いたことを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項２】
請求項１記載の電磁誘導加熱装置において、
被加熱体が所定方向へ移動し、励磁コイルから生成される変動磁界が被加熱体の移動方向に直交する幅方向に亘って作用せしめられることを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項３】
請求項１記載の電磁誘導加熱装置において、
電磁誘導発熱層は、厚さが２μｍ〜１５μｍの銅であることを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項４】
請求項１記載の電磁誘導加熱装置において、
電磁誘導発熱層と励磁コイルとの間の距離を５ｍｍ以内に設定したことを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項５】
請求項１記載の電磁誘導加熱装置のうち、電磁誘導発熱層を挟んで対向配置された複数の励磁コイルを備える態様において、
複数の励磁コイルは、互いに和動接続結合にて接続されていることを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項６】
電磁誘導発熱層を有し且つ未定着像が担持搬送せしめられる像担持搬送体と、
この像担持搬送体の電磁誘導発熱層に向かって対向配置されて電磁誘導発熱層を貫く変動磁界を生成する励磁コイルと、
励磁コイルと電磁誘導発熱層を挟むように配置された強磁性体と、
像担持搬送体上に未定着像を形成する作像手段と、
像担持搬送体の励磁コイルに対向する部位の下流位置に配設され且つ像担持搬送体上で溶融した未定着像を記録材上に少なくとも押圧して転写、定着する定着手段とを備え、
電磁誘導発熱層には、厚さが１μｍ〜１５μｍで且つ固有抵抗値が２．７×１０−８Ωｍ以下の非磁性導電性材料を用い、
励磁コイルに印加する交流電圧には周波数が２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚを用いたことを特徴とする画像記録装置。
【請求項７】
請求項６記載の画像記録装置において、
励磁コイルに印加される交流電圧条件は、像担持搬送体上に担持される未定着像の定着手段で定着される直前の温度が像形成粒子の軟化点温度以上となるように設定され、
定着手段による押圧条件は、記録材が像担持搬送体から分離する瞬間の定着像温度が像形成粒子の軟化点温度未満になるように設定されることを特徴とする画像記録装置。
【請求項８】
請求項６記載の画像記録装置において、
像担持搬送体は、基層と、未定着像が担持される表面離型層と、前記基層と表面離型層との間に介在せしめられる電磁誘導発熱層とを備えていることを特徴とする画像記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁誘導加熱を利用した電磁誘導加熱装置に係り、特に、被加熱体側の電磁誘導発熱層構造及び励磁コイルの励磁条件を改良した電磁誘導加熱装置及びこれを用いた画像記録装置並びに電磁誘導加熱用被加熱体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複写機、プリンタなどに代表される画像記録装置では、未定着トナー像を記録材に定着させるための加熱定着装置が用いられている。この加熱定着装置は、例えばハロゲンランプを用いた熱ロール方式が主流であり、他には加熱源として帯状ヒータを無端ベルトからなる定着ベルト内面に接触させて定着を行う方式などがある。
また、中間転写体から記録材にトナー像を転写する際に、トナー像を加熱して転写と定着とを同時に行う態様の画像記録装置も知られている。この種の画像記録装置は、離型性を有する中間転写体に感光体ドラム等の像形成担持体上のトナー像を一次転写し、この中間転写体上のトナー像を加熱・加圧手段からなる加熱定着装置により記録材上に溶融して二次転写と同時に定着させるものである。
この加熱定着装置は、例えば中間転写体を介して圧接される加熱ロール及び加圧ロールを備えており、両者の圧接部で加熱ロールにより中間転写体上のトナーを溶融すると共に記録材に浸透させ、この記録材を中間転写体の離型効果を利用して中間転写体から剥離するものである。
このように転写と定着とを同時に行う画像記録装置は、例えば、特開平２−１０６７７４号公報、特公昭６４−１０２７号公報、特開昭５７−１６３２６４号公報、特開昭５０−１０７９３６号公報、特開昭４９−７８５５９号公報などに記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の加熱定着装置では、以下に示すような技術的課題がある。
加熱定着装置のうち、加熱源としてハロゲンランプを用いる態様にあっては、放射加熱方式であり、未定着トナー像等の加熱対象物までの熱伝達の効率が低く、熱損失が大きい。また、加熱対象物を直接加熱するものではないので、加熱対象物に所定の熱量を付与するまでに時間がかかるといった技術的課題を有している。
これに対し、加熱源として帯状ヒータ等を用いる態様にあっては、被加熱体である定着ベルトにヒータを加圧接触させてヒータ自体を加熱発熱させ、この熱を被加熱体に直接的に熱伝達させるので、上述した技術的課題は解決されるものの、被加熱体に帯状ヒータを摺動しながら密着させる分駆動トルクが大きくなり、小型機にしか適用できないといった技術的課題を有する。
【０００４】
また、転写同時定着方式の画像記録装置にあっても、加熱定着装置は、加熱ロールに熱を与えて被加熱体である中間転写体に熱伝導する方式を採用しているため、中間転写体全体を加熱しなければならず、その分、熱的な損失が大きいという技術的課題は避けられない。
【０００５】
このような技術的課題を解決する手段として電磁誘導加熱方式を利用した電磁誘導加熱装置が提案されている。
この電磁誘導加熱装置は、導電性材料からなる電磁誘導発熱層を有する被加熱体と、この被加熱体の表面と非接触配置される励磁コイルとを具備したものであり、励磁コイルに交流電圧を印加することで電磁誘導発熱層を貫く変動磁界を生成し、この変動磁界により電磁誘導発熱層内に渦電流を発生させ、電磁誘導発熱層を自己発熱させることで、被加熱体と接触する未定着トナー像等を直接加熱させるものである。
尚、この種の電磁誘導加熱装置を定着装置として利用した先行例には例えば特開平１０−３０１４１５号公報に示されるものが知られており、また、本件出願人は、転写同時定着方式の画像記録装置に電磁誘導加熱装置を利用したものを既に提案している（例えば特願平１０−１７２２４２号）。
【０００６】
このような電磁誘導加熱装置にあっては、確かに、熱効率を損なう介在物を少なくし、被加熱体に直接的に熱を付与する方式を採用するため、被加熱体の熱効率を良好に保つことができるほか、被加熱体の必要なところだけを局所的に加熱できる分、熱的な損失を最小限に抑えることができる点で好ましい。
この場合、電磁誘導発熱層の選定や励磁コイルへの交流電圧の印加条件をどのようにすべきかについては適宜選定できることは勿論であるが、電磁誘導発熱層の選定や励磁コイルへの交流電圧の印加条件によっては、被加熱体の熱効率を十分に高めることができず、電源の大容量化を余儀なくされてしまうという事態が起こり得る。
すなわち、例えば電磁誘導発熱層を厚膜化して用いると、その分、熱容量が大きくなるため、被加熱体の熱効率が悪化してしまう。
このような不具合に対しては、電磁誘導発熱層を薄膜化して熱容量を小さくすることが考えられるが、このような要請下において、例えば電磁誘導発熱層として鉄やニッケルなどの強磁性体を採用して薄膜化してしまうと、駆動電源の大容量化を余儀なくせざるを得ないという技術的課題が生じてしまう。
特に、転写同時定着方式の画像記録装置などにおいて、電源容量の大型化に伴って装置の大型化が余儀なくされてしまい、また、被加熱体の熱効率が損なわれれば、被加熱体の瞬間的な加熱及び冷却が困難になってしまい、例えば被加熱体である中間転写体に熱が不必要に蓄積されてしまい、次の画像形成動作に支障を来すような懸念が起こり得る。
【０００７】
本発明は以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、電磁誘導発熱層を有する被加熱体を効率的に加熱することができ、しかも、励磁コイルを含む交流回路に対して高い力率の設定を可能とし、小容量電源を使用できるようにした電磁誘導加熱装置を提供するものである。
また、本発明は、転写同時定着方式の画像記録装置に上述した電磁誘導加熱装置を用いることで、瞬間的な加熱及び冷却を可能とし、記録材への画像の転写定着性を常時良好に保つと共に、限られた電力で高速画像記録を実現することができる画像記録装置を提供するものである。
更に、本発明は、上述した電磁誘導加熱装置を構築する上で必要な電磁誘導加熱用被加熱体を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、図１（ａ）に示すように、少なくとも電磁誘導発熱層１ｂを有する被加熱体１と、この被加熱体１の電磁誘導発熱層１ｂに向かって対向配置されて電磁誘導発熱層１ｂを貫く変動磁界Ｈを生成する励磁コイル２とを備えた電磁誘導加熱装置において、励磁コイル２と電磁誘導発熱層１ｂとを挟むように強磁性体を配置し、電磁誘導発熱層１ｂには、厚さが１μｍ〜１５μｍで且つ固有抵抗値が２．７×１０−８Ωｍ以下の非磁性導電性材料を用い、励磁コイル２に印加する交流電圧には周波数が２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚを用いたことを特徴とするものである。
【０００９】
このような技術的手段において、被加熱体１としては、少なくとも電磁誘導発熱層１ｂを具備していればよく、像担持搬送体や定着ロールなど広く含む。
そして、被加熱体１としては固定された態様でも差し支えないが、画像記録装置に適用する場合には、被加熱体１が移動する態様が好ましい。この場合には、被加熱体１が所定方向へ移動し、励磁コイル２から生成される変動磁界Ｈが被加熱体１の移動方向に直交する幅方向に亘って作用せしめられるようにすればよい。
ここで、電磁誘導発熱層１ｂとは、励磁コイル２から生成される変動磁界Ｈによって渦電流Ｉｃを発生させ、この渦電流Ｉｃによって発熱（ジュール熱）するものであれば、導電性金属を始め適宜選定して差し支えない。
【００１０】
また、励磁コイル２は、交流電圧が印加されたときに変動磁界を生成するものであれば、コイル線材を適宜巻回させる態様でもよいし、予め基準パターン部が繰り返し形成された平板導体を用い、この平板導体の基準パターン部を順次重ね合わせて積層することで平面積層コイルを構成するなど適宜選定して差し支えない。
この場合において、励磁コイル２の取付構造としては台座に保持するなど適宜選定して差し支えなく、また、変動磁界の生成効率を上げるために磁性コアを組み込む等適宜設計変更して差し支えない。
そして、励磁コイル２については、被加熱体１の一方の面側に一若しくは複数設けるようにしてもよいし、被加熱体１を挟むように複数の励磁コイル２を配設するなど適宜選定して差し支えない。
【００１１】
更に、本発明においては、電磁誘導発熱層１ｂとしては、▲１▼厚さが１μｍ〜１５μｍの導電性材料であること、▲２▼導電性材料の固有抵抗値が２．７×１０-8Ωｍ以下であることが要求される。
▲１▼の厚さ条件について、１μｍ未満では、薄膜過ぎて抵抗値が大きくなるため渦電流Ｉｃが流れ難くなってしまい、一方、１５μｍを超えると、熱容量が大きくなり、その分、電磁誘導発熱層１ｂでの蓄熱現象が目立ってくるという点で好ましくない。特に、非磁性金属（例えば銅、銀、アルミニウム）の場合には、力率が低くなり、電源容量を大きくしなければ必要なジュール熱を得ることが困難になってしまう。
また、▲２▼の固有抵抗値条件については、２．７×１０-8Ωｍ以下であるということは、銅、銀、アルミニウム又はこれに相当する程度の材料を意味する。
特に、エッチング処理などによる製造容易性及びコストの点から電磁誘導発熱層１ｂとしては銅が好ましいが、電磁誘導発熱層１ｂとして銅を用いる際には厚さが２μｍ〜１５μｍであることが好ましい。
【００１２】
更にまた、励磁コイル２に印加する交流電圧条件としては、周波数が２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲が好ましく、上記の条件▲１▼▲２▼を満足する電磁誘導発熱層１ｂに対して良好な電磁誘導発熱状態が得られる。
ここで、周波数が２０ｋＨｚ未満（可聴域）であると騒音、振動の問題があり、１００ｋＨｚを超えると、電源回路損失のほか、放射ノイズやラインノイズが大きくなり過ぎるという制約がある。
【００１３】
また、電磁誘導発熱層１ｂと励磁コイル２との間の距離については適宜選定して差し支えないが、力率を高めるために、電磁誘導発熱層１ｂと励磁コイル２との結合係数を大きくする観点からすれば、両者間の距離を非接触で５ｍｍ以内に設定することが好ましい。
更に、上述の電磁誘導加熱装置のうち、電磁誘導発熱層１ｂを挟んで対向配置される複数の励磁コイル２を備える態様において、複数の励磁コイル２は、互いに和動接続結合にて接続することが好ましい。
【００１４】
また、本発明は、電磁誘導加熱装置のみならず、これを用いた画像記録装置をも対象とする。
すなわち、本発明は、図１（ｂ）に示すように、電磁誘導発熱層１ｂを有し且つ未定着像Ｔが担持搬送せしめられる被加熱体１（図１（ａ）参照）としての像担持搬送体５と、この像担持搬送体５の電磁誘導発熱層１ｂに向かって対向配置されて電磁誘導発熱層１ｂを貫く変動磁界Ｈ（図１（ａ）参照）を生成する励磁コイル２と、励磁コイル２と電磁誘導発熱層１ｂを挟むように配置された強磁性体と、像担持搬送体５上に未定着像を形成する作像手段６と、像担持搬送体５の励磁コイル２に対向する部位の下流位置に配設され且つ像担持搬送体５上で溶融した未定着像Ｔを記録材８上に少なくとも押圧して転写、定着する定着手段７とを備え、電磁誘導発熱層１ｂには、厚さが１μｍ〜１５μｍで且つ固有抵抗値が２．７×１０−８Ωｍ以下の非磁性導電性材料を用い、励磁コイル２に印加する交流電圧には周波数が２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚを用いたことを特徴とするものである。
【００１５】
このような画像記録装置において、像担持搬送体５は、電磁誘導発熱層１ｂを具備した被加熱体１であればよく、その形態としては、ベルト状、ドラム状を問わない。
また、定着手段７は、少なくとも押圧部材にて像担持搬送体５上の未定着像Ｔを押圧するものであればよく、転写バイアスを印加するなどして補助的に静電転写するものをも含む。
【００１６】
更に、このような画像記録装置において、励磁コイル２及び定着手段７の好ましい使用条件としては、励磁コイル２に印加される交流電圧条件は、像担持搬送体５上に担持される未定着像Ｔの定着手段７で定着される直前の温度が像形成粒子の軟化点温度以上となるように設定され、定着手段７による押圧条件は、記録材８が像担持搬送体５から分離する瞬間の定着像温度が像形成粒子の軟化点温度未満になるように設定されることがよい。
このような使用条件の下では、定着手段７を通過した時点で像担持搬送体５上の像は記録材８側に転移して確実に定着像として保持されることになり、像担持搬送体５の温度は次の作像手段６による作像サイクルに到る前に確実に冷却される点で好ましい。
【００１７】
また、像担持搬送体５としては、像担持搬送体５の剛性や記録材８への転写性などを考慮すると、ある程度の剛性を確保する基層１ａと、記録材８への転写性を良好に保つ表面離型層１ｃと、基層１ａ及び表面離型層１ｃ間に介在せしめられる電磁誘導発熱層１ｂとを具備する態様が好ましい（図１（ａ）参照）。
ここで、表面離型層１ｃとしては特に弾性を具備しなくても差し支えないが、未定着像Ｔの記録材８への転写性をより良好に保つという観点からすれば、表面離型層１ｃに弾性を具備させるか、あるいは、電磁誘導発熱層１ｂと表面離型層１ｃとの間に弾性層を介在させることが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図２は本発明が適用された画像記録装置の実施の形態１を示す説明図である。同図において、この画像記録装置は、周面が周回移動する中間転写ベルト５５を備えており、この中間転写ベルト５５と対向する位置に、それぞれ、イエロ、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成する４つの作像ユニット５７（具体的には５７Ｙ，５７Ｍ，５７Ｃ，５７Ｋ）が配設されている。各作像ユニット５７（５７Ｙ〜５７Ｋ）は、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム５１と、感光体ドラム５１表面を略一様に帯電する帯電装置５２と、感光体ドラム５１にレーザ光を照射して潜像を形成する露光装置５３と、感光体ドラム５１上の潜像にトナーを選択的に転移させてトナー像を形成する現像装置５４とを備えている。
尚、符号５６は中間転写ベルト５５を挟んで感光体ドラム５１と対向するように配置され、感光体ドラム５１と中間転写ベルト５５との間に所定のニップ域を形成して感光体ドラム５１上の各色トナー像を中間転写ベルト５５側に一次転写させる一次転写ロールである。
【００２０】
また、本実施の形態において、中間転写ベルト５５は５つの張架ロール６１〜６５によって周回可能に張架されている。
ここで、張架ロール６１〜６５のうち、６１は中間転写ベルト５５を駆動する駆動ロール、６２は中間転写ベルト５５に張力を付与するテンションロール、６３，６４は各作像ユニット５７の下流側に配設される従動ロール、６５は中間転写ベルト５５上のトナー像を記録材としての用紙Ｐに二次転写、定着するための定着装置８０の一要素であるバックアップロールである。
そして、本実施の形態では、定着装置８０は、バックアップロール６５と、中間転写ベルト５５をバックアップロール６５側に加圧する加圧ロール６６とを備えており、中間転写ベルト５５と加圧ロール６６とが圧接されるニップ部（二次転写部）に、図示しない搬送デバイスにより送り込まれた記録材としての用紙Ｐに中間転写ベルト５５上のトナー像を転写、定着するようになっている。
尚、符号９１は定着装置８０のニップ部に用紙Ｐを案内搬送する入口側ガイド、９２は定着装置８０のニップ部を通過した用紙Ｐを案内排出する出口側ガイドである。
【００２１】
更に、本実施の形態では、中間転写ベルト５５の定着装置８０よりも上流側には電磁誘導加熱装置７０が設けられている。
この電磁誘導加熱装置７０は、図２〜図４に示すように、中間転写ベルト５５を被加熱体とし、この中間転写ベルト５５に対して変動磁界生成用の励磁コイル（具体的には７１，７２）を配設したものである。
【００２２】
本実施の形態において、中間転写ベルト５５は、例えば図３（ａ）に示すように、耐熱性の高いシート状部材からなる基層５５ａと、その上に積層された電磁誘導発熱層（導電層）５５ｂと、最も上層となる表面離型層５５ｃとの３層を基本的に備えていることが好ましい。
ここで、基層５５ａはポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド等に代表される耐熱性の高い樹脂を用いているが、厚さが２０〜５０μｍ程度の薄膜の場合、強度補強や抵抗調整のためのフィラーや導電性材料などを混入してもよい。
【００２３】
また、電磁誘導発熱層５５ｂは、電磁誘導加熱作用により自己発熱するものであれば適宜選定し得るが、本実施の形態では、電磁誘導発熱層５５ｂの厚さは１μｍ〜１５μｍで、固有抵抗値が２．７×１０-8Ωｍ以下の電気良導電性材料からなり、渦電流損により生じさせるものが用いられる。
このとき、厚さの下限である１μｍ未満になると、渦電流が発生し難くなり、一方、厚さの上限である１５μｍを超えると、熱容量が大きくなる点で好ましくなく、非磁性金属（例えば銅、銀、アルミニウム）の場合には力率が低くなってしまう。
本実施の形態では、この条件を満足する電磁誘導発熱層５５ｂとしては、例えば銅、銀、アルミニウム又はこれに相当する耐熱性有機導電体などが挙げられる。
特に、固有抵抗値や熱効率の点、中間転写ベルト５５の電磁誘導発熱層５５ｂとしての製造容易性（エッチング処理の容易性など）、さらには、コストの面などを考慮すると、銅は最適である。
但し、銅の場合、電磁誘導発熱層５５ｂの厚さは２μｍ〜１５μｍの範囲で用いるのが好ましい。
【００２４】
更に、表面離型層５５ｃとしては、離型性の高いシート又はコート層であることが好ましく、例えばフッ素樹脂、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などが用いられる。特に、表面離型層５５ｃの材料を弾性材料で構成する場合には、トナーを包み込むような状態で密着するため、画像の劣化が少なく画像光沢が均一になる点で好ましい。
【００２５】
更にまた、図３（ｂ）に示すように、表面離型層５５ｃと電磁誘導発熱層５５ｂとの間に弾性層や抵抗調整層などの中間層５５ｄを介在させるようにしてもよい。尚、表面離型層５５ｃ自体が弾性や抵抗調整の機能を具備していればこのような中間層５５ｄを具備しなくてよいことは勿論である。
【００２６】
また、本実施の形態において、励磁コイルは、図４に示すように、中間転写ベルト５５の外側に配設される第一励磁コイル７１と、中間転写ベルト５５の内側に配置される第二励磁コイル７２とからなり、これらの励磁コイル７１，７２は電磁気的に和動接続結合されたペアコイルである。
このように和動接続結合された励磁コイル（７１，７２）は、生成される変動磁界が中間転写ベルト５５の電磁誘導発熱層５５ｂを貫通するように配設されている。
そして、各励磁コイル７１，７２は夫々断面Ｅ字状の磁性コア７３，７４に巻回されている。
本実施の形態では、磁性コア７３，７４としてはフェライトコアなどの強磁性体が用いられており、漏洩磁束の収束やコイルの高インダクタンス化を可能とするものであるが、特にはヒステリシス損や渦電流損が極小さいものが好ましい。
【００２７】
また、和動接続結合された励磁コイル７１，７２は単一の電源装置７５で駆動されており、この電源装置７５からは２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚｋの高周波交流電圧が印加されている。
本実施の形態において、励磁コイル７１，７２に印加される交流電圧の周波数は、主に電磁誘導発熱層５５ｂの厚さと透磁率及び固有抵抗値で決定されるが、電磁誘導発熱層５５ｂの厚さが薄膜の場合、励磁コイル７１，７２から生成される変動磁界が電磁誘導発熱層５５ｂに対して垂直に鎖交するように、励磁コイル７１，７２が配置されると、渦電流損は大きくなる。この点を考慮すると、例えば電磁誘導発熱層５５ｂの厚さが２〜１５μｍの銅であれば周波数は２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚが最適である。
このとき、周波数が２０ｋＨｚ未満であると、可聴域でノイズなどの騒音の問題が起こると共に、振動の影響を与え易い点で好ましくない。一方、周波数が１００ｋＨｚを超えると、電源装置７５自体での高周波損失のほか、放射ノイズやラインノイズが無視できなくなる点で好ましくない。
【００２８】
更に、本実施の形態において、各励磁コイル７１，７２と電磁誘導発熱層５５ｂとの間の距離ｄ1，ｄ2（本例ではｄ1＝ｄ2＝ｄ）は５ｍｍ以下に設定されている。
ここで、各励磁コイル７１，７２と電磁誘導発熱層５５ｂとの間の距離ｄ1，ｄ2が５ｍｍを超えると、励磁コイル７１，７２と電磁誘導発熱層５５ｂとの結合係数（ｋ＝Ｍ／｛√（Ｌ1×Ｌ2）｝，ｋ：結合係数，Ｍ：相互インダクタンス，Ｌ1：コイルインダクタンス，Ｌ2：電磁誘導発熱層５５ｂのインダクタンス成分）が大きく低下するので、力率が下がり電源容量を増加させなければならないことによる。
【００２９】
尚、本実施の形態では、励磁コイルとしては、複数の励磁コイル７１，７２を和動接続結合したものが用いられているが、これに限られるものではなく、中間転写ベルト５５の外側若しくは内側の少なくともいずれか一方に配置するようにしてもよい。この場合において、励磁コイルの数としては一つに限られるものではなく、複数列に亘って別個若しくは和動接続結合した状態で配設するようにしてもよい。
【００３０】
次に、本実施の形態に係る画像記録装置の作動について説明する。
図２に示すように、画像情報はイエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色の像に分解され、各作像ユニット５７（５７Ｙ，５７Ｍ，５７Ｃ，５７Ｋ）により、感光体ドラム５１上にそれぞれ異なる色のトナー像Ｔが形成される。
一方、中間転写ベルト５５は一定方向に循環移動しており、各作像ユニット５７の一次転写部Ｘでは、一次転写ロール５６からの転写電界により、感光体ドラム５１上のトナー像Ｔが中間転写ベルト５５側に転写される。
【００３１】
そして、４つの作像ユニット５７Ｙ〜５７Ｋからトナー像Ｔが順次転写された後、重ね合わされた４色のトナー像Ｔは中間転写ベルト５５の移動により電磁誘導加熱装置７０と対向する加熱領域Ｚに搬送される。
この加熱領域Ｚでは、中間転写ベルト５５上の４色のトナー像が、電磁誘導加熱による電磁誘導発熱層５５ｂの発熱により溶融される。
この後、溶融したトナー像Ｔは二次転写部Ｙで定着装置８０により室温の記録材としての用紙Ｐと圧接され、トナー像Ｔが用紙Ｐに瞬時に浸透して転写定着されると共に、トナー像Ｔは定着装置８０のニップ域の出口に向かって搬送される間に冷却される。ニップ域の出口では、トナーの温度は十分に低くなっており、トナーの凝集力が大きいため、オフセットを生じることなくトナー像はそのまま略完全に用紙Ｐ上に転写定着される。
【００３２】
上記のような４つの作像ユニット５７（５７Ｙ〜５７Ｋ）を配列したタンデム方式の装置では、１つの感光体ドラムを４サイクルする方式に比べて約４倍の生産性を有しており、高速でカラー画像を得ることが可能である。
しかし、４サイクル方式の場合は用紙Ｐへの転写定着は４サイクルに１度であるが、タンデム方式では連続して用紙Ｐが送られてくるため、中間転写ベルト５５への熱負荷が大きくなり、感光体ドラム５１を昇温させるという問題を発生し易くなる。このため、従来のタンデム方式の装置では、なかなかこの問題を解決することができなかった。しかし、本実施の形態の画像記録装置では、電磁誘導加熱装置７０により中間転写ベルト５５を局所的且つ選択的に加熱できるため、高速で画像を形成しても熱の蓄積が生じにくいといった利点がある。また、中間転写ベルト５５上のトナー像を迅速に加熱することができるため、消費エネルギーを低く抑えることができる。
【００３３】
このような画像記録工程において、電磁誘導発熱層５５ｂの厚さは、熱容量、周波数、必要な渦電流発熱量、電磁誘導発熱層５５ｂ材料の固有抵抗値と透磁率等から設定されるが、本実施の形態では、例えば厚さが２μｍ〜１５μｍの銅が用いられている。
今、例えば電磁誘導発熱層５５ｂの厚さが２μｍ未満の銅の場合、渦電流が流れる場所の抵抗値は薄膜のために増大し、渦電流が流れにくくなる。従って、高電流または高電圧を励磁コイル７１，７２に印加する必要が生じるといった欠点がある。
また、例えば電磁誘導発熱層５５ｂの厚さが１５μｍより大きい銅の場合には、力率のピークが２０ｋＨｚを下回り、可聴域の周波数（２０ｋＨｚ未満）で力率が最適となるため、１５μｍより厚くしない方がよい。
更に、電磁誘導発熱層５５ｂの厚さは、熱容量の観点から１５μｍ以下が好ましく、この厚さより大きくなると、電磁誘導発熱層５５ｂ自体に蓄積される熱量が無視できない程度に増大してしまい、中間転写ベルト５５自体の温度上昇を引き起こすため、中間転写ベルト５５を冷却する冷却装置等が必要になってしまう。
更にまた、厚さが１５μｍ以下の低熱容量の電磁誘導発熱層５５ｂであれば、瞬間的な加熱が可能となり、瞬間的に熱量を伝達できるため、例えば転写同時定着方式の画像記録装置では、加熱のスタンバイ時間を無くすことができ、一方、溶融したトナー像を室温の用紙Ｐに転写定着すれば、熱伝達によって電磁誘導発熱層５５ｂを有する中間転写ベルト５５は室温に近い温度まで自然に冷却されるといった利点がある。
【００３４】
この点、仮に、電磁誘導発熱層が厚さ１５μｍ以下のニッケルや鉄などの強磁性体薄膜からなる比較の形態では、表皮厚さが浅く固有抵抗値も大きいため、定電流電源装置からみたインピーダンスは交流電圧の周波数（１０〜１００ｋＨｚ）と共に線形的に上昇する。
このとき、ニッケルや鉄の力率は銅よりも低いために電源装置を大容量化しなければならない点で好ましくない。
これらの性能評価については、後述する実施例にて詳述する。
【００３５】
◎実施の形態２
図５は本発明が適用された画像記録装置の実施の形態２を示す。尚、本実施の形態は、参考形態に係る電磁誘導加熱装置７０を使用した態様を示す。
同図において、画像記録装置は、誘電体からなる記録ドラム１０１を有し、この記録ドラム１０１の周囲には、記録ドラム１０１の表面を略一様に帯電する帯電装置１０２と、この記録ドラム１０１にコロナイオン流を作用させて潜像を形成する記録ヘッド１０３と、記録ドラム１０１に形成された各色成分潜像を対応するトナーの付着により現像するロータリー現像装置１０４と、記録ドラム１０１上の残留トナーを清掃するクリーナ１０５とを配設したものである。
更に、記録ドラム１０１には中間転写ドラム１１０が一次転写部Ｘにて接触転動可能に配設されており、この中間転写ドラム１１０に記録ドラム１０１上のトナー像Ｔが一次転写される一方、中間転写ドラム１１０には二次転写部Ｙにて転写定着用の加圧ロール１２０が圧接配置されており、更に、中間転写ドラム１１０のトナー像搬送方向における二次転写部Ｙの上流側には、中間転写ドラム１１０の外周面に近接対向するように電磁誘導加熱装置７０が配設されている。
【００３６】
特に、本実施の形態では、中間転写ドラム１１０は、例えば多孔質セラミックスからなる断熱性の基材ロール１１０ｍ上に、例えば２０μｍの半導電性の基層１１０ａを形成し、この上には厚さ１μｍ〜１５μｍで且つ２．７×１０-8Ωｍの導電性材料、例えば５μｍの銅からなる電磁誘導発熱層１１０ｂを積層し、更にその上に６０μｍの弾性層１１０ｄ及び１０μｍの離型層１１０ｃを順次積層したものである。
そして、電磁誘導加熱装置７０は、例えば中間転写ドラム１１０の外側に励磁コイル７１を配設し、この励磁コイル７１には単一の電源装置７５にて２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの高周波交流電圧を印加することで励磁コイル７１から変動磁界を生成し、この変動磁界にて電磁誘導発熱層１１０ｂを電磁誘導加熱するようにしたものである。
【００３７】
従って、本実施の形態では、記録ドラム１０１が４回転する間に各色成分トナー像が順次記録ドラム１０１上に形成される。
一方、中間転写ドラム１１０は記録ドラム１０１と共に回動し、記録ドラム１０１上に形成された各色成分トナー像Ｔが中間転写ドラム１１０側に順次一次転写される。
【００３８】
この後、中間転写ドラム１１０上のトナー像Ｔが電磁誘導加熱装置７０による加熱領域Ｚを通過すると、中間転写ドラム１１０上のトナー像は略瞬時に加熱され溶融される。
そして、溶融したトナー像Ｔは二次転写部Ｙで室温の用紙Ｐに接触すると急激に冷却される。すなわち、溶融したトナーは、二次転写部Ｙのニップ域で用紙Ｐに圧接されることにより瞬時に転写定着され、その後ニップ域の出口に向かって搬送される間に冷却される。このため、二次転写部Ｙのニップ域の出口では、トナーの温度は十分に低くなっており、トナーの凝集力が大きいため、オフセットを生ずることなくトナー像Ｔはそのまま略完全に用紙Ｐ上に転写定着される。
このように、本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、電源装置７５を小容量化したまま、良好な転写定着画像を得ることができる。
【００３９】
【実施例】
◎実施例１
実施の形態１において、中間転写ベルト５５は、駆動ロール６１の回転により３０〜１６０ｍｍ／sec.の速度で周回移動するようになっている。
そして、中間転写ベルト５５は最上層から順に、図３（ｂ）に示すように、表面離型層５５ｃ、弾性層からなる中間層５５ｄ、電磁誘導発熱層５５ｂ、基層５５ａで構成されており、電磁誘導発熱層５５ｂには銅を用いた。
ここで、本例では、電磁誘導発熱層５５ｂの厚さは１５μｍを超えると、無端ベルトとしての可撓性（フレキシビリティ）が損なわれ、屈曲や繰り返し曲げ応力によってクラックが入り易くなる可能性があることから、厚さは１５μｍ以下の範囲で５μｍを選定した。
また、本例では、電磁誘導加熱装置７０は、中間転写ベルト５５の内側に励磁コイル７２（図２及び図４参照）を配設したものであり、励磁コイル７２と電磁誘導発熱層５５ｂとの間の距離を１ｍｍに設定した。
【００４０】
次に、本実施例に係る画像記録装置において、電磁誘導加熱装置７０の性能を確認するために、力率と電磁誘導発熱層５５ｂの渦電流損を調べる実験を行った。
励磁コイル７２に対し、２０Ａの定電流を周波数（Frequency）１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚで印加した条件下で、励磁コイル７２への交流電圧（Voltage）及び力率（Power factor）を調べた結果を図６に、そのときの渦電流損（Joule heat energy）を図７に示す。
図６によれば、力率は周波数が５０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚにかけて０．８という高い値を示しており、図７に示すように、このときの渦電流損は２０００Ｗを超える発熱量を示している。
例えば定電流２０Ａを励磁コイル７２に印加する条件下において、トナー像を溶融するために少なくとも２０００Ｗ以上の熱量が必要であれば、周波数は５０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲で選択可能であり、このとき、交流電圧は１３３〜１５４Ｖで足りることが把握される。
【００４１】
◎実施例２
基本的構成は実施例１と同様であるが、実施例１と異なり、中間転写ベルト５５の電磁誘導発熱層５５ｂを銅に代えて厚さ５μｍの銀としたものである。
実施例１と同様な実験条件下で、励磁コイル７２への交流電圧（Voltage）及び力率（Power factor）を調べた結果を図６（図中太実線で示す）に示す。
図６によれば、実施例２は、実施例１と略同様の性能を示すことが理解される。
【００４２】
◎実施例３
基本的構成は実施例１と同様であるが、実施例１と異なり、中間転写ベルト５５の電磁誘導発熱層５５ｂを銅に代えて厚さ５μｍのアルミニウムとしたものである。
実施例１と同様な実験条件下で、励磁コイル７２への交流電圧（Voltage）及び力率（Power factor）を調べた結果を図６（図中点線で示す）に示す。
図６によれば、実施例３は、実施例１，２に比べると、若干性能は落ちるが、交流電圧が１８０Ｖ〜２２０Ｖで、力率は周波数が５０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚにかけて０．７〜０．８という高い値を示しているため、電源装置の容量は小さく抑えられることが理解される。
【００４３】
◎実施例４〜６
基本的構成は実施例１と同様であるが、実施例１と異なり、中間転写ベルト５５の電磁誘導発熱層５５ｂを厚さ１５μｍの銅、銀、アルミニウムとしたものである。
実施例１と同様な実験条件下で、励磁コイル７２への交流電圧（Voltage）及び力率（Power factor）を調べた結果を図８（図中実線、太実線、点線で示す）に示す。
図８によれば、実施例４〜６は、周波数が高くなるに従って力率が低下してくるが、力率は周波数が２０ｋＨｚ〜７０ｋＨｚの範囲では０．７以上と高いものになっていることが理解される。
尚、図８において、銅の励磁コイル７２への交流電圧（Voltage）は銀のものに略重なった状態にある。
【００４４】
◎比較例１
基本的構成は実施例１と同様であるが、実施例１と異なり、中間転写ベルト５５の電磁誘導発熱層５５ｂを銅に代えて厚さ５μｍのニッケルとしたものである。
実施例１と同様な実験条件下で、励磁コイル７２への交流電圧（Voltage）及び力率（Power factor）を調べた結果を図６（図中一点鎖線で示す）に示す。
図６によれば、定電流（磁場一定）の場合、電圧は３００〜４２０Ｖとなり、力率は０．３９〜０．６１の範囲にあるため、実施例１（銅）と比較して、電源装置の容量は増大することが理解される。
【００４５】
◎比較例２
基本的構成は実施例１と同様であるが、実施例１と異なり、中間転写ベルト５５の電磁誘導発熱層５５ｂを銅に代えて厚さ５μｍの鉄としたものである。
実施例１と同様な実験条件下で、励磁コイル７２への交流電圧（Voltage）及び力率（Power factor）を調べた結果を図６（図中二点鎖線で示す）に示す。
図６によれば、定電流（磁場一定）の場合、電圧は２８０〜５００Ｖとなり、力率は０．２２〜０．２４の範囲にあるため、実施例１（銅）と比較して、電源装置の容量は増大することが理解される。
【００４６】
◎比較例３，４
基本的構成は実施例１と同様であるが、実施例１と異なり、中間転写ベルト５５の電磁誘導発熱層５５ｂを厚さ１５μｍのニッケル、鉄としたものである。
実施例１と同様な実験条件下で、励磁コイル７２への交流電圧（Voltage）及び力率（Power factor）を調べた結果を図８（図中、一点鎖線、二点鎖線で示す）に示す。
図８によれば、ニッケル、鉄は周波数を高くすると、力率が大きくなり、銅などと同程度になるが、定電流の場合、この周波数範囲、厚さでも、ニッケル、鉄は銅などより絶対値としての電圧差が大きい。この電圧差は固有抵抗値差と等価と思われるが、電圧差が大きく、かつ、絶対値としての電圧が高い場合（例えば２００Ｖ以上の場合）には、電源装置の容量が増大し、電源装置を設計することが困難になるという点で好ましくない。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る電磁誘導加熱装置によれば、被加熱体の電磁誘導発熱層の選定及び励磁コイルへの励磁条件を工夫することで、低熱容量で且つ力率の高い電磁誘導加熱を実現するようにしたので、被加熱体の熱効率を向上させると共に、駆動電源の小容量化を図ることができる。
また、本発明に係る画像記録装置によれば、被加熱体である像担持搬送体に対して瞬間的な加熱及び冷却を可能としたので、定着手段に到達する直前で像担持搬送体上の未定着像を急激に溶融し、定着手段にて溶融したトナー像を記録材側へ押圧することで、軟化した像作成粒子を記録材に強く付着させ転写同時定着を行い、記録材で像担持搬送体側の熱を回収することができる。このため、像担持搬送体に対して余分な熱を与えずに、熱エネルギを低減することができると共に、常時良好な転写定着画像を得ることができるほか、像担持搬送体上に不必要な熱が蓄熱される懸念も全くなくなり、その分、作像手段による作像サイクルを常時良好に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）は本発明に係る電磁誘導加熱装置及びその被加熱体の概要を示す説明図、（ｂ）は本発明に係る画像記録装置の概要を示す説明図である。
【図２】  実施の形態１に係る画像記録装置の全体構成を示す説明図である。
【図３】  （ａ）は本実施の形態で用いられる中間転写ベルトの構造を示す説明図、（ｂ）は本実施の形態で用いられる中間転写ベルトの変形形態を示す説明図である。
【図４】  本実施の形態で用いられる電磁誘導加熱装置の詳細を示す説明図である。
【図５】  実施の形態２に係る画像記録装置の全体構成を示す説明図である。
【図６】  電磁誘導発熱層の厚さを５μｍで、材質として、銅、銀、アルミニウム、ニッケル、鉄を選定した実施例１〜３及び比較例１，２の力率（Power factor）及び電源容量（Voltage）と励磁コイルへの交流電圧の周波数（Frequency）との関係を示すグラフ図である。
【図７】  電磁誘導発熱層の材質として、銅を選定した実施例１のジュール熱と交流電圧の周波数との関係を示すグラフ図である。
【図８】  電磁誘導発熱層の厚さを１５μｍで、材質として、銅、銀、アルミニウム、ニッケル、鉄を選定した実施例４〜６及び比較例３，４の力率（Power factor）及び電源容量と励磁コイルへの交流電圧の周波数との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１…被加熱体，２…励磁コイル，５…像担持搬送体，６…作像手段，７…定着手段，８…記録材
【図１】
0003901414.tif 000002
【図２】
0003901414.tif 000003
【図３】
0003901414.tif 000004
【図４】
0003901414.tif 000005
【図５】
0003901414.tif 000006
【図６】
0003901414.tif 000007
【図７】
0003901414.tif 000008
【図８】
0003901414.tif 000009