(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁コイルと、磁性部材で構成されており前記励磁コイルへの電力供給により生じる交番磁場の作用により渦電流が流れて発熱する発熱層を有する筒状の加熱部材と、前記加熱部材と共に被記録材を挟持するニップ部を形成する加圧部材と、前記加熱部材の異常昇温時に前記励磁コイルへの電力供給を遮断するための素子であり前記加熱部材の異常昇温により作動する感熱式安全素子と、を有し、前記ニップ部で挟持搬送する画像を担持する被記録材を前記発熱層で発生する熱を利用して加熱する電磁誘導加熱方式の像加熱装置において、
前記発熱層の温度が前記発熱層のキュリー温度を超えた時に発生する前記発熱層からの漏洩磁束を誘導する磁性部材で構成される漏洩磁束誘導部材を前記感熱式安全素子の配設位置もしくはその近傍に配設し、前記漏洩磁束が発生した場合に前記漏洩磁束が前記漏洩磁束誘導部材に集中する磁束分布を形成することにより前記加熱部材の前記感熱式安全素子が対向する領域の温度を上げて前記感熱式安全素子の作動を早めたことを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
前記漏洩磁束誘導部材から前記励磁コイルまでの距離が、前記加熱部材を挟んで前記励磁コイルに対向する位置に配設されている磁性部材の中で最短であることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項３】
前記漏洩磁束誘導部材の透磁率が、前記加熱部材を挟んで前記励磁コイルに対向する位置に配設されている磁性部材の中で最大であることを特徴とする請求項１または２に記載の像加熱装置。
【請求項４】
前記漏洩磁束誘導部材を構成する磁性部材のキュリー温度が、前記加熱部材の発熱層の磁性部材のキュリー温度よりも高いことを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載の像加熱装置。
【請求項５】
励磁コイルと、磁性部材で構成されており前記励磁コイルへの電力供給により生じる交番磁場の作用により渦電流が流れて発熱する発熱層を有する筒状の加熱部材と、前記加熱部材と共に被記録材を挟持するニップ部を形成する加圧部材と、前記加熱部材の異常昇温時に前記励磁コイルへの電力供給を遮断するための素子であり前記加熱部材の異常昇温により作動する感熱式安全素子と、を有し、前記ニップ部で挟持搬送する画像を担持する被記録材を前記発熱層で発生する熱を利用して加熱する電磁誘導加熱方式の像加熱装置において、
前記発熱層の温度が前記発熱層のキュリー温度を超えた時に発生する前記発熱層からの漏洩磁束を誘導する磁性部材で構成される漏洩磁束誘導部材を前記感熱式安全素子の配設位置もしくはその近傍に配設し、前記漏洩磁束の作用により発熱する前記漏洩磁束誘導部材の熱を利用して前記感熱式安全素子の作動を早めたことを特徴とする像加熱装置。
【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（磁気）誘導加熱方式の像加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機・プリンタ・ファックス等の画像形成装置において、電子写真・静電記録・磁気記録などの適宜の画像形成プロセス手段により、加熱溶融性の樹脂等からなるトナー（顕画剤）を用いて被記録材の面に直接もしくは間接方式で形成した未定着トナー像を被記録材表面に固着画像として加熱定着処理する加熱装置（像加熱装置）として、従来より熱ローラ方式の定着装置が広く用いられている。
【０００３】
近年では、クイックスタート性や省エネルギー性の観点からフィルム加熱方式の定着装置（特開昭６３−３１３１８２号公報・特開平２−１５７８７８号公報・特開平４−４４０７５号公報・特開平４−２０４９８０号公報等）が実用化されているが、さらに高効率な装置として金属からなるフィルム自身を発熱させる電磁誘導加熱方式の定着装置が提案されている。
【０００４】
実開昭５１−１０９７３９号公報には、交番磁場により定着フィルム（加熱ローラ）の金属層に渦電流を誘導させて、その金属層をジュール熱で発熱させる誘導加熱定着装置が開示されている。これは、渦電流の発生を利用することで直接定着フィルムを発熱させることができ、ハロゲンランプを熱源とする熱ローラ方式の定着装置よりも入力電力を有効に利用することにより、低消費電力でウォームアップタイムの短縮を可能としている。
【０００５】
図１６に、電磁誘導加熱方式の定着装置の一例の概略構成を示す。
【０００６】
１０は電磁誘導発熱層（導電性磁性部材）を有する加熱回転体としての円筒状の定着フィルムである。
【０００７】
１６は横断面略半円弧状樋型のフィルムガイドであり、耐熱性を有する合成樹脂等で構成される。上記の円筒状定着フィルム１０はこのフィルムガイド１６の外側にルーズに外嵌させてある。
【０００８】
１５はフィルムガイド１６の内側に配設した磁場発生手段であり、励磁コイル１８とＥ型の磁性コア１７と励磁回路（不図示）からなる。
【０００９】
３０は加圧ローラである。この加圧ローラ３０およびフィルムガイド１６によって定着フィルム１０を挟ませて加圧ローラ３０からフィルムガイド１６に対して所定の加圧力をかけることにより、フィルムガイド１６と加圧ローラ３０とを所定幅の定着ニップ部Ｎを形成させて相互圧接させている。
【００１０】
前記磁場発生手段１５の磁性コア１７は定着ニップ部Ｎが形成された位置に対応させて配設してある。
【００１１】
加圧ローラ３０は駆動手段Ｍにより矢印ａの反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ３０の回転駆動により、前記定着ニップ部Ｎにおいて加圧ローラ３０と定着フィルム１０の外面との間で摩擦力が発生し、定着フィルム１０に回転力が作用する。そして、定着フィルム１０はその内面を定着ニップ部Ｎにおいてフィルムガイド１６の下面に密着して摺動しながら、加圧ローラ３０の周速度にほぼ対応した周速度をもって、矢印ｂの時計方向にフィルムガイド１６の外周を回転する（加圧ローラ駆動方式）。
【００１２】
フィルムガイド１６は、定着ニップ部Ｎへの加圧、磁場発生手段１５としての励磁コイル１８と磁性コア１７の支持、定着フィルム１０の支持、定着フィルム１０の回転時の搬送安定性を図る役目をする。このフィルムガイド１６は磁束の通過を妨げない絶縁性の部材であり、高い荷重に耐えられる材料が用いられる。
【００１３】
励磁コイル１８は励磁回路（不図示）から供給される交番電流によって交番磁束を発生する。Ｅ字型の磁性コア１７が定着ニップ部Ｎの位置に対応して設けられているため、交番磁束は定着ニップ部Ｎに集中的に分布し、その交番磁束は定着ニップ部Ｎにおいて、定着フィルム１０の電磁誘導発熱層に渦電流を発生させる。この渦電流は発熱層の固有抵抗によって発熱層にジュール熱を発生させる。
【００１４】
定着ニップ部Ｎの温度は、温度センサ２６を含む温調制御系（不図示）により励磁コイル１８への電流供給が制御されることで、磁束量を制御し、所定の温度が維持されるように調節される。
【００１５】
このように、加圧ローラ３０が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着フィルム１０がフィルムガイド１６の外周を回転し、励磁回路からの励磁コイル１８への給電により定着フィルム１０の電磁誘導発熱がなされることにより定着ニップ部Ｎが所定の温度まで昇温する。そして温度調節された状態において、画像形成手段（不図示）から搬送された、未定着トナー画像ｔが形成された被記録材Ｐは、画像面が上向きに即ち定着フィルム１０面に対向するように定着ニップ部Ｎの定着フィルム１０と加圧ローラ３０との間に導入される。
【００１６】
被記録材Ｐは定着ニップ部Ｎにおいて画像面が定着フィルム１０の外面に密着し、定着ニップ部Ｎを定着フィルム１０と共に挟持搬送される。定着フィルム１０と共に被記録材Ｐが挟持搬送される過程において、定着フィルム１０は定着ニップ部Ｎで加熱され、被記録材Ｐ上の未定着トナー画像ｔが加熱定着されることにより、固着画像ｔ′が形成される。
【００１７】
被記録材Ｐは定着ニップ部Ｎを通過後、定着フィルム１０の外周面から離れて搬送されていく。
【００１８】
以上に説明した構成の定着装置は、磁場発生手段１５としての励磁コイル１８からの交番磁束分布を定着ニップ部Ｎに集中させたものである。励磁コイル１８により発生した交番磁束分布が定着フィルム１０全体に広がっていると、交番磁束のエネルギーは定着フィルム１０全体の昇温に使われるため、放熱損失が大きい。そのため、投入したエネルギーに対して定着に作用するエネルギーの割合が低く、効率が悪いという欠点があった。そこで、定着プロセスに作用するエネルギーを高効率で得るために、図１６に示す定着装置では、電磁誘導発熱層を有する定着フィルム１０に励磁コイル１８を接近させ、励磁コイル１８の交番磁束分布を定着ニップ部Ｎ近傍に集中させることで高効率化を図っている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
特開平７−３１９３１２号公報に開示されている電磁誘導加熱方式の定着装置においては、電磁誘導発熱部材（加熱部材）の発熱対向部にサーモスタット等の温度検知素子を感熱式安全装置として設けて所定温度以上の昇温検知時には励磁コイルへの電力供給を遮断させることで装置の熱暴走を防止する方法がとられている。
【００２０】
電磁誘導発熱部材が磁性部材である場合、電磁誘導発熱部材の温度が電磁誘導発熱部材のキュリー温度を超えてしまうと、磁性部材の透磁率が急激に低下する。このため、電磁誘導発熱部材から磁束が漏洩し、この漏洩磁束が発熱部材周囲の磁性部材に誘導される。そして、発熱部材の前記磁性部材と対向する部分では漏洩磁束が集中するため渦電流の発生により局所的に高発熱する。
【００２１】
局所的な高発熱が電磁誘導発熱部材の感熱式安全装置対向部以外で発生すると、感熱式安全装置が作動する前に、定着装置自体の破損等を引き起こす恐れがある。
【００２２】
そこで本発明は、像加熱装置が温調制御系の故障により熱暴走を起こして、加熱部材の発熱層の温度が発熱層を構成する導電性の磁性部材のキュリー温度を超えた状態においても、加熱部材の異常昇温を確実に検知して像加熱装置への電力供給を遮断する像加熱装置を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を特徴とする像加熱装置である。
【００２４】
（１）励磁コイルと、磁性部材で構成されており前記励磁コイルへの電力供給により生じる交番磁場の作用により渦電流が流れて発熱する発熱層を有する筒状の加熱部材と、前記加熱部材と共に被記録材を挟持するニップ部を形成する加圧部材と、前記加熱部材の異常昇温時に前記励磁コイルへの電力供給を遮断するための素子であり前記加熱部材の異常昇温により作動する感熱式安全素子と、を有し、前記ニップ部で挟持搬送する画像を担持する被記録材を前記発熱層で発生する熱を利用して加熱する電磁誘導加熱方式の像加熱装置において、前記発熱層の温度が前記発熱層のキュリー温度を超えた時に発生する前記発熱層からの漏洩磁束を誘導する磁性部材で構成される漏洩磁束誘導部材を前記感熱式安全素子の配設位置もしくはその近傍に配設し、前記漏洩磁束が発生した場合に前記漏洩磁束が前記漏洩磁束誘導部材に集中する磁束分布を形成することにより前記加熱部材の前記感熱式安全素子が対向する領域の温度を上げて前記感熱式安全素子の作動を早めたことを特徴とする像加熱装置。
【００２５】
（２）前記漏洩磁束誘導部材から前記励磁コイルまでの距離が、前記加熱部材を挟んで前記励磁コイルに対向する位置に配設されている磁性部材の中で最短であることを特徴とする（１）に記載の像加熱装置。
【００２６】
（３）前記漏洩磁束誘導部材の透磁率が、前記加熱部材を挟んで前記励磁コイルに対向する位置に配設されている磁性部材の中で最大であることを特徴とする（１）または（２）に記載の像加熱装置。
【００２７】
（４）前記漏洩磁束誘導部材を構成する磁性部材のキュリー温度が、前記加熱部材の発熱層の磁性部材のキュリー温度よりも高いことを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載の像加熱装置。
【００２８】
（５）励磁コイルと、磁性部材で構成されており前記励磁コイルへの電力供給により生じる交番磁場の作用により渦電流が流れて発熱する発熱層を有する筒状の加熱部材と、前記加熱部材と共に被記録材を挟持するニップ部を形成する加圧部材と、前記加熱部材の異常昇温時に前記励磁コイルへの電力供給を遮断するための素子であり前記加熱部材の異常昇温により作動する感熱式安全素子と、を有し、前記ニップ部で挟持搬送する画像を担持する被記録材を前記発熱層で発生する熱を利用して加熱する電磁誘導加熱方式の像加熱装置において、
前記発熱層の温度が前記発熱層のキュリー温度を超えた時に発生する前記発熱層からの漏洩磁束を誘導する磁性部材で構成される漏洩磁束誘導部材を前記感熱式安全素子の配設位置もしくはその近傍に配設し、前記漏洩磁束の作用により発熱する前記漏洩磁束誘導部材の熱を利用して前記感熱式安全素子の作動を早めたことを特徴とする像加熱装置。
【００３９】
〈作  用〉
装置故障などにより、温調制御系が正常に動作せずに、磁場発生手段の励磁コイルへの過剰な電力供給が続いた場合、加熱部材の温度は上昇していく。この時加熱部材の発熱層の温度が、前記発熱層に用いられている磁性部材のキュリー温度を越えると、前記発熱層の透磁率が急激に低下し、発熱層中に磁路を形成していた磁束が漏洩する。この漏洩磁束の多くが、漏洩磁束誘導部材に誘導されるため、漏洩磁束誘導部材の対向位置の加熱部材部分の発熱層における磁束が他の部分よりも相対的に多くなり、加熱部材の温度がその部分において局所的に高くなる。よって、漏洩磁気誘導部材と同位置もしくはその近傍に設けられている感熱式安全素子を早く作動させることができる。
【００４０】
これにより、装置が温調制御系の故障により熱暴走を起こして、加熱部材の発熱層の温度が前記発熱層を構成する導電性磁性部材のキュリー温度を超えた異常昇温状態になっても、感熱式安全装置である温度検知素子を確実に作動させて装置への電力供給を遮断させることが可能である。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態について説明する。
【００４２】
〈第１の実施例〉（図１〜図１３）
本発明の第１の実施例について述べる。
【００４３】
（１）画像形成装置例
図１は画像形成装置の一例の概略構成模型図である。本例の画像形成装置は電子写真プロセス利用のカラーレーザプリンタである。
【００４４】
１０１は有機感光体やアモルファスシリコン感光体でできた感光ドラム（像担持体）であり、矢示Ａで示される反時計方向に所定のプロセス速度（周速度）で回転駆動される。
【００４５】
感光ドラム１０１はその回転過程で帯電ローラ等の帯電装置１０２により所定の極性で一様な電位に帯電処理がなされる。
【００４６】
次いでその帯電処理面にレーザ光学箱（レーザスキャナー）１１０から出力されるレーザ光１０３により、目的の画像情報の走査露光処理を受ける。レーザ光学箱１１０は不図示の画像読み取り装置等の画像信号発生装置からの画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調（オン／オフ）したレーザ光１０３を出力する。感光ドラム１０１の帯電処理面には、この走査露光により、画像情報に対応した静電潜像が形成される。１０９はレーザ光学箱１１０からの出力レーザ光を感光ドラム１０１の露光位置に偏向させるミラーである。このようにして感光ドラム１０１上に形成された静電潜像は、４色のカラー現像器１０４により現像される。
【００４７】
フルカラー画像形成の場合は、目的のフルカラー画像の第１の色分解成分画像、例えばイエロー成分画像についての走査露光・潜像形成がなされ、その潜像が４色のカラー現像器１０４のうちのイエロー現像器１０４Ｙが作動することによりイエロートナー画像として現像される。そのイエロートナー画像は、感光ドラム１０１と中間転写ドラム１０５との接触部（或いは近接部）である一次転写部Ｔ１において中間転写ドラム１０５の表面に転写される。中間転写ドラム１０５表面へのイエロートナー画像転写後の感光ドラム１０１表面はクリーナ１０７により転写残トナー等の付着残留物が除去されて清掃される。
【００４８】
上記のような帯電・走査露光・現像・一次転写・清掃のプロセスサイクルが、目的のフルカラー画像の第２の色分解成分画像（例えばマゼンタ成分画像、マゼンタ現像器１０４Ｍが作動）、第３の色分解成分画像（例えばシアン成分画像、シアン現像器１０４Ｃが作動）、第４の色分解成分画像（例えば黒成分画像、黒現像器１０４ＢＫが作動）の各色分解成分画像について順次実行され、中間転写ドラム１０５表面上にイエロートナー画像・マゼンタトナー画像・シアントナー画像・黒トナー画像の４色のトナー画像が順次重ねて転写されて、目的のフルカラー画像に対応したカラートナー画像が形成される。
【００４９】
中間転写ドラム１０５には、金属ドラム上に中抵抗の弾性層と高抵抗の表層とを設けている。この中間転写ドラム１０５は、感光ドラム１０１に接触して或いは近接して感光ドラム１０１とほぼ同じ周速度で矢印Ｂで示される時計方向に回転駆動される。そして、中間転写ドラム１０５の金属ドラムにバイアス電位が与えられることにより、中間転写ドラム１０５と感光ドラム１０１との間に電位差が生じ、この電位差により、感光ドラム１０１側のトナー画像が前記中間転写ドラム１０５の表面に転写される。
【００５０】
上記のように中間転写ドラム１０５表面に形成されたカラートナー画像は、前記中間転写ドラム１０５と転写ローラ１０６との接触ニップ部である二次転写部Ｔ２において、前記二次転写部Ｔ２に不図示の給紙部から所定のタイミングで送り込まれた被記録材Ｐの表面に転写されていく。転写ローラ１０６は被記録材Ｐの背面からトナーと逆極性の電荷を供給することで、中間転写ドラム１０５面側から被記録材Ｐ側へ合成カラートナー画像を順次に一括転写する。
【００５１】
二次転写部Ｔ２を通過した被記録材Ｐは中間転写ドラム１０５面から分離されて加熱装置（像加熱装置、定着装置）１００へ導入されて未定着トナー画像の加熱定着処理（加熱処理）がなされ、機外の不図示の排紙トレーに排出される。
【００５２】
定着装置１００については後に詳述する。
【００５３】
被記録材Ｐに対するカラートナー画像転写後の中間転写ドラム１０５は、クリーナ１０８により転写残トナー・紙粉等の付着残留物が除去される。このクリーナ１０８は、通常は中間転写ドラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写ドラム１０５から被記録材Ｐへのカラートナー画像の二次転写実行過程において、中間転写ドラム１０５に接触状態に保持される。
【００５４】
また、転写ローラ１０６も、通常は中間転写ドラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写ドラム１０５から被記録材Ｐへのカラートナー画像の二次転写実行過程において、中間転写ドラム１０５に被記録材Ｐを介して接触状態に保持される。
【００５５】
本実施例の画像形成装置は、白黒画像などモノカラー画像のプリントモードも実行できる。また両面画像プリントモードも実行できる。両面画像プリントモードを用いる場合は、定着装置１００から排出された１面目の画像プリント済みの被記録材Ｐが不図示の再循環搬送機構を介して表裏反転され、再び二次転写部Ｔ２へ送り込まれて２面目へのトナー画像転写を受け、再度定着装置１００に導入されて２面目に対するトナー画像の定着処理を受ける。このようにして両面画像プリントが行われる。
【００５６】
なお、本発明においては、図１５の画像形成装置において、定着装置１００を除く構成を画像形成手段としている。
【００５７】
（２）定着装置（加熱装置）１００
次に、上述した画像形成装置に用いられる加熱装置としての定着装置（未定着トナー像を被記録材に圧熱定着させる加熱定着手段）１００について説明する。本実施例における定着装置１００は電磁誘導加熱方式の装置である。図２〜図４は本実施例の定着装置１００の要部の構成を示す図であり、図２は横断面模型図、図３は正面模型図、図４は図２の（４）−（４）線に沿う縦断面模型図、図５は図２の（５）−（５）線に沿った断面を示す斜視模型図（定着フィルム１０は不図示）である。各図において、前述した図１６に示す定着装置と共通の構成部材・部分には同一の符号が付されている。
【００５８】
本実施例の定着装置１００は前述した図１６の定着装置と同様に、円筒状の定着フィルム１０を用いた電磁誘導加熱方式の装置である。
【００５９】
図２において、フィルムガイド１６は左右２つの断面略半円弧状樋型形状部材１６ａと１６ｂを互いに開口部を向かい合わせに突き合わせて全体に略円柱体を構成させたものであり、この円柱体のフィルムガイド１６の外周面側に、円筒状の定着フィルム（筒状の加熱部材）１０をルーズに外嵌させてある。
【００６０】
磁場発生手段１５は磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃ、励磁コイル１８および励磁回路２７（図５）より構成される。
【００６１】
磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃは、フィルムガイド１６の右側半体１６ａの内側にＴ字状に配置されている。励磁コイル１８は、磁性コア１７ａ・１７ｃおよびフィルムガイド１６ａによって囲まれた空間と、磁性コア１７ａ・１７ｂおよびフィルムガイド１６ａによって囲まれた空間に保持されている。
【００６２】
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好ましく、１００ｋＨｚ以上でも磁性の損失の少ないフェライトがより好ましく用いられる。
【００６３】
励磁コイル１８は図５に示すように給電部１８ａおよび１８ｂを有しており、これら給電部１８ａ・１８ｂによって励磁回路２７に接続されている。この励磁回路２７は２０ｋＨｚから５００ｋＨｚの高周波をスイッチング電源で発生する。励磁コイル１８は励磁回路２７から供給される交番電流（高周波電流）によって交番磁束（交番磁場）を発生する。
【００６４】
加圧部材としての加圧ローラ（加圧回転体）３０はフィルムガイド１６に設けられた摺動部材４０に対して所定の加圧力により圧接されている。これにより定着フィルム１０は加圧ローラ３０と摺動部材４０に挟まれた状態となり、定着フィルム１０と加圧ローラ３０との圧接部には所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。
【００６５】
フィルムガイド１６は、定着ニップ部Ｎへの加圧、磁場発生手段１５としての励磁コイル１８と磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃの支持、定着フィルム１０の支持、定着フィルム１０の回転時の搬送安定性を図る。このフィルムガイド１６には、磁束の通過を妨げない絶縁性を有し、かつ高い荷重に耐えられる材料が用いられる。このような材料としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、液晶ポリマーなどが挙げられる。
【００６６】
フィルムガイド１６の右側半体１６ａには図２に示すように紙面垂直方向を長手とする摺動部材４０が定着ニップ部Ｎの加圧ローラ３０との対向面側で、定着フィルム１０の内側に配設されている。すなわち、この摺動部材４０は、定着ニップ部Ｎにおいて、定着フィルム１０を介して前記加圧ローラ３０と対向する位置に配置されている。この摺動部材４０は、定着ニップ部Ｎにおいて、加圧ローラ３０の加圧力に対して、定着フィルム１０をその内周面から支持する部材である。この摺動部材４０としては、摺動抵抗を低減させるために、潤滑性を有する部材が良い。このような部材には、フッ素樹脂、ガラス、窒化ホウ素、グラファイト等が挙げられる。摺動部材４０は、潤滑性の他に、熱伝導性の高い部材であるとさらに良い。このような摺動部材４０は定着ニップ部Ｎの長手方向の温度分布を均一にする効果がある。例えば、小サイズ紙を通紙した場合、定着フィルム１０での非通紙部の熱量が、良熱伝導部材である摺動部材４０へ伝熱し、前記部材４０における長手方向の熱伝導により、非通紙部の熱量が小サイズ紙通紙部へ伝熱される。これにより、小サイズ紙通紙時の消費電力を低減させる効果も得られる。このような摺動部材４０には、鏡面研磨したアルミニウムといった金属や、フッ素樹脂粒子もしくは窒化ホウ素粒子もしくはグラファイト粒子等の潤滑材を分散させた金属などの複合材料などが挙げられる。また、高熱伝導部材上に潤滑性部材をコートしたような２層構成の部材、例えば、窒化アルミ上にガラスをコートしたものでも良い。本実施例では、アルミナ基板上に、ガラスをコートした部材を使用した。
【００６７】
摺動部材４０が導電性を有する場合、磁場発生手段である励磁コイル１８と磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃから発生する磁場の影響を受けないように、この磁場の外に配設するのが好ましい。具体的には、摺動部材４０を励磁コイル１８に対して磁性コア１７ｂ・１７ｃを隔てた位置に配設し、励磁コイル１８による磁路の外側に配置させる。
【００６８】
定着ニップ部Ｎにおける摺動部材４０と定着フィルム１０との摺動摩擦力をさらに低減させるために、定着ニップ部Ｎにおける摺動部材４０と定着フィルム１０との間に耐熱性グリース等の潤滑剤を介在させることもできる。潤滑剤塗布により、さらなる摺動抵抗の低減と装置の長寿命化を図ることができる。
【００６９】
フィルムガイド１６ｂの内面平面部には、断面形状がコの字型の横長の加圧用剛性ステイ２２が当接されている。また、この加圧用剛性ステイ２２と各磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃとの間には、これら両者を絶縁するための絶縁部材１９が設けられている。
【００７０】
絶縁部材１９の材質としては、絶縁性に優れ、耐熱性がよいものが好ましい。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、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ＬＣＰ樹脂などを選択するとよい。
【００７１】
また、フィルムガイド１６ａ・１６ｂのアセンブリの左右両端部にはそれぞれフランジ部材２３ａ・２３ｂ（図３・図４）を外嵌させて左右位置を固定しつつ回転自在に取り付けてある。このフランジ部材２３ａ・２３ｂは定着フィルム１０の回転時に前記定着フィルム１０の端部を受けて定着フィルム１０のフィルムガイド１６の長手方向に沿った寄り移動を規制する。
【００７２】
加圧部材としての加圧ローラ３０は、芯金３０ａと、前記芯金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とで構成されている。この加圧ローラ３０は、芯金３０ａの両端部が定着装置のシャーシ側板（不図示）間に回転自由に軸受け保持されることにより配設される。
【００７３】
図３・図４において、加圧用剛性ステイ２２の両端部と装置シャーシ（不図示）側のバネ受け部材２９ａ・２９ｂとの間に、それぞれ加圧バネ２５ａ・２５ｂを縮設することにより、加圧用剛性ステイ２２に押し下げ力が作用される。これによりフィルムガイド１６ａに設けられた摺動部材４０の下面と加圧ローラ３０の上面とが定着フィルム１０を挟んで圧接して所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。
【００７４】
加圧ローラ３０は駆動手段Ｍにより、図中矢印ａで示される反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ３０の回転駆動により、加圧ローラ３０と定着フィルム１０の外面との摩擦力が発生し、定着フィルム１０に回転力が作用する。そして、定着フィルム１０は、その内周面を定着ニップ部Ｎにおいて摺動部材４０の下面に密着して摺動しながら、加圧ローラ３０の周速度にほぼ対応した周速度をもって、図中矢印ｂで示される時計方向にフィルムガイド１６の外周を回転する。すなわち、定着フィルム１０は加圧ローラ３０との表面摩擦力により、この加圧ローラ３０に連動して回転される。
【００７５】
図５に示すように、フィルムガイド１６の右側半体１６ａの周面には、複数の凸リブ部１６ｅが、その長手方向に所定の間隔を置いてを形成されている。これにより、フィルムガイド１６ａの周面と定着フィルム１０の内面との接触摺動抵抗を低減させて、定着フィルム１０の回転負荷を少なくしている。このような凸リブ部はフィルムガイド１６の左側半体１６ｂにも同様に形成具備することができる。
【００７６】
図６は、磁場発生手段１５によって発生される交番磁束の発生の様子を模式的に表したものである。Ｃは発生した交番磁束の一部を表す。磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃに導かれた交番磁束Ｃは、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との間において定着フィルム１０の電磁誘導発熱層１０ａに渦電流を発生させる。この渦電流は、発熱層１０ａの固有抵抗によって、発熱層１０ａにジュール熱（渦電流損）を発生させる。ここでの発熱量Ｑは発熱層１０ａを通る磁束Ｃの密度によって決まり、図６のグラフような分布を示す。図６に示すグラフは、縦軸が磁性コア１７ａの中心を０とした角度θで表した定着フィルム１０における円周方向の位置を示し、横軸が定着フィルム１０の発熱層１０ａでの発熱量Ｑを示す。ここで、発熱域Ｈは最大発熱量をＱとし、発熱量がＱ／ｅ以上の領域と定義する（ｅは自然対数の底）。これは、定着プロセスに必要な発熱量が得られる領域である。
【００７７】
この定着ニップ部Ｎの温度は、温度センサ２６（図２）を含む温調系により、励磁コイル１８に対する電流供給が制御されることで所定の温度が維持されるように制御される。温度センサ２６は定着フィルム１０の温度を検知するサーミスタなどの温度センサである。本実施例においては、温度センサ２６で測定した定着フィルム１０の温度情報をもとに定着ニップ部Ｎの温度を制御するようにしている。
【００７８】
以上のように、定着フィルム１０が回転し、励磁コイル１８が励磁回路２７によって給電されることにより、上記のように定着フィルム１０の電磁誘導発熱がなされて定着ニップ部Ｎが所定の温度まで上昇されて所定温度に制御された状態で、画像形成手段部から搬送された、未定着トナー画像ｔが形成された被記録材Ｐ（被加熱材に対応）が、定着ニップ部Ｎの定着フィルム１０と加圧ローラ３０との間に、画像面が上向き、即ち定着フィルム１０面に対向するように導入される。そして被記録材Ｐは、定着ニップ部Ｎにおいて画像面が定着フィルム１０の外面に密着して定着フィルム１０と共に挟持搬送される。この被記録材Ｐが定着ニップ部Ｎを扶持搬送されていく過程において、定着フィルム１０が上記電磁誘導発熱により加熱されて被記録材Ｐ上の未定着トナー画像ｔが加熱定着される。被記録材Ｐは定着ニップ部Ｎを通過すると、定着フィルム１０の外面から分離して排出搬送されていく。被記録材Ｐ上の定着トナー画像ｔは、定着ニップ部Ｎを通過後、冷却されて固着像ｔ′となる。
【００７９】
本実施例ではトナーｔに低軟化物質を含有させたトナーを使用したため、定着装置１００にオフセット防止のためのオイル塗布機構（定着フィルム１０に対するオイル塗布）を設けていないが、低軟化物質を含有させていないトナーを使用した場合にはオイル塗布機構を設けてもよい。また、低軟化物質を含有させたトナーを使用した場合にもオイル塗布や冷却分離を行ってもよい。
【００８０】
本実施例においては、図１に示すように、定着フィルム１０の発熱域Ｈ（図６参照）に対向する位置に、定着装置１００の熱暴走時に励磁コイル１８への給電を遮断するための温度検知素子（温度検知手段）である感熱式安全装置（感熱式安全素子）としてのサーモスイッチ５０と、漏洩磁束誘導部材６０が配設されている。これらについては、後に詳述する。
【００８１】
フルカラー画像形成装置の定着装置１００の定着ニップ部Ｎの幅は７．０ｍｍ以上であれば、トナー載り量の多いフルカラー画像の定着性を十分に確保することができるため、好ましい。定着ニップ部Ｎの幅が上記範囲よりも小さいと、未定着トナー画像ｔと被記録材Ｐに定着に十分な熱量を与えることができないため、定着不良が発生してしまうため、好ましくない。
【００８２】
また、定着ニップ部Ｎの面圧は７．８５×１０4 Ｐａ（０．８ｋｇｆ／ｃｍ2 ）以上であれば、被記録材ＰとしてＯＨＰフィルムを用いた場合に、フルカラー画像の光透過性を十分に確保することができるため、好ましい。定着ニップ部Ｎの面圧が上記の範囲よりも小さいと、定着トナー画像ｔ′の層の表面を十分に平滑にすることができないため、乱反射光が多くなり、ＯＨＰフィルム上の画像部の透過光量が少なくなってしまうため、好ましくない。
【００８３】
以上の観点から、本実施例の定着装置１００では、加圧ローラ３０と定着フィルム１０を２０５．９４Ｎ（２１ｋｇｆ）で加圧させ、定着ニップ部Ｎの幅を約８．０ｍｍ、定着ニップ部Ｎの面圧を１１．７７Ｐａ（１．２ｋｇｆ／ｃｍ2 ）とした（定着ニップ部Ｎの長手方向の長さは２２０ｍｍ）。
【００８４】
以下に、上述した定着装置（加熱装置）１００に用いられる各部材について説明する。
【００８５】
Ａ）励磁コイル１８
磁場発生手段１５を構成する励磁コイル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。本例では１０ターン巻いて励磁コイル１８を形成している。
【００８６】
絶縁被覆を行う被覆部材は、定着フィルム１０の発熱による熱伝導を考慮して耐熱性を有する被覆を用いることが好ましい。例えば、アミドイミドやポリイミドなどの被覆を用いるとよい。励磁コイル１８は外部から圧力を加えて密集度を向上させてもよい。
【００８７】
励磁コイル１８の形状は、図２・図６のように、定着フィルム１０の曲面に沿うよう形成されている。また、定着フィルム１０の発熱層１０ａと励磁コイル１８との間の距離は約２ｍｍになるように設定した。
【００８８】
磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃ及び励磁コイル１８と、定着フィルム１０の発熱層１０ａとの間の距離はできる限り近づけた方が磁束の吸収効率が高くなる。この距離は５ｍｍ以下であれば、定着フィルムが高効率に磁束を吸収することができるため、好ましい。この距離が上記範囲よりも大きい場合には、磁束の吸収効率が著しく低下してしまうため、好ましくない。また、定着フィルム１０の発熱層１０ａと励磁コイル１８の距離が５ｍｍ以内であれば、この距離は一定である必要はない。
【００８９】
なお、図５において、励磁コイル１８からの引き出されている給電部１８ａ・１８ｂについては束線の外側に絶縁被覆を施している。
【００９０】
Ｂ）定着フィルム（発熱層を有する加熱部材）１０
図７は、本実施例における加熱部材としての電磁誘導発熱する定着フィルム１０の層構成模型図である。
【００９１】
本実施例の定着フィルム１０は、基層となる金属フィルム等でできた発熱層（電磁誘導発熱層）１０ａと、その外面に積層した弾性層１０ｂと、さらにその外面に積層した離型層１０ｃの複合構造のものである。発熱層１０ａと弾性層１０ｂとの間の接着、弾性層１０ｂと離型層１０ｃとの間の接着のために、各層間にプライマー層（不図示）を設けてもよい。略円筒形状である定着フィルム１０において、発熱層１０ａが摺動部材４０と接触する内側であり、離型層１０ｃが加圧ローラ３０もしくは被記録材（被加熱材）と接触する外側である。
【００９２】
前述したように、発熱層１０ａに交番磁束が作用することにより、発熱層１０ａに渦電流が発生して発熱層１０ａが発熱する。その熱が弾性層１０ｂ・離型層１０ｃに伝達されるために、定着フィルム全体が加熱され、定着ニップ部Ｎに通紙される被加熱材としての被記録材Ｐを加熱してトナー画像の加熱定着がなされる。
【００９３】
ａ．発熱層１０ａ
発熱層１０ａとしては、磁性および非磁性の金属を用いることができるが、磁性金属が好ましく用いられる。このような磁性金属としては、ニッケル、鉄、強磁性ステンレス、ニッケルーコバルト合金、パーマロイといった強磁性体の金属が好ましく用いられる。また、定着フィルム１０の回転時に受ける繰り返しの屈曲応力による金属疲労を防ぐために、ニッケル中にマンガンを添加した部材を用いるのも良い。
【００９４】
発熱層１０ａの厚さは、次の式で表される表皮深さσ［ｍ］より厚く、かつ２００μｍ以下にすることが好ましい。発熱層１０ａの厚さをこの範囲とすれば、発熱層１０ａ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。
【００９５】
σ＝５０３×（ρ／ｆμ）1/2
ここで、ｆは励磁回路の周波数［Ｈｚ］、μは透磁率、ρは発熱層１０ａの固有抵抗［Ωｍ］である。
【００９６】
この表皮深さは、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。逆にいうと殆どのエネルギーはこの深さまでで吸収されている。図８に発熱層深さと電磁波強度の関係を示した。
【００９７】
発熱層１０ａの厚さは、より好ましくは１〜１００μｍがよい。発熱層１０ａの厚みが上記範囲よりも薄い場合には、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１０ａが上記範囲よりも厚い場合には、発熱層１０ａの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なくなる。
【００９８】
ｂ．弾性層１０ｂ
弾性層１０ｂ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。
【００９９】
弾性層１０ｂの厚さは、定着画像品質を保証するために１０〜５００μｍであることが好ましい。カラー画像を印刷する場合、特に写真画像などでは、被記録材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、被記録材Ｐの凹凸あるいはトナー層ｔの凹凸に加熱面（離型層１０ｃ）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。すなわち、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。
【０１００】
弾性層１０ｂの厚さが上記範囲よりも小さい場合には、上記離型層１０ｃが被記録材Ｐあるいはトナー層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。また、弾性層１０ｂが上記範囲よりも大きすぎる場合には、弾性層の熱抵抗が大きくなりすぎ、クイックスタートを実現するのが難しくなる。この弾性層ｂの厚さは、より好ましくは５０〜５００μｍが良い。
【０１０１】
弾性層１０ｂは、硬度が高すぎると被記録材Ｐあるいはトナー層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１０ｂの硬度としては６０°（ＪＩＳ−Ａ；ＪＩＳ−Ｋ（Ａタイプ測定装置使用））以下、より好ましくは４５°以下がよい。
【０１０２】
弾性層１０ｂの熱伝導率λは、２．５２×１０-1〜８．４×１０-1Ｗ／ｍ・℃（６×１０-4〜２×１０-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ．）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１０ｃ）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ｂ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。より好ましくは３．３５×１０-1〜６．２８×１０-1Ｗ／ｍ・℃（８×１０-4〜１．５×１０-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ．）が良い。
【０１０３】
ｃ．離型層１０ｃ
離型層１０ｃ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等の離型性かつ耐熱性のよい材料を用いることが好ましい。
【０１０４】
離型層１０ｃの厚さは１〜１００μｍが好ましい。離型層１０ｃの厚さが上記範囲よりも小さい場合には、塗膜の塗ムラが生じ、離型性の悪い部分ができたり、耐久性が不足するといった問題が発生する。また、離型層が上記範囲よりも大きい場合には、熱伝導が悪化する。特に、離型層１０ｃに樹脂系の材質を用いた場合は、離型層１０ｃの硬度が高くなりすぎて、弾性層１０ｂの効果がなくなってしまう。
【０１０５】
Ｃ）温度検知素子５０（感熱式安全装置）
前述したように本実施例においては定着フィルム１０の発熱域Ｈに対向する位置に、定着装置１００の熱暴走時に励磁コイル１８への給電を遮断するための温度検知素子（温度検知手段）である感熱式安全装置としてのサーモスイッチ５０を配設してある。
【０１０６】
図９にそのサーモスイッチ５０の横断面模型図を示す。５１ａおよび５１ｂは第１と第２の固定接点、５２はこの２つの固定接点５１ａ・５１ｂを常時は電気的に導通させて連絡（接点クローズ）している可動接点である。
【０１０７】
可動接点５２は第１の固定接点５１ａとの接続部ｇを軸として移動可能なように配設されていて、移動ピン５３の移動により図中において２点鎖線示のように上方に押し上げられ、第２の固定接点５１ｂから離されることにより（接点オープン）、第１と第２の固定接点５１ａ・５１ｂに接続されている電気回路（励磁コイルに対する給電回路）をオープンにさせることができる。
【０１０８】
移動ピン５３は可動接点５２と感熱部５４に接触して配置されている。感熱部５４はバイメタル等の温度上昇に伴い形状変化する部材で構成される。この感熱部５４は所定温度以上になると、図中において上方に凸な形状に変形する。この所定温度が、接点オープンにする動作温度になる。この感熱部５４の変形に伴って、移動ピン５３が上方に移動し、可動接点５２を押し上げ、接点をオープンにする。
【０１０９】
５５は以上に述べた部材５１ａ・５１ｂ・５２・５３・５４を内包するケースである。
【０１１０】
上記のサーモスイッチ５０は定着フィルム１０を挟んで励磁コイル１８に対向する位置に設ける。本実施例では定着フィルム１０の外面に非接触に配設している。さらに好ましくは、図６に示すように、定着フィルム１０の発熱域Ｈに対向して配設するのが良い。サーモスイッチ５０と定着フィルム１０との間の距離は約２ｍｍとした。これにより、定着フィルム１０にサーモスイッチ５０の接触による傷が付くことがなく、耐久的な使用による定着画像の劣化を防止することができる。
【０１１１】
もっとも、このサーモスイッチ５０は感熱部５４を定着フィルム１０に直接もしくは潤滑層などを介在させて間接に接触させて配設しても良い。
【０１１２】
図１０は本実施例で使用した熱暴走防止回略の回路図である。サーモスイッチ５０はこの熱暴走防止回路に組み込まれている。温度検知素子であるサーモスイッチ５０は２４ＶのＤＣ電源とリレースイッチ７０と直列に接続されている。サーモスイッチ５０が切れると、リレースイッチ７０への給電が遮断され、リレースイッチ７０が動作して励磁回路２７への給電が遮断されることにより、励磁コイル１８（ａ・ｂ）への給電を遮断する構成をとっている。本実施例では、サーモスイッチ５０の接点オープンの動作温度を２２０℃に設定した。
【０１１３】
本実施例によれば、温調制御系等の故障による定着装置１００の熱暴走時に、定着ニップ部Ｎに被記録材Ｐが挟まった状態で定着装置１００が停止し、励磁コイル１８に給電が続けられ定着フィルム１０が発熱し続けた場合でも、図１６のような定着ニップ部Ｎで発熱する構成とは違い、被記録材Ｐが挟まっている定着ニップ部Ｎでは発熱していないので、被記録材Ｐが直接加熱されることがない。また、発熱量が多い発熱域Ｈには、サーモスイッチ５０が配設してあるため、サーモスイッチ５０が２２０℃以上の温度を感知して、サーモスイッチが切れた時点で、リレースイッチ７０により励磁コイル１８への給電が遮断される。
【０１１４】
本実施例によれば、被記録材Ｐとしての紙の発火温度は約４００℃近辺であるため紙が発火することなく、定着フィルム１０の発熱を停止することができる。
【０１１５】
温度検知素子５０としてはサーモスイッチの他に、温度ヒューズを用いても良い。また、本実施例では、非接触式のサーモスイッチを用いたが、接触式のサーモスイッチを定着フィルム１０に接触させて用いても良い。
【０１１６】
Ｄ）漏洩磁束誘導部材６０
本実施例では、図２・図６に示すように、サーモスイッチ５０の配設位置もしくはその近傍に、漏洩磁束誘導部材６０を配設している。
【０１１７】
この漏洩磁束誘導部材６０は、定着フィルム１０の発熱層１０ａの温度が発熱層１０ａを構成する部材のキュリー温度を超えた場合に発生する漏洩磁束を誘導するためのものである。
【０１１８】
キュリー温度とは、強磁性体等の磁性体が常磁性へ磁気転移する温度である。強磁性体の透磁率は、温度の上昇につれて、はじめは徐々に低下するが、キュリー温度に達すると急激に低下し、常磁性を示すようになる。
【０１１９】
漏洩磁束誘導部材６０は板状部材でも良いし、図１１に示すように、漏洩磁束誘導部材６０のサーモスイッチ５０の感熱部５４に対応する位置には透孔６０ａを設けて定着フィルム１０からサーモスイッチ５０の感熱部５４への放射熱を遮らないような形状にすることも有効である。すなわち、このような形状にすることで、定着フィルム１０からの放射熱を遮ることがないので、漏洩磁束誘導部材６０の熱容量が大きい場合や熱伝導率が小さい場合、すなわち漏洩磁束誘導部材６０に熱応答性が悪い部材を用いた場合等に有効である。
【０１２０】
この漏洩磁束誘導部材６０は、磁束Ｃを誘導するものであるので、強磁性体などの磁性を有する部材とする必要がある。このような磁性部材には、鉄、フェライト、ニッケル、パーマロイ等が挙げられる。
【０１２１】
さらに、漏洩磁束誘導部材６０を導電性の磁性部材としても良い。この場合、漏洩磁束誘導部材６０が漏洩磁束による渦電流により、漏洩磁束誘導部材６０自身を発熱させることができ、サーモスイッチ５０周辺の雰囲気温度をさらに上昇させることができる。よって、サーモスイッチ５０の感熱部５４周辺の雰囲気温度を高めることができる。このような部材としては、鉄、ニッケル、コバルト、パーマロイ、磁性ステンレス等の磁性を有する金属（強磁性金属）が挙げられる。本実施例においては漏洩磁束誘導部材６０に鉄を用いている。
【０１２２】
漏洩磁束誘導部材６０を構成する磁性部材は、そのキュリー温度が、発熱層１０ａを構成する部材のキュリー温度より高い部材にしても良い。この場合、漏洩磁束誘導部材６０の磁性を発熱層１０ａより高い温度域まで確保することができるので、確実に漏洩磁束を誘導できる。例えば、発熱層１０ａにニッケル（キュリー温度３５８℃）を使用している場合、漏洩磁束誘導部材６０に鉄（キュリー温度７７０℃）を用いると良い。
【０１２３】
定着装置１００において、定着フィルム１０を挟んで励磁コイル１８に対向する領域に、漏洩磁束誘導部材６０以外に磁性部材が配設されている場合、漏洩磁束誘導部材６０から励磁コイル１８までの最短距離が、励磁コイル１８に対向する位置に配設している磁性部材の中で最短になるようにする必要がある。これにより、発熱層１０ａがキュリー温度を越えた時に発生する漏洩磁束が、漏洩磁束誘導部材６０の方へ誘導される。
【０１２４】
また、定着装置１００を構成する磁性部材（例えば鉄）からなる板金部材の形状を、サーモスイッチ５０の配設位置においてだけ板金部材と励磁コイル１８の距離が他の部分よりも最短になるような形状の部材を、漏洩磁束誘導部材６０として用いることもできる。
【０１２５】
Ｅ）安全動作
次に、温調制御系の故障による定着装置１００の熱暴走時における装置の安全動作の概要を述べる。
【０１２６】
装置故障などにより、温調制御系が正常に動作せず、励磁コイル１８への過剰な電力供給が続いた場合、定着フィルム１０の温度は制御温度以上に上昇していく。特に、定着フィルム１０が回転停止状態にあるときは、定着フィルム１０の渦電流が発生する位置（図６中の発熱域Ｈ）が変わらないため、瞬時に昇温する。
【０１２７】
図１２に、定着フィルム１０の発熱層１０ａが、その層を構成している磁性部材のキュリー温度以上に昇温した時の磁路の様子を示す。発熱層１０ａの温度が、キュリー温度（例えば、発熱層１０ａがニッケルの場合３５８℃）を越えると、発熱層１０ａの透磁率が急激に低下し、発熱層１０ａ中の磁路を形成していた磁束Ｃが発熱層１０ａから漏洩する。発熱層１０ａから漏洩した磁束は、空気中を磁路の一部とする。
【０１２８】
発熱層１０ａがキュリー温度以上に昇温した状態において、漏洩磁束誘導部材６０の有無による定着フィルムによる定着フィルム１０温度の違いを、以下に述べる磁気回路を考えることにより、検証することが可能である。
【０１２９】
図１２に示した磁路における磁気抵抗を考え、これを長手方向の単位長さ当たりの磁気抵抗とする。長手方向各位置における各磁気抵抗は、起磁力を発生する励磁コイルに対し、励磁コイルの端から端まで長手方向に分布していると考えられる。よって、本実施例の定着装置１００の磁気回路は、長手方向の各位置における磁気抵抗が、並列に接続されている等価回路モデルに置き換えることができる。これを図１３に示す。
【０１３０】
図１３に示す磁気抵抗のうち、漏洩磁束誘導部材６０配設位置での磁気抵抗をＲM 、漏洩磁束誘導部体６０が配設されていない位置での磁気抵抗を磁気抵抗ＲN とする。磁気抵抗は、磁路中の透磁率の大きさに反比例する。発熱層１０ａの温度がキュリー点以上では、磁束Ｃが発熱層１０ａから漏洩し、磁性部材で構成される漏洩磁束誘導部材６０を磁路の一部とすることで、漏洩磁束誘導部材６０配設位置での磁気抵抗ＲM は、ＲM ＜ＲN の関係になる。
【０１３１】
起磁力Ｆは励磁コイル１８の巻数Ｎとここ１８を流れる電流Ｉの積で決まり、並列に接続されている長手方向各位置の磁気抵抗それぞれには、起磁力Ｆが等しい大きさで働く。すなわち磁気抵抗ＲM 及びＲN には起磁力Ｆが等しい大きさで働く。漏洩磁束誘導部材６０配設位置での磁束をφM 、漏洩磁束誘導部材６０が配設されていない位置での磁束をφN とすると、起磁力Ｆは長手方向の位置によらず等しいから、
φM ＝Ｆ／ＲM     φN ＝Ｆ／ＲN
となる。磁気抵抗はＲM ＜ＲN の関係があるから、磁束はφM ＞φN となり、漏洩磁束誘導部材６０配設位置における磁束が、漏洩磁束誘導部材６０が配設されていない位置よりも大きいことが分かる。そして、励磁コイル１８から発生する総磁束は、φM ＋φN ＋φN ＋φN ・・・であることを考慮すると、長手方向において磁束分布の集中が発生することが分かる。
【０１３２】
以上より、発熱層１０ａがキュリー温度以上の時は、励磁コイル１８から発生した磁束は、漏洩磁束誘導部材６０が配設されている磁気抵抗の小さい部分に集中するため、その部分での定着フィルム１０の発熱量が局所的に多くなる。
【０１３３】
定着フィルム１０の漏洩磁束誘導部材６０対向部分近傍において、局所的に発熱量が他の部分よりも相対的に多くなるため、定着フィルム１０の温度が局所的に高くなる。よって、漏洩磁束誘導部材６０と同位置もしくはその近傍に設けられているサーモスイッチ５０をより早く作動させることができる。
【０１３４】
以上より、本実施例の定着装置において、装置が温調制御系の故障により熱暴走を起こして、加熱部材である定着フィルム１０の発熱層１０ａの温度が該発熱層１０ａの磁性部材のキュリー温度を超えた状態においても、確実に感熱式安全装置５０を作動させることが可能である。
【０１３５】
〈第２の実施例〉
次に第２の実施例について説明する。
【０１３６】
本実施例の画像形成装置は、定着装置１００を除き、第１の実施例で述べた画像形成装置と同一である。また、本実施例の定着装置１００の構成は、漏洩磁束誘導部材６０を除き、第１の実施例の定着装置１００と同一である。
【０１３７】
本実施例では、漏洩磁束誘導部材６０を、定着フィルム１０を挟んで励磁コイル１８に対向する位置に配設される磁性部材の中で、透磁率が最大となる磁性部材で構成することを特徴とする。
【０１３８】
例えば、定着フィルム周辺に鉄（透磁率：１０2 オーダー）を用いていた場合、漏洩磁束誘導部材６０にパーマロイ（透磁率：１０3 オーダー）を用いることができる。
【０１３９】
本実施例の構成により、定着フィルム１０の発熱域Ｈ近傍に他の磁性部材が設けられていても、発熱層１０ａがキュリー点を越えた時に発生する漏洩磁束を漏洩磁束誘導部材６０の近傍へ、第１の実施例よりもさらに確実に誘導することができる。よって、漏洩磁束誘導部材６０配設位置での定着フィルム１０の温度を、他の位置よりも相対的に高温にすることができるので、漏洩磁束誘導部材６０と同位置もしくはその近傍に設けられているサーモスイッチ５０をより早く確実に作動させることができる。
【０１４０】
以上より、本実施例の定着装置においても、第１の実施例と同様に、装置が温調制御系の故障により熱暴走を起こして、定着フィルム１０の発熱層１０ａの温度が該発熱層１０ａの磁性部材のキュリー温度を超えた状態においても、確実に感熱式安全装置５０を作動させることが可能である。
【０１４１】
〈第３の実施例〉（図１４）
次に第３の実施例について説明する。
【０１４２】
本実施例の画像形成装置は、定着装置１００を除き、第１の実施例で述べた画像形成装置と同一である。また、本実施例の定着装置１００の構成は、サーモスイッチ５０および漏洩磁束誘導部材６０の配設位置を除き、第１の実施例の定着装置１００と同様である。
【０１４３】
図１４は本実施例における定着装置１００の正面模型図である。本実施例の定着装置１００は、温度検知素子であるサーモスイッチ５０及び漏洩磁束誘導部材６０を、定着フィルム１０の非通紙域に配設させたことを特徴とする。
【０１４４】
本実施例の構成では、サーモスイッチ５０の配設部が定着フィルム１０の非通紙域であるので、サーモスイッチ５０との接触により定着フィルム１０表面が傷ついても、定着画像の品質を落とす恐れがない。このため、サーモスイッチ５０を定着フィルム１０に接触配置させることもできる。
【０１４５】
また、紙やＯＨＰフィルムなどの被加熱材が定着フィルム１０に巻きついた場合でも、非通紙域に配設されたサーモスイッチ５０は、確実に定着フィルム１０の表面温度を検知することができるので、サーモスイッチ５０の作動の信頼性を向上させることができる。
【０１４６】
さらに、発熱層１０ａがキュリー点を超えた時の漏洩磁束誘導部材６０による定着フィルム１０の高発熱域が、定着フィルム１０の非通紙域にあるので、定着フィルム１０に巻きついた被加熱材Ｐが局所的に集中して加熱されることがないため、被加熱材Ｐからの発火を防止することができる。
【０１４７】
以上より、本実施例の定着装置においても、第１の実施例と同様に、装置が温調制御系の故障により熱暴走を起こして、定着フィルム１０の発熱層１０ａの温度が該発熱層１０ａの磁性部材のキュリー温度を超えた状態においても、確実に感熱式安全装置５０を作動させることが可能である。
【０１４８】
〈第４の実施例〉（図１５）
次に第４の実施例について説明する。
【０１４９】
本実施例の画像形成装置は、定着装置１００を除き、第１の実施例で述べた画像形成装置と同一である。また、定着装置１００の構成も、サーモスイッチ５０と漏洩磁束誘導部材６０を除き、第１の実施例で述べた定着装置１００と同一である。
【０１５０】
図１５は、本実施例における定着装置１００のサーモスイッチ５０と漏洩磁束誘導部材６０の位置関係を示す横断面模型図である。本実施例の定着装置１００では、サーモスイッチ５０の感熱部５４と漏洩磁束誘導部材６０とを接触させていることを特徴とする。本実施例ではさらに漏洩磁束誘導部材６０をサーモスイッチ５０内に組み込んである。
【０１５１】
温度検知素子であるサーモスイッチ５０は、第１の実施例と同様に、定着フィルム１０表面から２ｍｍ離れた位置に配設してある。サーモスイッチ５０は、実施例１と同様に、熱暴走防止回路（図１０）に組み込まれているので、所定の温度検知時に励磁コイル１８への電力供給を遮断することができる。
【０１５２】
漏洩磁束誘導部材６０は導電性を有する磁性部材が良い。この場合、漏洩磁束により漏洩磁束誘導部材６０自身に渦電流を発生させてジュール発熱させることができるので、サーモスイッチ５０の感熱部５４をより早く昇温させることができる。
【０１５３】
漏洩磁束誘導部材６０は熱伝導率の高い部材が良い。この場合、漏洩磁束誘導部材６０が定着フィルム１０から受けた放射熱をサーモスイッチ５０の感熱部５４へ早く伝達することができるので、同様に感熱部５４を早く昇温させることができる。
【０１５４】
漏洩磁束誘導部材６０は、サーモスイッチ５０の感熱部５４に直接接触させても良いし、他の部材を介して間接的に接触させても良い。
【０１５５】
本実施例の構成により、漏洩磁束誘導部材６０の渦電流によるジュール発熱や漏洩磁束誘導部材６０の定着フィルム１０からの放射熱による昇温により、サーモスイッチ５０の感熱部５４の温度をより早く昇温させることができる。よって、サーモスイッチ５０が定着フィルム１０と非接触に配置されても、定着フィルム１０の温度からサーモスイッチ５０の検知温度の応答の遅れを低減できる。
【０１５６】
以上より、本実施例の定着装置においても、第１の実施例と同様に、装置が温調制御系の故障により熱暴走を起こして、定着フィルム１０の発熱層１０ａの温度が該発熱層１０ａの磁性部材のキュリー温度を超えた状態においても、確実に感熱式安全装置５０を作動させることが可能である。
【０１５７】
〈その他の実施例〉
１）上記した第１〜第４の各実施例における定着装置１００は、加熱部材としてのエンドレスベルト状の定着フィルム（回転体）１０を複数の部材間に懸回張設して駆動手投で回転させる構成にすることもできる。
【０１５８】
２）定着フィルム１０は、モノクロあるいは１パスマルチカラー画像等の加熱定着用の場合は、弾性層１０ｂを省略した形態のものとすることもできる。また離型層１０ｃも省略した形態のものとすることもできる。他の所望の機能層を追加した層構成のものとすることもできる。
【０１５９】
３）加圧部材３０は、ローラに限らず、回動ベルト型など他の形態の加圧部材にすることもできる。また、加圧部材側からも被記録材Ｐに熱エネルギーを供給するために、加圧部材側にも電磁誘導加熱などの発熱手段を設けて所定の温度に加熱・温調する装置構成にすることもできる。
【０１６０】
加圧部材３０は回転体である場合において実施例のように回転駆動される装置構成ものにすることもできるし、加熱部材等との摩擦接触で従動回転される装置構成のものにすることもできる。
【０１６１】
４）本発明の加熱装置は、実施例の画像加熱定着装置としてに限らず、画像を担持した被記録材を加熱して艶などの表面性を改質する像加熱装置、仮定着する像加熱装置として広く活用できる。
【０１６２】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、電磁（磁気）誘導加熱方式の像加熱装置において、漏洩磁束を利用して感熱式安全素子の作動を早めるので、例えば、励磁コイルへの電力供給が正常に行えなくなり且つ筒状の加熱部材の回転も停止してしまっている場合のような加熱部材の昇温速度が非常に早いケースでも、漏洩磁束が発生した後の早い段階で励磁コイルへの電力供給を遮断できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１の実施例における画像形成装置の概略構成図
【図２】  定着装置の要部の横断面模型図
【図３】  同じく要部の正面模型図
【図４】  図２の（４）−（４）線に沿った縦断面模型図
【図５】  図２の（５）−（５）線に沿った斜視模型図（定着フィルムは不図示）
【図６】  磁場発生手段と発熱量Ｑの関係を示した図
【図７】  定着フィルムの層構成模型図
【図８】  発熱層深さと電磁波強度の関係を示した図
【図９】  第１の実施例のサーモスイッチの縦断面模型図
【図１０】  熱暴走防止回路図
【図１１】  漏洩磁束誘導部材６０の形状例を示す斜視図
【図１２】  定着フィルムの発熱層がキュリー温度を越えた時の磁路を示した図
【図１３】  定着装置における磁気回路の等価回路モデルを示した図
【図１４】  第３の実施例の定着装置の正面模型図
【図１５】  第４の実施例のサーモスイッチの縦断面模型図
【図１６】  従来例の定着装置の要部の横断面模型図
【符号の説明】
１０……定着フィルム、１０ａ…発熱層、１０ｂ…弾性層、１０ｃ…離型層、１５…磁場発生手段、１６（ａ・ｂ）…フィルムガイド、１７（ａ・ｂ・ｃ）…磁性コア、１８…励磁コイル、２２…加圧用剛性ステイ、２３（ａ・ｂ）…フランジ部材、２５（ａ・ｂ）…加圧バネ、２６…温度センサ、２７…励磁回路、３０…加圧ローラ、４０…摺動部材、５０…サーモスイッチ（温度検知素子、感熱式安全装置）５４…感熱部、６０…漏洩磁束誘導部材、７０…リレースイッチ、１００…定着装置（加熱装置）、１０１…感光ドラム、１０２…帯電装置、１０３…レーザー光、１０４…現像器、１０５…中間転写ドラム、１０６…転写ローラ、１０７・１０８…クリーナ、Ｃ…交番磁束、Ｈ…発熱位置、Ｍ…駆動手段、Ｎ…定着ニップ部、Ｐ…被記録材、ｔ…未定着トナー画像、ｔ′…定着トナー画像、Ｔ１…一次転写部、Ｔ２…二次転写部
【図１】
0004261727.tif 000002
【図２】
0004261727.tif 000003
【図３】
0004261727.tif 000004
【図４】
0004261727.tif 000005
【図５】
0004261727.tif 000006
【図６】
0004261727.tif 000007
【図７】
0004261727.tif 000008
【図８】
0004261727.tif 000009
【図９】
0004261727.tif 000010
【図１０】
0004261727.tif 000011
【図１１】
0004261727.tif 000012
【図１２】
0004261727.tif 000013
【図１３】
0004261727.tif 000014
【図１４】
0004261727.tif 000015
【図１５】
0004261727.tif 000016
【図１６】
0004261727.tif 000017