JP2007310353A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

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    • G03G2215/2032—Heating belt the fixing nip having a rotating belt support member opposing a pressure member the belt further entrained around additional rotating belt support members

Abstract

【課題】比較的簡易な構成で発熱効率が高く、磁束発生手段によって加熱される定着ローラにおける幅方向の温度分布が均一であって、出力画像上における定着性が良好で、定着ローラの過昇温が防止される、定着装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】磁束を発生させる磁束発生手段と、外周面に対向する磁束発生手段から発生される磁束によって加熱される発熱層２０３を有する定着ローラ２０と、を備える。そして、定着ローラ２０の発熱層２０３は、キューリー点が１００〜３００℃になるように形成された磁性層２０３ａを備えるとともに、体積抵抗率を層厚で除して求まる渦電流負荷が幅方向の位置によって変化するように形成される。
【選択図】図５

Description

この発明は、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そこに設置される定着装置とに関し、特に、電磁誘導加熱方式を用いた定着装置及び画像形成装置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、装置の立ち上げ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、発熱層を有する定着ローラ、定着ローラの外周面に対向する磁束発生手段（外部加熱手段）、定着ローラに圧接する加圧ローラ、等で構成される。磁束発生手段は、幅方向（記録媒体の搬送方向に直交する方向である。）に延設されたコイル部（コイル）等で構成される。
そして、定着ローラ（発熱層）は、磁束発生手段との対向位置で加熱される。加熱された定着ローラは、加圧ローラとの当接位置（定着ニップ部である。）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、コイル部に高周波の交番電流を流すことで、コイル部の周囲に交番磁界が形成されて、定着ローラの発熱層に渦電流が生じる。発熱層に渦電流が生じると、発熱層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、定着ローラ全体が加熱される。
このような電磁誘導加熱方式の定着装置は、発熱部材が電磁誘導によって直接的に加熱されるために、熱ローラ方式（ヒータランプ加熱方式）等の他方式のものに比べて熱変換効率が高く、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ものとして知られている。
一方、特許文献２等には、電磁誘導加熱方式の定着装置であって、昇温効率の向上を目的として、加圧ローラの内部に磁束発生手段（誘導加熱部）を配設して、加圧ローラに当接する定着ローラ（感温磁性金属パイプ）の内部に電気抵抗率が低い非磁性材料（アルミニウム等である。）で形成された部材を配設する技術が開示されている。なお、感温磁性金属パイプは、自己温度制御性を有する整磁合金で形成されている。
また、特許文献３等には、電磁誘導加熱方式の定着装置であって、定着ニップ幅を最適化して定着不良を防止することを目的として、発熱部材としての定着ベルトにおける発熱層（電磁誘導発熱層）の層厚を幅方向の位置によって変化させる技術が開示されている。詳しくは、発熱層の幅方向中央部の層厚が、幅方向両端部の層厚よりも厚くなるように形成されている。
特開２００１−３１２１６８号公報 特開２０００−３０８５０号公報 特開２００５−５５６８０号公報
上述した従来の定着装置は、磁束発生手段によって電磁誘導加熱される定着ローラ（発熱部材）における幅方向の温度分布が不均一になって、出力画像上に定着不良が生じてしまうことがあった。
このような問題は、長時間放置された後に電源が投入された場合等に、特に顕著に生じていた。すなわち、定着ローラは、構造上、幅方向中央部に比べて幅方向両端部の放熱量が大きくなる。そして、定着装置のウォームアップ時には発熱部材を昇温させる温度幅が大きくなるために、その放熱量の位置差の影響が大きくなってしまう。具体的に、定着ローラの幅方向両端部の温度が幅方向中央部の温度に比べて低くなってしまい、出力画像上の定着性にばらつきが生じていた。
このような問題を解決するために、磁束発生手段におけるコイル部として幅方向に異なるものを複数設置して、幅方向の位置によって発熱部材に作用する磁束密度を変化させる方策が考えられる。しかし、その場合、複数のコイル部に交番電流を供給する電源部や制御部の構成が複雑になって高コスト化する可能性がある。
また、磁束発生手段におけるコア部の設置数を幅方向の位置によって変化させて、幅方向の位置によって定着ローラに作用する磁束発生量及び磁気的結合効率を変化させる方策が考えられる。しかし、その場合、コア部の設置数の違いによってコイル部で生じる熱をコア部外に放熱する量も変化してくるために、コイル部の温度上昇に位置差が生じて発熱効率にも位置差が生じてしまう可能性がある。
一方、特許文献２等の技術は、誘導加熱部によって誘導加熱される感温磁性金属パイプを整磁合金で形成しているために、感温磁性金属パイプが過昇温するのを防止する効果が期待できるものの、上述した問題を解決する効果は期待できない。
さらに、特許文献２等の技術は、磁束発生手段が加圧ローラの内部に配設されているために、定着ローラに内設された非磁性材料に向けての磁場が形成されにくく、定着ローラの昇温効率が充分に向上されない可能性があった。すなわち、加圧ローラはステンレス鋼等からなる芯金上に弾性層等が設けられたものである場合が多いために、磁束発生手段から生じた磁束の多くが芯金によって遮られて非磁性材料（又は感温磁性金属パイプ）に達しないことになる。
また、特許文献３等の技術は、発熱部材における発熱層の層厚を幅方向の位置によって変化させることで、定着ニップ幅を最適化して定着不良を防止することを目的とするものであって、上述した問題を直接的に解決するものではない。
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、比較的簡易な構成で発熱効率が高く、磁束発生手段によって加熱される定着ローラにおける幅方向の温度分布が均一であって、出力画像上における定着性が良好で、定着ローラの過昇温が防止される、定着装置及び画像形成装置を提供することにある。
本願発明者は、上述した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、定着ローラの外周面に対向するように磁束発生手段を配設して、キューリー点が１００〜３００℃になるように形成された磁性層を備える発熱層を定着ローラに形成することで、定着ローラを短時間に効率的に昇温できるとともに、自己温度制御性によって定着ローラの過昇温を防止することができる。
そして、特に、このように構成された電磁誘導加熱方式の定着装置においては、定着ローラにおける発熱層の渦電流負荷（＝体積抵抗率／層厚）を幅方向の位置によって最適化することで、幅方向両端部における温度の落ち込みがなく、幅方向の温度分布を均一化することができる。
この発明は以上述べた事項に基づくものであり、すなわち、この発明の請求項１記載の発明にかかる定着装置は、トナー像を加熱して当該トナー像を記録媒体に定着する定着装置であって、磁束を発生させる磁束発生手段と、外周面に対向する前記磁束発生手段から発生される前記磁束によって加熱される発熱層を有する定着ローラと、を備え、前記発熱層は、キューリー点が１００〜３００℃になるように形成された磁性層を備えるとともに、体積抵抗率を層厚で除して求まる渦電流負荷が幅方向の位置によって変化するように形成されたものである。
また、請求項２記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記発熱層は、体積抵抗率が１．０×１０-7Ω・ｍ以下になるように形成された低抵抗層を前記磁性層に対して外周面側に備えたものである。
また、請求項３記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項２に記載の発明において、前記発熱層は、体積抵抗率が５．０×１０-8Ω・ｍ以下になるように形成された低抵抗層を前記磁性層に対して外周面側に備えたものである。
また、請求項４記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記磁性層の体積抵抗率よりも低い体積抵抗率を有する補助層を前記発熱層に対して内周面側に備えたものである。
また、請求項５記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記磁性層の温度がキューリー点以上になったときに前記磁束が前記発熱層を突き抜けて当該発熱層の加熱が停止されるための補助層を備えたものである。
また、請求項６記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項４又は請求項５に記載の発明において、前記補助層と前記発熱層との間に弾性層を設けたものである。
また、請求項７記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項４〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記補助層は、アルミニウムからなるものである。
また、請求項８記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項４〜請求項７のいずれかに記載の発明において、前記補助層を、前記定着ローラの芯金としたものである。
また、請求項９記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項４〜請求項７のいずれかに記載の発明において、前記補助層は、前記定着ローラの芯金に対して外周面側に形成されたものである。
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、トナー像を加熱して当該トナー像を記録媒体に定着する定着装置であって、磁束を発生させる磁束発生手段と、前記磁束によって加熱される発熱層を有する発熱部材と、を備え、前記発熱層は、キューリー点が１００〜３００℃になるように形成された磁性層を備えるとともに、体積抵抗率を層厚で除して求まる渦電流負荷が幅方向の位置によって変化するように形成されたものである。
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、前記発熱層は、体積抵抗率が１．０×１０-7Ω・ｍ以下になるように形成された低抵抗層をさらに備えたものである。
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、前記発熱層は、体積抵抗率が５．０×１０-8Ω・ｍ以下になるように形成された低抵抗層をさらに備えたものである。
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１０〜請求項１２のいずれかに記載の発明において、前記発熱層を介して前記磁束発生手段に対向するとともに、前記磁性層の体積抵抗率よりも低い体積抵抗率を有する補助層をさらに備えたものである。
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〜請求項１３のいずれかに記載の発明において、前記磁性層の温度がキューリー点以上になったときに前記磁束が前記発熱層を突き抜けて当該発熱層の加熱が停止されるための補助層を備えたものである。
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１３又は請求項１４に記載の発明において、前記補助層と前記発熱層との間に弾性層を設けたものである。
また、請求項１６記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１３〜請求項１５のいずれかに記載の発明において、前記補助層は、アルミニウムからなるものである。
また、請求項１７記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１０〜請求項１６のいずれかに記載の発明において、前記発熱部材は、前記発熱層とは異なる材料からなる層を少なくとも１層有する多層構造体であって、前記異なる材料からなる層は、前記多層構造体の厚さが幅方向にわたって一定になるように形成されたものである。
また、請求項１８記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１０〜請求項１７のいずれかに記載の発明において、前記発熱部材を、トナー像を溶融する定着部材としたものである。
また、請求項１９記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１８に記載の発明において、前記定着部材を、搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラに当接する定着ローラとしたものである。
また、請求項２０記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１８に記載の発明において、前記定着部材を、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少なくとも２つのローラ部材に張架される定着ベルトとしたものである。
また、請求項２１記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１０〜請求項１７のいずれかに記載の発明において、前記発熱部材を、トナー像を溶融する定着部材に当接するとともに、搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラとしたものである。
また、請求項２２記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項２１のいずれかに記載の発明において、前記発熱層は、体積抵抗率が幅方向にわたって一定になるように形成されるとともに、層厚が幅方向の位置によって変化するように形成されたものである。
また、請求項２３記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項２１のいずれかに記載の発明において、前記発熱層は、層厚が幅方向にわたって一定になるように形成されるとともに、体積抵抗率が幅方向の位置によって変化するように形成されたものである。
また、請求項２４記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項２３のいずれかに記載の発明において、前記発熱層は、渦電流負荷が所定値以下のときに、幅方向中央部の渦電流負荷が幅方向端部の渦電流負荷よりも小さくなるように形成されたものである。
また、請求項２５記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項２３のいずれかに記載の発明において、前記発熱層は、渦電流負荷が所定値以上のときに、幅方向中央部の渦電流負荷が幅方向端部の渦電流負荷よりも大きくなるように形成されたものである。
また、この発明の請求項２６記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項２５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、所定のキューリー点を有する磁性層を有する発熱層を具備する定着ローラ（発熱部材）を設けて、定着ローラの発熱層における渦電流負荷が幅方向の位置によって変化するように形成している。これにより、比較的簡易な構成で発熱効率が高く、磁束発生手段によって加熱される定着ローラにおける幅方向の温度分布が均一であって、出力画像上における定着性が良好で、定着ローラの過昇温が防止される、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７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タンデム型カラー複写機の装置本体、２は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、３は原稿Ｄを原稿読込部４に搬送する原稿搬送部、４は原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部、７は転写紙等の記録媒体Ｐが収容される給紙部、９は記録媒体Ｐの搬送タイミングを調整するレジストローラ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が形成される感光体ドラム、１２は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上を帯電する帯電部、１３は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成される静電潜像を現像する現像部、１４は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐ上に重ねて転写する転写バイアスローラ、１５は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の未転写トナーを回収するクリーニング部、を示す。
また、１６は転写ベルト１７を清掃する転写ベルトクリーニング部、１７は複数色のトナー像が記録媒体Ｐ上に重ねて担持されるように記録媒体Ｐを搬送する転写ベルト、１９は記録媒体Ｐ上のトナー像（未定着画像）を定着する電磁誘導加熱方式の定着装置、を示す。
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部３の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部４のコンタクトガラス５上に載置される。そして、原稿読込部４で、コンタクトガラス５上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。
詳しくは、原稿読込部４は、コンタクトガラス５上の原稿Ｄの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部２に送信される。そして、書込み部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光（露光光）が、それぞれ、対応する感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に向けて発せられる。
一方、４つの感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは、それぞれ、図１の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫの表面は、帯電部１２との対向部で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部２において、４つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。
イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から１番目の感光体ドラム１１Ｙ表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム１１Ｙの回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部１２にて帯電された後の感光体ドラム１１Ｙ上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から２番目の感光体ドラム１１Ｍ表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から３番目の感光体ドラム１１Ｃ表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から４番目の感光体ドラム１１ＢＫ表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、現像部１３との対向位置に達する。そして、各現像部１３から感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の潜像が現像される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、転写ベルト１７との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、転写ベルト１７の内周面に当接するように転写バイアスローラ１４が設置されている。そして、転写バイアスローラ１４の位置で、転写ベルト１７上の記録媒体Ｐに、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される（転写工程である。）。
そして、転写工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、クリーニング部１５との対向位置に達する。そして、クリーニング部１５で、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程である。）。
その後、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫにおける一連の作像プロセスが終了する。
他方、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の各色のトナーが重ねて転写（担持）された記録媒体Ｐは、図中の矢印方向に走行して、分離チャージャ１８との対向位置に達する。そして、分離チャージャ１８との対向位置で、記録媒体Ｐに蓄積された電荷が中和されて、トナーのちり等を生じさせることなく記録媒体Ｐが転写ベルト１７から分離される。
その後、転写ベルト１７表面は、転写ベルトクリーニング部１６の位置に達する。そして、転写ベルト１７上に付着した付着物が転写ベルトクリーニング部１６に回収される。
ここで、転写ベルト１７上に搬送される記録媒体Ｐは、給紙部７からレジストローラ９等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部７から、給紙ローラ８により給送された記録媒体Ｐが、不図示の搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ９に導かれる。レジストローラ９に達した記録媒体Ｐは、タイミングを合わせて、転写ベルト１７の位置に向けて搬送される。
そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、転写ベルト１７から分離された後に定着装置１９に導かれる。定着装置１９では、定着ローラと加圧ローラとのニップにて、カラー画像（トナー）が記録媒体Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、不図示の排紙ローラによって、装置本体１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
次に、画像形成装置本体１に設置される定着装置１９の構成・動作について詳述する。
図２は定着装置を示す断面図であって、図３は定着ローラ２０の一部を示す断面図である。
図２に示すように、定着装置１９は、磁束発生手段としての誘導加熱部２４、定着ローラ２０、加圧ローラ３０、等で構成される。
ここで、発熱部材としての定着ローラ２０（定着部材）は、アルミニウムからなる中空構造の芯金２０５（補助層）の表面に、弾性層２０４、発熱層２０３等を形成した多層構造体である。
詳しくは、図３を参照して、定着ローラ２０は、補助層としての芯金２０５上に、弾性層２０４、発熱層２０３（磁性層２０３ａと低抵抗層２０３ｂとからなる。）、シリコーンゴム層２０２（Ｓｉゴム層）、離型層２０１（ＰＦＡ層）、が積層されている。
芯金２０５は、定着ローラ２０全体の強度を維持する機能に加えて、磁性層２０３ａによる自己温度制御性が効率よく作用するように補助する補助層（消磁層）としても機能する。詳しくは、芯金２０５（補助層）は、発熱層２０３に対して内周面側に設置されて、磁性層２０３ａ（整磁合金層）の体積抵抗率よりも低い体積抵抗率を有する。具体的に、補助層２０５の体積低効率は１．０×１０-7Ω・ｍ以下（好ましくは５．０×１０-8Ω・ｍ以下である。）であって、そのような条件を満たす補助層２０５の材料としてアルミニウムが好適である。
このように構成された芯金２０５を設けることで、整磁合金からなる磁性層２０３ａによる自己温度制御性が向上することになる。具体的には、磁性層２０３ａの温度がキューリー点に達していないときには、図４（Ａ）の矢印に示すように、磁束が発熱層２０３に集中して、発熱層２０３が充分に電磁誘導加熱されることになる。これに対して、磁性層２０３ａの温度がキューリー点に達しているとき（磁性層２０３ａが磁性を失っているときである。）には、図４（Ｂ）の矢印に示すように、磁束が発熱層２０３を突き抜けて芯金２０５にまで達して、発熱層２０３が充分に電磁誘導加熱されないことになる。すなわち、磁性層２０３ａの温度がキューリー点に達しているとき、芯金２０５（補助層）が消磁層として機能することになる。
なお、本実施の形態１では、芯金２０５をアルミニウムで形成して補助層として用いたが、ステンレス鋼等で形成された芯金を用いて、その芯金に対して外周面側（芯金と発熱層との間である。）に補助層を形成することもできる。その場合にも、上述した効果と同様の効果を得ることができる。
弾性層２０４は、発熱層２０３と補助層としての芯金２０５との間に設けられている。本実施の形態１において、弾性層２０４は、シリコーンゴム等の弾性材料からなり、その厚さが５ｍｍ以下になるように設定されている。これにより、弾性層２０４により定着ローラ２０と加圧ローラ３０との当接部に適正な定着ニップ部が形成されて定着工程後の記録媒体Ｐの分離性が確保されるとともに、発熱層２０３と補助層２０５とが離れ過ぎずに上述した補助層２０５の機能を確保することができる。すなわち、弾性層２０４の層厚は、記録媒体Ｐの分離性と、定着ローラ２０における自己温度制御性と、が両立するように決定されるものである。
発熱層２０３は、磁性層２０３ａと低抵抗層２０３ｂとで構成されている。
磁性層２０３ａは、キューリー点が１００〜３００℃の範囲になるように形成されている（例えば、狙いの定着温度の上限値よりも少し高い温度である。）。磁性層２０３ａの材料としては、鉄−ニッケル合金、銅−ニッケル合金、ニッケル−鉄−クロム合金、等の整磁合金を用いることができる。このように所定のキューリー点を有する磁性層２０３ａを発熱層２０３に設けることで、定着ローラ２０３は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、磁性層２０３ａは、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。
磁性層２０３に対して外周面側（誘導加熱部２４側である。）に配設された低抵抗層２０３ｂは、体積抵抗率が１．０×１０-7Ω・ｍ以下（好ましくは５．０×１０-8Ω・ｍ以下である。）になるように形成されている。本実施の形態１では、体積抵抗率が１．７×１０-8Ω・ｍであって非磁性材料の銅（Ｃｕ）が用いられている。
磁性層２０３ａ及び低抵抗層２０３ｂからなる発熱層２０３は、磁性層２０３ａがキューリー点に達していないときに、誘導加熱部２４（磁束発生手段）から発せられる磁束によって電磁誘導加熱される。
なお、本実施の形態１において、発熱層２０３は、体積抵抗率を層厚で除して求まる渦電流負荷が、幅方向の位置によって変化するように形成されている。具体的に、図５（Ｂ）を参照して、磁性層２０３ａの層厚は幅方向（スラスト方向、回転軸方向）にわたって一定になるように形成され、低抵抗層２０３ｂの層厚は幅方向の位置によって変化するように形成されている。そして、発熱層２０３の幅方向の体積抵抗率は幅方向にわたって一定になるように形成されている。これについては、後で図５及び図６を用いて詳しく説明する。
図３を参照して、シリコーンゴム層２０２は、その厚さが５００μｍ以下になるように設定されている。シリコーンゴム層２０２は、銅からなる低抵抗層２０３ｂの酸化を防止するとともに、定着ローラ２０の表面層近傍の弾性を確保するためのものである。
離型層２０１は、ＰＦＡ等のフッ素化合物で形成され、その厚さは３０μｍ程度になっている。離型層２０１は、トナー像（トナー）Ｔが直接的に接する定着ローラ２０表面のトナー離型性を高めるためのものである。
このように、複数の層（芯金２０５、弾性層２０４、発熱層２０３、シリコーンゴム層２０２、離型層２０１）で形成された多層構造体としての定着ローラ２０は、全体の層厚が幅方向（記録媒体Ｐの搬送方向に直交する方向である。）にわたってほぼ一定になるように形成されている。このように定着ローラ２０における全体の層厚を幅方向に均一化することで、定着ローラ２０の表面がフラット化されて良好な定着性及び搬送性を得ることができる。
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３２上にフッ素ゴム、シリコーンゴム等の弾性層３１が形成されたものである。加圧ローラ３０の弾性層３１は、肉厚が０．５〜２ｍｍで、アスカー硬度が６０〜９０度となるように形成されている。加圧ローラ３０は、定着ローラ２０に圧接している。そして、定着ローラ２０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。
磁束発生手段としての誘導加熱部２４は、定着ローラ２０の外周面に対向している。誘導加熱部２４は、コイル部２５（励磁コイル）、コア部２６（励磁コイルコア）、コイルガイド２７、等で構成される。コイル部２５は、定着ローラ２０の外周の一部を覆うように配設されたコイルガイド２７上に細線を束ねたリッツ線を巻回して幅方向（図２の紙面垂直方向である。）に延設したものである。コイルガイド２７は、耐熱性の高い樹脂材料等からなり、コイル部２５を保持する。コア部２６は、フェライト等の強磁性体（比透磁率が１０００〜３０００程度である。）からなり、発熱層２１に向けて効率のよい磁束を形成するためにセンターコア２６ａやサイドコア２６ｂが設けられている。コア部２６は、幅方向に延設されたコイル部２５に対向するように設置されている。
また、図示は省略するが、定着ローラ２０の表面には、サーミスタが当接されている。サーミスタは、熱応答性の高い感温素子であって、定着ローラ２０上の温度（定着温度）を検知する。そして、サーミスタによる検知結果に基いて、誘導加熱部２４による加熱量を調整する。
このように構成された定着装置１９は、次のように動作する。
不図示の駆動モータによって、定着ローラ２０が図２の時計方向に回転駆動されると、加圧ローラ３０も反時計方向に回転する。そして、定着部材としての定着ローラ２０は、誘導加熱部２４との対向位置で、誘導加熱部２４から発生される磁束によって加熱される。
詳しくは、不図示の電源部からコイル部２５に１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは、２０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚである。）の高周波交番電流を流すことで、発熱層２０３に向けて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、磁性層２０３ａの温度がキューリー点以下である場合に、定着ローラ２０の発熱層２０３に渦電流が生じて、発熱層２０３はその電気抵抗によってジュール熱が発生して誘導加熱される。こうして、定着ローラ２０は、自身の発熱層２０３の誘導加熱によって加熱される。
その後、誘導加熱部２４によって加熱された定着ローラ２０表面は、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（トナー）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、不図示のガイド板に案内されながら定着ローラ２０と加圧ローラ３０との間に送入される（矢印Ｙ１の搬送方向の移動である。）。そして、定着ローラ２０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は定着ローラ２０と加圧ローラ３０との間から送出される。
定着位置を通過した定着ローラ２０表面は、その後に再び誘導加熱部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、磁性層２０３ａの温度がキューリー点を超えた場合には、発熱層２０３の発熱が制限されることになる。
すなわち、誘導加熱部２４によって加熱された磁性層２０３ａの温度がキューリー点を超えた場合には、磁性層２０３ａが磁性を失うために、発熱層表面近傍での渦電流の発生が制限される。これにより、発熱層２０３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。
以上のように構成され動作する定着装置１９において、本実施の形態１では、発熱層２０３における渦電流負荷が、幅方向の位置によって変化するように形成されている。
以下、図５及び図６を用いて詳しく説明する。
図５（Ａ）は定着ローラ２０を幅方向にみた模式図であり、図５（Ｂ）は発熱層２０３を幅方向に見た模式図であり、図５（Ｃ）は幅方向の位置による発熱層２０３の渦電流負荷を示すグラフである。図６は、コイル部２５に３０ｋＨｚの高周波交番電流が供給されたときの、発熱層２０３における渦電流負荷と発熱量との関係を示すグラフである。
ここで、渦電流負荷ｄとは、発熱層２０３の発熱特性を定める因子であって、発熱層２０３の体積抵抗率をρとして、発熱層２０３の層厚をｔとしたときに、
ｄ＝ρ／ｔ
なる関係が成立する。ただし、発熱層２０３の層厚ｔがその表皮深さ（浸透深さ）δよりも厚い場合には、磁束が発熱層２０３を透過しないで、その渦電流負荷ｄはρ／δとなる。
なお、表皮深さ（浸透深さ）δ（ｃｍ）は次式で求まる。
δ＝５．０３×１０3×〔ρ／（μｆ）〕1/2
上式において、ρは材料の低積抵抗率（体積固有抵抗）であり、μは材料の比透磁率であり、ｆは材料を励磁する交番電流の周波数である。
ここで、本願発明者は、研究の結果、発熱層２０３における渦電流負荷と発熱量との関係は渦電流負荷が大きくなれば発熱量も比例的に大きくなるものではないことを知得した。詳しくは、図６を参照して、渦電流負荷が所定値以下のとき（図６中のＡ領域である。）には、渦電流負荷が大きくなるのにともない発熱量も大きくなる。これに対して、渦電流負荷が所定値以上のとき（図６中のＢ領域である。）には、渦電流負荷が大きくなるのにともない発熱量は小さくなる。
本実施の形態１では、磁性層２０３ａ及び低抵抗層２０３ｂで構成される発熱層２０３を、その渦電流負荷が図６のＢ領域内になるように設定している。そして、図５（Ｃ）に示すように、発熱層２０３の幅方向中央部の渦電流負荷が、幅方向両端部の渦電流負荷よりも大きくなるように形成している（本実施の形態１では渦電流負荷が３段階で変化するように形成している。）。具体的には、図５（Ｂ）に示すように、低抵抗層２０３ｂの幅方向の層厚のみを変化させて、発熱層２０３の幅方向中央部の渦電流負荷が、幅方向両端部の渦電流負荷よりも大きくなるように形成している。
このように、温度の落ち込みが生じる幅方向両端部では、その落ち込み分を見込んで渦電流負荷（層厚）を小さく設定しているので、発熱層２０３における幅方向の温度分布（発熱量）を均一化することができる。
図７は、上述した効果を実験的に確認した結果を示すものである。図７の横軸は定着ローラ２０の幅方向の位置を示し、破線の位置が幅方向のセンター位置を示し、実線の位置が幅方向の両端位置を示す。また、図７の縦軸は定着ローラ２０の表面温度（定着温度）を示す。図７において、グラフＲ１は本実施の形態１における定着装置１９の定着ローラ２０を用いたときの定着温度分布を示し、グラフＲ２は実施の形態１における定着ローラ２０において磁性層２０３ａの層厚を幅方向にわたって一定にしたものを用いたときの定着温度分布を示す。図７から、発熱層２０３の渦電流負荷を幅方向の位置によって最適化することで、定着ローラ２０の幅方向の温度分布を均一化できることがわかる。
なお、本実施の形態１では、発熱層２０３の渦電流負荷（＝体積抵抗率／層厚）を幅方向の位置によって最適化するときに、低抵抗層２０３ｂの層厚を変数として、発熱層２０３の体積抵抗率や磁性層２０３ａの層厚を定数とした。これに対して、磁性層２０３ａの層厚、磁性層２０３ａの体積抵抗率、低抵抗層２０３ｂの層厚、低抵抗層２０３ｂの体積抵抗率、のうち少なくとも１つを変数として、発熱層２０３全体の渦電流負荷を幅方向の位置によって最適化することもできる。
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１９は、所定のキューリー点を有する磁性層２０３ａを有する発熱層２０３を具備する定着ローラ２０（発熱部材）が設けられ、定着ローラ２０の発熱層２０３における渦電流負荷が幅方向の位置によって変化するように形成されている。これにより、比較的簡易な構成で発熱効率が高く、誘導加熱部２４（磁束発生手段）によって加熱される定着ローラ２０における幅方向の温度分布が均一であって、出力画像上における定着性が良好で、定着ローラ２０の過昇温が確実に防止される。
なお、本実施の形態１では、定着ローラ２０を発熱部材として用いたが、定着装置１９における定着性を向上させるために、定着ローラ２０に加えて加圧ローラ３０を発熱部材として用いることもできる。その場合、加圧ローラ３０に所定のキューリー点を有する磁性層を有する発熱層を設けて、加圧ローラ３０に対向する位置に磁束発生手段が設置されることになる。その場合も、加圧ローラ３０の発熱層における渦電流負荷が幅方向の位置によって変化するように形成することで、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８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８は、実施の形態２における定着ローラ２０及び発熱層２０３を幅方向にみた模式図であって、前記実施の形態１における図５に対応する図である。本実施の形態２の定着装置は、定着ローラ２０における発熱層２０３の構成が、前記実施の形態１のものとは相違する。
本実施の形態２における定着装置の定着ローラ２０も、前記実施の形態１のものと同様に、芯金２０５（補助層）上に、弾性層２０４、発熱層２０３、シリコーンゴム層２０２、離型層２０１、が積層されている。
本実施の形態２における定着ローラ２０は、磁性層２０３ａ及び低抵抗層２０３ｂに加えて、第２低抵抗層２０３ｃ及び第３低抵抗層２０３ｄが形成されている。第２低抵抗層２０３ｃ及び第３低抵抗層２０３ｄは、低抵抗層２０３ａと同様に、その体積抵抗率が５．０×１０-8Ω・ｍ以下になるように形成されている。すなわち、本実施の形態２では、３つの異なる材料からなる低抵抗層２０３ｂ〜２０３ｄが用いられている。
本実施の形態２でも、前記実施の形態１と同様に、発熱層２０３全体の渦電流負荷が図６のＢ領域内になるように設定している。そして、図８（Ｃ）に示すように、発熱層２０３の幅方向中央部の渦電流負荷が、幅方向両端部の渦電流負荷よりも大きくなるように形成している（本実施の形態２でも渦電流負荷が３段階で変化するように形成している。）。具体的には、図８（Ｂ）に示すように、体積抵抗率の異なる磁性層２０３ａ、低抵抗層２０３ｂ、第２低抵抗層２０３ｃ、第３低抵抗層２０３ｄを用いて、発熱層２０３の幅方向中央部の渦電流負荷が、幅方向両端部の渦電流負荷よりも大きくなるように形成している。詳しくは、磁性層２０３ａの層厚を幅方向の位置によって変化させて、低抵抗層２０３ｂの層厚を一定にして、第２低抵抗層２０３ｃ及び第３低抵抗層２０３ｄを幅方向の所定位置に形成している。
このように、温度の落ち込みが生じる幅方向両端部では、その落ち込み分を見込んで渦電流負荷を小さく設定しているので、発熱層２０３における幅方向の温度分布（発熱量）を均一化することができる（図６中のＢ領域を参照できる。）。
以上説明したように、本実施の形態２においても、前記実施の形態１と同様に、所定のキューリー点を有する磁性層２０３ａを有する発熱層２０３を具備する定着ローラ２０（発熱部材）が設けられ、定着ローラ２０の発熱層２０３における渦電流負荷が幅方向の位置によって変化するように形成されている。これにより、比較的簡易な構成で発熱効率が高く、誘導加熱部２４（磁束発生手段）によって加熱される定着ローラ２０における幅方向の温度分布が均一であって、出力画像上における定着性が良好で、定着ローラ２０の過昇温が確実に防止される。
実施の形態３．
図９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９は、実施の形態３における定着ローラ２０及び発熱層２０３を幅方向にみた模式図であって、前記実施の形態１における図５に対応する図である。本実施の形態３の定着装置は、定着ローラ２０における発熱層２０３の構成が、前記実施の形態１のものとは相違する。
本実施の形態３における定着装置の定着ローラ２０も、前記各実施の形態のものと同様に、芯金２０５（補助層）上に、弾性層２０４、発熱層２０３、シリコーンゴム層２０２、離型層２０１、が積層されている。
本実施の形態３における定着ローラ２０も、前記実施の形態２のものと同様に、磁性層２０３ａ及び低抵抗層２０３ｂに加えて、第２低抵抗層２０３ｃ及び第３低抵抗層２０３ｄが形成されている。第２低抵抗層２０３ｃ及び第３低抵抗層２０３ｄは、低抵抗層２０３ａと同様に、その体積抵抗率が５．０×１０-8Ω・ｍ以下になるように形成されている。すなわち、本実施の形態３でも、３つの異なる材料からなる低抵抗層２０３ｂ〜２０３ｄが用いられている。
本実施の形態３でも、前記各実施の形態と同様に、発熱層２０３全体の渦電流負荷が図６のＢ領域内になるように設定している。そして、図９（Ｃ）に示すように、発熱層２０３の幅方向中央部の渦電流負荷が、幅方向両端部の渦電流負荷よりも大きくなるように形成している（本実施の形態３でも渦電流負荷が３段階で変化するように形成している。）。具体的には、図９（Ｂ）に示すように、体積抵抗率の異なる磁性層２０３ａ、低抵抗層２０３ｂ、第２低抵抗層２０３ｃ、第３低抵抗層２０３ｄを用いて、発熱層２０３の幅方向中央部の渦電流負荷が、幅方向両端部の渦電流負荷よりも大きくなるように形成している。詳しくは、磁性層２０３ａの層厚を一定にして、低抵抗層２０３ｂ、第２低抵抗層２０３ｃ、第３低抵抗層２０３ｄを幅方向の所定位置にそれぞれ形成している。
このように、温度の落ち込みが生じる幅方向両端部では、その落ち込み分を見込んで渦電流負荷を小さく設定しているので、発熱層２０３における幅方向の温度分布（発熱量）を均一化することができる（図６中のＢ領域を参照できる。）。
以上説明したように、本実施の形態３においても、前記各実施の形態と同様に、所定のキューリー点を有する磁性層２０３ａを有する発熱層２０３を具備する定着ローラ２０（発熱部材）が設けられ、定着ローラ２０の発熱層２０３における渦電流負荷が幅方向の位置によって変化するように形成されている。これにより、比較的簡易な構成で発熱効率が高く、誘導加熱部２４（磁束発生手段）によって加熱される定着ローラ２０における幅方向の温度分布が均一であって、出力画像上における定着性が良好で、定着ローラ２０の過昇温が確実に防止される。
実施の形態４．
図１０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１０は、実施の形態４における定着ローラ２０及び発熱層２０３を幅方向にみた模式図であって、前記実施の形態１における図５に対応する図である。本実施の形態４の定着装置は、定着ローラ２０における発熱層２０３の構成が、前記実施の形態１のものとは相違する。
本実施の形態４における定着装置の定着ローラ２０も、前記各実施の形態のものと同様に、芯金２０５（補助層）上に、弾性層２０４、発熱層２０３、シリコーンゴム層２０２、離型層２０１、が積層されている。
本実施の形態４における定着ローラ２０は、前記実施の形態１のものとは異なり、低抵抗層２０３ｂの層厚の変化がなだらかになるように形成されている。すなわち、低抵抗層２０３ｂは層厚が厚い領域から薄い領域にかけて層厚が漸減する領域（テーパ状の領域である。）を有している。
本実施の形態４でも、前記各実施の形態と同様に、発熱層２０３全体の渦電流負荷が図６のＢ領域内になるように設定している。そして、図１０（Ｃ）に示すように、発熱層２０３の幅方向中央部の渦電流負荷が、幅方向両端部の渦電流負荷よりも大きくなるように形成している（本実施の形態４では渦電流負荷がなだらかに変化するように形成している。）。
このように、温度の落ち込みが生じる幅方向両端部では、その落ち込み分を見込んで渦電流負荷を小さく設定しているので、発熱層２０３における幅方向の温度分布（発熱量）を均一化することができる（図６中のＢ領域を参照できる。）。
以上説明したように、本実施の形態４においても、前記各実施の形態と同様に、所定のキューリー点を有する磁性層２０３ａを有する発熱層２０３を具備する定着ローラ２０（発熱部材）が設けられ、定着ローラ２０の発熱層２０３における渦電流負荷が幅方向の位置によって変化するように形成されている。これにより、比較的簡易な構成で発熱効率が高く、誘導加熱部２４（磁束発生手段）によって加熱される定着ローラ２０における幅方向の温度分布が均一であって、出力画像上における定着性が良好で、定着ローラ２０の過昇温が確実に防止される。
実施の形態５．
図１１にて、この発明の実施の形態５について詳細に説明する。
図１１は、実施の形態５における定着ローラ２０及び発熱層２０３を幅方向にみた模式図であって、前記実施の形態１における図５に対応する図である。本実施の形態５の定着装置は、定着ローラ２０における発熱層２０３の構成が、前記実施の形態１のものとは相違する。
本実施の形態５における定着装置の定着ローラ２０も、前記各実施の形態のものと同様に、芯金２０５（補助層）上に、弾性層２０４、発熱層２０３、シリコーンゴム層２０２、離型層２０１、が積層されている。
本実施の形態５における低抵抗層２０３ｂ１〜２０３ｂ３は、材料に添加するフィラーの量を変化させてそれぞれ異なる体積抵抗率を有している。３つの低抵抗層２０３ｂ１〜２０３ｂ３は、いずれも、その体積抵抗率が５．０×１０-8Ω・ｍ以下になるように形成されている。
本実施の形態５では、前記各実施の形態と異なり、発熱層２０３全体の渦電流負荷が図６のＡ領域内になるように設定している。そして、図１１（Ｃ）に示すように、発熱層２０３の幅方向中央部の体積抵抗率が、幅方向両端部の体積抵抗率よりも小さくなるように形成している。これによって、図１１（Ｄ）に示すように、発熱層２０３の幅方向中央部の渦電流負荷が、幅方向両端部の渦電流負荷よりも小さくなるように形成されることになる。具体的には、図１１（Ｂ）に示すように、体積抵抗率の異なる磁性層２０３ａ、低抵抗層２０３ｂ１〜２０３ｂ３を用いて、発熱層２０３の幅方向中央部の渦電流負荷が、幅方向両端部の渦電流負荷よりも小さくなるように形成している。詳しくは、磁性層２０３ａの層厚を一定にして、低抵抗層２０３ｂ１〜２０３ｂ３の層厚も一定にして、低抵抗層２０３ｂ１〜２０３ｂ３を幅方向の所定位置にそれぞれ形成している。
このように、温度の落ち込みが生じる幅方向両端部では、その落ち込み分を見込んで渦電流負荷を大きく設定しているので、発熱層２０３における幅方向の温度分布（発熱量）を均一化することができる（図６中のＡ領域を参照できる。）。
以上説明したように、本実施の形態５においても、前記各実施の形態と同様に、所定のキューリー点を有する磁性層２０３ａを有する発熱層２０３を具備する定着ローラ２０（発熱部材）が設けられ、定着ローラ２０の発熱層２０３における渦電流負荷が幅方向の位置によって変化するように形成されている。これにより、比較的簡易な構成で発熱効率が高く、誘導加熱部２４（磁束発生手段）によって加熱される定着ローラ２０における幅方向の温度分布が均一であって、出力画像上における定着性が良好で、定着ローラ２０の過昇温が確実に防止される。
実施の形態６．
図１２にて、この発明の実施の形態６について詳細に説明する。
図１２は、実施の形態６における定着ローラ２０及び発熱層２０３を幅方向にみた模式図であって、前記実施の形態１における図５に対応する図である。本実施の形態６の定着装置は、定着ローラ２０における発熱層２０３の構成が、前記実施の形態１のものとは相違する。
本実施の形態６における定着装置の定着ローラ２０も、前記各実施の形態のものと同様に、芯金２０５（補助層）上に、弾性層２０４、発熱層２０３、シリコーンゴム層２０２、離型層２０１、が積層されている。
本実施の形態６は、磁性層２０３ａ及び低抵抗層２０３ｂに加えて、第２低抵抗層２０３ｃ及び第３低抵抗層２０３ｄが形成されている。第２低抵抗層２０３ｃ及び第３低抵抗層２０３ｄは、低抵抗層２０３ａと同様に、その体積抵抗率が５．０×１０-8Ω・ｍ以下になるように形成されている。すなわち、本実施の形態６では、３つの異なる材料からなる低抵抗層２０３ｂ〜２０３ｄが用いられている。
本実施の形態６では、前記実施の形態５と同様に、発熱層２０３全体の渦電流負荷が図６のＡ領域内になるように設定している。そして、図１２（Ｃ）に示すように、発熱層２０３の幅方向中央部の体積抵抗率が、幅方向両端部の体積抵抗率よりも小さくなるように形成している。これによって、図１２（Ｄ）に示すように、発熱層２０３の幅方向中央部の渦電流負荷が、幅方向両端部の渦電流負荷よりも小さくなるように形成されることになる。具体的には、図１２（Ｂ）に示すように、磁性層２０３ａ、低抵抗層２０３ｂ、第２低抵抗層２０３ｃ、第３低抵抗層２０３ｄを用いて、発熱層２０３の幅方向中央部の渦電流負荷が、幅方向両端部の渦電流負荷よりも小さくなるように形成している。詳しくは、磁性層２０３ａの層厚を一定にして、低抵抗層２０３ｂ、第２低抵抗層２０３ｃ、第３低抵抗層２０３ｄの層厚も一定にして、低抵抗層２０３ｂ、第２低抵抗層２０３ｃ、第３低抵抗層２０３ｄを幅方向の所定位置にそれぞれ形成している。
このように、温度の落ち込みが生じる幅方向両端部では、その落ち込み分を見込んで渦電流負荷を大きく設定しているので、発熱層２０３における幅方向の温度分布（発熱量）を均一化することができる（図６中のＡ領域を参照できる。）。
以上説明したように、本実施の形態６においても、前記各実施の形態と同様に、所定のキューリー点を有する磁性層２０３ａを有する発熱層２０３を具備する定着ローラ２０（発熱部材）が設けられ、定着ローラ２０の発熱層２０３における渦電流負荷が幅方向の位置によって変化するように形成されている。これにより、比較的簡易な構成で発熱効率が高く、誘導加熱部２４（磁束発生手段）によって加熱される定着ローラ２０における幅方向の温度分布が均一であって、出力画像上における定着性が良好で、定着ローラ２０の過昇温が確実に防止される。
実施の形態７．
図１３にて、この発明の実施の形態７について詳細に説明する。
図１３は、実施の形態７における定着ローラ２０及び発熱層２０３を幅方向にみた模式図であって、前記実施の形態１における図５に対応する図である。本実施の形態７の定着装置は、定着ローラ２０における発熱層２０３の構成が、前記実施の形態１のものとは相違する。
本実施の形態７における定着装置の定着ローラ２０も、前記実施の形態１のものと同様に、芯金２０５（補助層）上に、弾性層２０４、発熱層２０３、シリコーンゴム層２０２、離型層２０１、が積層されている。
本実施の形態７における定着ローラ２０は、磁性層２０３ａ及び低抵抗層２０３ｂに加えて、第２低抵抗層２０３ｃが形成されている。第２低抵抗層２０３ｃは、低抵抗層２０３ａと同様に、その体積抵抗率が５．０×１０-8Ω・ｍ以下になるように形成されている。すなわち、本実施の形態７では、２つの異なる材料からなる低抵抗層２０３ｂ、２０３ｃが用いられている。
本実施の形態７でも、前記実施の形態１と同様に、発熱層２０３全体の渦電流負荷が図６のＢ領域内になるように設定している。そして、図１３（Ｃ）に示すように、発熱層２０３の幅方向中央部の体積抵抗率が、幅方向両端部の体積抵抗率よりも大きくなるように形成している。これによって、図１３（Ｄ）に示すように、発熱層２０３の幅方向中央部の渦電流負荷が、幅方向両端部の渦電流負荷よりも大きくなるように形成されることになる。具体的には、図１３（Ｂ）に示すように、磁性層２０３ａ、低抵抗層２０３ｂ、第２低抵抗層２０３ｃを用いて、発熱層２０３の幅方向中央部の渦電流負荷が、幅方向両端部の渦電流負荷よりも大きくなるように形成している。詳しくは、磁性層２０３ａの層厚を一定にして、低抵抗層２０３ｂ及び第２低抵抗層２０３ｃの層厚をそれぞれ変化させている。
このように、温度の落ち込みが生じる幅方向両端部では、その落ち込み分を見込んで渦電流負荷を小さく設定しているので、発熱層２０３における幅方向の温度分布（発熱量）を均一化することができる（図６中のＢ領域を参照できる。）。
以上説明したように、本実施の形態７においても、前記各実施の形態と同様に、所定のキューリー点を有する磁性層２０３ａを有する発熱層２０３を具備する定着ローラ２０（発熱部材）が設けられ、定着ローラ２０の発熱層２０３における渦電流負荷が幅方向の位置によって変化するように形成されている。これにより、比較的簡易な構成で発熱効率が高く、誘導加熱部２４（磁束発生手段）によって加熱される定着ローラ２０における幅方向の温度分布が均一であって、出力画像上における定着性が良好で、定着ローラ２０の過昇温が確実に防止される。
実施の形態８．
図１４及び図１５にて、この発明の実施の形態８について詳細に説明する。
図１４は実施の形態８における定着装置１９を示す断面図であって、図１５は定着装置１９に設置される定着ベルト６０の一部を示す断面図である。本実施の形態８の定着装置１９は、定着部材として定着ベルト６０を用いている点が、定着部材として定着ローラ２０を用いている前記実施の形態１のものとは相違する。
図１４に示すように、本実施の形態８における定着装置１９は、誘導加熱部２４、発熱部材としての定着ベルト６０（定着部材）、支持ローラ４１（ローラ部材）、定着補助ローラ５０（ローラ部材）、加圧ローラ３０、等で構成される。
ここで、定着補助ローラ５０は、ステンレス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５０の弾性層は、肉厚が１〜５ｍｍで、アスカー硬度が３０〜６０度となるように形成されている。
支持ローラ４１は、ステンレス鋼等で形成することができる。支持ローラ４１は、図１４の時計方向に回転する。
発熱層６０３を備えた定着ベルト６０は、支持ローラ４１及び定着補助ローラ５０（２つのローラ部材である。）に張架・支持されている。
図１５を参照して、定着ベルト６０は、内周面側から、補助層６０５、弾性層６０４、発熱層６０３（磁性層６０３ａ、低抵抗層６０３ｂで構成されている。）、シリコーンゴム層６０２、離型層６０１、が積層されている。定着ベルト６０の各層の構成は、前記実施の形態１における定着ローラ２０の各層の構成とほぼ同等である。そして、定着ベルト６０の発熱層６０３は、その渦電流負荷が幅方向の位置によって変化するように形成されている。
定着ベルト６０は、図１４の時計方向に走行する。そして、定着ベルト６０の発熱層６０３は、磁性層６０３ａがキューリー点に達していないときに、誘導加熱部２４から発せられる磁束によって誘導加熱される。
このように構成された定着装置１９は、次のように動作する。
定着補助ローラ５０の回転駆動によって、定着ベルト６０は図１４中の時計方向に周回するとともに、支持ローラ４１も時計方向に回転して、加圧ローラ３０も反時計方向に回転する。定着ベルト６０は、誘導加熱部２４との対向位置で加熱される。
詳しくは、不図示の電源部からコイル部２５に１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは、２０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚである。）の高周波交番電流を流すことで、発熱層６０３に向けて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、定着ベルト６０の発熱層６０３に渦電流が生じて、発熱層６０３の電気抵抗によってジュール熱が発生して、発熱層６０３が加熱される。こうして、定着ベルト６０は、自身の発熱層６０３の発熱によって加熱される。
その後、誘導加熱部２４によって加熱された定着ベルト６０表面は、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（トナー）を加熱して溶融する。
定着位置を通過した定着ベルト６０表面は、その後に再び誘導加熱部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。
以上説明したように、本実施の形態８において、所定のキューリー点を有する磁性層６０３ａを有する発熱層６０３を具備する定着ベルト６０（発熱部材）が設けられ、定着ベルト６０の発熱層６０３における渦電流負荷が幅方向の位置によって変化するように形成されている。これにより、比較的簡易な構成で発熱効率が高く、誘導加熱部２４（磁束発生手段）によって加熱される定着ベルト６０における幅方向の温度分布が均一であって、出力画像上における定着性が良好で、定着ベルト６０の過昇温が確実に防止される。
なお、本実施の形態８では、定着ベルト６０のみを発熱部材として用いた。これに対して、定着ベルト６０及び支持ローラ４１の双方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８と同様の効果を得ることができる。
さらに、本実施の形態８においては、アルミニウムで形成される補助層６０３を定着ベルト６０に設けた。これに対して、定着ベルト６０に補助層を設けないで、支持ローラ４１をアルミニウムで形成して支持ローラ４１自体を補助層として用いることもできる。その場合にも、本実施の形態８と同様の効果を得ることができる。
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の画像形成装置に設置される定着装置を示す断面図である。 定着ローラを示す部分拡大断面図である。 定着ローラに作用する磁束の状態を示す概略図である。 定着ローラ及び発熱層を幅方向にみた模式図である。 発熱層における渦電流負荷と発熱量との関係を示すグラフである。 定着ローラにおける幅方向の温度分布を示すグラフである。 この発明の実施の形態２における定着ローラ及び発熱層を幅方向にみた模式図である。 この発明の実施の形態３における定着ローラ及び発熱層を幅方向にみた模式図である。 この発明の実施の形態４における定着ローラ及び発熱層を幅方向にみた模式図である。 この発明の実施の形態５における定着ローラ及び発熱層を幅方向にみた模式図である。 この発明の実施の形態６における定着ローラ及び発熱層を幅方向にみた模式図である。 この発明の実施の形態７における定着ローラ及び発熱層を幅方向にみた模式図である。 この発明の実施の形態８における定着装置を示す断面図である。 定着ベルトを示す部分拡大断面図である。
符号の説明
１ 画像形成装置本体（装置本体）、
１９ 定着装置、
２０ 定着ローラ（発熱部材、定着部材）
２４ 誘導加熱部（磁束発生手段）、 ２５ コイル部、 ２６ コア部、
２６ａ センターコア、 ２６ｂ サイドコア、 ２７ コイルガイド、
３０ 加圧ローラ、 ４１ 支持ローラ（ローラ部材）、
５０ 定着補助ローラ（ローラ部材）、
６０ 定着ベルト（発熱部材、定着部材）、
２０１、６０１ 離型層、 ２０２、６０２ シリコーンゴム層、
２０３、６０３ 発熱層、
２０３ａ、６０３ａ 磁性層、
２０３ｂ、２０３ｂ１〜２０３ｂ３、６０３ｂ 低抵抗層、
２０３ｃ 第２低抵抗層、 ２０３ｄ 第３低抵抗層、
２０４ 弾性層、
２０５ 芯金（補助層）、 ６０５ 補助層。

Claims (26)

  1. トナー像を加熱して当該トナー像を記録媒体に定着する定着装置であって、
    磁束を発生させる磁束発生手段と、
    外周面に対向する前記磁束発生手段から発生される前記磁束によって加熱される発熱層を有する定着ローラと、を備え、
    前記発熱層は、キューリー点が１００〜３００℃になるように形成された磁性層を備えるとともに、体積抵抗率を層厚で除して求まる渦電流負荷が幅方向の位置によって変化するように形成されたことを特徴とする定着装置。
  2. 前記発熱層は、体積抵抗率が１．０×１０-7Ω・ｍ以下になるように形成された低抵抗層を前記磁性層に対して外周面側に備えたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
  3. 前記発熱層は、体積抵抗率が５．０×１０-8Ω・ｍ以下になるように形成された低抵抗層を前記磁性層に対して外周面側に備えたことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
  4. 前記磁性層の体積抵抗率よりも低い体積抵抗率を有する補助層を前記発熱層に対して内周面側に備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の定着装置。
  5. 前記磁性層の温度がキューリー点以上になったときに前記磁束が前記発熱層を突き抜けて当該発熱層の加熱が停止されるための補助層を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の定着装置。
  6. 前記補助層と前記発熱層との間に弾性層を設けたことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の定着装置。
  7. 前記補助層は、アルミニウムからなることを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれかに記載の定着装置。
  8. 前記補助層は、前記定着ローラの芯金であることを特徴とする請求項４〜請求項７のいずれかに記載の定着装置。
  9. 前記補助層は、前記定着ローラの芯金に対して外周面側に形成されたことを特徴とする請求項４〜請求項７のいずれかに記載の定着装置。
  10. トナー像を加熱して当該トナー像を記録媒体に定着する定着装置であって、
    磁束を発生させる磁束発生手段と、
    前記磁束によって加熱される発熱層を有する発熱部材と、を備え、
    前記発熱層は、キューリー点が１００〜３００℃になるように形成された磁性層を備えるとともに、体積抵抗率を層厚で除して求まる渦電流負荷が幅方向の位置によって変化するように形成されたことを特徴とする定着装置。
  11. 前記発熱層は、体積抵抗率が１．０×１０-7Ω・ｍ以下になるように形成された低抵抗層をさらに備えたことを特徴とする請求項１０に記載の定着装置。
  12. 前記発熱層は、体積抵抗率が５．０×１０-8Ω・ｍ以下になるように形成された低抵抗層をさらに備えたことを特徴とする請求項１１に記載の定着装置。
  13. 前記発熱層を介して前記磁束発生手段に対向するとともに、前記磁性層の体積抵抗率よりも低い体積抵抗率を有する補助層をさらに備えたことを特徴とする請求項１０〜請求項１２のいずれかに記載の定着装置。
  14. 前記磁性層の温度がキューリー点以上になったときに前記磁束が前記発熱層を突き抜けて当該発熱層の加熱が停止されるための補助層を備えたことを特徴とする請求項１０〜請求項１３のいずれかに記載の定着装置。
  15. 前記補助層と前記発熱層との間に弾性層を設けたことを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の定着装置。
  16. 前記補助層は、アルミニウムからなることを特徴とする請求項１３〜請求項１５のいずれかに記載の定着装置。
  17. 前記発熱部材は、前記発熱層とは異なる材料からなる層を少なくとも１層有する多層構造体であって、
    前記異なる材料からなる層は、前記多層構造体の厚さが幅方向にわたって一定になるように形成されたことを特徴とする請求項１０〜請求項１６のいずれかに記載の定着装置。
  18. 前記発熱部材は、トナー像を溶融する定着部材であることを特徴とする請求項１０〜請求項１７のいずれかに記載の定着装置。
  19. 前記定着部材は、搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラに当接する定着ローラであることを特徴とする請求項１８に記載の定着装置。
  20. 前記定着部材は、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少なくとも２つのローラ部材に張架される定着ベルトであることを特徴とする請求項１８に記載の定着装置。
  21. 前記発熱部材は、トナー像を溶融する定着部材に当接するとともに、搬送される記録媒体を加圧する加圧ローラであることを特徴とする請求項１０〜請求項１７のいずれかに記載の定着装置。
  22. 前記発熱層は、体積抵抗率が幅方向にわたって一定になるように形成されるとともに、層厚が幅方向の位置によって変化するように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項２１のいずれかに記載の定着装置。
  23. 前記発熱層は、層厚が幅方向にわたって一定になるように形成されるとともに、体積抵抗率が幅方向の位置によって変化するように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項２１のいずれかに記載の定着装置。
  24. 前記発熱層は、渦電流負荷が所定値以下のときに、幅方向中央部の渦電流負荷が幅方向端部の渦電流負荷よりも小さくなるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項２３のいずれかに記載の定着装置。
  25. 前記発熱層は、渦電流負荷が所定値以上のときに、幅方向中央部の渦電流負荷が幅方向端部の渦電流負荷よりも大きくなるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項２３のいずれかに記載の定着装置。
  26. 請求項１〜請求項２５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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