(57)【要約】【課題】簡単な装置構成で製造コストを抑えて、熱ローラの軸方向の温度分布を均一にする定着装置及びそれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】定着装置５は、加圧ローラ１９に対向して配置される定着ローラ２３と、誘導発熱部材２７ｂを有する熱ローラ２７と、定着ローラ２３と熱ローラ２７との間に張架される無端状の定着ベルト２６と、用紙９を定着ベルト２６と加圧ローラ１９とで挟持して、用紙９上の未定着トナー像を溶融定着するニップ部Ｎと、定着ベルト２６の外周で熱ローラ２７に対向配置されるとともに磁束を発生させて該磁束によって誘導発熱部材２７ｂを誘導加熱する誘導加熱部３０とを備える。定着ベルト２６は、誘導加熱部３０により誘導加熱されるベルト誘導発熱部材を有し、熱ローラ２７は、誘導加熱部３０側から順に誘導発熱部材２７ｂと、熱伝導率の大きい均熱部２７ａとを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧回転体に対向して配置される定着部材と、誘導発熱部材を有する熱ローラと、前記定着部材と前記熱ローラとの間に張架される無端状の定着ベルトと、用紙を前記定着ベルトと前記加圧回転体とで挟持して、用紙上の未定着トナー像を溶融定着するニップ部と、前記定着ベルトの外周で前記熱ローラに対向配置されるとともに磁束を発生させて該磁束によって前記誘導発熱部材を誘導加熱する誘導加熱部とを備える定着装置において、
前記定着ベルトは、前記誘導加熱部により誘導加熱されるベルト誘導発熱部材を有し、前記熱ローラは、前記誘導加熱部側から順に前記誘導発熱部材と、熱伝導率の大きい均熱部とを有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記誘導発熱部材は鉄で形成され、前記均熱部はアルミニウムで形成され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】
前記誘導発熱部材はニッケルで形成され、前記均熱部はアルミニウムで形成されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記誘導発熱部材は、前記均熱部周面に接合されることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項５】
前記誘導発熱部材は、前記均熱部に嵌め合わされることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項６】
前記ベルト誘導発熱部材は、ニッケル、または前記定着ベルトの基材に分散される銀で形成されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の定着装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の定着装置が搭載された画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に用いる、用紙上の未定着トナー像を定着させる定着装置及びそれを備えた画像形成装置に関し、特に、電磁誘導加熱方式による定着装置、およびこの定着装置を装備する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
定着装置は、定着ローラと、定着ローラを加熱するヒータと、定着ローラに圧接する加圧ローラとを備えて、トナー像を転写された用紙が定着ローラと加圧ローラの定着ニップを通り、両ローラにより加熱、加圧されてトナー像が用紙に定着される。
【０００３】
このような、定着装置においては、定着ローラの長手方向における温度分布を均一にすることが望ましいが、実際にそのような制御は難しい。例えば、加熱源を内包するローラの両端部は開口をもつため、熱がこの開口から逃げてしまいローラ両端の温度が低くなりがちである。このため、特に定着前の待機状態から定着動作に入ったばかりの時点でローラ両端にて定着性が不十分となる。また、通紙される用紙のサイズがローラ長に対し小さいと、紙が通過しないローラ面（非通紙部）は熱がローラに蓄積されてしまいローラ温度が異常に昇温する。このため、ローラの周面に接触配置された分離爪、クリーニング手段、シリコンゴム等からなる弾性層やフッ素樹脂等からなる離型層等が昇温する部分にて熱損傷を受けてしまう。
【０００４】
そこで、特許文献１では、定着ローラの内部には、ヒータとして二本のハロゲンランプが設けられ、第１ヒータは、非通紙側の配熱量が、他の部分より小さく設定されており、これに対し、第２ヒータは逆に非通紙側の配熱量が、他の部分より大きくなるように設定されている。待機状態では、第１ヒータをオフとし、第２ヒータのみでローラ温度を維持するように制御して、印字中では、第２ヒータが消灯し、第１ヒータによって、定着ローラが所定の温度になるように制御される。このように制御することによって、待機状態においては、定着ローラは第２ヒータで温度制御されているので、端部の配熱量の多い分が端面からの放熱量を補償し、ローラの温度分布は、端部が中央より幾分高くなる。このような状態から大きなサイズの紙で印字を開始すると、第１ヒータで温度制御が始まるので、端部の温度は中央に比べて低下していくが、印字開始時の温度が端部において高められているので、両端部に定着不良が生ずることはない。小さいサイズの紙で印字する場合、非通紙部においては余剰の熱が蓄積されて行く傾向にあるが、第１ヒータの配熱分布が非通紙側において他の部位より配熱量を小さくしているため、ローラ端面からの放熱と相俟って蓄積されるので、非通紙部における昇温は許容される範囲内に留まるようになる。
【０００５】
しかしながら、上述した従来技術では、第１及び第２ヒータの配熱量が通紙側と非通紙側で均一なものでなく、さらに第１及ヒータと第２ヒータにおいて、通紙側と非通紙側の配熱量を互いに異ならせなくてはならないので、特別なヒータを製作することになり製造コストが高くなる。また、画像形成の待機状態と印字開始状態で第１ヒータと第２ヒータとの温度制御を異ならせなくてはならず、制御が煩雑になり、また通紙部と非通紙部との温度を互いに許容範囲にバランスさせることが難しいという不都合があった。
【０００６】
近年、画像形成装置のウォームアップ時間の短縮や省エネルギー化への要求が高まる中で、定着装置の熱源として、ハロゲンヒータに替えて、電磁誘導加熱方式の熱源を採用することが提案されている。しかし、電磁誘導加熱方式においても、ハロゲンランプ等のヒータ方式と同様に、誘導加熱される定着ローラは、その端部を支持する軸受けから装置フレームへの伝熱が生じることや、空気中への放熱の比率が大きいこと等により、中央部（通紙部）に比べて端部の温度が低下しやすく、定着ローラの軸（長手）方向の温度分布が不均一となるという問題点があった。
【０００７】
そこで、特許文献２では、中空の定着ローラの内部には、誘導加熱用の励磁コイルを有する誘導加熱部が設けられ、定着ローラ周面には、誘導加熱部の発生させる磁束によって誘導加熱される磁性金属を有している。この誘導加熱部は、定着ローラの磁性金属とほぼ等しい軸方向長さを備え、定着ローラの内周面との間に所定の間隔をおいて、定着ローラの中心軸に平行に配置されている。定着ローラの軸方向の両端部における定着ローラ内周面と誘導加熱部の外周面との隙間には、円筒状の非磁性金属からなる磁気遮蔽板が定着ローラの端部から出入り自在に挿入されるようになっている。この磁気遮蔽板は、通紙時に用紙の両側部まで誘導加熱部を覆い、磁性金属の誘導加熱を抑制することができるようなもので、その軸方向の長さは、最小の通紙部に対応する長さとなっている。そして、ウォームアップ時、待機時及び印字時、さらに印字時には用紙幅に応じて、磁気遮蔽板の軸方向位置を変えるように、ステッピングモータを駆動制御して、定着ローラ端部の加熱温度を調節することにより、定着ローラの軸方向の温度分布を均一にしている。
【０００８】
しかしながら、上述した従来技術では、磁気遮蔽板と、それを駆動するステッピンブモータと、駆動制御手段とを用意する必要があるので、部品数が多くなるという問題があるほか、これらの部材を定着装置に配設すると、装置構造が煩雑になり、大型化するという問題がある。
【特許文献１】特開平５−１３４５７５号公報（段落［００１３］−［００１９］、図２）
【特許文献２】特開２００８−１４９６６号公報（段落［００２４］−［００２６］、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、簡単な装置構成で製造コストを抑えて、熱ローラの軸方向の温度分布を均一にする定着装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、加圧回転体に対向して配置される定着部材と、誘導発熱部材を有する熱ローラと、前記定着部材と前記熱ローラとの間に張架される無端状の定着ベルトと、用紙を前記定着ベルトと前記加圧回転体とで挟持して、用紙上の未定着トナー像を溶融定着するニップ部と、前記定着ベルトの外周で前記熱ローラに対向配置されるとともに磁束を発生させて該磁束によって前記誘導発熱部材を誘導加熱する誘導加熱部とを備える定着装置において、前記定着ベルトは、前記誘導加熱部により誘導加熱されるベルト誘導発熱部材を有し、前記熱ローラは、前記誘導加熱部側から順に前記誘導発熱部材と、熱伝導率の大きい均熱部とを有することを特徴としている。
【００１１】
この構成によれば、誘導加熱部から発せられる磁束を受けて熱ローラの誘導発熱部材、及び定着ベルトのベルト誘導発熱部材が発熱させられ、定着ベルトは、それらの誘導発熱部材の発熱によって熱ローラを介して加熱され、所定温度に昇温すると、ニップ部において、搬送される用紙上の未定着トナー像が溶融定着される。この誘導加熱しているときに、熱ローラが誘導発熱部材の内側に熱伝導率の大きい均熱部を有するので、誘導発熱部材から発熱した一部の熱が均熱部の軸方向に均一に蓄積され、この蓄積した熱が熱ローラを介して定着ベルトの軸方向に伝わり、定着ベルトの軸方向の温度分布ムラが低減される。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明では、前記誘導発熱部材は鉄で形成され、前記均熱部はアルミニウムで形成されることを特徴としている。この構成によれば、誘導発熱部材が鉄であると、誘導発熱部材の発熱の立ち上がり時間が早い。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明では、前記誘導発熱部材はニッケルで形成され、前記均熱部はアルミニウムで形成されることを特徴としている。この構成によれば、誘導発熱部材がニッケルであると、誘導発熱部材の発熱の立ち上がり時間が早い。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明では、前記誘導発熱部材は、前記均熱部周面に接合されることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明では、前記誘導発熱部材は、前記均熱部に嵌め合わされることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項６に記載の発明では、前記ベルト誘導発熱部材は、ニッケル、または前記定着ベルトの基材に分散される銀で形成されることを特徴としている。この構成によれば、ベルトの可撓性を確保しながら、ベルト誘導発熱部材の発熱の立ち上がり時間が早くなる。
【００１７】
また、請求項７に記載の発明では、上記の構成の定着装置が搭載された画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の発明によれば、誘導加熱部から発せられる磁束を受けて熱ローラの誘導発熱部材、及び定着ベルトのベルト誘導発熱部材が発熱させられ、定着ベルトは、それらの誘導発熱部材の発熱によって熱ローラを介して加熱され、所定温度に昇温すると、ニップ部において、搬送される用紙上の未定着トナー像が溶融定着される。この誘導加熱しているときに、熱ローラが誘導発熱部材の内側に熱伝導率の大きい均熱部を有するので、誘導発熱部材から発熱した一部の熱が均熱部の軸方向に均一に蓄積され、この蓄積した熱が熱ローラを介して定着ベルトの軸方向に伝わり、定着ベルトの軸方向の温度分布ムラが低減される。従って、特別な部材を設けることなく簡単な装置構成で製造コストを抑えて、ウォームアップ時、待機時及び印字時、さらに印字時には用紙幅に係らずに定着ベルトの軸方向の温度分布を均一することができる。
【００１９】
また、請求項２に記載の発明によれば、誘導発熱部材が鉄であり、均熱部がアルミニウムで形成されると、誘導発熱部材の発熱の立ち上がり時間が早くなるので、定着装置のウォームアップ時間を短縮することができ、また熱ローラコストを低くすることができる。
【００２０】
また、請求項３に記載の発明によれば、誘導発熱部材がニッケルであり、均熱部がアルミニウムで形成されると、誘導発熱部材の発熱の立ち上がり時間が早くなるので、定着装置のウォームアップ時間を短縮することができ、また熱ローラコストを低くすることができる。
【００２１】
また、請求項４に記載の発明によれば、誘導発熱部材は、熱ローラの均熱部周面に接合されるので、熱ローラとしての所望の形状に容易に加工することができる。
【００２２】
また、請求項５に記載の発明によれば、誘導発熱部材は、均熱部に嵌め合わされるので、誘導発熱部材は簡単に均熱部に取り付けることができる。
【００２３】
また、請求項６に記載の発明によれば、ベルト誘導発熱部材がニッケル、または前記定着ベルトの基材に分散される銀で形成されると、ベルトの可撓性を確保しながら、ベルト誘導発熱部材の発熱の立ち上がり時間が早くすることができる。
【００２４】
また、請求項７に記載の発明によれば、簡単な装置構成で製造コストを抑えて、熱ローラの軸方向の温度分布を均一にする定着装置を備える画像形成装置にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、この実施形態に限定されない。本発明の実施形態は発明の最も好ましい形態を示すものであり、また発明の用途やここで示す用語等はこれに限定されるものではない。
【００２６】
（第１実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略平面図である。図１に示すように、画像形成装置１は、その下部に配設された給紙部２と、この給紙部２の側方および上方に配設された用紙搬送部３と、この用紙搬送部３の上方に配設された画像形成部４と、この画像形成部４よりも排出側に配設された定着装置５と、これらの画像形成部４、および定着装置５の上方に配設された画像読取部６を備えている。
【００２７】
給紙部２は、用紙９が収容された複数（本実施形態においては４つ）の給紙カセット７を備えており、給紙ローラ８の回転動作により、複数の給紙カセット７のうち選択された給紙カセット７から用紙９が１枚ずつ確実に用紙搬送部３側に送り出される。
【００２８】
用紙搬送部３に送られた用紙９は、用紙供給経路１０を経由して画像形成部４に向けて搬送される。この画像形成部４は、電子写真プロセスによって、用紙９にトナー像を形成するものであり、所定の方向（図中の矢印方向）に回転可能に軸支された像担持体である感光体１１と、この感光体１１の周囲にその回転方向に沿って、帯電装置１２、露光装置１３、現像装置１４、転写装置１５、クリーニング装置１６、および除電装置１７を備えている。
【００２９】
帯電装置１２は、高電圧が印加される帯電ワイヤを備えており、この帯電ワイヤからのコロナ放電によって感光体１１表面に所定電位を与えると、感光体１１表面が一様に帯電させられる。そして、画像読取部６によって読み取られた原稿の画像データに基づく光が、露光装置１３により、感光体１１に照射されると、感光体１１の表面電位が選択的に減衰されて、この感光体１１表面に静電潜像が形成される。次いで、現像装置１４によって感光体１１表面の静電潜像にトナーが付着され、トナー像が形成され、このトナー像が転写装置１５によって感光体１１と転写装置１５との間に供給された用紙９に転写される。
【００３０】
トナー像が転写された用紙９は、画像形成部４の用紙搬送方向の下流側に配置された定着装置５に向けて搬送される。定着装置５では、加熱部材１８および加圧回転体としての加圧ローラ１９によって、用紙９が加熱加圧され、用紙９上にトナー像が溶融定着される。次いで、定着された用紙９は、排出ローラ対２０によって排出トレイ２１上に排出される。一方、転写装置１５による転写後、感光体１１表面に残留しているトナーは、クリーニング装置１６により除去され、また感光体１１表面の残留電荷は、除電装置１７により除去される。そして、感光体１１は帯電装置１２によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われることになる。
【００３１】
定着装置５について詳しく説明する。図２は、上述の画像形成装置１に用いられる定着装置５の概略の構成を示す断面平面図である。
【００３２】
定着装置５は、電磁誘導加熱方式の熱源を用いたベルト定着方式であり、加熱部材１８と加圧ローラ１９を備える。加熱部材１８は、無端状の定着ベルト２６と、この定着ベルト２６に内包される定着部材としての定着ローラ２３と、この定着ローラ２３とともに定着ベルト２６を張架する熱ローラ２７と、定着ベルト２６の外周で熱ローラ２７に対向して配される誘導加熱部３０と、誘導加熱部３０に接続される電源４１と、熱ローラ２７の温度を検知するサーミスタ２５、及びサーミスタ２５の検知温度に基づいて電源４１を調整する制御部４３とを備える。加圧ローラ１９、定着ローラ２３及び熱ローラ２７は定着装置５の筐体（図略）の長手方向に回転可能に軸支され、誘導加熱部３０及びサーミスタ２５は筐体（図略）に固定保持されている。サーミスタ２５は定着ベルト２６外周面の温度を検知している。
【００３３】
加圧ローラ１９は、合成樹脂、金属その他材料から構成される円筒形状の基材１９ａと、基材１９ａ上に形成されニップ部Ｎへ弾性を付与する弾性層１９ｂと、この弾性層１９ｂの表面を覆って、ニップ部Ｎで未定着トナー像を溶融定着する際の離型性を向上させる離型層１９ｃとを備える。本実施形態では、基材１９ａとして円筒型ステンレス鋼が用いられ、弾性層１９ｂとして厚み２〜５ｍｍのシリコンゴムが用いられ、離型層１９ｃとしてフッ素樹脂が用いられている。また、加圧ローラ１９は、モータ等の駆動源（図略）によって図２の矢印方向に回転駆動して、さらに定着ローラ２３をその中心方向に加圧する。このことにより、加圧ローラ１９が定着ベルト２６を介して定着ローラ２３に圧接し、定着ベルト２６と定着ローラ２３とが図２の矢印方向に従動回転し、定着ベルト２６と加圧ローラ１９との互いに逆回転しながら当接する部分にニップ部Ｎが形成される。このニップ部Ｎにおいて、用紙９が挟持され、挟持された用紙９を加熱及び加圧させることにより、用紙９上の粉体状態のトナーが溶融定着される。
【００３４】
定着ローラ２３は、円筒形状の基材２３ａと、基材２３ａ上に形成されニップ部Ｎへ弾性を付与する弾性層２３ｂとを備える。本実施形態では、基材２３ａとして円筒型ステンレス鋼が用いられ、弾性層２３ｂとして厚み５〜１０ｍｍのスポンジゴムが用いられている。
【００３５】
定着ベルト２６は、定着ローラ２３に外接する側から順に、基材２６ａと、弾性層２６ｂと、ニップ部Ｎで未定着トナー像を溶融定着する際の離型性を向上させる離型層２６ｃとが積層されて構成される。本実施形態では、定着ベルト２６の可撓性は、基材２６ａの厚みに依存するので、この厚みを大きくすることはできない。基材２６ａがベルト誘導発熱部材としてニッケル基材である場合には、厚み略３０〜５０μｍ程度の基材を用いる。弾性層２６ｂとして厚み２００〜５００μｍのシリコンゴムが用いられ、離型層２６ｃとしてフッ素樹脂が用いられている。
【００３６】
熱ローラ２７は、基材としての均熱部２７ａと、均熱部２７ａ周面に形成される誘導発熱部材２７ｂと、誘導発熱部材２７ｂ周面を覆って、離型性を向上させるフッ素樹脂からなる離型層２７ｃとを備える。
【００３７】
誘導発熱部材２７ｂは、後述する誘導加熱部３０から発せられる磁束を貫通させ、その磁束の周りに発生する渦電流によって発熱して、熱ローラ２７を所定の温度に昇温させるものである。従って、誘導発熱部材２７ｂは、鉄、ニッケル等の透磁率の高い金属が用いられる。
【００３８】
均熱部２７ａは、誘導発熱部材２７ｂから発熱した一部の熱を蓄積し、蓄積した熱を均熱部２１ａ内の温度の低い部分へ熱移動させるもので、アルミニウムや銅等の熱伝導性に優れた金属で形成される。例えば熱ローラ２７と定着ベルト２７の軸方向に温度差があると、誘導発熱部材２７ｂの熱を均熱部２７ａに伝熱し、均熱部２７ａ内で軸方向に熱移動させて、熱ローラ２７と定着ベルト２６の軸方向の温度分布を均一にする。
【００３９】
誘導加熱部３０は、励磁コイル３７とホビン３８とコア３９とを備え、電磁誘導により熱ローラ２７及び定着ベルト２６を加熱するものであり、熱ローラ２７の軸方向に延びて、定着ベルト２６の外周で熱ローラ２７の半円を囲うように対向して配される。
【００４０】
銅線の励磁コイル３７は、ホビン３８に巻回され、コア３９の中央部の周りを軸方向に周回するように、熱ローラ２７外周の半円にわたって渦巻状に配設されている。また励磁コイル３７は、電源４１に接続されていて、電源４１から供給される高周波電流により磁束を発生させる。誘導加熱部３０から発せられる磁束は、図２の紙面に平行な方向に発せられ、熱ローラ２７及び定着ベルト２６の誘導発熱部材を貫通する。誘導発熱部材２７ｂの磁束の周りに渦電流が生じ、誘導発熱部材２７ｂ内の電気抵抗によってジュール熱が発生して、誘導発熱部材２７ｂを発熱させることになる。誘導発熱部材２７ｂの発熱によって、熱ローラ２７が加熱される。
【００４１】
制御部４３は、電源４１とサーミスタ２５を接続して、サーミスタ２５の検知する温度に基づいて、所定の温度になるように電源４１の電力を制御している。
【００４２】
上記実施形態によれば、定着装置５は、加圧ローラ１９に対向して配置される定着ローラ２３と、誘導発熱部材２７ｂを有する熱ローラ２７と、定着ローラ２３と熱ローラ２７との間に張架される無端状の定着ベルト２６と、用紙９を定着ベルト２６と加圧ローラ１９とで挟持して、用紙９上の未定着トナー像を溶融定着するニップ部Ｎと、定着ベルト２６の外周で熱ローラ２７に対向配置されるとともに磁束を発生させて該磁束によって誘導発熱部材２７ｂ及び定着ベルト２６を誘導加熱する誘導加熱部３０とを備える。熱ローラ２７は、誘導加熱部３０側から順に誘導発熱部材２７ｂと、熱伝導率の大きい均熱部２７ａとを有する。
【００４３】
この構成によると、定着前の待機状態から定着動作が可能となる定着可能温度になるまで、誘導加熱部３０の誘導加熱によって、熱ローラ２７及び定着ベルト２６の誘導発熱部材が発熱して、この発熱によって熱ローラ２７及び定着ベルト２６が加熱して、熱ローラ２７及び定着ベルト２６が昇温する。このときに、定着ベルト２６の端部から熱が外部に逃げても、熱ローラ２７の均熱部２７ａが誘導発熱部材２７ｂから発熱した一部の熱を軸方向に均一に蓄積し、その蓄積した熱が熱ローラ２７と、熱ローラ２７表面から定着ベルト２６の端部にも伝導されるので、定着ベルト２７端部まで迅速に定着可能温度になる。この定着可能温度において、用紙９が、ニップ部Ｎに搬送され、定着ベルト２７と加圧ローラ１９によって加熱及び加圧されることにより、用紙９上の粉体状態のトナーが溶融定着される。このときに、通紙される用紙のサイズが定着ベルト２６幅に対し小さいと、非通紙部の定着ベルト２６の温度が異常に昇温することになるが、熱ローラ２７の均熱部２７ａが非通紙部の定着ベルト２６の熱を蓄積し、蓄積した熱を均熱部２７ａ内の温度の低い部分（通紙部側）へ熱移動させ、その熱を定着ベルト２６の通紙部に伝えて、定着ベルト２６の温度を均一にする。
【００４４】
また、ベルト誘導発熱部材としてニッケルの厚みは、３０〜５０μｍの範囲にあると、定着ベルトの可撓性を損なうおそれがなく、また誘導発熱により効率よく発熱させることができる。
【００４５】
つまり、電源４１から誘導加熱部３０への高周波電流の供給によって、ベルト誘導発熱部材の誘導加熱部３０側の面（表皮）に集中して磁束が発生し、磁束の周りに渦電流が生じるが、表皮の電気抵抗に比例した電力で発熱を生じる。ここで、高周波電流の駆動周波数をｆ（単位Ｈｚ）、ベルト誘導発熱部材の透磁率をμ（単位Ｈ／ｍ）、誘電率をε（単位ｓ／ｍ）とすると、発生した磁束によって発熱するベルト誘導発熱部材の表面からの深さδ（表皮深さ、単位ｍ）は次式で表される。
δ＝１／（πｆμε）1/2 ・・・式（１）
【００４６】
この式（１）から、表皮深さδは、高周波電流の駆動周波数、ベルト誘導発熱部材の透磁率及び誘電率に依存し、ベルト誘導発熱部材がニッケルである場合には、高周波電流の駆動周波数に対して図３に示す関係にある。図３の横軸は高周波電流の駆動周波数（単位ｋＨｚ）を示し、縦軸は表皮深さ（単位μｍ）を示す。
【００４７】
図３に示すように、電源として供される駆動周波数として比較的よく使われる３０ｋＨｚ付近における表皮深さδは、５０μｍ以上であり、ベルト誘導発熱部材の厚みがこの表皮深さより大きければ、磁束がベルト誘導発熱部材に良好に捕捉される。しかし、ベルト誘導発熱部材としてニッケルを用いる場合には、その厚みが３０〜５０μｍであると、先の表皮深さδ以下の値となってしまう。従って、定着ベルトの誘導発熱層のみでは、発熱が不十分となるため、熱ローラにも誘導発熱層を設け、両方の誘導発熱層で効率よく発熱させることができる。
【００４８】
上記実施形態によれば、定着装置５は、加圧ローラ１９に対向して配置される定着ローラ２３と、誘導発熱部材２７ｂを有する熱ローラ２７と、定着ローラ２３と熱ローラ２７との間に張架される無端状の定着ベルト２６と、用紙９を定着ベルト２６と加圧ローラ１９とで挟持して、用紙９上の未定着トナー像を溶融定着するニップ部Ｎと、定着ベルト２６の外周で熱ローラ２７に対向配置されるとともに磁束を発生させて該磁束によって誘導発熱部材２７ｂを誘導加熱する誘導加熱部３０とを備える。熱ローラ２７は、誘導加熱部３０側から順に誘導発熱部材２７ｂと、熱伝導率の大きい均熱部２７ａとを有し、定着ベルト２６は、基材２６ａに誘導加熱部３０により誘導加熱されるベルト誘導発熱部材を有する。
【００４９】
この構成によると、定着前の待機状態から定着動作が可能となる定着可能温度になるまで、誘導加熱部３０の誘導加熱によって、熱ローラ２７の誘導発熱部材２７ｂとともに定着ベルト２６のベルト誘導発熱部材が発熱して、これらの発熱によって熱ローラ２７及び定着ベルト２６が加熱して、熱ローラ２７が昇温するとともに定着ベルト２６が昇温する。このときに、定着ベルト２６の端部から熱が外部に逃げても、熱ローラ２７の均熱部２７ａが誘導発熱部材２７ｂ及び定着ベルト２６のベルト誘導発熱部材から発熱した一部の熱を軸方向に均一に蓄積し、その蓄積した熱が熱ローラ２７と、熱ローラ２７表面から定着ベルト２６の端部にも伝導されるので、定着ベルト２７端部まで迅速に定着可能温度になる。この定着可能温度において、用紙９が、ニップ部Ｎに搬送され、定着ベルト２７と加圧ローラ１９によって加熱及び加圧されることにより、用紙９上の粉体状態のトナーが溶融定着される。このときに、通紙される用紙のサイズが定着ベルト２６幅に対し小さいと、非通紙部の定着ベルト２６の温度が異常に昇温することになるが、熱ローラ２７の均熱部２７ａが非通紙部の定着ベルト２６の熱を蓄積し、蓄積した熱を均熱部２７ａ内の温度の低い部分（通紙部側）へ熱移動させ、その熱を定着ベルト２６の通紙部に伝えて、定着ベルト２６の温度を均一にする。
【００５０】
（第２実施形態）
第２実施形態は、第１実施形態における定着ベルト２６の基材２６ａを形成するニッケルに替えて、基材２６ａをポリイミド樹脂ベルトの銀を分散させて形成したものである。第１実施形態と異なる、定着ベルト２６について説明し、以降、第１実施形態と同じ部分の説明を省略する。
【００５１】
定着ベルト２６は、基材２６ａと、弾性層２６ｂと、ニップ部Ｎで未定着トナー像を溶融定着する際の離型性を向上させる離型層２６ｃとが積層されて構成される。ベルトの可撓性は、基材の厚みに依存するのであまり厚みを大きくすることはできない。ポリイミド基材に銀を分散させたベルトの場合には、厚み７０〜２００μｍ程度の基材を用いる。弾性層２６ｂとして厚み２００〜５００μｍのシリコンゴムが用いられ、弾性層２６ｂとして厚み２００〜５００μｍのシリコンゴムが用いられ、離型層２６ｃとしてフッ素樹脂が用いられている。
【００５２】
ベルト誘導発熱部材は、誘導加熱部３０から発せられる磁束を貫通させ、その磁束の周りに発生する渦電流によって発熱して、熱ローラ２７の誘導発熱部材２７ｂとともに定着ベルト２６を所定の温度に昇温させるものである。
【実施例】
【００５３】
以下、本発明の実施形態をさらに具体化した実施例１〜６を表１に示す。
【表１】
2009265457.tif 000003
【００５４】
実施例１は、定着ベルト２６の基材２６ａに電鋳加工されたニッケル（ベルト誘導発熱部材）を用いて、熱ローラ２７の誘導発熱部材２７ｂとして厚み０．２ｍｍの鉄を用い、均熱部２７ａとして厚み０．５ｍｍのアルミニウムを用いて、誘導発熱部材２７ｂを均熱部２７ａ周面に被覆して接合し熱ローラ２７を形成している。
【００５５】
実施例２は、定着ベルト２６の基材２６ａに電鋳加工されたニッケル（ベルト誘導発熱部材）を用いて、熱ローラ２７の誘導発熱部材２７ｂとして厚み０．２ｍｍの鉄を用い、均熱部２７ａとして厚み０．５ｍｍのアルミニウムを用いて、誘導発熱部材２７ｂを均熱部２７ａ周面に嵌め合わせて熱ローラ２７を形成している。
【００５６】
実施例３は、定着ベルト２６の基材２６ａに電鋳加工されたニッケル（ベルト誘導発熱部材）を用いて、熱ローラ２７の誘導発熱部材２７ｂとして厚み３０μｍのニッケルメッキを施し、均熱部２７ａとして厚み０．５ｍｍのアルミニウムを用いている。
【００５７】
実施例４は、定着ベルト２６の基材２６ａに銀（ベルト誘導発熱部材）を分散させて、熱ローラ２７の誘導発熱部材２７ｂとして厚み０．２ｍｍの鉄を用い、均熱部２７ａとして厚み０．５ｍｍのアルミニウムを用いて、誘導発熱部材２７ｂを均熱部２７ａ周面に被覆して接合し熱ローラ２７を形成している。
【００５８】
実施例５は、定着ベルト２６の基材２６ａに銀（ベルト誘導発熱部材）を分散させて、熱ローラ２７の誘導発熱部材２７ｂとして厚み０．２ｍｍの鉄を用い、均熱部２７ａとして厚み０．５ｍｍのアルミニウムを用いて、誘導発熱部材２７ｂを均熱部２７ａ周面に嵌め合わせて熱ローラ２７を形成している。
【００５９】
実施例６は、定着ベルト２６の基材２６ａに銀（ベルト誘導発熱部材）を分散させて、熱ローラ２７の誘導発熱部材２７ｂとして厚み３０μｍのニッケルメッキを施し、均熱部２７ａとして厚み０．５ｍｍのアルミニウムを用いている。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に用いる、用紙上の未定着トナー像を定着させる定着装置及びそれを備えた画像形成装置に利用することができ、特に電磁誘導加熱方式による定着装置、およびこの定着装置を装備する画像形成装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】は、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略平面図である。
【図２】は、本発明の第１実施形態に係る定着装置の構成を概略的に示す平面図である。
【図３】は、本発明の第２実施形態に係る定着装置のベルト誘導発熱部材の電流駆動周波数と表皮深さの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１    画像形成装置
５    定着装置
１８    加熱部材
１９    加圧ローラ
２３    定着ローラ
２３ａ    基材
２３ｂ    弾性層
２５    サーミスタ
２６    定着ベルト
２６ａ    基材
２６ｂ    弾性層
２６ｃ    離型層
２７    熱ローラ
２７ａ    均熱部
２７ｂ    誘導発熱部材
２７ｃ    離型層
３０    誘導加熱部
３７    励磁コイル
３８    ホビン
３９    コア
４１    電源
４３    制御部
【図１】
2009265457.tif 000004
【図２】
2009265457.tif 000005
【図３】
2009265457.tif 000006