JP2007127890A - 誘導加熱部材、定着装置、及び、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁誘導加熱方式の定着装置の立ち上げ時間の短縮と消費電力の低減とが更に向上され、温度分布ムラの少ない、誘導加熱部材、定着装置、及び、画像形成装置を提供する。
【解決手段】この発明の誘導加熱部材２４は、トナー像を記録媒体に定着する定着装置に設置される回転円筒体２３の外周面２３Ａ及び内周面２３Ｂを挟むように離間して配設されている。そして、回転円筒体２３は、外周面２３Ａの回転軸方向両端にそれぞれ軸受４５が挿設され、その軸受４５間で外周面２３Ａからの距離が等間隔になるように外周面２３Ａに近接されている。
【選択図】図３

Description

この発明は、電磁誘導加熱方式の定着装置に搭載される誘導加熱部材と、それを備えた定着装置と、それを備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置と、に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、装置の立ち上がり時間を低減して省エネルギー化することを目的として、電磁誘導加熱方式の定着装置を用いる技術が広く知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１等において、電磁誘導加熱方式の定着装置は、支持ローラ（加熱ローラ）、定着補助ローラ（定着ローラ）、支持ローラと定着補助ローラとによって張架された定着ベルト、支持ローラに定着ベルトを介して対向する誘導加熱手段、定着補助ローラに定着ベルトを介して当接する加圧ローラ、等で構成される。誘導加熱手段は、幅方向（記録媒体の搬送方向に直交する方向である。）に延設された励磁コイルや、励磁コイルに対向する励磁コイルコア等で構成される。

そして、定着ベルトは、誘導加熱手段との対向位置で加熱される。加熱された定着ベルトは、定着補助ローラ及び加圧ローラの位置に搬送される記録媒体上のトナー像を加熱して定着する。詳しくは、励磁コイルに高周波の交番電流を流すことで、励磁コイルの周囲に交番磁界が形成されて、支持ローラ表面近傍に渦電流が生じる。支持ローラに渦電流が生じると、支持ローラ自身の電気抵抗によってジュール熱が発生する。このジュール熱によって、支持ローラに巻装された定着ベルトが加熱される。

特開２００５−７０３７６号公報

上述した従来の電磁誘導加熱方式の定着装置は、熱ローラ方式等の他方式のものに比べて、少ないエネルギー消費で短い立ち上げ時間にて定着ベルトの表面温度（定着温度）を所望の温度まで昇温できる。しかし、省エネルギー化には限度がなく、更なる立ち上げ時間の短縮と消費電力の低減とが望まれている。

本願発明者は、前記課題を解決するために研究を重ねた結果、次の事項を知るに至った。
すなわち、交番磁界を生成する誘導加熱手段を支持ローラ（回転円筒体）の外周面に対向して配設したとき（特許文献１等の構成である。）に比べて、支持ローラの表裏面（外周面と内周面とである。）を挟むようにコイル（複数の導線を束ねたリッツ線で構成されている。）を離間して配設したときの方が、立ち上げ時間が更に短縮されて、消費電力も更に低減される。

ここで、支持ローラの外周面及び内周面を挟むように配設されるコイルを、支持ローラに可能な限り均一に近接させた方が、支持ローラを効率よく温度分布ムラを生じさせることなく加熱することができる。ところが、支持ローラの回転軸方向両端には軸受が挿設されているために、支持ローラに対する効率よい加熱が妨げられてしまう。
すなわち、支持ローラの回転軸方向両端に挿設された軸受間で、軸受の外径に合わせて、コイルを屈曲させることなく支持ローラの外周面に対向させた場合には、コイルが支持ローラの外周面に充分に近接しないために、支持ローラに対する加熱効率が不充分になる。これに対して、支持ローラの軸受間で、コイルを屈曲させて支持ローラの外周面に近接させようとしても、複数の導線を束ねたリッツ線で構成されたコイルは屈曲性が低いために、軸受間におけるコイルと支持ローラ外周面とのギャップが不均一になってしまう（軸受近傍におけるギャップが、中央部におけるギャップよりも大きくなってしまう。）。
さらに、複数の導線を束ねたリッツ線で構成されたコイルは、潰れて外径が変化してしまったり、導線の片寄りにより外径が不均一になってしまったりするために、支持ローラに対して均一に近接させることが難しい。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、電磁誘導加熱方式の定着装置の立ち上げ時間の短縮と消費電力の低減とが更に向上され、温度分布ムラの少ない、誘導加熱部材、定着装置、及び、画像形成装置を提供することにある。

この発明の請求項１記載の発明にかかる誘導加熱部材は、トナー像を記録媒体に定着する定着装置に設置される回転円筒体の外周面及び内周面を挟むように離間して配設される誘導加熱部材であって、前記回転円筒体は、前記外周面の回転軸方向両端にそれぞれ軸受が挿設され、前記回転軸方向両端に挿設された軸受間で前記外周面からの距離が等間隔になるように当該外周面に近接されたものである。

また、請求項２記載の発明にかかる誘導加熱部材は、前記請求項１に記載の発明において、前記軸受に当接しないように直角に屈曲されたものである。

また、請求項３記載の発明にかかる誘導加熱部材は、前記請求項１又は請求項２に記載の発明において、絶縁層上に導電層を形成してなる積層体であって、前記導電層が前記外周面及び前記内周面に対向するように配設されたものである。

また、請求項４記載の発明にかかる誘導加熱部材は、前記請求項３に記載の発明において、前記導電層は、前記回転円筒体の周方向に複数離間して配設され、前記積層体を回転軸方向の一端で折り返して前記外周面及び前記内周面に対向するように配設するとともに、前記外周面及び前記内周面を複数巻回する一続きの回路が形成されるように前記複数離間して配設された導電層を回転軸方向の他端で電気的に接続したものである。

また、請求項５記載の発明にかかる誘導加熱部材は、前記請求項４に記載の発明において、前記複数離間して配設された導電層のうち最端部に配設された導電層を他の導電層と電気的に接続しないように形成したものである。

また、請求項６記載の発明にかかる誘導加熱部材は、前記請求項３〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記積層体の周方向端部にシールド部材を設けたものである。

また、請求項７記載の発明にかかる誘導加熱部材は、前記請求項３〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記絶縁層における前記導電層が形成されていない側にシールド部材を設けたものである。

また、請求項８記載の発明にかかる誘導加熱部材は、前記請求項１〜請求項７のいずれかに記載の発明において、前記回転円筒体の回転軸方向及び周方向において前記内周面からの距離が等間隔になるように当該内周面に近接されたものである。

また、請求項９記載の発明にかかる誘導加熱部材は、前記請求項１〜請求項８のいずれかに記載の発明において、交番電流を供給する電源部に接続されたものである。

また、この発明の請求項１０記載の発明にかかる定着装置は、請求項１〜請求項９のいずれかに記載の誘導加熱部材と、前記回転円筒体と、を備えたものである。

また、請求項１１記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１０に記載の発明において、前記回転円筒体は、トナー像を溶融する定着ベルトを定着補助ローラとともに張架し、前記誘導加熱部材は、前記定着ベルトの外周面に対向するとともに、前記回転円筒体を介して前記定着ベルトの内周面に対向するように配設されたものである。

また、請求項１２記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１１に記載の発明において、前記回転円筒体及び前記定着ベルトのうち少なくとも一方が誘導加熱部材によって電磁誘導加熱されるものである。

また、請求項１３記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１１又は請求項１２に記載の発明において、前記定着補助ローラは、搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラに対して前記定着ベルトを介して当接するように配設されたものである。

また、請求項１４記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１０に記載の発明において、前記円筒回転体を、搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラに当接するとともにトナー像を溶融する定着ローラとしたものである。

また、請求項１５記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１４に記載の発明において、前記定着ローラの発熱層が誘導加熱部材によって電磁誘導加熱されるものである。

また、この発明の請求項１６記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１０〜請求項１５のいずれかに記載の定着装置を備えたものである。

本発明は、電磁誘導加熱方式の定着装置において、誘導加熱部材が回転円筒体の外周面及び内周面を挟むように離間して配設され、回転円筒体の回転軸方向両端に挿設された軸受間で回転円筒体の外周面からの距離が等間隔になるように誘導加熱部材が外周面に近接されている。これによって、電磁誘導加熱方式の定着装置の立ち上げ時間の短縮と消費電力の低減とが更に向上され、温度分布ムラの少ない、誘導加熱部材、定着装置、及び、画像形成装置を提供することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１〜図６にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としてのレーザープリンタの装置本体、３は画像情報に基いた露光光Ｌを感光体ドラム１８上に照射する露光部、４は装置本体１に着脱自在に設置される作像部としてのプロセスカートリッジ、７は感光体ドラム１８上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐに転写する転写部、１０は出力画像が載置される排紙トレイ、１１、１２は転写紙等の記録媒体Ｐが収納された給紙部、１３は記録媒体Ｐを転写部７に搬送するレジストローラ、１５は手差し給紙部、１８は像担持体としての感光体ドラム、２０は記録媒体Ｐ上の未定着画像を定着する定着装置を示す。

図１を参照して、画像形成装置における、通常の画像形成時の動作について説明する。
まず、露光部３から、画像情報に基づいたレーザ光等の露光光Ｌが、プロセスカートリッジ４の感光体ドラム１８上に向けて発せられる。感光体ドラム１８は図中の反時計方向に回転しており、所定の電子写真プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程）を経て、感光体ドラム１８上に画像情報に対応したトナー像が形成される。その後、感光体ドラム１８上に形成されたトナー像は、転写部７で、レジストローラ１３により搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。
なお、図示は省略するが、プロセスカートリッジ４には、感光体ドラム１８、感光体ドラム１８上を帯電する帯電部、トナー（現像剤）が収容されていて感光体ドラム１８上に形成された静電潜像を現像する現像部、感光体ドラム１８上に残存する未転写トナーを除去するクリーニング部、等が一体的に設けられている。

一方、転写部７に搬送される記録媒体Ｐは、次のように動作する。
まず、画像形成装置本体１の複数の給紙部１１、１２、１５のうち、１つの給紙部が自動又は手動で選択される（例えば、最上段の給紙部１１が選択されたものとする。）。そして、給紙部１１に収納された記録媒体Ｐの最上方の１枚が、搬送経路Ｋの位置に向けて搬送される。その後、記録媒体Ｐは、搬送経路Ｋを通過してレジストローラ１３の位置に達する。そして、レジストローラ１３の位置に達した記録媒体Ｐは、感光体ドラム１８上に形成されたトナー像と位置合わせをするためにタイミングを合わせて、転写部７に向けて搬送される。

そして、転写工程後の記録媒体Ｐは、転写部７の位置を通過した後に、搬送経路を経て定着装置２０に達する。定着装置２０に達した記録媒体Ｐは、定着ベルトと加圧ローラとの間に送入されて、定着ベルトから受ける熱と加圧ローラから受ける圧力とによってトナー像が定着される。トナー像が定着された記録媒体Ｐは、定着ベルトと加圧ローラとの間から送出された後に、出力画像として画像形成装置本体１から排出されて、排紙トレイ１０上に載置される。
こうして、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図２にて、画像形成装置本体１における定着装置２０の構成・動作について詳述する。
図２に示すように、定着装置２０は、主として、定着補助ローラ２１、定着ベルト２２、支持ローラ２３、誘導加熱部材２４、加圧ローラ３０、サーミスタ３８、ガイド板３５、分離板３６等で構成される。

ここで、定着補助ローラ２１は、ステンレス、炭素鋼等からなる芯金の表面に、シリコーンゴム等の弾性層を形成したものである。定着補助ローラ２１の弾性層は、肉厚が３〜１０ｍｍで、アスカー硬度が１０〜５０度となるように形成されている。定着補助ローラ２１は、不図示の駆動装置によって図２の反時計方向に回転駆動される。

回転円筒体としての支持ローラ２３（加熱ローラ）は、磁性導電性材料で形成されている。支持ローラ２３（回転円筒体）は、その肉厚が０．６ｍｍ程度となるように形成されている。支持ローラ２３は、図２の反時計方向に回転する。支持ローラ２３の表裏面（外周面及び内周面である。）を挟むように離間して誘導加熱部材２４が配設されている（図３をも参照できる。）。

ここで、支持ローラ２３の材料として、ニッケル、鉄、クロム、又は、それらの合金等の磁性導電性材料を用いることができる。本実施の形態１では、支持ローラ２３は、導電層のみで形成されていて、単層構造になっている。具体的には、支持ローラ２３の材料（導電層）として、キューリー点が定着ベルト２２の制御温度の目標値（定着目標温度であって、１８０度程度である。）近傍から５００度（好ましくは、３００度以下である。）の範囲となる整磁合金を用いている。具体的には、ニッケル、鉄、クロムの合金であって、各材料の添加量と加工条件とを調整することで所望のキューリー点を得ることができる。このように、キューリー点が定着ベルト２２の定着目標温度近傍となる導電層にて支持ローラ２３を形成することで、支持ローラ２３は誘導加熱部材２４による電磁誘導によって過昇温されることなく加熱されることになる。
なお、本実施の形態１では、支持ローラ２３を導電層のみの構成としたが、支持ローラ２３の導電層上に補強層、弾性層、断熱層等を設けることもできる。

ここで、図３を参照して、支持ローラ２３の外周面２３Ａ上であって回転軸方向両端には、それぞれ、軸受４５が挿設されている。この軸受４５は、支持ローラ２３を定着装置２０の筐体に回転自在に支持するためのものである。

以下、定着ベルト２２について詳述する。
図２を参照して、定着ベルト２２（定着部材）は、支持ローラ２３と定着補助ローラ２１とに張架・支持されている。
図示は省略するが、定着ベルト２２は、基材上に導電層、弾性層、離型層が順次形成された、多層構造のエンドレスベルトである。基材は、絶縁性の耐熱樹脂材料からなり、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、フッ素樹脂等を用いることができる。基材の層厚は、熱容量及び強度の点から、３０〜２００μｍに形成されている。

定着ベルト２２の導電層（発熱層）は、磁性導電性材料からなり、その層厚が１〜２０μｍに形成されている。導電層は基材上に、メッキ、スパッタ、真空蒸着等によって形成される。
ここで、導電層の材料として、ニッケル、ステンレス鋼等の磁性導電性材料を用いることができる。本実施の形態１では、導電層の材料として、キューリー点が定着目標温度以上であって５００℃以下（好ましくは、３００度以下である。）となる整磁合金を用いている。具体的には、ニッケル、鉄、クロムの合金であって、各材料の添加量と加工条件とを調整することで所望のキューリー点を得ることができる。このように、キューリー点が定着ベルトの定着温度近傍となる磁性導電性材料にて導電層を形成することで、導電層は誘導加熱部材２４による電磁誘導によって過昇温されることなく加熱されることになる。

定着ベルト２２の弾性層は、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム等からなり、層厚が５０〜５００μｍでアスカー硬度が５〜５０度となるように形成されている。これにより、出力画像において、光沢ムラのない均一な画質を得ることができる。

定着ベルト２２の離型層は、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）等のフッ素樹脂、これらの樹脂の混合物、又は、これらの樹脂を耐熱性樹脂に分散させたものである。離型層の層厚は、５〜５０μｍ（好ましくは、１０〜３０μｍである。）に形成されている。これにより、定着ベルト２２上のトナー離型性が担保されるとともに、定着ベルト２２の柔軟性が確保される。

以下、図２〜図５を参照して、本実施の形態１にて特徴的な誘導加熱部材２４について詳述する。
図３を参照して、誘導加熱部材２４は、層厚が０．０５ｍｍのポリイミド樹脂等からなる絶縁層２５上に、層厚が０．０４ｍｍの銅箔等からなる導電層２６を形成してなるプリント基板（積層体）である。そして、誘導加熱部材２４（積層体）の導電層２６が、支持ローラ２３の外周面２３Ａ及び内周面２３Ｂに対向するように配設されている。詳しくは、誘導加熱部材２４の外周面側２４Ａが支持ローラ２３の外周面２３Ａに対向して、誘導加熱部材２４の内周面側２４Ｂが支持ローラ２３の内周面２３Ｂに対向するように構成されている。

さらに、誘導加熱部材２４は、支持ローラ２３の回転軸方向両端に設置された軸受４５間で、外周面２３Ａからの距離（ギャップ）が等間隔になるように外周面２３Ａに近接されている。さらに、誘導加熱部材２４は、軸受４５の近傍では、軸受４５に当接しないようにほぼ直角に屈曲されている。すなわち、支持ローラ２３の軸受４５間（厳密には軸受４５近傍間である。）で、支持ローラ２３の外周面２３Ａに対して誘導加熱部材２４がほぼ平行になるように配設されている。

なお、誘導加熱部材２４は、定着ベルト２２及び支持ローラ２３の幅方向（回転軸方向）にほぼ平行に延設されて、幅方向の一端が外周面側２４Ａと内周面側２４Ｂとを結ぶ折返し部になっていて、他端には電源部４０（高周波電源部）が接続されている。そして、電源部４０から、周波数が１０ｋ〜１ＭＨｚ（好ましくは、２０ｋ〜３００ｋＨｚである。）の交番電流が誘導加熱部材２４に印加される。こうして、支持ローラ２３及び定着ベルト２２が電磁誘導加熱されることになる。

また、本実施の形態１では、図２を参照して、誘導加熱部材２４の内周面側２４Ｂにおいても、外周面側２４Ａが外周面２３Ａ（軸受４５間である。）に近接されているのと同様に、支持ローラ２３の回転軸方向及び周方向において内周面２３Ｂからの距離が等間隔になるように内周面２３Ｂに近接されている。すなわち、誘導加熱部材２４は、支持ローラ２３の内周面２３Ｂ及び外周面２３Ａの曲率に合わせて屈曲されている。これにより、支持ローラ２３（及び定着ベルト２２）に対する誘導加熱部材２４の加熱効率が向上することになる。

ここまで述べたように、本実施の形態１では、誘導加熱部材２４が、軸受４５間で外周面２３Ａからの距離が等しくなるように外周面２３Ａに近接され、軸受４５に当接しないようにほぼ直角に屈曲されている。これは、誘導加熱部材２４が屈曲性のあるプリント基板（積層体）で形成されていることによるものである。

すなわち、図６（Ａ）を参照して、本実施の形態１で用いた誘導加熱部材２４の代わりに、複数の導線を束ねたリッツ線で構成されたコイル５０を用いる場合には、コイル５０の屈曲性が不充分であるために、支持ローラ２３の軸受４５間で軸受４５の外径に合わせて、コイル５０を屈曲させることなく支持ローラ２３の外周面２３Ａに対向させるようにコイルガイド５１上に設置することになる。このような場合には、コイル５０が支持ローラ２３の外周面２３Ａに充分に近接しないために、支持ローラ２３に対する加熱効率が不充分になってしまう。

これに対して、図６（Ｂ）を参照して、支持ローラ２３の軸受４５間で、コイル５０を強制的に屈曲させて支持ローラ２３の外周面２３Ａに近接させようとしても、複数の導線を束ねたリッツ線で構成されたコイル５０は屈曲性が低いために、軸受４５間におけるコイル５０と支持ローラ外周面２３Ａとのギャップが不均一になってしまう。具体的には、軸受４５近傍におけるギャップが、中央部におけるギャップよりも大きくなってしまう。このような場合には、支持ローラ２３及び定着ベルト２２における、幅方向の温度分布ムラが発生してしまう。

本実施の形態１では、誘導加熱部材２４を屈曲性のあるプリント基板（積層体）で形成しているために、軸受４５の近傍で誘導加熱部材２４をほぼ直角に屈曲させて、軸受４５間で誘導加熱部材２４をほぼ均一に外周面２３Ａに近接させることができる。これにより、支持ローラ２３及び定着ベルト２２における、幅方向の温度分布ムラが発生することなく、支持ローラ２３及び定着ベルト２２の昇温効率を向上させることができる。

なお、誘導加熱部材２４の形態は、本実施の形態１のものに限定されることなく、例えば、誘導加熱部材２４の外周面側２４Ａにおける絶縁層２５の形状を凸状（図３に示す外周面２３Ａ及び軸受４５に沿う形状である。）に形成して、その絶縁層２５上に導電層２６を形成することもできる。すなわち、屈曲性のあるプリント基板を用いるのではなく、軸受４５が挿設された支持ローラ２３の外周面２３Ａの形状に合わせて絶縁層２５を肉厚に形成して、その上に実質的に誘導加熱部材２４として機能する導電層２６を形成する。このような場合には、誘導加熱部材２４自体の機械的強度が増すために、支持ローラ２３に対する姿勢が安定することになって、誘導加熱部材２４を保持するガイド部材等が不要になる。

また、本実施の形態１における誘導加熱部材２４は、導電層２６を絶縁層２５上のパターンとするリソグラフィ法（導電層塗布工程、マスキング工程、エッチング工程等がおこなわれる。）にて製造することもできるし、絶縁層２５上に直接的に所望の大きさの銅箔（導電層２６）を貼着する方法にて製造することもできる。
いずれの製造方法がとられても、導電層２６の厚みは、高周波交番電流による抵抗上昇を抑えるために、０．０６ｍｍ以下とすることが望ましい。また、絶縁層２５の材料としては、ポリイミド樹脂の他に、ポリアミドイミド、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂を用いることもできる。

ここで、本実施の形態１では、図４を参照して、誘導加熱部材２４の導電層２６が、回転円筒体としての支持ローラ２３の周方向（回転軸方向に交差する方向である。）に複数離間して配設されている（本実施の形態１では７層である。）。なお、図４は、図３における誘導加熱部材２４の外周面側２４Ａを下方からみた下面図、又は、内周面側２４Ｂを上方からみた上面図である。
そして、誘導加熱部材２４は、回転軸方向の一端でほぼ直角に折り返して外周面２３Ａ及び内周面２３Ｂに対向するように配設されるとともに、外周面２３Ａ及び内周面２３Ｂを複数巻回する一続きの回路が形成されるように複数の導電層２６が回転軸方向の他端で電気的に接続されている。

詳しくは、図５（Ａ）に示すように、誘導加熱部材が回転軸方向一端で折り返されて、外周面２３Ａ側の複数の導電層２６Ａの始端ａ、ｂ、ｃと、内周面２３Ｂ側の複数の導電層２６Ｂの終端ａ´、ｂ´、ｃ´と、が回転軸方向他端に配設された状態になっている。そして、図５（Ｂ）に示すように、終端ａ´と始端ｂとがワイヤ２７Ａで電気的に接続され、終端ｂ´と始端ｃとがワイヤ２７Ｂで電気的に接続され、終端ｃ´と始端ａとが電源４０に接続される。これにより、外周面２３Ａ及び内周面２３Ｂを３回だけ巻回する一続きの回路が形成されることになる。このように、支持ローラ２３の外周面２３Ａ及び内周面２３Ｂを複数巻回するように誘導加熱部材２４を構成することで、支持ローラ２３（及び定着ベルト２２）に対する加熱効率が向上することになる。
なお、図５は支持ローラ２３に巻回される誘導加熱部材２４を簡略的に図示したものである（外周面２３Ａ及び内周面２３Ｂを３回だけ巻回した図になっている。）。本実施の形態１では、図４を参照して、７本の導電層２６を用いて外周面２３Ａ及び内周面２３Ｂを７回巻回する一続きの回路を形成している。

図２を参照して、加圧ローラ３０は、アルミニウム、銅等からなる円筒部材上にフッ素ゴム、シリコーンゴム等の弾性層が形成されたものである。加圧ローラ３０の弾性層は、肉厚が１〜５ｍｍで、アスカー硬度が２０〜５０度となるように形成されている。加圧ローラ３０は、定着ベルト２２を介して定着補助ローラ２１に圧接している。そして、定着ベルト２２と加圧ローラ３０との当接部（定着ニップ部である。）に、記録媒体Ｐが搬送される。

定着ベルト２２と加圧ローラ３０との当接部の入口側には、記録媒体Ｐの搬送を案内するガイド板３５が配設されている。
定着ベルト２２と加圧ローラ３０との当接部の出口側には、記録媒体Ｐの搬送を案内するとともに記録媒体Ｐが定着ベルト２２から分離するのを促進する分離板３６が配設されている。

定着ベルト２２の外周面上であって定着ニップ部の上流側には、熱応答性の高いサーミスタ３８（感温素子）が当接されている。そして、温度検知手段（検知手段）としてのサーミスタ３８によって、定着ベルト２２上の表面温度（定着温度）が検知されて、誘導加熱部材２４の出力（電源部４０）が調整される。

このように構成された定着装置２０は、次のように動作する。
定着補助ローラ２１の回転駆動によって、定着ベルト２２は図２中の矢印方向に周回するとともに、軸受４５に支持された支持ローラ２３も反時計方向に回転して、加圧ローラ３０も矢印方向に回転する。定着ベルト２２は、誘導加熱部材２４との対向位置（支持ローラ２３の位置である。）で加熱される。

詳しくは、電源部４０から誘導加熱部材２４に１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの高周波交番電流を流すことで、誘導加熱部材２４の外周面側２４Ａと内周面側２４Ｂとの間に磁力線が双方向に交互に切り替わるように形成される。このように交番磁界が形成されることで、支持ローラ２３及び定着ベルト２（導電層）の温度がキューリー点以下である場合に、支持ローラ２３表面と定着ベルト２２の導電層とに渦電流が生じて、支持ローラ２３及び導電層の電気抵抗によってジュール熱が発生して、支持ローラ２３及び導電層が加熱される。こうして、定着ベルト２２は、発熱した支持ローラ２３から受ける熱と、自身の導電層の発熱と、によって加熱される。

その後、誘導加熱部材２４によって発熱した定着ベルト２２表面は、サーミスタ３８の位置を通過して、加圧ローラ３０との当接部に達する。そして、搬送される記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔを加熱して溶融する。
詳しくは、先に説明した作像プロセスを経てトナー像Ｔを担持した記録媒体Ｐが、ガイド板３５に案内されながら定着ベルト２２と加圧ローラ３０との間に送入される（矢印Ｙの搬送方向の移動である。）。そして、定着ベルト２２から受ける熱と加圧ローラ３０から受ける圧力とによってトナー像Ｔが記録媒体Ｐに定着されて、記録媒体Ｐは定着ベルト２２と加圧ローラ３０との間から送出される。

加圧ローラ３０の位置を通過した定着ベルト２２表面は、その後に再び誘導加熱部材２４との対向位置に達する。このような一連の動作が連続的に繰り返されて、画像形成プロセスにおける定着工程が完了する。

このような定着工程において、支持ローラ２３及び導電層の温度がキューリー点を超えた場合には、支持ローラ２３及び導電層の発熱が制限されることになる。
すなわち、誘導加熱部材２４によって加熱された支持ローラ２３及び導電層の温度がキューリー点を超えた場合には、支持ローラ２３及び導電層が磁性を失うために、表面近傍での渦電流の発生が制限される。これにより、支持ローラ２３及び導電層におけるジュール熱の発生量が低下して、過昇温が抑止される。

このような自己温度制御能力は、本実施の形態１のように支持ローラ２３（及び定着ベルト２２）の表裏面に対向するように誘導加熱部材２４を配設した場合、支持ローラ２３（及び定着ベルト２２）の片面側（例えば、外周面側である。）のみに対向するように誘導加熱部材を配設した場合に比べて、特に高くなる。
さらに、本実施の形態１のように支持ローラ２３（及び定着ベルト２２）の表裏面に対向するように誘導加熱部材２４を配設した場合、支持ローラ２３（及び定着ベルト２２）の片面側のみに対向するように誘導加熱部材を配設した場合に比べて、定着装置２０の立ち上げ時間が更に短縮されて、消費電力も更に低減される。

以上説明したように、本実施の形態１における電磁誘導加熱方式の定着装置２０は、誘導加熱部材２４が支持ローラ２３（回転円筒体）の外周面２３Ａ及び内周面２３Ｂを挟むように離間して配設され、支持ローラ２３の回転軸方向両端に挿設された軸受４５間で外周面２３Ａからの距離が等間隔になるように誘導加熱部材２４が外周面２３Ａに近接されている。これによって、電磁誘導加熱方式の定着装置２０の立ち上げ時間の短縮と消費電力の低減とが更に向上され、支持ローラ２３及び定着ベルト２２の温度分布ムラにともなう定着不良の発生も抑止することができる。

なお、本実施の形態１では、導電層を有する定着ベルト２２と、支持ローラ２３と、を誘導加熱部材２４によって電磁誘導加熱される発熱部材として用いた。これに対して、定着ベルト２２及び支持ローラ２３のうちいずれか一方のみを発熱部材として用いることもできる。その場合も、本実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態２．
図７にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図７は、実施の形態２における定着装置を示す構成図であって、前記実施の形態１の図２に対応する図である。本実施の形態２の定着装置は、誘導加熱部材２４の内周面側２４Ｂの形状が、前記実施の形態１のものとは相違する。

図７に示すように、本実施の形態２における定着装置２０の誘導加熱部材２４も、前記実施の形態１のものと同様に、絶縁層２５上に導電層２６を形成してなるプリント基板（積層体）である。そして、誘導加熱部材２４が、軸受４５間で外周面２３Ａからの距離が等間隔になるように外周面２３Ａに近接され、軸受４５に当接しないようにほぼ直角に屈曲されている。
また、本実施の形態２では、前記実施の形態１とは異なり、誘導加熱部材２４の内周面側２４Ｂが平板状に形成されている。

以上説明したように、本実施の形態２における電磁誘導加熱方式の定着装置２０も、前記実施の形態１のものと同様に、誘導加熱部材２４が支持ローラ２３の外周面２３Ａ及び内周面２３Ｂを挟むように離間して配設され、支持ローラ２３の軸受４５間で外周面２３Ａからの距離が等間隔になるように誘導加熱部材２４が外周面２３Ａに近接されている。これによって、電磁誘導加熱方式の定着装置２０の立ち上げ時間の短縮と消費電力の低減とが更に向上され、支持ローラ２３及び定着ベルト２２の温度分布ムラにともなう定着不良の発生も抑止することができる。

実施の形態３．
図８にて、この発明の実施の形態３について詳細に説明する。
図８は、実施の形態３における定着装置に設置される誘導加熱部材２４を示す図であって、前記実施の形態１の図４に対応する図である。本実施の形態３の誘導加熱部材２４は、シールド部材２８が設けられている点が、前記実施の形態１のものとは相違する。

図８に示すように、本実施の形態３における誘導加熱部材２４も、前記実施の形態１のものと同様に、導電層２６が回転円筒体としての支持ローラ２３の周方向に複数離間して配設されている。そして、誘導加熱部材２４は、回転軸方向の一端で折り返して外周面２３Ａ及び内周面２３Ｂに対向するように配設されるとともに、外周面２３Ａ及び内周面２３Ｂを複数巻回する一続きの回路が形成されるように複数の導電層２６が回転軸方向の他端で電気的に接続されている。

ここで、本実施の形態３における誘導加熱部材２４（積層体）は、前記実施の形態１のものとは異なり、周方向端部にシールド部材２８が形成されている。具体的に、シールド部材２８は、導電層２６と同様に銅箔であって、複数の導電層２６とは電気的に絶縁されている（ワイヤで接続されていない。）。すなわち、本実施の形態３における誘導加熱部材２４は、前記実施の形態１における誘導加熱部材に対して、複数離間して配設された導電層２６のうち最端部に配設された導電層を他の導電層と電気的に接続しないように形成したものである。

このように誘導加熱部材２４の端部に電気的接続なく設置された銅箔は、誘導加熱部材２４によって発生する磁束を誘導加熱部材２４の外部に漏出させないためのシールド部材２８として機能することになる。したがって、本実施の形態３の構成の他に、誘導加熱部材２４における両側の最端部に形成された導電層をそれぞれシールド部材として用いることもできる。また、絶縁層２５における導電層２６が形成されていない側に、シールド部材を設けることもできる（シールド部材、絶縁層、導電層の３層構造になる。）。
そして、このような構成により、誘導加熱部材２４の外周に生じる不要な電磁波の輻射を確実に遮断することができる。

以上説明したように、本実施の形態３における電磁誘導加熱方式の定着装置２０も、前記各実施の形態のものと同様に、誘導加熱部材２４が支持ローラ２３の外周面２３Ａ及び内周面２３Ｂを挟むように離間して配設され、支持ローラ２３の軸受４５間で外周面２３Ａからの距離が等間隔になるように誘導加熱部材２４が外周面２３Ａに近接されている。これによって、電磁誘導加熱方式の定着装置２０の立ち上げ時間の短縮と消費電力の低減とが更に向上され、支持ローラ２３及び定着ベルト２２の温度分布ムラにともなう定着不良の発生も抑止することができる。

実施の形態４．
図９にて、この発明の実施の形態４について詳細に説明する。
図９は、実施の形態４における画像形成装置の要部を示す構成図である。本実施の形態４の画像形成装置は、タンデム型のカラー画像形成装置である点と、回転円筒体として定着ローラ３１を用いている点とが、前記実施の形態１のものとは相違する。

本実施の形態４における画像形成装置は、タンデム型のカラー画像形成装置である。図９に示すように、作像部には、複数の感光体ドラム１８ＢＫ、１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃが転写ベルト８上に並設されている。図示は省略するが、複数の感光体ドラム１８ＢＫ、１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃの外周には、帯電部、露光部、現像部、クリーニング部、除電部が配設されている（図１のプロセスカートリッジ４を参照できる。）。そして、各感光体ドラム１８ＢＫ、１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ上で、各色（ブラック、イエロー、マゼンタ、シアン）のトナー像が形成される。

転写部７は、記録媒体Ｐを搬送する転写ベルト８、各感光体ドラム１８ＢＫ、１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃに対して転写ベルト８を介して対向するバイアスローラ９、転写ベルト８表面を清掃するクリーニングローラ１４、等で構成される。
転写ベルト８は、矢印方向から搬送される記録媒体Ｐを、各感光体ドラム１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８ＢＫとの対向位置に順次搬送する。このとき、バイアスローラ９に印加される転写バイアスによって、記録媒体Ｐ上に各色のトナー像が重ねて転写される。こうして、記録媒体Ｐ上にフルカラーのトナー像が形成される。その後、フルカラーのトナー像が形成された記録媒体Ｐは、転写ベルト８から分離されて、定着装置２０に向けて搬送されることになる。

一方、本実施の形態４の定着装置２０は、主として、回転円筒体としての定着ローラ３１（定着部材）、加圧ローラ３０、誘導加熱部材２４等で構成される。
定着ローラ３１は、磁性導電性材料からなる発熱層３１ａ（導電層）、シリコーンゴム等からなる弾性層、フッ素化合物等からなる離型層、等で構成される。定着ローラ３１の発熱層３１ａは、前記実施の形態１と同様に、キューリー点が定着目標温度以上であって５００℃以下となる整磁合金によって形成されている。定着ローラ３１は、加圧ローラ３０の加圧力に抗するだけの機械的強度をもつ。また、図示は省略するが、定着ローラ３１の外周面上であって回転軸方向両端には、それぞれ、軸受が挿設されている。この軸受は、定着ローラ３１を定着装置２０の筐体に回転自在に支持するためのものである。

また、誘導加熱部材２４は、前記実施の形態１と同様に、絶縁層上に導電層を形成してなるプリント基板（積層体）であって、定着ローラ３１の表裏面（内周面及び外周面である。）を挟むように離間して配設されている。そして、誘導加熱部材２４が、定着ローラ３１の軸受間で外周面からの距離が等間隔になるように外周面に近接され、軸受に当接しないようにほぼ直角に屈曲されている。また、誘導加熱部材２４の内周面側２４Ｂにおいても、定着ローラ３１の回転軸方向及び周方向において内周面からの距離が等間隔になるように内周面に近接されている。

そして、電源から誘導加熱部材２４に所定の周波数の交番電流が供給されることで、誘導加熱部材２４に挟まれた定着ローラ３１近傍に交番磁界が生成されて、定着ローラ３１が電磁誘導加熱される。このようにして、電磁誘導加熱された定着ローラ３１は、矢印方向から搬送される記録媒体Ｐ上のトナー像を加熱・溶融して記録媒体Ｐに定着する。

以上説明したように、本実施の形態４における電磁誘導加熱方式の定着装置２０は、誘導加熱部材２４が定着ローラ３１（回転円筒体）の外周面及び内周面を挟むように離間して配設され、定着ローラ３１の軸受間で外周面からの距離が等間隔になるように誘導加熱部材２４が外周面に近接されている。これによって、電磁誘導加熱方式の定着装置２０の立ち上げ時間の短縮と消費電力の低減とが更に向上され、定着ローラ３１の温度分布ムラにともなう定着不良の発生も抑止することができる。

実験例．
図１０にて、前記各実施の形態で述べた効果を確認するための実験例（実施例及び比較例）について説明する。
図１０は、実施例１〜３、比較例１〜２の各定着装置において、立ち上げ時間と温度分布ムラの程度とを測定した結果である。なお、立ち上げ時間は、定着ベルト２２の表面温度が２０℃から定着可能温度（１７０℃）に到達するまでの時間とした。また、図１０の「温度分布」欄中において、「○」は定着ベルト２２上の幅方向（回転軸方向）の温度分布ムラがほとんど生じていない状態であって、「×」は温度分布ムラが生じている状態である。

図１０の「実施例１」は前記実施の形態１における定着装置２０を用いた場合の実験結果であって、「実施例２」は前記実施の形態２における定着装置２０を用いた場合の実験結果であって、「実施例３」は前記実施の形態３における定着装置２０を用いた場合の実験結果である。また、「比較例１」は図６（Ａ）で説明した定着装置２０を用いた場合の実験結果であって、「比較例２」は図６（Ｂ）で説明した定着装置２０を用いた場合の実験結果である。

実施例１〜３と比較例１とから、誘導加熱部材２４が支持ローラ２３の外周面２３Ａに近接されることで、立ち上げ時間が短縮されることがわかる。
実施例１〜３と比較例２とから、支持ローラ２３の軸受４５間で外周面２３Ａからの距離が等間隔になるように誘導加熱部材２４が外周面２３Ａに近接されることで、温度分布ムラが軽減されることがわかる。
実施例１と実施例２とから、誘導加熱部材２４の内周面側２４Ｂにおいて支持ローラ２３の内周面２３Ｂに近接させることで、立ち上げ時間が短縮されることがわかる。

また、実施例３において、誘導加熱部材２４の外部への電磁波の漏出がないことが確認された。これに対して、実施例１において、誘導加熱部材２４の外部への電磁波の漏出が確認された。これらのことから、誘導加熱部材２４にシールド部材２８を設けることで、誘導加熱部材２４からの電磁波の漏出を抑止できることがわかる。

なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

この発明の実施の形態１における画像形成装置を示す全体構成図である。 図１の画像形成装置における定着装置を示す断面図である。 図２の定着装置における支持ローラ及び誘導加熱部材を示す側面図である。 図２の定着装置における誘導加熱部材を示す下面図である。 支持ローラの外周面及び内周面に対向する誘導加熱部材を示す概略図である。 コイルを用いた場合の、支持ローラ及びコイルを示す側面図である。 この発明の実施の形態２における定着装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態３における定着装置の誘導加熱部材を示す下面図である。 この発明の実施の形態４における画像形成装置の要部を示す構成図である。 実験例の結果を示す表図である。

符号の説明

１ 画像形成装置本体（装置本体）、
２０ 定着装置、
２１ 定着補助ローラ、 ２２ 定着ベルト、
２３ 支持ローラ（回転円筒体）、
２３Ａ 外周面、 ２３Ｂ 内周面、
２４ 誘導加熱部材（積層体）、
２５ 絶縁層、 ２６ 導電層、
２７Ａ、２７Ｂ ワイヤ、
２８ シールド部材、 ３０ 加圧ローラ、
３１ 定着ローラ（回転円筒体）、 ３１ａ 発熱層、 ４０ 電源部、
４５ 軸受、 ５０ コイル、 ５１ コイルガイド。

Claims (16)

1. トナー像を記録媒体に定着する定着装置に設置される回転円筒体の外周面及び内周面を挟むように離間して配設される誘導加熱部材であって、
   前記回転円筒体は、前記外周面の回転軸方向両端にそれぞれ軸受が挿設され、
   前記回転軸方向両端に挿設された軸受間で前記外周面からの距離が等間隔になるように当該外周面に近接されたことを特徴とする誘導加熱部材。
2. 前記軸受に当接しないように直角に屈曲されたことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱部材。
3. 絶縁層上に導電層を形成してなる積層体であって、前記導電層が前記外周面及び前記内周面に対向するように配設されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の誘導加熱部材。
4. 前記導電層は、前記回転円筒体の周方向に複数離間して配設され、
   前記積層体を回転軸方向の一端で折り返して前記外周面及び前記内周面に対向するように配設するとともに、前記外周面及び前記内周面を複数巻回する一続きの回路が形成されるように前記複数離間して配設された導電層を回転軸方向の他端で電気的に接続したことを特徴とする請求項３に記載の誘導加熱部材。
5. 前記複数離間して配設された導電層のうち最端部に配設された導電層を他の導電層と電気的に接続しないように形成したことを特徴とする請求項４に記載の誘導加熱部材。
6. 前記積層体の周方向端部にシールド部材を設けたことを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれかに記載の誘導加熱部材。
7. 前記絶縁層における前記導電層が形成されていない側にシールド部材を設けたことを特徴とする請求項３〜請求項６のいずれかに記載の誘導加熱部材。
8. 前記回転円筒体の回転軸方向及び周方向において前記内周面からの距離が等間隔になるように当該内周面に近接されたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の誘導加熱部材。
9. 交番電流を供給する電源部に接続されたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の定着装置。
10. 請求項１〜請求項９のいずれかに記載の誘導加熱部材と、前記回転円筒体と、を備えたことを特徴とする定着装置。
11. 前記回転円筒体は、トナー像を溶融する定着ベルトを定着補助ローラとともに張架し、
    前記誘導加熱部材は、前記定着ベルトの外周面に対向するとともに、前記回転円筒体を介して前記定着ベルトの内周面に対向するように配設されたことを特徴とする請求項１０に記載の定着装置。
12. 前記回転円筒体及び前記定着ベルトのうち少なくとも一方が誘導加熱部材によって電磁誘導加熱されることを特徴とする請求項１１に記載の定着装置。
13. 前記定着補助ローラは、搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラに対して前記定着ベルトを介して当接するように配設されたことを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の定着装置。
14. 前記円筒回転体は、搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラに当接するとともにトナー像を溶融する定着ローラであることを特徴とする請求項１０に記載の定着装置。
15. 前記定着ローラの発熱層が誘導加熱部材によって電磁誘導加熱されることを特徴とする請求項１４に記載の定着装置。
16. 請求項１０〜請求項１５のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
    

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