JP2000131975A - 加熱装置、像加熱装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベルト方式の加熱装置に関して、ベルト内面
とベルト支持部材との摺動抵抗の低減を耐久劣化の少な
い形態で行うこと、ベルトの寄りを防止すること等。 【解決手段】 エンドレスベルト１０と、前記エンドレ
スベルトを支持する支持部材１６ａ・１６ｂと、前記エ
ンドレスベルトと相互圧接してニップ部Ｎを形成する加
圧部材３０を有し、エンドレスベルト内に発熱体を有
し、被加熱部材Ｐを加熱する加熱装置であり、エンドレ
スベルト内部の加圧部材との対向面に振動体４０を有す
ることを特徴とする加熱装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱装置、像加熱
装置、及び画像形成装置に関する。

【０００２】より詳しくは、ベルト方式（ベルト加熱方
式）加熱装置、すなわち回転するエンドレスベルトを有
しこのベルト側からの熱により被加熱部材を加熱する加
熱装置、像加熱装置、及び該加熱装置を像加熱装置とし
て備えた電子写真装置・静電記録装置などの画像形成装
置に関する。

【０００３】

【従来の技術】便宜上、複写機・プリンタ等の画像形成
装置に具備させる、トナー画像を被記録材に加熱定着さ
せる像加熱装置（定着装置、定着器）を例にして説明す
る。

【０００４】画像形成装置において、電子写真プロセス
・静電記録プロセス・磁気記録プロセス等の適宜の画像
形成プロセス手段部で被記録材（転写材シート・エレク
トロファックスシート・静電記録紙・ＯＨＰシート・印
刷用紙・フォ一マット紙など）に転写方式あるいは直接
方式にて形成担持させた目的の画像情報の未定着画像
（トナー画像）を被記録材面に永久固着画像として加熱
定着させる定着装置としては熱ローラ方式の装置が広く
用いられていた。近時は、ベルト加熱方式の装置が実用
化されている。また電磁誘導加熱方式の装置も提案され
ている。

【０００５】ベルト加熱方式の装置においては、特開平
５−２７６１９号公報に提案されているように、ベルト
とベルト支持部材との間に潤滑剤（グリース）を介在さ
せることによりベルトとベルト支持部材との間の摺動性
を確保していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、ベル
ト加熱方式の加熱装置に関して、ニップ部でベルト内面
とベルト支持部材が摺擦する部分が摺動するために、摺
動面に耐熱性グリースを塗布していたが、装置の立ち上
げ時など耐熱性グリース温度が低い状態の場合には、耐
熱性グリースの粘性が高いために十分な潤滑性が得られ
ず、ベルト支持部材に対するベルトの摺動抵抗が大きく
なって円滑に移動しなくなったベルトに対して非加熱材
や加圧回転体がスリップ（ベルトに対する被加熱材等の
スリップ）することがあった。また、耐熱性グリースは
耐久劣化を起こし、潤滑性を失うため、装置の耐久寿命
を制限する要因のひとつになっていた。

【０００７】そこで本発明の目的は、ベルト方式の加熱
装置に関して、ベルト内面とベルト支持部材との摺動抵
抗の低減を耐久劣化の少ない形態で提供することと、ベ
ルトの寄りを防止することを目的とする。

【０００８】

【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、加熱装置、像加熱装置、及び画像形成装置で
ある。

【０００９】（１）磁場発生手段と、前記磁場発生手段
の磁界の作用で電磁誘導発熱する電磁誘導発熱性部材
と、該電磁誘導発熱性部材と相互圧接して被加熱部材の
ニップ部を形成する加圧部材を有し、前記磁場発生手段
の発生磁界による電磁誘導発熱性部材の発熱で被加熱部
材を加熱する加熱装置であり、電磁誘導発熱性部材はエ
ンドレスベルトであり、前記エンドレスベルト内部の加
圧部材との対向面に振動体を有することを特徴とする加
熱装置。

【００１０】（２）エンドレスベルトと、前記エンドレ
スベルトを支持する支持部材と、前記エンドレスベルト
と相互圧接してニップ部を形成する加圧部材を有し、エ
ンドレスベルト内に発熱体を有し、被加熱部材を加熱す
る加熱装置であり、エンドレスベルト内部の加圧部材と
の対向面に振動体を有することを特徴とする加熱装置。

【００１１】（３）前記（１）または（２）に記載の加
熱装置において、前記振動体は少なくとも圧電部材と圧
電部材に設けた電極と、弾性層からなり、前記電極に２
０ｋＨｚ以上の高周波電圧を印加することを特徴とする
加熱装置。

【００１２】（４）前記（３）に記載の加熱装置におい
て、前記振動体はエンドレスベルトとの接触面に摺動層
を有することを特徴とする加熱装置。

【００１３】（５）前記（３）または（４）に記載の加
熱装置において、前記電極は振動体の長手方向に複数に
分割されており、それぞれの電極に高周波電圧を印加す
ることを特徴とする加熱装置。

【００１４】（６）前記（５）に記載の加熱装置におい
て、前記電極は振動体の長手方向に２分割されており、
それぞれの電極に高周波電圧を印加することを特徴とす
る加熱装置。

【００１５】（７）前記（３）ないし（６）のいずれか
に記載の加熱装置において、エンドレスベルトの長手方
向の移動を検知する検知手段を有し、前記検知手段から
得たエンドレスベルトの移動量に応じて、前記高周波電
圧の振幅を変化させることを特徴とする加熱装置。

【００１６】（８）前記（５）に記載の加熱装置におい
て、前記電極は振動体の長手方向に３分割されており、
それぞれの電極に高周波電圧を印加することを特徴とす
る加熱装置。

【００１７】（９）前記（８）に記載の加熱装置におい
て、中央の分割電極に印加する電圧の振幅が両端部の分
割電極に印加する電圧の振幅よりも大きいことを特徴と
する加熱装置。

【００１８】（１０）被記録材上の像を加熱処理する像
加熱装置であり、像加熱手段が前記（１）ないし（９）
のいずれかに記載の加熱装置であることを特徴とする像
加熱装置。

【００１９】（１１）被記録材に画像を形成する画像形
成手段と、被記録材上に形成した画像を加熱処理する像
加熱手段を備え、該像加熱手段が（１）ないし（９）の
いずれかに記載の加熱装置であることを特徴とする画像
形成装置。

【００２０】〈作 用〉エンドレスベルトとベルト保持
部材との間のニップ面に振動体を配設し、弾性表面波を
発生させることによりニップ面におけるベルトの接触面
積を減らすことができ、低温時であっても摺動摩擦抵抗
を大幅に低減させることができ、グリースのような耐久
劣化の問題もなく、このためベルトに対する被加熱材等
のスリップを防止できるほか、装置の耐久寿命を長くす
ることができる。

【００２１】また、振動体の圧電部材に設けた電極を長
手方向に分割し、それぞれの電極に印加する高周波電圧
の振幅を調整することによりベルトの寄りを制御でき、
安定したエンドレスベルトの回転を得ることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】〈第１の実施形態例〉（図１〜図
１２） （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図である。本例の
画像形成装置は電子写真カラープリンタである。

【００２３】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体ドラム（像担持体）であり、矢
示の反時計方向に所定のプロセススピード（周速度）で
回転駆動される。

【００２４】感光体ドラム１０１はその回転過程で帯電
ローラ等の帯電装置１０２で所定の極性・電位の一様な
帯電処理を受ける。

【００２５】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
による、目的の画像情報の走査露光処理を受ける。

【００２６】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目的画像情報の時系
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を出力して回転感光体ドラム１０１
面を走査露光して、該ドラム１０１面に目的画像情報に
対応した静電潜像を形成する。

【００２７】１０９はレーザ光学箱１１０からの出力レ
ーザ光１０３を感光体ドラム１０１の露光位置に偏向さ
せるミラーである。

【００２８】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色カラー現像装置１０４のうちのイエロー現像器
１０４Ｙの作動でイエロートナー画像として現像され
る。

【００２９】そのイエロートナー画像は感光体ドラム１
０１と中間転写体ドラム１０５との接触部（或いは近接
部）である１次転写部Ｔ１において中間転写体ドラム１
０５の面に転写される。

【００３０】中間転写体ドラム１０５は、金属ドラム上
に中抵抗の弾性層と高抵抗の表層を有するもので、感光
体ドラム１０１に接触して或いは近接して感光体ドラム
１０１と略同じ周速度で矢示の時計方向に回転駆動さ
れ、バイアス電位を与えられて感光体ドラム１０１との
電位差で感光体ドラム１０１側のトナー画像を該中間転
写体ドラム１０５面側に転写させる。

【００３１】中間転写体ドラム１０５面に対するトナー
画像転写後の回転感光体ドラム１０１面はクリーナ１０
７により転写残りトナー等の付着残留物の除去を受けて
清掃される。

【００３２】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、中間転写体ドラム１０５面にイエロートナ
ー画像・マゼンタトナー画像・シアントナー画像・黒ト
ナー画像の都合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
が合成形成される。

【００３３】上記の回転中間転写体ドラム１０５面に合
成形成されたカラートナー画像は、該回転中間転写体ド
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、該二次転写部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
転写体ドラム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。

【００３４】二次転写部Ｔ２を通過した被記録材Ｐは、
中間転写体ドラム１０５の面から分離されて像加熱装置
（定着装置）１００へ導入され、未定着トナー画像の加
熱定着処理を受けてカラー画像形成物として機外の不図
示の排紙トレーに排出される。本例においては、トナー
は低軟化物質を含有させたものを用いている。

【００３５】像加熱装置１００については次の（２）項
で詳述する。

【００３６】被記録材Ｐに対するカラートナー画像転写
後の回転中間転写体ドラム１０５はクリーナ１０８によ
り転写残りトナー・紙粉等の付着残留物の除去を受けて
清掃される。このクリ−ナ１０８は常時は中間転写体ド
ラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写体
ドラム１０５から被記録材Ｐに対するカラートナー画像
の二次転写実行過程においてトナー画像転写後の中間転
写体ドラム１０５面に接触状態に保持される。

【００３７】また転写ローラ１０６も常時は中間転写体
ドラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写
体ドラム１０５から被記録材Ｐに対するカラートナー画
像の二次転写実行過程において中間転写体ドラム１０５
に被記録材Ｐを介して接触状態に保持される。

【００３８】本例装置は、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、或いは多重画像プリントモードも実行できる。

【００３９】両面画像プリントモードの場合は、像加熱
装置１００を出た１面目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て再び
二次転写部Ｔ２へ送り込まれて２面目に対するトナー画
像転写を受け、再度、像加熱装置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とで両面
画像プリントが出力される。

【００４０】多重画像プリントモードの場合は、像加熱
装置１００を出た１回目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ずに再
び二次転写部Ｔ２へ送り込まれて１回目画像プリント済
みの面に２回目のトナー画像転写を受け、再度、像加熱
装置１００に導入されて２回目のトナー画像の定着処理
を受けることで多重画像プリントが出力される。

【００４１】（２）像加熱装置１００ 図２は本例の像加熱装置１００の要部の横断面模型図、
図３は要部の正面模型図、図４は要部の縦断面模型図で
ある。

【００４２】本例の像加熱装置１００は、円筒状の電磁
誘導発熱性ベルト（以下、定着ベルトと記す）を用い
た、加圧ローラ駆動方式・電磁誘導加熱方式の装置であ
る。

【００４３】磁場発生手段は磁性コア１７ａ・１７ｂ・
１７ｃと励磁コイル１８からなる。

【００４４】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よく、より好ましくは
１００ｋＨｚ以上でも損失の少ないフェライトを用いる
のがよい。

【００４５】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。

【００４６】絶縁被覆は定着ベルト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のがよい。
本例においてはポリイミドによる被覆を用いており耐熱
温度は２２０℃である。また、励磁コイル１８の外部か
ら圧力をかけて密集度を向上させてもよい。

【００４７】１６ａと１６ｂは絶縁性支持部材としての
横断面略半円弧状樋型の左右のベルトガイド部材であ
り、両者１６ａ・１６ｂのつき合わせで略円筒体のベル
トガイドアセンブリが構成される。

【００４８】そのベルトガイドアセンブリ１６ａ・１６
ｂの外側に誘導発熱性部材としての円筒状の電磁誘導発
熱性の定着ベルト１０をルーズに外嵌させてある。図３
においてＬ_F は定着ベルト１０の長さ寸法である。

【００４９】ベルトガイドアセンブリ１６ａ・１６ｂの
一方側のベルトガイド部材１６ａの内側に上述した磁場
発生手段である磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃと励磁
コイル１８を保持させてある。

【００５０】ベルトガイド部材１６ａ・１６ｂの材質と
しては、定着フィルム１０との絶縁を確保するために絶
縁性に優れ、耐熱性がよいものがよい。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・ＰＥＥＫ樹脂・ＰＥＳ樹脂
・ＰＳ樹脂・ＰＦＡ樹脂・ＰＴＦＥ樹脂・ＦＥＰ樹脂・
ＬＣＰ樹脂などを選択するとよい。

【００５１】２２はベルトガイド部材１６ａのニップ部
Ｎに対応する内面平面部に当接させて配設した横長の加
圧用剛性ステイである。

【００５２】１９はベルトガイドアセンブリ１６ａ・１
６ｂの内部の磁場発生手段としての磁性コア１７ａ・１
７ｂ・１７ｃ及び励磁コイル１８と、加圧用剛性ステイ
２２の間を絶縁するための絶縁性部材であり、ベルトガ
イド部材１６ａ・１６ｂと同様の材質材である。

【００５３】４０はベルトガイド部材１６ａのニップ部
Ｎに対応する下面平面部に長手に沿って配設した横長の
振動体である。

【００５４】図３・図４において、２３ａ・２３ｂはベ
ルトガイドアセンブリ１６ａ・１６ｂの左右両端部に外
嵌させて位置固定して取り付けたフランジ部材であり、
ベルトガイドアセンブリ１６ａ・１６ｂに外嵌させた定
着ベルト１０の端部を規制・保持する。

【００５５】励磁コイル１８には図５のようにその給電
部１８ａ・１８ｂに励磁回路２７を接続してある。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できるようになっている。励磁
コイル１８は励磁回路２７から供袷される交番電流（高
周波電流）によって交番磁束を発生する。

【００５６】３０は加圧ローラであり、芯金３０ａと、
該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とで構成されており、芯金３０ａの両端
部を装置の不図示のシャーシ側板間に回転自由に軸受け
保持させて配設してある。図３において、Ｌ_R は加圧ロ
ーラ３０の長さ寸法である。

【００５７】加圧用剛性ステイ２２の両端部と装置シャ
ーシ側のバネ受け部材２９ａ・２９ｂとの間にそれぞれ
加圧バネ２５ａ・２５ｂを縮設することで加圧用剛性ス
テイ２２に押し下げ力を作用させている。

【００５８】これによりベルトガイド部材１６ａの下面
に配設した振動体４０の下面と加圧ローラ３０の上面と
が定着ベルト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。

【００５９】加圧ローラ３０は駆動手段Ｍにより矢示の
反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ３０の回
転駆動による該加圧ローラ３０と定着ベルト１０の外面
との摩擦力で定着ベルト１０に回転力が作用して、該定
着ベルト１０が定着ニップ部Ｎにおいてその内面が振動
体４０の下面に密着して摺動しながら矢示の時計方向に
加圧ローラ３０の回転周速度にほぼ対応した周速度をも
ってベルトガイドアセンブリ１６ａ・１６ｂの外回りを
回転状態になる。ベルトガイドアセンブリ１６ａ・１６
ｂは定着ベルト１０を支持し、該ベルト１０の回転時の
搬送安定性を図る役目をする。

【００６０】１６ｅ（図５）はベルトガイド部材１６ａ
の側面にベルトガイド部材長手に沿って間隔をおいて形
成具備させた複数本のベルトガイド部材周方向の凸リブ
部である。この凸リブ部１６ｅはベルトガイド部材１６
ａの側面と定着ベルト１０の内面との接触摺動抵抗を低
減させて定着ベルト１０の回転負荷を少なくする作用を
する。このような凸リブ部１６ｅは他方のベルトガイド
部材１６ｂの側面にも同様に形成具備させることもでき
る。

【００６１】図６は磁場発生手段である励磁コイル１８
と磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃからの交番磁束の発
生の様子を模式的に表したものである。磁束Ｃは発生し
た交番磁束の一部を表す。

【００６２】磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃに導かれ
た交番磁束Ｃは、磁性コア１７ａと１７ｂとの間、磁性
コア１７ａと１７ｃとの間において、定着ベルト１０の
電磁誘導発熱層１（図６〜８）に渦電流を発生させる。
この渦電流は電磁誘導発熱層１の固有抵抗によって電磁
誘導発熱層１にジュール熱（渦電流損）を発生させる。

【００６３】ここでの発熱量Ｑは電磁誘導発熱層１を通
る磁束の密度によって決まり、図６のグラフのような分
布を示す。図６のグラフは、縦軸に磁性コア１７ａの中
心を０として、中心からの角度θにより定着ベルト１０
の位置を表している。横軸は定着ベルト１０の電磁誘導
発熱層１での発熱量を表す。ここで、発熱域Ｈは最大発
熱量をＱとした場合、発熱量がＱ／ｅ以上の領域と定義
する。これは定着に必要な発熱量が得られる領域であ
る。

【００６４】定着ニップ部Ｎの温度は温度センサ２６
（図２）を含む不図示の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
れるように温調される。

【００６５】本例装置においては、定着ベルト１０の温
度を検知するサーミスタなどの温度センサ２６を定着ベ
ルト１０の内面側で定着ニップ部Ｎの直後部に対応する
位置の、ベルトガイド部材１６ｂの外面部に配設し、定
着ニップ部Ｎの温度を制御するようにしている。

【００６６】而して、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ベルト１０がベルトガイドア
センブリ１６ａ・１６ｂの外回りを回転し、励磁回路２
７（図５）から励磁コイル１８への給電により上記のよ
うに定着ベルト１０の電磁誘導発熱がなされて定着ニッ
プ部Ｎが所定の温度に立ち上がって温調された状態にお
いて、不図示の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が定着ニップ部Ｎの
定着ベルト１０と加圧ローラ３０との間に画像面を上向
き、すなわち定着ベルト面に対向させて導入され、定着
ニップ部Ｎにおいて画像面が定着ベルト１０の外面に密
着して定着ベルト１０と一緒に該定着ニップ部Ｎを挟持
搬送されていく。

【００６７】この定着ニップ部Ｎを定着ベルト１０と一
緒に被記録材Ｐが挟持搬送されていく過程において、定
着ベルト１０の電磁誘導発熱で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。

【００６８】この際、入口ガイド上で被記録材Ｐと未定
着トナーｔが予備加熱される。被記録材Ｐは定着ニップ
部Ｎを通過すると回転定着ベルト１０の外面から分離し
て排出搬送されていく。被記録材上の加熱定着トナー画
像は定着ニップ部通過後、冷却して永久固着像となる。

【００６９】フランジ部材２３ａ・２３ｂは定着ベルト
１０の回転時に該定着ベルト１０の端部を受けて定着ベ
ルト１０のベルトガイドアセンブリ１６ａ・１６ｂの長
手に沿う寄り移動を規制する役目をする。このフランジ
部材２３ａ・２３ｂは定着ベルト１０に従動で回転する
構成にしてもよい。

【００７０】本例では、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、定着装置にオフセット防止
のためのオイル塗布機構を設けていないが、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。

【００７１】Ａ）定着ベルト１０ 図７は本例における定着ベルト１０の層構成模型図であ
る。本例の定着ベルト１０は、電磁誘導発熱性定着ベル
トの基層となる、金属ベルト等でできた電磁誘導発熱性
層１と、その外面に積層した弾性層２と、さらにその外
面に積層した離型層３の複合構造のものである。電磁誘
導発熱性層１と弾性層２との間の接着、弾性層２と離型
層３との間の接着のため、各層間にプライマー層（不図
示）を設けてもよい。

【００７２】円筒状の定着ベルト１０において、電磁誘
導発熱性層１が内面側であり、離型層３が外面側として
いる。前述したように、電磁誘導発熱性層１に交番磁束
が作用することで該電磁誘導発熱性層１に渦電流が発生
して該電磁誘導発熱性層１が発熱する。その熱が弾性層
２・離型層３を介して定着ニップ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ｔの加熱定
着がなされる。

【００７３】ａ．電磁誘導発熱性層１ 電磁誘導発熱性層１は非磁性の金属でも良いが、ニッケ
ル、鉄、強磁性ＳＵＳ、ニッケル−コバル卜合金といっ
た強磁性体の金属を用いるとよい。

【００７４】その厚みは次の式で表される表皮深さより
厚くかつ２００μｍ以下にすることが好ましい。表皮深
さσ［ｍ］は、励磁回路の周波数ｆ［Ｈｚ］と透磁率μ
と固有抵抗ρ［Ωｍ］で、 σ＝５０３×（ρ／ｆμ）^1/2 と表される。

【００７５】これ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以下になっており、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）。

【００７６】そこで電磁誘導発熱性層１の厚さは好まし
くは１〜１００μｍがよい。電磁誘導発熱性層１の厚み
が１μｍよりも小さいと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、電磁誘導発熱
性層１が１００μｍを超えると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
はない。従って、電磁誘導発熱性層１の厚みは１〜１０
０μｍが好ましい。

【００７７】ｂ．弾性層２ 弾性層２は、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシ
リコーンゴム等で耐熱性がよく、熱伝導率がよい材質で
ある。

【００７８】弾性層２の厚さは１０〜１０００μｍが好
ましい。この弾性層２は定着画像品質を保証するために
必要な厚さである。

【００７９】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、被記録材の凹凸あるいはトナー
層の凹凸に加熱面（離型層３）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。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い。弾性層２の
厚さとしては、１０μｍ以下では被記録材あるいはトナ
ー層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２が１０００μｍ以上の場合には弾性
層の熱抵抗が大きくなりクイックスタートを実現するの
が難しくなる。より好ましくは弾性層２の厚みは５０〜
５００μｍがよい。

【００８０】また、弾性層２の硬度が高すぎても被記録
材あるいはトナー層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２の硬度としては６
０°（ＪＩＳ−Ｋ Ａ型試験機）以下、より好ましくは
４５°以下がよい。

【００８１】弾性層２の熱伝導率λに関しては、 ６×１０^-4〜２×１０^-3[cal/cm・sec・deg.］ がよい。

【００８２】熱伝導率λが６×１０^-4[cal/cm・sec・de
g.］よりも小さい場合には、熱抵抗が大きく、定着ベル
トの表層（離型層３）における温度上昇が遅くなる。

【００８３】また、熱伝導率λが２×１０^-3[cal/cm・se
c・deg.］よりも大きい場合には、硬度が高くなりすぎた
り、圧縮永久歪みが悪化する。

【００８４】よって熱伝導率λは６×１０^-4〜２×１０
^-3[cal/cm・sec・deg.］がよい。より好ましくは８×１０
^-4〜１．５×１０^-3[cal/cm・sec・deg.］がよい。

【００８５】ｃ．離型層３ 離型層３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、Ｐ
ＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性かつ耐熱性のよい材料を選択
することができる。

【００８６】離型層３の厚さは１〜１００μｍが好まし
い。離型層３の厚さが１μｍよりも小さいと塗膜の塗ム
ラで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１００μｍを超
えると熱伝導が悪化するという問題が発生し、特に樹脂
系の離型層の場合は硬度が高くなりすぎ、弾性層２の効
果がなくなってしまう。

【００８７】また、図９に示すように、定着ベルト１０
の構成において、電磁誘導発熱性層１の自由面（弾性層
２側とは反対面側）に断熱層４を設けてもよい。

【００８８】断熱層４としては、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、ＰＥ
ＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴ
ＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂などの耐熱樹脂がよい。

【００８９】また、断熱層４の厚さとしては１０〜１０
００μｍが好ましい。断熱層４の厚さが１０μｍよりも
小さい場合には断熱効果が得られず、また、耐久性も不
足する。一方、１０００μｍを超えると、磁性コア１７
及び励磁コイル１８から電磁誘導発熱性層１までの距離
が大きくなり、磁束が十分に電磁誘導発熱性層１に吸収
されなくなる。

【００９０】断熱層４は、電磁誘導発熱性層１に発生し
た熱が定着ベルト１０の内側に向かわないように断熱で
きるので、断熱層４がない場合と比較して被記録材Ｐ側
への熱供給効率が良くなる。よって、消費電力を抑える
ことができる。

【００９１】Ｂ）振動体４０ 図１０は振動体４０の構成を示すもので、（ａ）は振動
体４０の層構成を示す横断面模型図、（ｂ）は圧電部材
４１面に形成した電極パターンを示す平面図である。

【００９２】振動体４０は、圧電部材４１、電極４２・
４３、弾性層４４、摺動層４５からなる。積層順は
（ａ）に示すように構成することが可能である。

【００９３】圧電部材４１は、たとえばジルコニウム酸
チタン酸鉛、チタン酸バリウム、チタン酸鉛等といった
圧電材料からなる。この圧電部材４１上に電極４２・４
３をプリント印刷してある。

【００９４】弾性層４４は、たとえばシリコーンゴム、
フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等の材質がよい。

【００９５】摺動層４５が定着ニップ部Ｎにおいて定着
ベルト１０の内面に接する。この摺動層４５としては、
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等の耐熱性のよい材料を選択することができる。

【００９６】電極４２に（−）の電圧、電極４３に
（＋）の電圧を印加した場合の圧電部材４１の伸縮の様
子を図１１の（ａ）に示す。即ち、圧電部材４１を弾性
体４４に貼り付けると、圧電部材４１が伸びた側は谷と
なり、縮んだ側は山となる弾性体４４のたわみが生じ
る。

【００９７】振動体４０の電極４２・４３に交流電圧を
印加した時の状態を図１１の（ｂ）に示す。即ち、交流
電圧の正負により、弾性体４４にたわみ４４ａと反転す
るたわみ４４ｂが生じ、弾性体４４と摺動層４５には印
加電圧とほぼ同じ形状の定在波が発生する。

【００９８】この定在波は振動周波数が高いために、定
着ベルト１０との接触面では、定着ベルト１０は振動体
４０の表面変化に従動しきれなくなる。このため、定着
ニツプ部面において振動体４０と定着ベルト１０の接触
面積が大幅に減少し、定着ニツプ部面での摺動抵抗が大
幅に減少する。

【００９９】ベルトガイド部材１６ａと振動体４０は耐
熱性接着剤で固定するとよい。この際、図１２に示すよ
うに、ベルトガイド部材１６ａと振動体４０との間に弾
性層４６を間に挟んでもよい。また、接着剤でこの弾性
層４６を代用することも可能である。

【０１００】ベルトガイド部材１６ａと振動体４０の間
に弾性層４６を設けることで、振動体４０で発生した振
動を吸収し、振動体４０をベルトガイド部材１６ａに固
定することが可能である。

【０１０１】振動体４０の構成は、ベルトガイド部材１
６ａ側から、弾性体４４、電極４２・４３、圧電部材４
１の順に積層してもよい。圧電部材４１の上には摺動層
４５を設けることもできる。

【０１０２】印加する高周波は可聴域外の２０ｋＨｚ以
上がよい。本例では電極４２に高周波駆動電源４７（図
１０）から２０ｋＨｚ〜数百ＭＨｚの高周波電圧を仰加
できるようにした。

【０１０３】また、２０ｋＨｚから５００ｋＨｚの間の
周波数でよければ電磁誘導加熱に用いる励磁回路２７
（図５）と共用することができる。また、励磁コイル１
８から電磁誘導によって高周波電圧を得ることができ
る。この場合、専用の電源を必要としないために電源の
コストダウンに役立つ。

【０１０４】前述したように、従来は、定着ニツプ部面
に相互摺動摩擦力を低減させるために定着ベルト１０の
内面に耐熱性グリースを潤滑剤として塗布していたが、
本例では耐熱性グリースがなくても、定着ベルト１０の
寿命に影響を与えず定着ベルト１０を回転させることが
できる。また、従来、装置の立ち上げ時など耐熱性グリ
ース温度が低い場合には、耐熱性グリースの粘性が高い
ために十分な潤滑性が得られず、定着ベルト１０に対し
て被記録材Ｐや加圧ローラ３０がスリップすることがあ
ったが、本例ではそのようなスリップを防ぐことができ
る。また、耐熱性グリースのように耐久劣化を起こさな
いため、装置寿命をさらに長くすることが可能となる。

【０１０５】〈第２の実施例〉（図１３） 本実施例は振動体４０について、第１の実施例の振動体
４０において圧電部材４１上に図１０の（ｂ）のように
プリントしてある電極４２・４３を、図１３のように圧
電部材４１の長手方向に対して第１と第２の２分割電極
部Ｉ（４２ａ・４３ａ）・II（４２ｂ・４３ｂ）した構
成であり、それ以外は第１の実施例と同様の構成であ
る。

【０１０６】第１の分割電極部Ｉの電極４２ａ・４３ａ
と、第２の分割電極部IIの電極４２ｂ・４３ｂにはそれ
ぞれ別々の第１と第２の高周波駆動電源４７ａ・４７ｂ
が接続されている。

【０１０７】本例では第１の高周波電源４７ａは振幅可
変であり、第２の高周波電源４７ｂは振幅固定である。

【０１０８】本例では定着ベルト端部にベルト寄り検知
装置５１を取り付けることによりベルトの寄りを検知す
る。ここで検知したベルト寄り量を信号に変換し制御部
５２で寄り量に応じて第１の高周波電源４７ａから第１
の分割電極部Ｉの電極４２ａ・４３ａに印加する印加電
圧の振幅Ａａを制御する。

【０１０９】たとえば、定着ベルト１０が図１３におい
て下方Ｘに寄った場合は、第２の高周波電源４７ｂの印
加電圧の振幅Ａｂよりも第１の高周波電源４７ａの印加
電圧の振幅Ａａを小さくすることで、定着ベルト１０の
搬送速度について、該定着ベルトの第１の分割電極部Ｉ
に対応するベルト部分の方が第２の分割電極部IIに対応
するベルト部分よりも速くなり、定着ベルト１０は図１
３において搬送速度の速いベルト部分側である上方Ｙへ
戻し移動される。

【０１１０】逆に、定着ベルト１０が図１３において上
方Ｙに寄った場合は、第２の高周波電源４７ｂの印加電
圧の振幅Ａｂよりも第１の高周波電源４７ａの印加電圧
の振幅Ａａを大きくすることで、定着ベルト１０の搬送
速度について、該定着ベルトの第２の分割電極部IIに対
応するベルト部分の方が第１の分割電極部Ｉに対応する
ベルト部分よりも速くなり、定着ベルト１０は図１３に
おいて搬送速度の速いベルト部分側である下方Ｘへ戻し
移動される。

【０１１１】このように、定着ベルト１０の寄りを制御
することにより、定着ベルト端部に負荷をかけることな
く定着ベルト１０を安定して回転させることができる。

【０１１２】また、定着ベルト１０の寄りを制御できる
ので、ベルトガイドアセンブリ１６ａ・１６ｂの端部に
配設する、定着ベルト端部規制保持フランジ部材（保持
リング）２３ａ・２３ｂを省略することもできる。

【０１１３】〈第３の実施例〉（図１４） 本実施例は振動体４０について、第１の実施例の振動体
４０において圧電部材４１上に図１０の（ｂ）のように
プリントしてある電極４２・４３を、図１４のように圧
電部材４１の長手方向に対して第１・第２・第３の３分
割電極部Ｉ（４２ｃ・４３ｃ）・II（４２ｄ・４３ｄ）
・III （４２ｅ・４３ｅ）した構成であり、それ以外は
第１の実施例と同様の構成である。

【０１１４】圧電部材４１の長手方向両端側の第１と第
３の分割電極部ＩとIII の電極４２ｃ・４３ｃ、電極４
２ｅ・４３ｅには共通の第１の高周波駆動電源４７ｃが
接続されている。圧電部材４１の長手方向中央部の第２
の割電極部IIの電極４２ｄ・４３ｄには第２の高周波駆
動電源４７ｄが接続されている。

【０１１５】高周波電源４７ｃと４７ｄの印加電圧の振
幅について、第１の高周波電源４７ｃで発生する高周波
の振幅をＡｃ、第２の高周波電源４７ｄで発生する高周
波の振幅をＡｄとすると、Ａｃ＜Ａｄの関係を満足す
る。

【０１１６】これにより、定着ベルト１０と振動体４０
の間での摺動抵抗は振動体４０の長手方向両端端部に比
べ中央部の方が低くなるため、定着ベルト１０は振動体
４０の長手方向両端部と比較して中央部の方が回転速度
が早くなり、常に振動体４０の長手方向中央部に向かう
寄り力が発生するので、定着ベルト１０は安定した回転
を得ることができる。

【０１１７】本例のように、振動体４０の長手方向両端
部側の第１と第３の分割電極部Ｉ・III の電極に対する
高周波の振幅Ａｃよりも、振動体４０の長手方向中央部
の第２の分割電極部IIの電極に対する高周波の振幅Ａｄ
を大きくすることにより、定着ベルト１０には常に振動
体４０の長手方向中央部へ向かう力が発生するため、定
着ベルトの寄り制御を行う必要がなくなり、寄り制御機
構を省略したり、定着ベルト端部規制保持フランジ部材
２３ａ・２３ｂを省略することもできる。

【０１１８】〈その他の実施例〉 １）電磁誘導発熱性の定着ベルト１０は、モノクロある
いは１パスマルチカラー画像などの加熱定着用の場合は
弾性層２を省略した形態のものとすることもできる。電
磁誘導発熱性層１は樹脂に金属フイラーを混入して構成
したものとすることもできる。電磁誘導発熱性層単層の
部材とすることもできる。

【０１１９】２）加熱装置としての定着装置１００の装
置構成は実施例の駆動ローラ駆動方式に限られるもので
はない。

【０１２０】例えば、図１５のように、ベルトガイド１
６と、駆動ローラ３１と、テンションローラ３２との間
に、電磁誘導発熱性のエンドレスベルト状の定着ベルト
１０を懸回張設し、ベルトガイド１６の下面部と加圧部
材としての加圧ローラ３０とを定着ベルト１０に挟んで
圧接させて定着ニツプ部Ｎを形成させ、定着ベルト１０
を駆動ローラ３１によって回転駆動させる装置構成にす
ることもできる。この場合、加圧ローラ３０は従動回転
ローラである。

【０１２１】３）加圧部材３０はローラ体に限らず、回
動ベルト型など他の形態の部材にすることもできる。

【０１２２】また加圧部材３０側からも被記録材に熱エ
ネルギーを供給するために、加圧部材３０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。

【０１２３】４）本発明は電磁誘導発熱性のエンドレス
ベルトの搬送だけでなく、ライン状発熱体（セラミック
ヒータ等）を発熱源とするエンドレスベルトの摺動性ア
ップに使用することもできる。

【０１２４】５）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
熱してつや等の表面性を改質する像加熱装置、仮定着す
る像加熱装置、その他、被加熱材の加熱乾燥装置、加熱
ラミネート装置など、広く被加熱材を加熱処理する手段
・装置として使用できる。

【０１２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回転するエンドレスベルトを有しこのベルト側からの熱
により被加熱部材を加熱するベルト加熱方式の加熱装
置、像加熱装置、及び該加熱装置を像加熱装置として備
えた電子写真装置・静電記録装置などの画像形成装置に
ついて、エンドレスベルトとベルト保持部材との間のニ
ップ面に振動体を配設し、弾性表面波を発生させること
によりニップ面におけるベルトの接触面積を減らすこと
ができ、低温時であっても摺動摩擦抵抗を大幅に低減さ
せることができ、グリースのような耐久劣化の問題もな
く、このため、ベルトに対する被加熱材等のスリップを
防止できるほか、装置の耐久寿命を長くすることができ
る。

【０１２６】また、振動体の圧電部材に設けた電極を長
手方向に分割し、それぞれの電極に印加する高周波電圧
の振幅を調整することによりベルトの寄りを制御でき、
安定したエンドレスベルトの回転を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施例に用いた画像形成装置の概略構
成図

【図２】 像加熱装置としての定着装置の要部の横断側
面模型図

【図３】 同じく要部の正面模型図

【図４】 同じく要部の横断正面模型図

【図５】 内部に励磁コイルと磁性コアを配設支持させ
た右側のベルトガイド部材の斜視模型図

【図６】 磁場発生手段と発熱量Ｑの関係を示した図

【図７】 電磁誘導発熱性の定着ベルトの層構成模型図
（その１）

【図８】 発熱層深さと電磁波強度の関係を示したグラ
フ

【図９】 電磁誘導発熱性の定着ベルトの層構成模型図
（その２）

【図１０】 振動体の構成説明図

【図１１】 振動体の振動の様子を示す模式図

【図１２】 ベルトガイド部材と振動体の関係を示す模
式図

【図１３】 第２の実施例における振動体の構成説明図

【図１４】 第３の実施例における振動体の構成説明図

【図１５】 その他の電磁誘導加熱方式の加熱装置の一
例の構成略図

【符号の説明】

１ 発熱層 ２ 弾性層 ３ 離型層 ４ 断熱層 １０ 定着ベルト １６ａ・１６ｂ ベルトガイド部材 １７ 磁性コア １８ 励磁コイル １９ 絶縁部材 ２３ａ・２３ｂ 定着ベルト端部の規制・保持用フラン
ジ部材 ２６ 温度検知素子（サーミスタ） ３０ 加圧部材としての加圧ローラ ３１ 駆動ローラ ３２ テンションローラ ４０ 振動体 ４１ 圧電部材 ４２、４２ａ〜４２ｅ、４３、４３ａ〜４３ｅ 電極 ４４ 弾性層 ４５ 摺動層 ４６ 弾性層 ４７、４７ａ〜４７ｄ 高周波電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐野 哲也 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 辛島 賢司 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H033 AA14 BA11 BE03 BE06

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁場発生手段と、前記磁場発生手段の磁界
   の作用で電磁誘導発熱する電磁誘導発熱性部材と、該電
   磁誘導発熱性部材と相互圧接して被加熱部材のニップ部
   を形成する加圧部材を有し、前記磁場発生手段の発生磁
   界による電磁誘導発熱性部材の発熱で被加熱部材を加熱
   する加熱装置であり、 電磁誘導発熱性部材はエンドレスベルトであり、前記エ
   ンドレスベルト内部の加圧部材との対向面に振動体を有
   することを特徴とする加熱装置。
2. 【請求項２】エンドレスベルトと、前記エンドレスベル
   トを支持する支持部材と、前記エンドレスベルトと相互
   圧接してニップ部を形成する加圧部材を有し、エンドレ
   スベルト内に発熱体を有し、被加熱部材を加熱する加熱
   装置であり、 エンドレスベルト内部の加圧部材との対向面に振動体を
   有することを特徴とする加熱装置。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の加熱装置におい
   て、前記振動体は少なくとも圧電部材と圧電部材に設け
   た電極と、弾性層からなり、前記電極に２０ｋＨｚ以上
   の高周波電圧を印加することを特徴とする加熱装置。
4. 【請求項４】請求項３に記載の加熱装置において、前記
   振動体はエンドレスベルトとの接触面に摺動層を有する
   ことを特徴とする加熱装置。
5. 【請求項５】請求項３または４に記載の加熱装置におい
   て、前記電極は振動体の長手方向に複数に分割されてお
   り、それぞれの電極に高周波電圧を印加することを特徴
   とする加熱装置。
6. 【請求項６】請求項５に記載の加熱装置において、前記
   電極は振動体の長手方向に２分割されており、それぞれ
   の電極に高周波電圧を印加することを特徴とする加熱装
   置。
7. 【請求項７】請求項３ないし６のいずれかに記載の加熱
   装置において、エンドレスベルトの長手方向の移動を検
   知する検知手段を有し、前記検知手段から得たエンドレ
   スベルトの移動量に応じて、前記高周波電圧の振幅を変
   化させることを特徴とする加熱装置。
8. 【請求項８】請求項５に記載の加熱装置において、前記
   電極は振動体の長手方向に３分割されており、それぞれ
   の電極に高周波電圧を印加することを特徴とする加熱装
   置。
9. 【請求項９】請求項８に記載の加熱装置において、中央
   の分割電極に印加する電圧の振幅が両端部の分割電極に
   印加する電圧の振幅よりも大きいことを特徴とする加熱
   装置。
10. 【請求項１０】 被記録材上の像を加熱処理する像加熱
    装置であり、像加熱手段が請求項１ないし９のいずれか
    に記載の加熱装置であることを特徴とする像加熱装置。
11. 【請求項１１】 被記録材に画像を形成する画像形成手
    段と、被記録材上に形成した画像を加熱処理する像加熱
    手段を備え、該像加熱手段が請求項１ないし９のいずれ
    かに記載の加熱装置であることを特徴とする画像形成装
    置。