JP2001068261A - 加熱装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁誘導加熱方式の加熱装置において、小サ
イズ紙通紙時における定着フィルムの非通紙部の昇温を
抑制し、加熱装置における駆動トルクの低減および被記
録材の搬送の安定化を図る。 【解決手段】 上記方式の加熱装置において、ニップ部
において被加熱材を加熱するための加熱部材を介してこ
の加熱部材と圧接する加圧部材に対向する位置に、良熱
伝導部材およびこの良熱伝導部材と加熱部材との間に、
六方晶系低圧相の窒化ホウ素またはグラファイトを含有
する潤滑層とを設けることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁誘導により発
生される渦電流を利用して加熱する加熱装置および前記
加熱装置を具備した画像形成装置に関する。前記加熱装
置は、特に電子写真複写機、プリンタ、ファックス等の
画像形成装置に具備される定着装置、即ち電子写真・静
電記録・磁気記録などの適宜の画像形成プロセスによ
り、加熱溶融性の樹脂等からなるトナーを用いて、被記
録材の面に直接もしくは間接方式により形成した未定着
トナー像を、被記録材表面に永久固着画像として加熱定
着処理する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置において、適宜の画像形成
プロセスにおいて被記録材に間接あるいは直接に形成担
持された未定着トナー画像を、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、熱ローラ方式
の装置が広く用いられている。このような定着装置とし
て、近年では、クイックスタートや省エネルギーの観点
からフィルム加熱方式の装置が実用化されているが、さ
らに高効率な定着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装置が提案されてい
る。

【０００３】実開昭５１−１０９７３９号公報には、交
番磁場により定着フィルムの金属層に渦電流を誘導さ
せ、そのジュール熱で定着フィルムを発熱させる誘導加
熱定着装置が開示されている。これは、定着フィルムに
おける誘導電流の発生を利用することで、定着フィルム
を直接発熱させるものである。このため、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ができ、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。

【０００４】しかしながら、交番磁場を発生させる手段
としての励磁コイルにより発生した交番磁束のエネルギ
ーは、定着フィルム全体の昇温に使われるため放熱損失
が大きい。そのため、投入される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。

【０００５】そこで、定着に作用するエネルギーを高効
率で得るために、発熱体である定着フィルムに励磁コイ
ルを接近させたり、励磁コイルの交番磁束分布を定着ニ
ップ部近傍に集中させることによる高効率の定着装置が
考案された。

【０００６】図１１に、励磁コイルの交番磁束分布を定
着ニップ部に集中させることによりエネルギー効率を向
上させた電磁誘導加熱方式の定着装置の一例の概略構成
を示す。図１１において、１０は電磁誘導発熱層を有す
る回転体としての円筒状の定着フィルムである。１６は
断面形状が略半円弧状の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。円筒状の定着
フィルム１０はこのフィルムガイド１６の外側にルーズ
に外嵌されている。

【０００７】１５はフィルムガイド１６の内側に配設さ
れた磁場発生手段であり、励磁コイル１８とＥ字型の磁
性コア（芯材）１７とからなる。３０は弾性加圧ローラ
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を挟み、加圧ローラ３０から
フィルムガイド１６に対して所定の圧接力をかけること
により、フィルムガイド１６と加圧ローラ３０とが所定
幅の定着ニップ部Ｎを形成して相互圧接している。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。

【０００８】加圧ローラ３０は駆動手段Ｍにより、図中
矢印ａで示されるように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させながら、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（加圧ローラ駆動方式）。

【０００９】フィルムガイド１６の役目は、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１
８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ことであ
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、且つ高い荷重に耐えられる材料が用い
られる。

【００１０】励磁コイル１８は、不図示の励磁回路から
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。
この渦電流は電磁誘導発熱層の固有抵抗によって電磁誘
導発熱層にジュール熱を発生させる。この定着フィルム
１０の電磁誘導発熱は交番磁束を集中的に分布させた定
着ニップ部Ｎにおいて集中的に生じるため、定着ニップ
部Ｎが高効率に加熱される。

【００１１】定着ニップ部Ｎの温度は、温度検知手段を
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、所定の温度が維持される
ように調節される。

【００１２】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が所定の温度まで上
昇する。そして、温度調節がなされた状態において、未
定着トナー画像形成手段（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。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、永久固着画像ｔ’が形成される。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。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】以上に述べたような、
定着フィルム１０が発熱する電磁誘導方式の加熱装置に
おいては、定着フィルム１０の熱容量が小さく、厚さが
薄いために、フィルム長手方向（図１１中紙面に垂直な
方向）における熱伝導率が低い。このため、定着フィル
ム１０よりも幅の狭い被記録材Ｐを加熱装置に通紙した
場合、被記録材Ｐが通過しない部分（非通紙部）の熱が
被記録材Ｐに奪われず、定着フィルム１０の非通紙部の
温度が上昇してしまう。例えば、封筒のような小サイズ
紙をプリントし、次にＡ４サイズ紙をプリントする場
合、小サイズ紙を通紙した後の定着フィルム１０の非通
紙部の温度がトナーの高温オフセット発生温度以上に達
してしまい（いわゆる非通紙部昇温）、Ａ４サイズ紙上
のトナーが定着フィルム１０にオフセットしてしまうた
め、良好な定着画像を得ることができない。このため、
単位時間あたりに通紙する小サイズ紙の枚数を大幅に低
減する必要があった。

【００１４】この非通紙部昇温を低減するために、特開
平１１−１４３２７２号公報では、図１２に示すよう
に、定着ニップ部Ｎにおいて、定着フィルム１０が加圧
部材３０と対向する位置に、良熱伝導部材４０を配置す
る手段が提案されている。このような構成をとること
で、定着フィルム１０の非通紙部の熱量が良熱伝導部材
４０へ伝熱し、良熱伝導部材４０における長手方向の熱
伝導により、小サイズ紙通紙部へ伝熱される。このた
め、小サイズ紙通紙時の定着フィルム１０の非通紙部の
昇温が抑制され、高温オフセット発生温度まで昇温しな
いので、小サイズ紙の搬送速度を低下させなくて済む。

【００１５】ここで、良熱伝導部材４０としては、熱伝
導率ｋがｋ≧７０［Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1］である材料で用い
られ、例えば、アルミニウム、ニッケル、窒化アルミニ
ウム、炭化珪素、真鍮、銅、亜鉛等が挙げられる。しか
しながら、これらの良熱伝導部材４０は潤滑性に乏しい
ため、定着フィルム１０内面と良熱伝導部材４０表面と
の間の摺動性が悪い。このため、定着装置の駆動トルク
が重く、駆動モータが脱調したり、駆動モータをトルク
アップする必要があるため、製品コストが上昇してしま
う。また、従来の技術で述べた図１２に示すような加圧
ローラ駆動方式の定着装置においては、定着フィルム１
０の良熱伝導部材４０に対する摺動性が悪いと、定着フ
ィルム１０と駆動伝達手段である加圧ローラ３０との間
でスリップが発生し、安定して被記録材Ｐを搬送するこ
とが難しいという問題があった。特に、トナー像ｔを載
せた被記録材Ｐの通紙時にスリップが発生すると、過剰
な熱供給とスリップによりトナー像ｔが乱され、画像上
にスリップ跡が発生したり、定着装置での被記録材Ｐの
排紙タイミングが遅れて、うまく排紙できずに紙詰まり
が発生しやすいといった問題があった。

【００１６】この問題に対し、特開平１１−１４３２７
２号公報では、良熱伝導部材４０と定着フィルム１０と
の滑り性を良くするために、良熱伝導部材４０の定着フ
ィルム１０との接触面に摺動部材をコートあるいは貼り
付けても良いとしているが、この摺動部材の材質につい
ては特に述べられていない。摺動部材に適した潤滑性の
良い材料としては、低摩擦係数を有するフッ素樹脂等の
合成樹脂が挙げられる。しかしながら、合成樹脂は熱伝
導率が悪いため、定着フィルム１０から良熱伝導部材４
０への熱伝導率が低下し、非通紙部昇温抑制効果が低減
してしまう問題があった。

【００１７】そこで本発明は、入力電力を有効に利用す
ることによって低消費電力でウォームアップタイムの短
縮を可能とする電磁誘導加熱方式の加熱装置において、
小サイズ紙通紙時における定着フィルムの非通紙部の昇
温を抑制すると同時に、前記加熱装置における駆動トル
クの低減および被記録材の搬送の安定化を図ることを課
題とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明者は加熱装置および画像形成装置を以下の構
成とした。 （１）交番磁場を発生する磁場発生手段と、前記磁場発
生手段により発生された交番磁場により電磁誘導発熱す
ることによりシート状の被加熱材を加熱するための加熱
部材と、前記加熱部材と共に圧接することにより、前記
被加熱材を狭持するためのニップ部を形成する加圧部材
と、前記ニップ部において前記加熱部材を介して前記加
圧部材と対向する位置に配置された良熱伝導部材と、前
記良熱伝導部材と前記加熱部材との間に、六方晶系低圧
相の窒化ホウ素またはグラファイトを含有する潤滑層と
を有し、前記加熱部材は、前記被加熱材を所定方向に狭
持搬送するために、前記ニップ部において前記被加熱部
材の狭持搬送方向の順方向に回転または走行搬送される
加熱装置。 （２）前記良熱伝導部材の熱伝導率が７０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ
^-1以上である（ｌ）の加熱装置。 （３）前記潤滑層の層厚が５〜２００μｍである（１）
または（２）の加熱装置。 （４）前記良熱伝導部材および前記潤滑層は前記磁場発
生手段によって発熱しない（１）〜（３）のいずれかの
加熱装置。 （５）前記良熱伝導部材または前記潤滑層は非磁性であ
る（４）の加熱装置。 （６）前記良熱伝導部材は非磁性金属を含有する（５）
の加熱装置。 （７）前記潤滑層は非磁性金属をさらに含有する（５）
の加熱装置。 （８）前記良熱伝導部材または前記潤滑層は、前記磁場
発生手段によって発生された磁場の外に配設される
（１）〜（７）のいずれかの加熱装置。 （９）前記加熱部材は回転体であり、この加熱部材の回
転により前記被加熱材が搬送されることを特徴とする
（１）〜（８）のいずれかの加熱装置。 （１０）前記加熱部材は円筒状の回転体である（９）の
加熱装置。 （１１）前記加熱部材はエンドレスベルトである（９）
の加熱装置。 （１２）前記加圧部材は前記ニップ部において回転また
は走行搬送され、前記加熱部材は前記加圧部材との間の
表面摩擦力により前記加圧部材に連動して回転または走
行搬送される（１）〜（１１）のいずれかの加熱装置。 （１３）被記録材に未定着トナー像を形成する画像形成
手段と、その未定着トナー像を被記録材に圧熱定着させ
る加熱定着手段とを有する画像形成装置であって、前記
加熱定着手段は（１）〜（１２）のいずれかの加熱装置
である画像形成装置。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
実施の形態を説明する。

【００２０】（１）画像形成装置 まず、本発明の加熱装置が用いられる画像形成装置につ
いて説明する。図１０は本発明の画像形成装置の一例で
あるカラーレーザプリンタの構造を示す縦断面図であ
る。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、矢印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。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
電位に帯電されるよう帯電処理がなされる。

【００２１】次いで、感光ドラム１０１は帯電処理面に
レーザ光学箱（レーザスキャナ）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送られた目的画像情報
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を出力する。感光ドラム１０
１の帯電処理面には、この走査露光により、目的画像情
報に対応した静電潜像が形成される。なお、１０９はレ
ーザ光学箱１１０からの出力レーザ光１０３を感光ドラ
ムｌ０ｌ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によって現像される。

【００２２】フルカラー画像形成装置の場合は、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
の潜像は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１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。

【００２３】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、
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。

【００２４】中間転写ドラム１０５は、金属ドラム上に
中抵抗の弾性層と高抵抗の表層とを設けてなる。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、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表面に転写される。

【００２５】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１
０５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。なお、本発明において
は、図１０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。

【００２６】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から分離されて加熱装置（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
理がなされ、機外の不図示の排紙トレーに排出される。
定着装置１００については後で詳述する。

【００２７】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
のみ、中間転写ドラム１０５に接触状態に保持される。

【００２８】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のみ、被記録材Ｐを介して中
間転写ドラム１０５に接触状態に保持される。

【００２９】なお、本発明の画像形成装置は、白黒画像
などのモノカラー両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。本発明の画
像形成装置において両面画像プリントモードを用いる場
合には、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。

【００３０】（２）定着装置（加熱装置） 次に、上述した画像形成装置に用いられる本発明の加熱
装置としての定着装置について説明する。

【００３１】〈第１実施形態〉まず、本発明の第１実施
形態による定着装置の構成を説明する。

【００３２】本発明の第１実施形態における定着装置１
００は電磁誘導加熱方式の装置である。図１〜図４は本
実施形態の定着装置１００の要部の構成を示す図であ
り、それぞれ、図１は図９および図１０と同方向におけ
る縦断面図、図２は図１のＡ方向から見た概略正面図、
図３は図１のII−II線に沿った断面図、および図４は図
１のI−I線に沿った断面を示す斜視図である。以下、各
図を用いて本実施形態の定着装置を説明する。なお、各
図において、図１１の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。

【００３３】加熱装置としての定着装置１００は、円筒
状の定着フィルムを用いた、加圧ローラ駆動方式且つ電
磁誘導加熱方式の装置である。本実施形態における定着
装置は、（i）交番磁場を発生する磁場発生手段と、（i
i）磁場発生手段により発生された交番磁場により電磁
誘導発熱することによりシート状の被加熱材である被記
録材を加熱するための加熱部材と、（iii）加熱部材と
共に圧接することにより、被記録材を狭持するためのニ
ップ部を形成する加圧部材と、（iv）ニップ部において
加熱部材を介して加圧部材と対向する位置に配置された
良熱伝導部材と、（v）良熱伝導部材と前記加熱部材と
の間に、六方晶系低圧相の窒化ホウ素またはグラファイ
トを含有する潤滑層とを有する。そして、上記加熱部材
は、被記録材を所定方向に狭持搬送するために、ニップ
部において被記録材の狭持搬送方向の順方向に回転また
は走行搬送される。

【００３４】図１において、フィルムガイド１６ａおよ
び１６ｂは断面略半円弧状樋型の形状を有しており、開
口側を互いに向かい合わせて略円柱体を構成する。この
フィルムガイド１０の外周面側には、円筒状の定着フィ
ルム１０がルーズに外嵌されている。

【００３５】磁場発生手段は磁性コア１７ａ、１７ｂ、
１７ｃ、励磁コイル１８ａ、１８ｂおよび励磁回路２７
（図４および図６参照）より構成される。

【００３６】磁性コア１７ａ、１７ｂ、１７ｃはフィル
ムガイド１６ａの内側にＴ字状に配置されている。励磁
コイル１８ａ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に保持されており、
励磁コイル１８ｂは磁性コア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。

【００３７】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、１００ｋＨ
ｚ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。

【００３８】励磁コイル１８は、図４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１８
ａ、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
て交番磁場を発生する。

【００３９】加圧部材としての弾性加圧ローラ３０はフ
ィルムガイド１６に対して所定の圧接力により圧接され
ている。これにより、定着フィルム１０は加圧ローラ３
０とフィルムガイド１６により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。

【００４０】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。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、且
つ高い荷重に耐えられる材料が用いられる。

【００４１】また、フィルムガイド１６ａには、図１に
示すように紙面垂直方向を長手方向とする良熱伝導部材
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、この良熱伝導部材４０は、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。この良熱電導性部材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。良熱伝導部材４０は磁場発生手段を構成する励磁
コイル１８と磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃとから発
生する磁場の影響を受けないように、この磁場の外に配
設されている。具体的には、良熱伝導部材４０を励磁コ
イル１８に対して磁性コア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位置させること
により、良熱伝導部材４０に影響を与えないようにして
いる。

【００４２】良熱伝導部材４０は長手方向における温度
分布を均一にする効果がある。例えば、この定着装置１
００に小サイズ紙が通紙された場合、定着フィルム１０
での非通紙部の熱量が良熱伝導部材４０へ伝熱し、良熱
伝導部材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。この良熱伝導部材４０についての詳細は後述す
る。

【００４３】上記良熱伝導部材４０と定着フィルム１０
との間には、さらに潤滑層４１が載置されている。この
潤滑層４１に関しても詳細は後述する。

【００４４】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１
７との間には、これら両者を絶縁するための絶縁部材１
９が設けられている。

【００４５】また、フランジ部材２３ａ・２３ｂ（図２
参照）はフィルムガイド１６ａ・１６ｂのアセンブリの
図２中左右両端部に外嵌し、この左右位置を固定しつつ
回転自在に取り付けられている。このフランジ部材２３
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
の回転方向に沿った寄り移動を規制する。

【００４６】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不図
示のシャーシ側板金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。

【００４７】図２において、加圧用剛性ステイ２２の両
端部と図示せぬ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、所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。

【００４８】加圧ローラ３０は駆動手段Ｍにより、図中
矢印ａで示されるように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させながら、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
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、加圧ローラ３０はニップ部Ｎにおいて
回転され、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
るのである。

【００４９】図４に示すように、フィルムガイド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
少なくすることができる。このような凸リブ部はフィル
ムガイド１６ｂにも同様に形成されている。

【００５０】図５は、磁場発生手段によって発生される
交番磁場の様子を模式的に表したものである。磁束Ｃは
発生した磁場の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１
７ａ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この発熱層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を通る磁束の密度によって決まり、図５のグラ
フのような分布を示す。なお、図５中のグラフは、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とした場合、発熱量が
Ｑ／ｅ以上の領域と定義する（ｅは自然対数の底であ
る）。これは、定着に必要な発熱量が得られる領域であ
る。

【００５１】この定着ニップ部Ｎの温度は、不図示の温
度検知手段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り、本
実施形態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の温度が制
御される。

【００５２】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における定着フィルム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
ルム面に対向するように導入される。そして、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
した状態で、被記録材Ｐが定着フィルム１０と共に定着
ニップ部Ｎを挟持搬送される。この被記録材Ｐが定着ニ
ップ部Ｎを挟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ることによ
り、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上の加熱定着トナー画像ｔ’は定着ニップ部Ｎを
通過後、冷却されて永久固着像となる。

【００５３】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、好ましい。定着ニップ部Ｎの値が上記
範囲よりも小さすぎると、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、
この未定着トナー画像の定着不良が発生してしまう。

【００５４】また、定着ニップ部Ｎの面圧は０．８ｋｇ
ｆ／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、好ましい。定着ニップ部Ｎの面圧
が上記範囲よりも小さすぎると、定着されたトナー画像
ｔ’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。本実施形態においては、図１
に示すように、定着フィルム１０の発熱域Ｈ（図５参
照）の対向位置に、暴走時の励磁コイル１８への給電を
遮断するための温度検知素子であるサーモスイッチ５０
が配設されている。

【００５５】図６は本実施形態で使用される安全回路の
回路図である。温度検知素子であるサーモスイッチ５０
は、２４ＶのＤＣ電源およびリレースイッチ５１に直列
に接続されており、サーモスイッチ５０が切れると、リ
レースイッチ５１への給電が遮断される。すると、リレ
ースイッチ５１が動作し、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への給電が遮断され
る。サーモスイッチ５０のＯＦＦ動作温度は、例えば２
２０℃に設定されている。

【００５６】また、サーモスイッチ５０は定着フィルム
１０の発熱域Ｈに対向して定着フィルム１０の外面に非
接触に配設されている。サーモスイッチ５０と定着フィ
ルム１０との間の距離は、例えば２ｍｍとすることがで
きる。このため、定着フィルム１０にサーモスイッチ５
０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。

【００５７】本実施形態によれば、装置故障による定着
装置暴走時に、図１１に示す従来技術のような定着ニッ
プ部Ｎで発熱する構成とは異なり、定着ニップ部Ｎに紙
が挟まった状態で定着装置が停止し、励磁コイル１８に
給電が続けられることにより定着フィルム１０が発熱し
続けた場合でも、紙が挟まっている定着ニップ部Ｎでは
発熱していないために紙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、サーモスイッチ５０が
配設されている。このため、サーモスイッチ５０が２２
０℃以上の温度を感知するとこのサーモスイッチが切
れ、この時点でリレースイッチ５１により励磁コイル１
８への給電が遮断される。通常、被記録材Ｐとして用い
られる紙の発火温度は約４００℃近辺であるため、本実
施形態のように２２０℃以上で定着フィルム１０の発熱
を停止することができれば、紙が発火することもない。

【００５８】なお、本発明に用いられる温度検知素子と
しては、サーモスイッチのほかに温度ヒューズを用いる
こともできる。

【００５９】また、本実施形態ではトナーｔに低軟化物
質を含有させたトナーを好適に使用できるため、定着装
置１００にオフセット防止のためのオイル塗布機構が設
けられていないが、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。

【００６０】以下、上述した本発明の定着装置（加熱装
置）に用いられる各部材について詳細に説明する。

【００６１】Ａ）励磁コイル１８ 本発明における磁場発生手段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。本実施形態では、例えば、上記束
線を１０ターン巻いて励磁コイル１８を形成している。

【００６２】絶縁被覆を行う被覆材は、定着フィルム１
０の発熱による熱伝導を考慮して耐熱性を有するものを
用いることが好ましい。例えば、アミドイミドやポリイ
ミドなどからなる被覆材を用いるとよい。また、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。

【００６３】励磁コイル１８の形状は、図１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。本実
施形態では、定着フィルム１０と励磁コイル１８との間
の距離は、例えば約２ｍｍになるように設定することが
できる。

【００６４】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、ポリエーテルエーテルケトン樹脂
（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルスルフォン樹脂（ＰＥ
Ｓ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、パ
ーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、ポリテトラフル
オロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、フッ化エチレンプロピ
レン樹脂（ＦＥＰ）、液晶ポリマー樹脂（ＬＣＰ）など
を選択するとよい。

【００６５】磁性コア１７ａ、１７ｂ、１７ｃ及び励磁
コイル１８と、定着フィルム１０の発熱層との間の距離
は、できる限り近付けた方が定着フィルム１０による磁
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すぎ
る場合には、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１
０ａと励磁コイル１８との間の距離が５ｍｍ以内であれ
ば、この距離は一定である必要はない。

【００６６】なお、図４において、励磁コイル１８から
引き出されている給電部１８ａ・１８ｂは、束線の外側
に絶縁被覆が施されている。

【００６７】Ｂ）定着フィルム１０ 図７は、本発明における加熱部材としての定着フィルム
１０の層構成模型図である。本実施形態における定着フ
ィルム１０は、電磁誘導発熱性の定着フィルム１０の基
層となる金属フィルム等でできた発熱層１０ａと、その
外面に積層された弾性層１０ｂと、その外面に積層され
た離型層１０ｃからなる複合構造を有している。発熱層
１０ａと弾性層１０ｂとの間の接着、および弾性層１０
ｂ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。なお、図７におい
て、略円筒形状である定着フィルム１０の発熱層１０ａ
が内面側であり、離型層１０ｃが外面側である。

【００６８】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前記発熱層１０ａに渦電流が発生
して前記発熱層１０ａが発熱する。その熱が弾性層１０
ｂ・離型層１０ｃに伝達されるために定着フィルム１０
全体が加熱され、前記定着ニップ部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。

【００６９】ａ）発熱層１０ａ 発熱層１０ａとしては、強磁性および非磁性の金属を用
いることができるが、強磁性の金属が好ましく用いられ
る。このような強磁性金属としては、ニッケル、鉄、Ｓ
ＵＳなどの強磁性ステンレス、ニッケル−コバルト合金
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の回転時に発熱層１０ａが受ける繰り
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材料を用いるのも良い。

【００７０】発熱層１０ａの厚さは次式で表される表皮
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、効率よく発熱することができる。

【００７１】

【数１】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。

【００７２】この表皮深さσ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８参照）。

【００７３】発熱層１０ａの厚さはより好ましくは１〜
１００μｍである。発熱層１０ａの厚みが上記範囲より
も薄すぎる場合には、ほとんどの電磁エネルギーが吸収
しきれないため発熱の効率が悪くなる。また、発熱層１
０ａの厚さが上記範囲よりも大きすぎる場合には、発熱
層１０ａの剛性が高くなりすぎ、また屈曲性が悪くなる
ため回転体として使用するには現実的でなくなる。

【００７４】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。

【００７５】弾性層１０ｂの厚さは、定着トナー画像の
品質を保証するためには、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上に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
ナー画像ｔの凹凸に離型層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。弾性層１０ｂの厚さが上記範囲よりも小さすぎる場
合には、上記離型層１０ｃが被記録材Ｐあるいはトナー
層（トナー画像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の厚さが上記
範囲よりも大きすぎる場合には、弾性層１０ｂ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１０ｂの厚さは、より好ましくは
５０〜５００μｍである。

【００７６】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の硬度は
６０°（ＪＩＳ−Ａ）以下、より好ましくは４５°（Ｊ
ＩＳ−Ａ）以下である。

【００７７】弾性層１０ｂの熱伝導率λは、６×１０^-4
〜２×１０^-3＝［ｃａｌ／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す
ぎる場合には、熱抵抗が大きくすぎ、定着フイルム１０
の表層（離型層１０ｃ）における温度上昇が遅くなる。
また、熱伝導率λが上記範囲よりも大きすぎる場合に
は、弾性層１０ｂ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。この熱伝導率λは、より好ま
しくは８×１０^-4〜１．５×１０^-3［ｃａｌ／ｃｍ・ｓ
ｅｃ・ｄｅｇ］である。

【００７８】ｃ）離型層１０ｃ 離型層１０ｃ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、離型性かつ耐熱性
のよい材料を用いることができる。

【００７９】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すぎ
る場合には、塗布によりこの離型層１０ｃを形成する場
合に、塗膜の塗りムラが生じ、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１０ｃの厚さが上記範囲よりも大きすぎる
と、熱伝導性が悪化するという問題が発生する。特に離
型層１０ｃに樹脂系の材質を用いた場合は硬度が高くな
りすぎて弾性層１０ｂの効果がなくなってしまう。

【００８０】Ｃ）良熱伝導性部材４０ 図９は、図１の定着装置１００において、定着ニップ部
Ｎ付近を拡大した模式的縦断面図である。本発明の加熱
装置としての定着装置は、ニップ部Ｎにおいて加熱部材
である定着フィルム１０を介して加圧部材である加圧ロ
ーラ３０と対向する位置に配置された良熱伝導部材４０
と、この良熱伝導部材４０と定着フィルム１０との間に
形成された六方晶系低圧相の窒化ホウ素またはグラファ
イトを含有する潤滑層４１を有することを特徴とする。
本実施形態では、良熱伝導部材４０にセラミックスを用
い、潤滑層４１として六方晶系低圧相の窒化ホウ素粒子
を合成樹脂層に分散させてなる層を用いる。

【００８１】まず、良熱伝導部材４０について説明す
る。潤滑層４１を設けた良熱伝導性部材４０は、通紙方
向（図９の紙面に平行な方向）における長さが１０ｍ
ｍ、通紙方向に直交する長手方向（図９の紙面に垂直な
方向）における長さが２３０ｍｍの板状形状をなす。こ
の良熱伝導部材４０の通紙方向における長さは、定着ニ
ップ部Ｎの長さよりもやや大きく設定されている。ま
た、良熱伝導部材４０の長手方向における長さは、本装
置で通紙可能な最大通紙幅を有するＬＴＲサイズ紙の幅
よりもやや広く設定されている。

【００８２】良熱伝導部材４０の厚さは適宜設定するこ
とができるが、厚いほど、熱容量が大きくなり、定着装
置１００のクイックスタート性が低減する。

【００８３】良熱伝導部材４０としては、熱伝導率ｋが
ｋ≧７０［Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1］である材料を好ましく用い
ることができる。熱伝導率がｋ≧７０［Ｗ・ｍ^-1・
Ｋ^-1］であれば、小サイズ紙が通紙されたときの定着フ
ィルム１０の非通紙部での熱量が、潤滑層４１を通じて
良熱伝導部材４０へ伝熱し、良熱伝導部材４０における
長手方向への熱伝導により、小サイズ紙通紙部へ伝熱さ
れる。このため、小サイズ紙通紙時の定着フィルム１０
の非通紙部の昇温が抑制され、この部分が高温オフセッ
ト発生温度まで昇温しないので、小サイズ紙の搬送速度
を低下させなくてもよい。

【００８４】良熱伝導部材４０に定着フィルム１０の非
通紙部での優れた昇温抑制効果を付与するためには、こ
の良熱伝導部材４０を非磁性材料で構成することが好ま
しい。良熱伝導部材４０に磁性材料を用いた場合、小サ
イズ紙が定着ニップ部Ｎを通過した際に、定着フィルム
１０による加熱と同様に、励磁コイル１８からの交番磁
場により良熱伝導部材４０が電磁誘導発熱して、上記非
通紙部において良熱伝導部材４０が昇温してしまうの
で、非通紙部における昇温抑制効果が低減してしまう。
そのため、良熱伝導部材４０が電磁誘導発熱しないよう
にすることが好ましい。 上記のような観点から、良熱
伝導部材４０を磁性材料で構成する場合には、図１に示
すように、この良熱伝導部材は励磁コイル１８から発生
した磁場の外に配設されるのが良い。この方法として、
具体的には、良熱伝導部材４０を励磁コイル１８に対し
て磁性コア１７を隔てた位置に配設し、励磁コイル１８
からの磁束Ｃ（図５参照）の外側に位置させるとよい。

【００８５】また、非磁性の導電部材を良熱伝導部材４
０に用いた場合は、磁場に対するシールド効果により、
良熱伝導部材４０は発熱しない。この非磁性材料で構成
された良熱伝導部材４０は、図８に示した電磁波の吸収
深さよりも厚く設定すると良い。また、非磁性材料とし
て、セラミックス等の絶縁部材を用いても良い。このよ
うな非磁性材料を用いた場合における良熱伝導部材４０
の配置は、図１の構成に拘わらず、磁路Ｃ内でも良い。

【００８６】本実施形態では、ｋ≧７０［Ｗ・ｍ^-1・Ｋ
^-1］であり、非磁性の材料としては、具体的には、アル
ミニウム、窒化アルミニウム、炭化珪素等が挙げられ
る。

【００８７】また、潤滑層４１の良熱伝導部材４０への
密着性を高めるために、良熱伝導部材４０の潤滑層４１
が形成される面をブラスト処理してもよい。良熱伝導部
材４０が金属の場合は、リン酸塩処理・シュウ酸塩処理
・アルマイト処理等の化成処理を行っても良い。本実施
形態では、良熱伝導部材４０に上記セラミックスを用い
たので、表面をブラスト後、エアースプレー等で潤滑層
４１となる塗膜が均一になるように塗布した後、熱処理
をして合成樹脂を硬化させている。

【００８８】Ｄ）潤滑層４１ 上述したように、本実施形態においては、潤滑層４１と
して六方晶系低圧相の窒化ホウ素粒子を合成樹脂層に分
散させてなる層を用いている。

【００８９】窒化ホウ素の結晶構造には、六方晶系グラ
ファイト型構造に類似した低圧相のもの（ｈ−ＢＮ）、
立方晶系閃亜鉛鉱型構造（ｃ−ＢＮ）、および六方晶系
ウルツ鉱型（ｗ−ＢＮ）が挙げられる。本発明における
潤滑層は、上記各構造の窒化ホウ素のうち、六方晶系グ
ラファイト型構造に類似した低圧相の窒化ホウ素（以
下、これを「六方晶低圧相の窒化ホウ素」と表記する）
を含有することを特徴とする。

【００９０】上記六方晶低圧相の窒化ホウ素の結晶は層
状の構造を有する。六方晶低圧相の窒化ホウ素は、層に
対し垂直方向に僻開性を持つ物質であるため、摩擦係数
は４００℃近くまで約０．２以下を維持し、潤滑性に富
む。また、上記六方晶低圧相の窒化ホウ素の、層に平行
な方向の熱伝導率は６０〜７０［Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1］であ
り、熱伝導性に優れている。本発明の特徴は、このよう
な良潤滑性かつ高熱伝導性である六方晶窒化ホウ素を潤
滑層４１に含有させることにある。このような潤滑層４
１を良熱伝導部材４０と定着フィルム１０との間に設け
ることにより、定着装置に良熱伝導部材４０を用いた場
合にも定着フィルム１０と潤滑層４１との間には良好な
摺動性が保たれるため、加熱部材３０の駆動トルクの増
大の防止および被記録材の搬送の安定化を図ることがで
きる。また、潤滑層４１は高熱伝導性を有するため、定
着フィルム１０で発生された熱を迅速に良熱伝導部材４
０に伝達することができ、定着フィルムの非通紙部昇温
を効果的に防止することができる。

【００９１】特に、合成樹脂中に分散された六方晶低圧
相の窒化ホウ素からなる粒子は、固体潤滑剤として潤滑
層４１の潤滑性を向上させるだけでなく、熱伝導フィラ
ーとして潤滑層４１の熱伝導率を向上させる効果をも有
する。

【００９２】六方晶低圧相の窒化ホウ素粒子の粒径は、
潤滑層４１に十分な潤滑性を付与するためには０．１〜
１０μｍであることが好ましい。また、これらの粒子が
分散される潤滑層４１の層厚が１０μｍよりも薄い場
合、粒子の最大粒径はこの層厚を越えないのが好まし
い。粒径が層厚よりも大きいと、潤滑層４１の表面に粒
子による凹凸が発生し、定着ニップ部Ｎでの圧接により
定着フィルム１０が変形してしまう恐れがある。

【００９３】六方晶低圧相の窒化ホウ素粒子の潤滑層４
１中の含有量は必要に応じて適宜設定することができる
が、潤滑層４１全体の１０〜８０体積％であることが好
ましい。この含有量が上記範囲よりも少なすぎる場合に
は、分散させた六方晶低圧相の窒化ホウ素粒子による潤
滑性向上の効果があまり認められないだけでなく、熱伝
導性向上の効果もあまり認められないため、好ましくな
い。また、含有量が上記範囲よりも多すぎると、潤滑層
４１が脆くなるため、好ましくない。

【００９４】潤滑層４１は、良熱伝導部材４０と同様
に、非通紙昇温抑制効果を十分に発揮するためには、磁
場発生手段によって発熱しないことが好ましい。このた
め、潤滑層４１も励磁コイル１８が発生する磁場の外に
設けられることが好ましい。

【００９５】また、潤滑層４１を発熱させないために
は、六方晶低圧相の窒化ホウ素粒子を分散させるマトリ
ックスは、非磁性材料であることが好ましい。本実施形
態では、このマトリックスに非磁性の合成樹脂を用いて
いる。この合成樹脂は、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹
脂、ポリアミドイミド樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹
脂等の２００℃程度以上の耐熱性および耐摩耗性のある
合成樹脂であることが好ましい。より好ましくは、さら
に潤滑性のあるフッ素樹脂である。本発明においては、
上記樹脂を単独で、また２種類以上を混合させて用いる
ことができる。

【００９６】潤滑層４１の厚さは、５〜２００μｍであ
ることが好ましい。潤滑層４１の厚さが上記範囲よりも
薄すぎると、潤滑層４１に十分な潤滑効果を付与するこ
とができない場合がある。また、厚さが上記範囲よりも
厚すぎると、良熱伝導部材４０への熱伝達が遅くなり、
非通紙部の昇温抑制効果を十分に発揮することができな
い。

【００９７】本発明における潤滑層は、上述したような
六方晶低圧相の窒化ホウ素の代わりにグラファイトを含
有しても、同様に良好な潤滑性および熱伝導性を潤滑層
４１に付与することができる。グラファイトの結晶構造
は上述の六方晶低圧相の窒化ホウ素と同様に六方晶系に
属し、層構造をなす。グラファイトの熱伝導率は約１５
０［Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1］で、非常に熱伝導性に優れる。同
時に、３００℃程度までであれば、摩擦係数が０．２以
下であり、非常に潤滑性に富む。３００℃以上になると
グラファイトの摩擦係数は温度の上昇とともに徐々に上
昇し始めるが、上述したように、本発明の定着装置は２
００℃前後で好適に用いられるため、何ら問題はない。
以上のような性質を有するグラファイトを分散させた潤
滑層４１を用いても、本実施形態と同様の効果を得るこ
とができる。

【００９８】〈第２実施形態〉次に、本発明の第２実施
形態について説明する。以下に述べる良熱伝導部材４０
と潤滑層４１を除く定着装置１００および画像形成装置
の構成は第１実施形態と同様であるので、これらについ
ての説明は省略する。

【００９９】本実施形態における定着装置の構成は、図
９に示す第１実施形態と同様であるが、本実施形態で
は、非磁性金属で構成された良熱伝導部材４０上に、六
方晶低圧相の窒化ホウ素粒子を含有した非磁性金属層を
潤滑層４１として有することを特徴とする。

【０１００】潤滑層４１が設けられる良熱伝導部材４０
は、第１実施形態と同様に、熱伝導率ｋが７０［Ｗ・ｍ
^-1・Ｋ^-1］以上であり、非磁性の材料を用いることがで
きる。

【０１０１】潤滑層４１の六方晶低圧相の窒化ホウ素粒
子を含有させるマトリックス材料は、金属の良熱伝導部
材４０上に電解メッキや無電解メッキで作製可能な非磁
性金属を好ましく用いることができる。このような非磁
性金属としては、耐摩耗性のあるニッケル−リン、ニッ
ケル−ボロン、ニッケル−リン−ボロン等の合金が好ま
しい。このような金属は熱伝導率が第１実施形態で用い
た合成樹脂よりも高い。このため、潤滑層４１の熱伝導
率を第１実施形態よりもさらに高くすることができ、小
サイズ通紙時に発生する非通紙部の昇温を第１実施形態
よりもさらに抑制できる。

【０１０２】潤滑層４１が含有する粒子を構成する六方
晶低圧相の窒化ホウ素は、第１実施形態で述べたよう
に、高潤滑性、高熱伝導性を有するものである。

【０１０３】本実施形態においては、六方晶低圧相の窒
化ホウ素粒子の粒径は、０．１〜１０μｍが好ましい。
これより過大でも過小でも、十分な潤滑性を得ることが
できない。また、これらの粒子が分散される潤滑層４１
の層厚が１０μｍよりも薄い場合、粒子の最大粒径はこ
の層厚を越えないのが好ましい。粒径が層厚よりも大き
いと、潤滑層４１の表面に粒子による凹凸が発生し、定
着ニップ部Ｎでの圧接により定着フィルム１０が変形し
てしまう恐れがある。

【０１０４】六方晶低圧相の窒化ホウ素粒子の潤滑層４
１中の含有量は必要に応じて適宜設定することができる
が、潤滑層４１全体の０．２〜３０重量％が好ましい。
含有量が上記範囲よりも小さすぎると、上記窒化ホウ素
粒子による潤滑性・耐摩耗性向上の効果があまり認めら
れない。また、含有量が上記範囲よりも多すぎると、得
られる複合メッキ被膜が脆くなるため、好ましくない。

【０１０５】また、本第２実施形態においても、第１実
施形態と同様に上記窒化ホウ素の代わりに、グラファイ
トを潤滑層４１に含有させてもよい。

【０１０６】この潤滑層４１の膜厚は５μｍ以上１００
μｍ以下が好ましい。膜厚が上記範囲よりも薄すぎる
と、十分な潤滑効果が得られない。また、膜厚が上記範
囲よりも厚すぎると、良熱伝導部材４０への熱伝達が遅
くなり、良熱伝導部材４０の効果を十分に発揮すること
ができなくなる。

【０１０７】〈他の実施形態〉上述した本発明の実施形
態は種々の変更が可能である。例えば、定着ニップ部Ｎ
における良熱伝導部材４０上の潤滑層４１と定着フィル
ム１０との相互摺動摩擦力をさらに低減させるために、
定着ニップ部Ｎにおける潤滑層４１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。上述した各実施形態において、この潤滑剤を塗
布することによって、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。

【０１０８】また、各実施形態における定着装置は、加
熱部材として円筒状の定着フィルム１０を用いたが、こ
れに限らず、エンドレスベルト状の定着フィルムを複数
の部材間に懸回張設して駆動手段で回転させる構成や、
ロール巻きにした有端の長尺の定着フィルムを繰り出し
て走行させる構成とすることもできる。

【０１０９】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。また、他の所望の機能層を追加した層構成とするこ
ともできる。

【０１１０】加圧部材３０は、上述したローラに限ら
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。また、加圧部材３０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・温度調節
する装置構成にすることもできる。

【０１１１】本発明の加熱装置は、上記各実施形態の画
像形成装置に用いられる加熱定着装置としてに限らず、
画像を担持した被記録材Ｐを加熱して艶などの表両性を
改質する像加熱装置、仮定着する像加熱装置、および被
加熱材を乾燥やラミネート等の熱処理する装置等として
広く活用できる。

【０１１２】

【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をより具体的
に説明するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定され
るものではない。

【０１１３】〈実施例１〉第１実施形態による定着装置
および画像形成装置を用いて評価を行った。

【０１１４】本実施例では、定着装置１００の加圧ロー
ラ３０を定着フィルム１０に対して２１ｋｇｆの圧力で
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１．２ｋｇｆ／ｃｍ²とした（定着ニ
ップ部Ｎの長手方向の長さは２２０ｍｍ）。

【０１１５】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２ｍｍとした。

【０１１６】本実施例では、定着装置１００のクイック
スタート性を考慮して良熱伝導性部材４０の厚さを１ｍ
ｍとした。この良熱伝導性部材４０には、熱伝導率が１
６７［Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1］で非磁性材料である窒化アルミ
ニウムからなる厚さ１［ｍｍ］の板状のセラミックスを
用いた。

【０１１７】本実施例の潤滑層４１に含有される六方晶
低圧相の窒化ホウ素には、平均粒径約３μｍの窒化ホウ
素粒子を用いた。この六方晶低圧相の窒化ホウ素の含有
量は、潤滑層４１の約５０体積％とした。この窒化ホウ
素を分散させる合成樹脂としては、フッ素樹脂とポリイ
ミド樹脂とを混合させて用いた。潤滑層４１の厚さは２
０μｍとした。

【０１１８】第１実施形態の画像形成装置を用いて、Ａ
４サイズ紙を１０００００枚プリントして耐久試験を行
ったところ、定着装置１００におけるスリップが原因で
ある紙詰まりや画像不良は発生しなかった。また、小サ
イズ紙である封筒（洋系４号）とＡ４サイズ紙とを１０
枚ずつ交互にプリントする場合でも、小サイズ紙を通紙
した後に非通紙部の温度がトナーのオフセット温度に達
しないため、次にＡ４サイズ紙が通紙されてもＡ４サイ
ズ紙上のトナーが定着フィルム１０にオフセットせず、
良好な定着画像を得ることができた。

【０１１９】〈実施例２〉第１実施形態による定着装置
および画像形成装置を用いて評価を行った。

【０１２０】本実施例では、定着装置１００の加圧ロー
ラ３０を定着フィルム１０に対して２１ｋｇｆの圧力で
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１．２ｋｇｆ／ｃｍ²とした（定着ニ
ップ部Ｎの長手方向の長さは２２０ｍｍ）。

【０１２１】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２ｍｍとした。

【０１２２】良熱伝導部材４０には厚さ１ｍｍの板状の
アルミニウム（ｋ＝２４０［Ｗ・ｍ ^-1・Ｋ^-1］）を用い
た。

【０１２３】本実施例の潤滑層４１に含有される六方晶
低圧相の窒化ホウ素には、平均粒径約３μｍの窒化ホウ
素粒子を用いた。この六方晶低圧相の窒化ホウ素の含有
量は、潤滑層４１の約６重量％とした。この窒化ホウ素
を潤滑層４１中に含有させるマトリックス金属として
は、良熱伝導部材４０上に無電解メッキで形成された非
磁性のニッケル−リン合金を用いた。潤滑層４１の厚さ
は２０μｍとした。

【０１２４】第１実施形態の画像形成装置を用いて、Ａ
４サイズ紙を１０００００枚プリントして耐久試験を行
ったところ、定着装置１００におけるスリップが原因で
ある紙詰まりや画像不良は発生しなかった。また、小サ
イズ紙である封筒（洋系４号）とＡ４サイズ紙とを交互
にプリントする場合でも、小サイズ紙を通紙した後に非
通紙部の温度がトナーのオフセット温度に達しないた
め、次にＡ４サイズ紙が通紙されてもＡ４サイズ紙上の
トナーが定着フィルム１０にオフセットせず、良好な定
着画像を得ることができた。

【０１２５】また、非磁性金属をマトリックスとして用
いた潤滑層４１は、合成樹脂を用いた場合よりも潤滑層
４１の熱伝導性がさらに良く、非通紙部昇温抑制効果を
より向上させることができた。

【０１２６】

【発明の効果】本発明によれば、入力電力を有効に利用
することによって低消費電力でウォームアップタイムの
短縮が可能な電磁誘導加熱方式の加熱装置において、小
サイズ紙通紙時の非通紙部の昇温を抑制すると同時に、
この加熱装置における駆動トルクの低減および被記録材
の搬送の安定化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】定着装置１００の要部の構成を示す縦断面図

【図２】図１のＡ方向から見た概略正面図

【図３】図１のII−II線に沿った断面図

【図４】図１のI−I線に沿った断面図

【図５】磁場発生手段と発熱量Ｑとの関係を示した図

【図６】安全回路を示す図

【図７】定着フィルム１０の層構成を示す図

【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】定着装置１００のニップ部Ｎ付近の拡大断面図

【図１０】本発明の画像形成装置の構成概略図

【図１１】従来技術の定着装置要部の縦断面図

【図１２】良熱伝導部材を設けた従来技術の定着装置要
部の縦断面図

【符号の説明】

１０ 定着フィルム １０ａ 発熱層 １０ｂ 弾性層 １０ｃ 離型層 １６ フィルムガイド １７ 磁性コア １８ 励磁コイル ２２ 加圧用剛性ステイ ２３ フランジ部材 ２５ 加圧バネ ２６ 温度センサ ２７ 励磁回路 ３０ 加圧ローラ ４０ 良熱伝導性部材 ４１ 潤滑層 ５０ サーモスイッチ ５１ リレースイッチ １００ 定着装置 １０１ 感光ドラム １０２ 帯電装置 １０３ レーザ光 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’ 加熱定着トナー画像 Ｔ１ 一次転写部 Ｔ２ 二次転写部

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H033 AA03 AA30 AA32 AA42 BA27 BE03 BE06 3K059 AB00 AB19 AB20 AB27 AB28 AC07 AC10 AC33 AC37 AC73 AD03 AD07 AD15 CD44 CD75 CD77

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交番磁場を発生する磁場発生手段と、 前記磁場発生手段により発生された交番磁場により電磁
   誘導発熱することによりシート状の被加熱材を加熱する
   ための加熱部材と、 前記加熱部材と共に圧接することにより、前記被加熱材
   を狭持するためのニップ部を形成する加圧部材と、 前記ニップ部において前記加熱部材を介して前記加圧部
   材と対向する位置に配置された良熱伝導部材と、 前記良熱伝導部材と前記加熱部材との間に、六方晶系低
   圧相の窒化ホウ素またはグラファイトを含有する潤滑層
   とを有し、 前記加熱部材は、前記被加熱材を所定方向に狭持搬送す
   るために、前記ニップ部において前記被加熱部材の狭持
   搬送方向の順方向に回転または走行搬送される加熱装
   置。
2. 【請求項２】 前記良熱伝導部材の熱伝導率が７０Ｗ・
   ｍ^-1・Ｋ^-1以上である請求項ｌに記載の加熱装置。
3. 【請求項３】 前記潤滑層の層厚が５〜２００μｍであ
   る請求項１または２に記載の加熱装置。
4. 【請求項４】 前記良熱伝導部材および前記潤滑層は前
   記磁場発生手段によって発熱しない請求項１〜３のいず
   れか一項に記載の加熱装置。
5. 【請求項５】 前記良熱伝導部材または前記潤滑層は非
   磁性である請求項４記載の加熱装置。
6. 【請求項６】 前記良熱伝導部材は非磁性金属を含有す
   る請求項５記載の加熱装置。
7. 【請求項７】 前記潤滑層は非磁性金属をさらに含有す
   る請求項５記載の加熱装置。
8. 【請求項８】 前記良熱伝導部材または前記潤滑層は、
   前記磁場発生手段によって発生された磁場の外に配設さ
   れる請求項１〜７のいずれか一項に記載の加熱装置。
9. 【請求項９】 前記加熱部材は回転体であり、この加熱
   部材の回転により前記被加熱材が搬送されることを特徴
   とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の加熱装置。
10. 【請求項１０】 前記加熱部材は円筒状の回転体である
    請求項９記載の加熱装置。
11. 【請求項１１】 前記加熱部材はエンドレスベルトであ
    る請求項９記載の加熱装置。
12. 【請求項１２】 前記加圧部材は前記ニップ部において
    回転または走行搬送され、前記加熱部材は前記加圧部材
    との間の表面摩擦力により前記加圧部材に連動して回転
    または走行搬送される請求項１〜１１のいずれか一項に
    記載の加熱装置。
13. 【請求項１３】 被記録材に未定着トナー像を形成する
    画像形成手段と、その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とを有する画像形成装置であっ
    て、前記加熱定着手段は請求項１〜１２のいずれか一項
    に記載の加熱装置である画像形成装置。