(57)【要約】【課題】電磁誘導加熱方式による定着装置において、搬送される記録シートサイズが変わっても、非通紙領域での過昇温を抑えて安定した定着を行うことができるようにし、かつ装置をコンパクトで安価に保つ。【解決手段】記録シートが定着ローラを通過すると、通紙領域では定着ローラ１から熱が奪われて、非通紙領域で定着ローラ１の温度が高くなる。このとき定着ローラ１が高温となる非通紙領域では、定着ローラ１の温度上昇に追随してメインコア部３４ａ〜３４ｄの温度も上昇して、キュリー温度を超える。メインコア部の温度がキュリー温度を超えると、その透磁率は急速に低下し、定着ベルト１６で発生する発熱量も小さくなるので過昇温が抑えられる。【選択図】図４
2009150972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の回転体を近接配置して定着ニップ部を形成し、当該一対の回転体のうち少なくとも一方の回転体を電磁誘導加熱手段により加熱すると共に、被定着画像が形成された記録シートを前記定着ニップ部に通紙して熱定着する定着装置であって、
前記電磁誘導加熱手段は、
前記少なくとも一方の回転体の周面に沿って、その長手方向に配設された励磁コイルと、
前記励磁コイルに沿い、前記記録シートの搬送方向に直交する方向に配された磁性体コアと
を備え、
前記磁性体コアの、最小サイズの記録シートを通紙したときの非通紙領域に対応する部分のキュリー温度をＴｃ、電磁誘導加熱手段により加熱された回転体が、所定の定着温度に達したときの磁性体コアの温度をＴｆ、前記加熱された回転体がその耐熱温度に達したときの磁性体コアの温度をＴｈとすると
Ｔｆ≦Ｔｃ＜Ｔｈ
の関係が成立することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記磁性体コアは、加熱対象となる回転体の長手方向に直交する断面において、当該回転体の周面を覆うようにアーチ状に形成されていること
を特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記磁性体コアは、
複数のコア部が回転体の長手方向に配列されてなることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記磁性体コアは、
パーマロイで形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の定着装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導加熱方式による定着装置、およびその定着装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンタや複写機、ＦＡＸ、複合機等に代表される画像形成装置は、定着装置を備え、記録媒体（紙、ＯＨＰシート等）である記録シートにトナー画像を転写した後、定着装置において、当該記録シートを定着ローラなどで加熱して熱定着するようになっている。
この定着装置において、ハロゲンヒータを熱源として定着ローラを加熱する方式が従来から用いられているが、近年、画像形成装置においてもコンパクト化・省エネに対する要求が高まる中、定着ローラを電磁誘導で加熱する方式が提案されている。
【０００３】
特に、定着ローラの外周部に導電発熱層を含む定着ベルトを設け、励磁コイルによって磁束を発生させて、フェライトコアなどの磁性体コアで定着ローラの導電発熱層に導き、導電発熱層を発熱させるタイプが採用されている。
このタイプの定着装置では、導電発熱層の熱容量を小さくできるので、ウオームアップ時間を短縮することができ、コンパクトで高い熱変換効率が得られるが、記録シートが通過する領域（通紙領域）で定着ローラ表面から記録シートに熱が奪われ、非通紙領域と比べて低温になりやすい。したがって、搬送される記録シートのサイズが小さい場合、特に連続的に通紙する場合などに、定着ローラの通紙領域を定着温度に維持すると、記録シートが通過しない非通紙領域（両端領域）で過昇温し、定着ローラや励磁コイルが耐熱限界を越えて破損するといった不具合がある。
【０００４】
これに対して、特許文献１には、定着ローラの内部に励磁コイル及び磁性体コアを設け、ローラ端部に近い磁性体コアにキュリー温度の低い材料を用いることによって定着ローラの発熱分布を調整する技術が開示されている。
この特許文献１の技術によれば、定着ローラにおける昇温した部分の熱が磁性体コアに幅射・伝導され、磁性体コアがキュリー温度を超えると磁界が弱まって誘導加熱が抑えられ、それによって、定着ローラを誘導加熱するときの磁界分布が自動調整される。
【０００５】
したがって、キュリー温度が相対的に低いコア材料を用いた端部領域が非通紙領域となるようなサイズの記録シートを定着するときに、定着ローラの通紙領域の温度を定着に適した温度に調整しかつ非通紙領域の過昇温を抑える効果が得られるというものである。
また、特許文献２には、励磁コイルの端部分に重なるように消磁コイルを設け、この消磁コイルで磁界分布を制御することによって定着ローラの発熱分布を調整する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２０００‐１６２９１２号公報
【特許文献２】特開２００５‐１０８６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された定着装置のように、電磁誘導加熱手段が定着ローラの内部に設けられていると、定着ローラの内部に熱が蓄積されると共に、熱がローラ軸方向に流れるので、定着ローラの表面温度の変化に対する磁性体コアの温度の追随性がよくない。したがって、定着ローラの非通紙領域において、昇温した部分の熱が磁性体コアに伝わってキュリー温度を超えるより先に過昇温が生じやすい。
【０００７】
一方、特許文献２の技術では、１対の消磁コイルを開閉して磁界分布を調整することによって定着ローラの両端部分での過昇温を抑えることができるが、定着ローラと磁性体コアの間に励磁コイルに加えて消磁コイルが重ねて設置されるので、その分、定着装置の大型化につながる。また、定着ローラの通紙領域の温度を適温に調整しかつ非通紙領域の過昇温を抑えることができる記録シートのサイズの範囲は２種類に限定される。
【０００８】
ここで、特許文献２の技術において、消磁コイルをいくつか並べて配置し、記録シートサイズに応じて消磁コイルの開閉を制御すれば、定着ローラの温度分布を各記録シートサイズに応じて調整することもできると考えられるが、その場合、装置がさらに大型化すると共にコスト高になるといった問題がある。
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、電磁誘導加熱方式の定着装置において、定着対象となる記録シートのサイズが変わっても、装置をコンパクトで安価に保ちつつ、定着ローラなどの回転体の非通紙領域での過昇温を確実に抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、一対の回転体を近接配置して定着ニップ部を形成し、当該一対の回転体のうち少なくとも一方の回転体を電磁誘導加熱手段により加熱すると共に、被定着画像が形成された記録シートを前記定着ニップ部に通紙して熱定着する定着装置であって、電磁誘導加熱手段は、少なくとも一方の回転体の周面に沿って、その長手方向に配設された励磁コイルと、励磁コイルに沿い、記録シートの搬送方向に直交する方向に配された磁性体コアとを備え、磁性体コアの、最小サイズの記録シートを通紙したときの非通紙領域に対応する部分のキュリー温度をＴｃ、電磁誘導加熱手段により加熱された回転体が、所定の定着温度に達したときの磁性体コアの温度をＴｆ、前記加熱された回転体がその耐熱温度に達したときの磁性体コアの温度をＴｈとすると
Ｔｆ≦Ｔｃ＜Ｔｈ
の関係が成立することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の定着装置では、励磁コイルに通電すると、各磁性体コアと回転体を通過する磁束が生成され、磁束変化に伴って生じる渦電流により回転体が発熱する。ここで、磁性体コアは、少なくとも最小サイズの記録シートの通紙部分以外の領域に相当する部分におけるキュリー温度Ｔｃが、電磁誘導加熱手段により加熱された回転体が所定の定着温度に達したときの磁性体コアの温度をＴｆ以上であって、かつ、前記加熱された回転体がその耐熱温度に達したときの磁性体コアの温度をＴｈ未満の範囲に設定されているので、定着ローラの非通紙領域の温度が定着温度に達して耐熱温度に至るまでの間に、当該非通紙領域に対応する位置の磁性体コアの温度が当該キュリー温度を超えて、その透磁率が顕著に低下する。これにより、励磁コイルの駆動に伴って回転体に形成される磁束密度は小さくなり、回転体に発生する誘導発熱量も小さくなるので、過昇温を抑えることができる。
【００１１】
以上のように、本発明の定着装置では、電磁誘導加熱手段を定着ローラに沿って、その外側に配し、非通紙領域に対応する磁性体コアのキュリー温度を上記のように設定するだけで、部分的な過昇温を抑制することができるので、従来のように特に複数サイズの消磁コイルなどを設ける必要もなく、製造コストを抑え、かつ装置をコンパクトにすることが可能である。
【００１２】
さらに本発明では、電磁誘導加熱手段を、少なくとも一方の回転体の周面に沿って、その長手方向に配設された励磁コイルと、励磁コイルに沿い、記録シートの搬送方向に直交する方向に配された磁性体コアとで構成しているので、磁性体コアの温度追随性や応答性を良好にするのに適している。
ここで、磁性体コアを、回転体の外周面に沿ってアーチ状に配すれば、回転体と磁性体コアとの熱伝達が良好となり、磁性体コアの温度追随性や応答性が向上する。
【００１３】
また、磁性体コアを、複数のコア部分を配列した構成とすれば、磁性体コア内で、記録シートの幅方向に対する伝熱が少なくなるので、磁性体コアの温度追随性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る定着装置および当該定着装置を備えた画像形成装置の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（１）画像形成装置の全体構成
図７は、本実施の形態にかかる画像形成装置１０００の全体構成を示す概略断面図である。
【００１５】
同図に示すように、画像形成装置１０００は、画像形成部１５００、給紙搬送部１５１５、定着器１５２０、制御部１００などから構成されている。
画像形成部１５００は、駆動ローラ１５０５及び従動ローラ１５０４に張架されて矢印Ａ方向に回転駆動される中間転写ベルト１５０２と、当該中間転写ベルト１５０２の下方に列設されたイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）に対応する４つの作像ユニット１５０６Ｙ，１５０６Ｍ，１５０６Ｃ，１５０６Ｋ、およびプリントヘッド部１５０９Ｙ〜１５０９Ｋなどからなる。
【００１６】
各作像ユニット１５０６Ｙ〜１５０６Ｋは、感光体ドラム１５０７Ｙ〜１５０７Ｋを有し、各感光体ドラム１５０７Ｙ〜１５０７Ｋの周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電器１５０８Ｙ〜１５０８Ｋ、現像器１５１０Ｙ〜１５１０Ｋと、１次転写ローラ１５１１Ｙ〜１５１１Ｋなどが配設されている。
中間転写ベルト１５０２における駆動ローラ１５０５で支持された部分には、２次転写ローラ１５０３が圧接されており、２次転写ローラ１５０３と中間転写ベルト１５０２とのニップ部が２次転写領域１５３０となっている。
【００１７】
画像形成部１５００の下方には、給紙カセット１５１７が着脱可能に配置されている。
この給紙カセット１５１７には、複数のサイズ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）のうち選択された一のサイズの記録シートＰを収納することができ、不図示のセンサにより収納されている記録シートのサイズを検出できるようになっている。
定着器１５２０は、定着ローラ１と加圧ローラ２を備え、定着ローラ１と加圧ローラ２との圧接部分が定着ニップ領域１５３１となっている。
【００１８】
このような画像形成装置１０００の構成において、制御部１００が、ＬＡＮなど介して接続された外部の端末からプリントジョブを受信すると、その受信したプリントジョブにおける画像信号をイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックに色変換したデジタル画像信号を作成し、当該デジタル画像信号に基づいて、各作像ユニット１５０６Ｙ，１５０６Ｍ，１５０６Ｃ，１５０６Ｋのプリントヘッド部１５０９Ｙ〜Ｋを発光させて露光走査を行う。これにより、各感光体ドラム１５０７Ｙ〜Ｋの表面には、各色用の静電潜像が形成される。
【００１９】
この静電潜像は、各現像器１５１０Ｙ〜１５１０Ｋにより現像されて各色のトナー画像となり、各１次転写ローラ１５１１Ｙ〜１５１１Ｋの作用により、中間転写ベルト１５０２上に順次１次転写されて重ね合わせられる。
一方、給紙カセット１５１７内に積載収容された記録シートＰは、給紙ローラ１５１８によって最上部のものから１枚ずつ搬送路１５４０に送り出される。タイミングローラ１５７０は、所定のタイミングで、記録シートＰを２次転写領域１５３０に搬送する。
【００２０】
２次転写領域１５３０において、重ね合わされた各色トナー画像は、２次転写ローラ１５０３の作用により、搬送された記録シートＰに一括して２次転写される。
トナー画像が２次転写された記録シートＰは、定着ニップ領域１５３１に達し、定着器１５２０でトナー画像が記録シートＰに定着される。トナー画像が定着された記録シートＰは、排紙ローラ１５１４を介して排紙トレイ１５１３に排出される。
【００２１】
図８は、上記画像形成装置における各部の動作を制御する制御部１００の構成を示す図である。同図に示すように制御部１００は、ＣＰＵ１０１、画像信号処理部１０２、ＲＡＭ１０３及びＲＯＭ１０４などを備える。
不図示の通信インターフェースを介して、外部の端末（パーソナルイコンピュータ）からプリントジョブのデータを受信すると、画像信号処理部１０２は、そのＲ，Ｇ，Ｂの画像データにスムージング処理やエッジ強調処理などの必要な処理を加えると共に、色変換処理を行ってＹＭＣＫの各現像色のデジタル画像信号を生成する。
【００２２】
ＲＯＭ１０４には、画像形成動作に必要な制御プログラム、定着器１５２０における定着ローラ１の温度制御のプログラムなどが格納されている。
ＲＡＭ１０５は、上記各プログラムが実行される際におけるワークエリアとなる。
ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０４から制御に必要なプログラムを読み出して、画像信号処理部１０５、中間転写部１５００、給紙搬送部１５１５、定着器１５２０等の動作を統括的に制御して、円滑な画像形成動作を実現する。
【００２３】
また、ＣＰＵ１０１は、温度センサ６１からの検出信号に基づき、次に述べるように、励磁コイル３１を駆動する高周波インバータ１１０の出力制御を行って、定着時における定着ローラ１の通紙領域の温度を所定の目標温度（定着温度）に保つ。
（２）定着器の構成
次に、定着器１５２０の構成について具体的に説明する。
【００２４】
図１は、定着器１５２０の主要部を示す斜視図であって、内部構造を示すため部分的に切り欠いている。図２は定着器１５２０を図１のＢ方向から見たときの概略図である。
定着器１５２０には、記録シートＰを加熱・加圧する定着ローラ１及び加圧ローラ２、定着ローラ１を誘導加熱する電磁誘導加熱装置３の他に、記録シート分離爪８などが設けられている。
【００２５】
定着ローラ１と加圧ローラ２は並行に配列され、各軸の両端は不図示の軸受部材に回転自在に支持されている。加圧ローラ２は、バネなどを用いた不図示の加圧機構によって定着ローラ１に向けて付勢され、定着ローラ１の表面を所定圧力で圧接して、定着ニップ領域１５３１を形成している。
加圧ローラ２は、不図示の駆動機構により矢印の時計方向に所定の周速度で回転駆動される。定着ローラ１は加圧ローラ２の回転にしたがって従動回転する。
【００２６】
定着ローラ１は、内側から外側に順に、支持層としての芯金１１，断熱層１２，電磁誘導発熱層１３，弾性層１４，離型層１５の５層構成であって、外周部分にある電磁誘導発熱層１３，弾性層１４，離型層１５で定着ベルト１６が構成されている。
この定着ベルト１６は、円筒体であってその軸が通紙幅方向（定着ローラ１の軸方向）に伸び、本発明で電磁誘導加熱される回転体に相当する。定着ローラ１の硬度は、例えばＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度で３０〜９０度である。
【００２７】
芯金１１の材質は、支持層としての強度が確保できれば、鉄、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）のような耐熱性のモールドのパイプを使用することも可能であるが、芯金が発熱するのを防ぐ為に電磁誘導加熱の影響が少ない非磁性または低抵抗な材料を用いるのが望ましい。芯金１１の具体例として、径３２ｍｍのアルミ製のものが挙げられる。
断熱層１２は、電磁誘導発熱層１３を断熱保持する為のものであり、耐熱性弾性を有するゴム材や樹脂材のスポンジ体（断熱構造体）が用いられる。これにより、電磁誘導発熱層１３を断熱保持すると共に、電磁誘導発熱層１３のたわみを許容して圧接ニップ幅を増やし、ローラ硬度を小さくして排紙性や記録シート分離性能を向上させる役割を果たす。
【００２８】
特に、断熱層１２にシリコンスポンジ材を用いることが望ましく、その場合、厚さを２〜１０mm、特に３〜７mmに設定し、硬度をアスカーゴム硬度計で２０〜６０度の範囲、特に３０〜５０度の範囲に設定することが望ましい。なお、断熱層１２を、シリコンスポンジ材ゴム材及びスポンジ体の２層構成としてもよい。
電磁誘導発熱層１３は、無端ベルトであって、電磁誘導によって発熱して容易に昇温できるように、比較的透磁率μが高く適当な抵抗率ρを持つ材料からなる。具体例としてニッケル電鋳ベルトが挙げられ、その厚さは１０〜１００μｍ、望ましくは２０〜５０μｍである。電磁誘導発熱層１３の材料として、その他に磁性ステンレスやパーマロイのような磁性材料（磁性金属）が挙げられる。また、磁性材料に限らず、非磁性材料であってもよく、例えば金属など導電性のある非磁性材料を薄膜状に形成して用いてもよい。
【００２９】
さらに電磁誘導発熱層１３には、樹脂に発熱粒子を分散させた材料を用いても良いし、樹脂に発熱材をコーティングしたものを用いても良い。電磁誘導発熱層１３に樹脂ベースの材料を用いる事によって、定着ローラ１に対する記録シートＰの分離性を良くすることができる。
弾性層１４は、記録シートと定着ローラ表面との密着性を高める役割を持ち、耐熱性・弾性を有するゴム材や樹脂材で形成されている。材料の具体例として、定着温度での使用に耐えられるシリコンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性エラストマーを挙げることができる。弾性層１４に、熱伝導性や補強等を付与するために各種充填剤を混入してもよい。熱伝導性粒子として、ダイヤモンド，銀，銅，アルミニウム，大理石，ガラス等を用いてもよいが、実用的には、シリカ，アルミナ，酸化マグネシウム，室化ホウ素，酸化ベリリウムを用いることが好ましい。
【００３０】
弾性層１４の厚みは１０〜８００μｍの範囲が好ましく、特に１００〜３００μｍの範囲が好ましい。これは、弾性層の厚さが１０μｍ未満であると、厚み方向の弾力性を得ることが難しくなり、一方８００μｍを超えると、発熱層で発生した熱が定着フィルム外周面に達し難くなり、熱効率が悪化する傾向があるからである。
弾性層にシリコンゴムを用いる場合、ＪＩＳ硬度で１〜８０度、望ましくは５〜３０度であることが好ましい。このＪＩＳ硬度範囲であれば、弾性層の強度低下や密着性不良を防止しつつ、トナーの定着性不良を防止できる。
【００３１】
シリコンゴムとしては、１成分系、２成分系又は３成分系以上のシリコンゴム、ＬＴＶ型、ＲＴＶ型又はＨＴＶ型のシリコンゴム、縮合型又は付加型のシリコンゴム等を使用できる。ここでは、弾性層１４は、ＪＩＳ硬度１０度、厚さ２００μｍのシリコンゴム層とする。
離型層１５は、最外層であって、定着ローラ１の表面の離型性を高める役割を果たす。
【００３２】
離型層１５は、定着温度での使用に耐えられる上にトナー離型性を有する材料、具体的には、シリコンゴム、フッ素ゴム、ＰＦＡ，ＰＴＦＥ，ＦＥＰ，ＰＦＥＰ等のフッ素樹脂、もしくはそれらを混合したものを用いることが好ましい。離型層の厚さは、５〜１００μｍが好ましく、１０〜５０μｍがより好ましい。また、弾性層１４と離型層１５との層間接着力を向上させるために、プライマ一等による接着処理を行ってもよい。なお、離型層１５の中に、必要に応じて、導電材，耐摩耗材，良熱伝導材をフィラーとして添加することもできる。
【００３３】
加圧ローラ２は、上記定着ローラ１と同様、芯金２１の外周に、断熱層２２、および表面の離型性を高める離型層２５を設けたローラである。芯金２１の材質は、強度が確保できればよく、例えば鉄、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）のような耐熱性材料をモールドしたパイプを使用することも可能であるが、電磁誘導で発熱するのを防ぐ為に非磁性材料を用いることが望ましい。
【００３４】
加圧ローラ２の具体例として、芯金２１は径２７ｍｍのアルミ、断熱層２２は厚さ３〜１０ｍｍのシリコンスポンジゴム、あるいはＰＴＦＥやＰＦＡ等、離型層２５は厚さ１０〜５０μｍのフッ素系樹脂製離型層で形成する。
加圧ローラ２は、定着ローラ１に対して荷重３００〜５００Ｎで加圧される。この場合のニップ幅は約５〜１５ｍｍとなるが、荷重を変えることでニップ幅が変わる。
【００３５】
上記断熱層２２におけるシリコンスポンジゴム層の厚さは、使用条件に合わせて適宜変更可能である。断熱層２２を、シリコンゴム及びシリコンスポンジの２層構成としてもよい。
（３）電磁誘導加熱装置３の構成
定着器１５２０における電磁誘導加熱装置３は、図２に示すように励磁コイル３１、磁性体コア３２、一部の磁性体３２を加熱するためのコアヒータ３７、および励磁コイルを巻回した状態で保持するためのコイルボビン３３からなり、定着ローラ１の外周面の外側に設けられてなる。
【００３６】
図３は、励磁コイル３１及び磁性体コア３２の主要部分を示す斜視図である。
励磁コイル３１は、図１，図３に示すように定着ローラ１の長手方向に沿って導線を長円形に巻いた構造であり、図２に示すように横断面がアーチ形状である。そしてこの励磁コイル３１の外面を覆うように磁性体コア３２が設けられている。
励磁コイル３１には、高周波インバータ１１０（図８）から１０〜１００［ＫＨｚ］、１００〜２０００［Ｗ］の高周波電力が供給されるため、素線を数十から数百本を束ねてリッツ線にしたものを用い、加熱時の絶縁性を考慮して、耐熱性の樹脂で被覆したものを用いることが好ましい。
【００３７】
図２に示すように磁性体コア３２は、メインコア３４，端部コア３５，裾コア３６で構成され、磁気回路の効率を上げ、磁気が外に漏れるのを遮蔽する。
本発明では、磁性体コア３２の温度がそのキュリー温度を超えると透磁率が低下することを利用して定着ローラ１の温度を自動的に制御するが、そのために磁性体コア３２のキュリー温度が所定な範囲内で設定されている。
【００３８】
その材料として、高透磁率かつ低損失のもの、例えばパーマロイ（Ｆｅ-Ｎｉ合金）が用いられる。パーマロイのような合金の場合、合金組成によってキュリー温度が変わるので、磁性体コア３２の材料として適当なキュリー温度を持つ合金組成を選択することによって、キュリー温度の設定を行うことができる。
例えば、Ｆｅ-Ｎｉ合金では、原子パーセント（ａｔ％）で、Ｆｅ７０％、Ｎｉ３０％の場合、キュリー温度約１００℃が得られ、Ｆｅ-Ｎｉ-Ｃｒ合金では、ａｔ％でＮｉ３１％，Ｆｅ６１％，Ｃｒ８％の場合、キュリー温度約７０℃が得られる。そして、このキュリー温度は、Ｎｉ含有量に応じて変化する。
【００３９】
磁性体コア３２の材料として、この他にＣｕ−Ｎｉ合金やＭｎーＰｔ合金を用いることもでき、その場合も、組成比率を変更することにより所望のキュリー温度が得られる。
なお、パーマロイのような合金では、高周波によるコア内の渦電流損失が大きくなるため積層構造にしてもよい。また、励磁コイル３１や磁性体コア３２などの磁気回路部分に、樹脂材に磁性粉を分散させたものを用いると、透磁率は比較的低いが自由に形状を設定する事ができる。
【００４０】
図３、図４（ａ）に示すように、メインコア３４は、複数（ここでは１２個）のメインコア部３４ａ〜３４ｅからなり、これらが定着ローラ１の軸方向（通紙幅方向）全域にわたって配置されている。各メインコア部３４ａ〜３４ｅは、励磁コイル３１の外側を蓋うように、定着ローラ１の軸に対して垂直な面に沿ってアーチ状（図２参照）に伸び、その長さは例えば１００ｍｍである。
【００４１】
このようにメインコア３４を配置することによって、励磁コイル３１に通電すると、定着ローラ１の軸に垂直な面に沿ってメインコア３４と定着ローラ１の電磁誘導発熱層１３の一部を通過する磁束のループ（図２中、破線Φ）が形成される。
ここで、励磁コイル３１に供給される高周波電流に伴って磁束Φが変化するので、電磁誘導発熱層１３には渦電流が流れて層自体がジュール発熱する。この電磁誘導発熱層１３の発熱で定着ベルト１６が加熱される。
【００４２】
なお、メインコア３４の中央部に、メインコア３４の中央部に突出部分を設けて横断面Ｅ字形状に形成し、その突出部を励磁コイル３１の穴に嵌め込んで定着ローラ１の方に近づければ、電磁誘導による発熱効率を高めることができる。
裾コア３６は、横断面が四角形状で、定着ローラ１の軸方向全長にわたって各メインコア部３４ａ〜３４ｅの端部を結ぶように連続配置されている。
【００４３】
端部コア３５は、横断面が図２に示すように矩形で、長さは５〜１０ｍｍであり、定着ローラ１の軸方向両端に略対応する位置に配置されている。
（４）定着ローラ１の温度制御
画像形成動作時における定着ローラ１の温度は次のようにして制御される。
（ａ）励磁コイル３１の出力制御
画像形成動作時には、定着ローラ１の温度制御として、制御部１００は、励磁コイル３１の出力制御を行って、定着ローラ１表面の通紙領域の温度を定着温度Ｔｒに維持する。
【００４４】
その温度制御のために、図４（ｂ）に示すように、定着ローラ１の外周面に温度センサ６１が配設されており、その温度検出信号が制御部１００に入力される。温度センサ６１は、記録シートが定着ローラ１の中央領域を通過する想定の下で、通紙領域の温度を検出できるように、定着ローラ１の中央に近い位置に配置されている。
温度センサ６１は、定着ローラ１の表面に対して接触式でも非接触式でもよく、赤外センサ（商品名ＮＣセンサ），サーミスタなどを用いることができる。
【００４５】
制御部１００は、温度センサ６１から入力される温度検出信号（定着ローラ１中央領域の表面温度）が、あらかじめ動作温度として設定されている定着温度Ｔｒ（例えば１７０℃）となるように、高周波インバータから励磁コイル３１への電力供給量を制御する。
具体的には、高周波インバータには、励磁コイルとＬＣ発振回路を形成するメインコンデンサ、ＬＣ発振回路をＯＮ／ＯＦＦするＩＧＢＴなどが設けられ、制御部は、温度センサ６１からの検出温度信号を監視しながら、当該検出温度信号が定着温度Ｔｒに近づくようにＩＧＢＴをＯＮ／ＯＦＦ制御する。
【００４６】
このように高周波インバータから励磁コイル３１への出力を制御することによって、定着ベルト１６の中央領域の表面温度は、定着温度Ｔｒ付近に維持される。
記録シートＰが定着ローラ１の外表面を通過するときにも、定着ベルト１６から記録シートＰに熱が奪われるが、奪われた分の熱量は電磁誘導加熱装置３によってすぐに定着ベルト１６に補給されるので、定着ベルト１６の中央領域の温度は定着温度Ｔｒに維持される。
【００４７】
（ｂ）磁性体コアの透磁率変化による定着ベルト１６の温度自己制御
定着動作時において、定着ベルト１６が誘導加熱されると、メインコア３４は、定着ベルト１６から輻射熱および伝導熱を受ける。また、励磁コイル３１の自己発熱による影響も受けながら、より低温の外部環境へ放熱する。
ここで、定着ベルト１６の非通紙領域で温度が必要以上に上昇したときに、メインコア３４の温度がキュリー温度以上になって当該メインコア３４の透磁率が低下するように、  （ｉ）各メインコア３４は、定着ベルト１６表面におけるメインコア３４と対向する領域の温度変化に良好に追随して温度変化する構成とし、また、（ii）非通紙領域となる可能性がある領域に存在するメインコア部３４ａ〜３４ｄのキュリー温度を定着温度未満に設定している。
【００４８】
それぞれについて以下に詳述する。
（ｉ）メインコア３４の温度追随性
図５は、定着ベルトの温度と、励磁コイルの温度及びメインコアの温度の関係を示す特性図の一例である。この特性図は、実験用の定着器を用い、定着ベルト１６を１７０℃〜２４０℃のいくつかの温度に設定して、定常状態で定着ベルト１６，励磁コイル３１，メインコア３４の温度を測定したものである。この温度測定は中央領域で行ったが、中央領域だけでなく他の領域においても、定常状態にあるときには、図５に示すのと同様の温度関係にあるものと見られる。
【００４９】
図６は、図５に基づいて作成した図であって、定着ベルト１６の温度が２３０℃，２２０℃，２１０℃，１９０℃，１７０℃で定常状態のときに、励磁コイル３１及びメインコア３４がとる温度を表わしたものである。
図５から分かるように、定着ベルト１６の温度と比べて、励磁コイル３１の温度が低く、さらにメインコア３４の温度が低くなっており、定常状態において励磁コイル３１から励磁コイル３１およびメインコア３４、さらに外部環境に向けて定常的な熱流が生じることがわかる。
【００５０】
このように、本実施形態では、定着ベルト１６の外周面の外側にメインコア３４が存在し、その外側に低温の外部環境が存在するため、熱の流れは、定着ローラ１の軸にほぼ垂直な面に沿っている。
したがって、定着ベルト１６の各領域の温度変化に追随して、対向するメインコア３４が温度変化するときの温度追随性が、従来の定着ローラ内部に励磁コイルと磁性体コアを設けた場合に比べて格段に良好となる。
【００５１】
次に、定着ベルト１６の各領域の温度変化に追随して、対向するメインコア３４が温度変化するときの応答性について考察する。
定着ベルト１６のある領域で温度が変化したとすると、その領域にあるメインコア部３４ａ〜３４ｅの温度も追随して変化し、温度変化後の定常状態に近づく。
例えば、定着ベルト１６で、温度がＤ→Ｃ→Ｂ→Ａのように上昇した領域があるとすると、その領域のメインコア部３４ａ〜３４ｅに流れる熱量が増えて、当該メインコア部３４ａ〜３４ｅの温度はｄ→ｃ→ｂ→ａのように上昇する。
【００５２】
一方、定着ベルト１６の温度がＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄのように下降すると、その領域のメインコア部３４ａ〜３４ｅに流れる熱量が減って当該メインコア部３４ａ〜３４ｅの温度はａ→ｂ→ｃ→ｄのように下降する。
ここで、メインコア部３４ａ〜３４ｅの温度が定着ベルト１６の温度変化に追随して変化するときに時間遅れが生じ、この時間遅れが小さいほど応答性がよい。
【００５３】
当該応答性がよくないと、非通紙領域において定着ベルト１６が温度上昇しても、メインコア３４が温度上昇するまでに時間がかかるので、その間に定着ベルト１６や励磁コイル３１が耐熱限界を越えて破損することもあるが、本実施形態では、上記のように、定着ベルト１６からメインコア３４への熱の流れが定着ローラ１の軸に垂直な面に沿っているので、通紙幅方向への熱流は少ない。
【００５４】
また、メインコア３４を上記のように断面アーチ状に形成して、定着ベルト１６とメインコア部３４ａ〜３４ｅとの対向面積を大きくしているので、定着ベルト１６の各領域部分とメインコア部３４ａ〜３４ｅとの間で、熱伝達が良好である。
したがって、定着ベルト１６の温度変化に追随してメインコア３４が温度変化するときの応答性も良好である。
【００５５】
また、本実施形態では、複数のメインコア部３４ａ〜３４ｅが定着ローラ１の軸方向に配列され、メインコア部３４ａ〜３４ｅ同士の間に間隔が設けてあるので熱伝導されにくく、この点も、メインコア部３４ａ〜３４ｅが温度追随するときの応答性向上に寄与する。
メインコア３４の温度追随性並びにその応答性をさらに高めるには、メインコア３４に熱伝導性の良好な材料を用いたり、熱容量を小さくすることが有効である。
【００５６】
さらに熱伝達性を向上させるには、定着ベルト１６の各領域部分とメインコア部３４ａ〜３４ｅとの間で、熱伝達がよくなるように、定着ベルト１６とメインコア３４との間隔を小さく設定したり、メインコア３４に熱伝導性の良好な材料を用いることが有効である。
また上記のようにメインコア３４の中央部に突出部分を設けることも、熱伝達性向上に寄与する。
【００５７】
メインコア３４の熱容量を小さくするには、メインコア３４本来の磁束を導く機能を確保できる範囲内で、メインコア３４の厚みを小さく設定して、体積を小さくすることが望ましい。
また、メインコア３４の材料として比熱の小さいものを用いることも望ましい。
（ii）メインコア３４のキュリー温度
図４（ｂ）に示すように画像形成装置１０００で使用できる記録シートＰの最小サイズがＰ４（通紙幅Ｄ）であり、定着ローラ１の中央（通紙幅方向に対して中央）を通過することを想定すると、非通紙領域も定着ローラ１の中央に対してミラー対称的になり、複数のメインコア部３４ａ〜３４ｅの中、両端部の４個ずつメインコア部３４ａ〜３４ｄの領域が非通紙領域となり得る。
【００５８】
各メインコア部３４ａ〜３４ｅの温度は、定着ベルト１６の当該メインコア部に対向する領域の温度変化に追随して変化するが、定着動作時は定着ベルト１６の中央領域の温度は、定着温度Ｔｒに維持される。
中央領域のメインコア部３４ｅの温度は、定着温度Ｔrより温度差α0だけ低くなる（Ｔｒ−α0）（図６参照）。
【００５９】
この温度差α0は、定着ローラ１，励磁コイル３１，磁性体コア３２などの構造によって決まる特性値であり、図６の例で、定着温度ＴｒがＤ点の温度（１７０℃）とすると、対応するメインコア部３４ｅの温度はｄ点の温度で約７０℃であり、温度差α0は約１００℃である。
したがって、メインコア部３４ａ〜３４ｅのキュリー温度を、上記温度（Ｔｒ−α0）より高く設定すれば、定着ベルト１６が定着温度Ｔｒまで昇温するまでに、メインコア部３４ａ〜３４ｅの温度がキュリー温度を超えることはないので、定着ローラ１全体を定着温度Ｔｒまで迅速に昇温させることができる。
【００６０】
一方、メインコア部３４ａ〜３４ｄのキュリー温度範囲の上限については、メインコア部３４ａ〜３４ｄの温度がそのキュリー温度に達したときに、定着ベルト１６が耐熱温度を越えないように設定すればよい。
例えば、メインコア３４が温度追随する応答性が非常に良い場合には、定着ベルト１６や励磁コイル３１の耐熱温度（２２０℃程度）に対応するメインコア３４の温度（図６では特に図示していないが、実験により約１１０℃であることが確認されている。）をキュリー温度範囲の上限と考えることができる。  
【００６１】
もっとも、メインコア３４の温度応答性がそれほどよくない場合、定着ベルト１６の温度上昇からメインコア３４の温度上昇までに時間遅れがあることを考慮して、若干低めの温度をキュリー温度範囲の上限としても構わない。
例えば、図６の特性を持つ定着装置において、応答性を考慮して耐熱温度（２２０℃程度）よりも低いβ℃（例えば、１０℃低い２１０℃）を定着べルトの上限温度とし、これに対応するメインコア３４の温度（２１０℃−α1）は、Ｂ点より温度差α１だけ低いｂ点（約１００℃）であるから、この温度をキュリー温度範囲の上限と考えてもよい。
【００６２】
このβの値は、定着ローラ１の昇温速度とメインコア３４の温度上昇の応答性により、実験により容易に求めることができる。
以上のように、定着温度Ｔｒ及び定着ベルト１６や励磁コイル３１の耐熱温度に基づいて求めた範囲内に、メインコア部３４ａ〜３４ｄのキュリー温度を設定すれば、定着ローラ１を定着温度Ｔｒ（１７０℃）まで迅速に昇温させることができると共に、耐熱温度を大きく超えることがない。
【００６３】
なお、図６に示した特性では、定着ベルト１６とメインコア３４の温度差α0、α１の値は、定着ローラ１，励磁コイル３１，磁性体コア３２などの構造が変われば、それに伴って変化する。
例えば、磁性体コア３２が励磁コイル３１と接触している場合、励磁コイル３１の温度は、磁性体コア３２の温度とほぼ等しくなり、温度差α0，α1も小さくなる。このように温度差α0，α1が小さい場合は、ベルト上限温度に対応するメインコア部３４ａ〜３４ｄのキュリー温度範囲の上限も高く２００℃程度となる。
【００６４】
したがって、メインコア部３４ａ〜３４ｄのキュリー温度の設定されるべき範囲は、具体的な装置に実装して実験を繰り返すことにより、最適な値を決定することができるものである。
なお、中央領域に存在するメインコア部３４ｅについては、メインコア部３４ａ〜３４ｄと同じ磁性材料を用いてもよいが、この領域はいつも通紙領域となり、定着ベルト１６の過昇温は発生しないので、よりキュリー温度の高い磁性材料を用いてもよい。
【００６５】
同じ磁性材料を用いた場合は、メインコア３４の製造が容易になり、キュリー温度の高い磁性材料を用いれば、メインコア部３４ｅはキュリー温度を超えることはなく透磁率が高いままなので、定着ベルト１６の中央領域については、より確実に定着ベルト１６を定着温度Ｔｒまで昇温することができる。
また、キュリー温度を上記のように設定する対象は、メインコア３４だけでもよいが、端部コア３５や裾コア３６に対しても同様に設定しても良い。
【００６６】
記録シートＰが通過する位置が定着ローラ１の中央ではなく偏る場合には、非通紙領域となり得るメインコア部も変わるが、同様にして対象となるメインコア部のキュリー温度を設定すればよい。
以上のように、メインコア３４の温度追随性を確保すると共に、そのキュリー温度を上記キュリー温度範囲内に設定することによって、以下のように定着ベルト１６の温度が調整される。
【００６７】
温度センサ６１で検出される温度が定着温度Ｔｒ近くに到達するまでは、磁性体コア３２はキュリー温度よりも低温に保たれ、その透磁率は高い状態のままなので、励磁コイル３１に通電すると、定着ローラ１の通紙幅方向全体領域に高密度の磁束が流れて迅速に昇温する。
温度センサ６１で検出される温度が定着温度Ｔｒに到達した後は、定着ベルト１６のメインコア部３４ｅが設けられている中央領域は、定着温度Ｔｒ近くに維持される。
【００６８】
ここで記録シートＰが定着ローラ１を通過すると、通紙領域では定着ベルト１６から熱が奪われて、非通紙領域で定着ベルト１６の温度が高くなる温度分布が形成される。
本実施形態の定着器では、キュリー温度が上記キュリー温度範囲内（約７０℃〜１００℃、）に設定されているので、定着べルト１６の温度上昇に追随してメインコア部３４ａ〜３４ｄの温度も上昇し、定着ベルト１６の温度が高い領域ではキュリー温度を超える。
【００６９】
そして、メインコア３４の温度がキュリー温度を超えると、その透磁率は急速に低下し、キュリー温度を１０℃〜２０℃超えると透磁率が１近くに低下する。これに伴い電磁誘導発熱層１３で発生する発熱量も小さくなる（一般に電磁誘導による発熱量は透磁率の１/２乗に比例する）。
したがって、メインコア３４の温度がキュリー温度を超えた領域では、励磁コイル３１によって形成される磁束密度が低下し、電磁誘導による発熱量も低下する。
【００７０】
これにより、非通紙領域において好適な過昇温抑制効果が得られる。
一方、定着ベルト１６のメインコア部３４ｅが設けられている中央領域を含めて、メインコア３４の温度がキュリー温度以下の領域では、励磁コイル３１によって形成される磁束密度は低下せず、電磁誘導発熱層１３での発熱量も大きいので、安定して定着温度Ｔｒに維持される。
【００７１】
このように本実施形態の定着器では、定着ベルト１６の表面温度が高い領域で誘導発熱量が低くなるよう自己制御されることによって定着ベルト１６の過昇温が抑えられ、かつ、それ以外の中央領域では定着ベルト１６で十分な発熱量が得られる。そして、この効果は、記録シートＰの通紙幅が変わっても同様に得られる。
したがって、通紙Ｐのサイズが変わっても、安定した定着を行いながら、非通紙領域における過昇温を低減することができる。
【００７２】
また、定着ベルト１６の誘導発熱量を調整するために消磁コイルなどを設ける必要もないので、装置コストを抑え、装置をコンパクトに維持できる。
＜変形例＞
（１）定着器１５２０において、定着温度Ｔｒの設定を変更できるようにしてもよい。
このように定着温度設定を変更できる場合は、設定可能な定着温度のうち最も高い温度に基づいてメインコア３４の非通紙領域における部分のキュリー温度の最下限が設定される。
【００７３】
（２）また、上記実施の形態に係る定着装置が適用される画像形成装置は、カラープリンタのみならずモノクロプリンタであってもよいし、また、それらのプリンタを備えた複写機、複合機、ＦＡＸ装置であっても構わない。  
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、レーザプリンタや複写機、ＦＡＸ、複合機等に代表される画像形成装置の定着装置として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】実施の形態にかかる定着器を部分的に切り欠いた斜視図である。
【図２】上記定着器を図１のＢ方向から見た概略図である。
【図３】励磁コイル及び磁性体コアの主要部分を示す斜視図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は、実施の形態にかかる定着ローラの温度を制御する機構を説明する図である。
【図５】定着ベルトの温度と、励磁コイルの温度及びメインコアの温度の関係を示す特性図の一例である。
【図６】定着ベルトの温度が各温度で定常の場合に、励磁コイル及びメインコアがとる温度を表わしたものである。
【図７】実施の形態にかかる画像形成装置の全体構成を示す図である。
【図８】本実施の形態にかかる画像形成装置における制御部の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
１    定着ローラ
２    加圧ローラ
３    電磁誘導加熱手段
１３    電磁誘導発熱層
１４    弾性層
１５    離型層
１６    定着ベルト
３１    励磁コイル
３２    磁性体コア
３３    コイルボビン
３４    メインコア
３４ａ〜３４ｄ  メインコア部
３５    端部コア
３６    裾コア
６１    温度センサ
１００    制御部
【図１】
2009150972.tif 000003
【図２】
2009150972.tif 000004
【図３】
2009150972.tif 000005
【図４】
2009150972.tif 000006
【図５】
2009150972.tif 000007
【図６】
2009150972.tif 000008
【図７】
2009150972.tif 000009
【図８】
2009150972.tif 000010