JP2009282412A - 加熱回転体、加熱装置、定着装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】必要以上の昇温が抑制される加熱回転体を得る。
【解決手段】感温ロール１０２は、磁界Ｈの電磁誘導により発熱し、加熱設定温度以上で耐熱温度以下の温度領域にある透磁率変化開始温度から透磁率が連続的に低下し始める多層ロール１０７と、多層ロール１０７に形成されたスリット１０９とを有している。ここで、励磁コイル１１０で生成された磁界Ｈは、多層ロール１０７の感温層１０３まで侵入するため、感温層１０３を発熱しようとする。しかし、感温層１０３で発生しようとする渦電流の大きな流れがスリット１０９で遮断されるため、感温層１０３の自己発熱による発熱量を抑制できるため、発熱層１４０の発熱量に影響を与えない程度となる。これにより、感温ロール１０２の必要以上の昇温が抑制される。
【選択図】図３

Description

本発明は、加熱回転体、加熱装置、定着装置、及び画像形成装置に関する。

従来、熱源として、通電により磁界を発生するコイルと、磁界の電磁誘導により渦電流が生じて発熱する発熱体とを用いた電磁誘導発熱方式の定着装置がある。

電磁誘導発熱方式を用いた定着装置の第１例として、所定のキュリー温度を有する感温磁性材料で構成され、励磁コイルで発生する磁界の電磁誘導作用で発熱する発熱ローラと、定着ローラとでベルトを懸架し、発熱ローラ内に回転移動可能な導電性部材を配置したものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の定着装置は、発熱ローラの昇温時には導電性部材を励磁コイルと対向しない位置に移動させ、所定の温度まで上昇したら、導電性部材を励磁コイルと対向する位置に移動させて、特に非通紙部における発熱ローラの温度上昇を防いでいる。

また、電磁誘導発熱方式を用いた定着装置の第２例として、加圧ロール内に配置された誘導加熱コイルと、所定のキュリー温度特性を有し、発熱する定着ロールとしての感温磁性パイプと、感温磁性パイプの内部に非接触状態で配置された非磁性材料を有するものがある（例えば、特許文献２参照）。

特許文献２の定着装置は、感温磁性パイプの温度がキュリー温度より低い場合は、感温磁性パイプに誘導電流が流れて発熱するが、キュリー温度より高い場合は、感温磁性パイプが非磁性体となって磁束が通過し、非磁性材料に誘導電流が流れて温度上昇が止まる。

さらに、電磁誘導発熱方式を用いた定着装置の第３例として、定着ベルトが導電層と透磁性層を有するものがある（例えば、特許文献３参照）。

特許文献３の定着装置は、昇温時は、電磁誘導により発熱層が発熱する。そして、定着ベルトが定着設定温度以上となったときは、透磁性層を磁束が貫通して磁界が弱まり、発熱層の過剰な発熱が抑えられる。

特許文献１〜３の定着装置は、電磁誘導により発熱する発熱層と、昇温防止のための感温磁性層とが一体となっており、感温磁性層も電磁誘導により発熱するため、発熱層と感温磁性層の両者の発熱で過剰に昇温が行われる。
特許３５２７４４２ 特開２０００−０３０８５０ 特開平１１−２８８１９０

本発明は、加熱回転体の必要以上の昇温が抑制される加熱回転体、加熱装置、定着装置、及び画像形成装置を得ることを目的とする。

本発明の請求項１に係る加熱回転体は、磁界の電磁誘導により発熱し、加熱設定温度以上で耐熱温度以下の温度領域にある透磁率変化開始温度から透磁率が連続的に低下し始める回転体と、前記回転体に形成され、前記電磁誘導により生じる渦電流の一部を遮断する渦電流遮断手段と、を有する。

本発明の請求項２に係る加熱回転体は、少なくとも前記回転体が、加熱設定温度以上で耐熱温度以下の温度領域にある透磁率変化開始温度から透磁率が連続的に低下し始める感温層を有し、前記渦電流遮断手段が、前記感温層に形成された切込みである。

本発明の請求項３に係る加熱装置は、請求項１又は請求項２に記載の加熱回転体と、前記加熱回転体と対向配置され磁界を発生する磁界発生手段と、を有する。

本発明の請求項４に係る定着装置は、請求項３に記載の加熱装置と、前記加熱回転体の外周面に接触し、前記加熱回転体との間を通過する記録媒体上の現像剤像を該記録媒体へ定着させる加圧回転体と、を有する。

本発明の請求項５に係る定着装置は、請求項３に記載の加熱装置と、前記加熱回転体と離間配置された張架回転体と、前記加熱回転体及び前記張架回転体に巻き掛けられた定着部材と、前記定着部材の外周面に接触し、前記定着部材を前記張架回転体に向けて加圧して、前記定着部材との間を通過する記録媒体上の現像剤像を該記録媒体へ定着させる加圧回転体と、を有する。

本発明の請求項６に係る定着装置は、前記定着部材は、少なくとも表皮深さより薄い厚さの発熱層を有し、前記発熱層より前記加熱回転体の感温層の発熱量が小さくなるように前記切込みが形成されている。

本発明の請求項７に係る定着装置は、前記発熱層は、厚さ２〜２０μｍ、固有抵抗２．７×１０^−８Ωｃｍ以下の非磁性金属材料を含む。

本発明の請求項８に係る画像形成装置は、請求項４から請求項７のいずれか１項に記載の定着装置と、露光光を出射する露光部と、前記露光光で形成された潜像を現像剤で顕在化して現像剤像を形成する現像部と、前記現像部で顕在化された前記現像剤像を記録媒体上に転写する転写部と、前記転写部で前記現像剤像が転写された記録媒体を前記定着装置に搬送する搬送部と、を備えている。

請求項１の発明は、本構成を有していない場合に比較して、回転体の必要以上の昇温が抑制される。

請求項２の発明は、感温層に切込みを形成するだけでよいので、本構成を有していない場合に比較して、加熱回転体の加工が容易となる。

請求項３の発明は、本構成を有していない場合に比較して、被加熱部材を所定の加熱設定温度に近い温度で加熱することができる。

請求項４の発明は、本構成を有していない場合に比較して、記録媒体上の現像剤像を所定の加熱設定温度に近い温度で加熱して定着することができる。

請求項５の発明は、本構成を有していない場合に比較して、加熱回転体の剛性を高くすることができる。

請求項６の発明は、本構成を有していない場合に比較して、回転体の必要以上の昇温が抑制される。

請求項７の発明は、本構成を有していない場合に比較して、発熱層の熱容量を小さくすることができる。

請求項８の発明は、本構成を有していない場合に比較して、画像不良が起こりにくくなる。

本発明の加熱回転体、加熱装置、定着装置、及び画像形成装置の実施形態を図面に基づき説明する。

図１には、画像形成装置としてのプリンタ１０が示されている。プリンタ１０は、プリンタ１０の本体を構成する筐体１２に光走査装置５４が固定されており、光走査装置５４に隣接する位置に、光走査装置５４及びプリンタ１０の各部の動作を制御する制御ユニット５０が設けられている。

光走査装置５４は、図示しない光源から出射された光ビームを回転多面鏡（ポリゴンミラー）で走査し、反射ミラー等の複数の光学部品で反射して、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及び ブラック（Ｋ）の各トナーに対応した光ビーム６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋを出射するようになっている。光ビーム６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋは、それぞれ対応する各感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋに導かれる。

プリンタ１０の下方側には、記録用紙Ｐを収納する用紙トレイ１４が設けられている。用紙トレイ１４の上方には、記録用紙Ｐの先端部位置を調整する一対のレジストロール１６が設けられている。また、プリンタ１０の中央部には、画像形成ユニット１８が設けられている。画像形成ユニット１８は、前述の４つの感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋを備えており、これらが上下一列に並んでいる。

感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋの回転方向上流側には、感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋの表面を帯電する帯電ローラ２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋが設けられている。また、感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋの回転方向下流側には、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各トナーをそれぞれ感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ上に現像する現像器２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋが設けられている。

一方、感光体２０Ｙ、２０Ｍには第１中間転写体２６が接触し、感光体２０Ｃ、２０Ｋには第２中間転写体２８が接触している。そして、第１中間転写体２６、第２中間転写体２８には第３中間転写体３０が接触している。第３中間転写体３０と対向する位置には、転写ロール３２が設けられている。これにより、転写ロール３２と第３中間転写体３０との間を記録用紙Ｐが搬送され、第３中間転写体３０上のトナー像を記録用紙Ｐに転写させる。

記録用紙Ｐが搬送される用紙搬送路３４の下流には、定着装置１００が設けられている。定着装置１００は、定着ベルト１２２と加圧ロール１０４を有しており、記録用紙Ｐを加熱・加圧してトナー像を記録用紙Ｐに定着させる。トナー像が定着された記録用紙Ｐは、用紙搬送ロール３６でプリンタ１０の上部に設けられたトレイ３８に排出される。

ここで、プリンタ１０の画像形成について説明する。

画像形成が開始されると、各感光体２０Ｙ〜２０Ｋの表面が帯電ローラ２２Ｙ〜２２Ｋによって一様に帯電される。そして、光走査装置５４から出力画像に対応した光ビーム６０Ｙ〜６０Ｋが、帯電後の感光体２０Ｙ〜２０Ｋの表面に照射され、感光体２０Ｙ〜２０Ｋ上に各色分解画像に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像に対して、現像器２４Ｙ〜２４Ｋが選択的に各色、すなわちＹ〜Ｋのトナーを付与し、感光体２０Ｙ〜２０Ｋ上にＹ〜Ｋ色のトナー像が形成される。

その後、マゼンタ用の感光体２０Ｍから第１中間転写体２６にマゼンタのトナー像が一次転写される。また、イエロー用の感光体２０Ｙから第１中間転写体２６にイエローのトナー像が一次転写され、第１中間転写体２６上で前記マゼンタのトナー像に重ね合わされる。

一方、同様にブラック用の感光体２０Ｋから第２中間転写体２８にブラックのトナー像が一次転写される。また、シアン用の感光体２０Ｃから第２中間転写体２８にシアンのトナー像が一次転写され、第２中間転写体２８上で前記ブラックのトナー像に重ね合わされる。

第１中間転写体２６へ一次転写されたマゼンタとイエローのトナー像は、第３中間転写体３０へ二次転写される。一方、第２中間転写体２８へ一次転写されたブラックとシアンのトナー像も、第３中間転写体３０へ二次転写される。ここで、先に二次転写されているマゼンタ 、イエローのトナー像と、シアン、ブラックのトナー像とが重ね合わされ、カラー（３色）とブラックのフルカラートナー像が第３中間転写体３０上に形成される。

二次転写されたフルカラートナー像は、第３中間転写体３０と転写ロール３２との間のニップ部に達する。そのタイミングに同期して、レジストロール１６から記録用紙Ｐが当該ニップ部に搬送され、記録用紙Ｐ上にフルカラートナー像が三次転写（最終転写）される。

この記録用紙Ｐは、その後、定着装置１００に送られ、定着ベルト１２２と加圧ロール１０４とのニップ部を通過する。その際、定着ベルト１２２と加圧ロール１０４とから与えられる熱と圧力との作用により、フルカラートナー像が記録用紙Ｐに定着される。定着後、記録用紙Ｐは用紙搬送ロール３６によりトレイ３８に排出され、記録用紙Ｐへのフルカラー画像形成が終了する。

次に、本実施形態に係る定着装置１００について説明する。

図２に示すように、定着装置１００は、記録用紙Ｐの進入又は排出を行うための開口１２０Ａ、１２０Ｂが形成された筐体１２０を備えている。筐体１２０の内部には、加熱回転体としての感温ロール１０２が設けられている。感温ロール１０２の両端部は、筐体１２０の図示しない側壁に形成された中空の軸部に、ベアリングを介して回転可能に支持されている。また、感温ロール１０２の一方端には、感温ロール１０２を回転駆動するモータ（図示省略）に接続されるギヤが接着されている。ここで、モータが作動すると、感温ロール１０２は矢印方向へ回転する。

感温ロール１０２の外周面と対向する位置には、絶縁性の材料で構成されたボビン１０８が配置されている。ボビン１０８は、感温ロール１０２の外周面に倣った略円弧状に形成されており、感温ロール１０２とは反対側の面の略中央部から凸部１０８Ａが突設されている。ボビン１０８と感温ロール１０２との間隔は１〜３ｍｍ程度となっている。

ボビン１０８には、通電によって磁界Ｈを発生する励磁コイル１１０が、凸部１０８Ａを中心として軸方向（図２の紙面奥行き方向）に複数回巻き回されている。励磁コイル１１０と対向する位置には、ボビン１０８の円弧状に倣って略円弧状に形成された磁性体コア１１２が配置され、ボビン１０８に支持されている。なお、定着装置１００では、励磁コイル１１０と感温ロール１０２で、加熱装置としての加熱部１１１が構成されている。

また、感温ロール１０２の内側で、感温ロール１０２の内周面と１．０〜１．５ｍｍ離れた位置には、誘導体１１８が設けられている。誘導体１１８は、非磁性体であるアルミニウムからなり、感温ロール１０２の内周面に沿って対向する円弧形状とされている。なお、誘導体１１８の両端は、前述の筐体１２０の軸部に固定されている。また、誘導体１１８は、感温ロール１０２の後述する感温層１０３を磁界Ｈの磁束が貫通した場合に、磁界Ｈの磁束を誘導する位置に予め配置されている。

一方、感温ロール１０２のボビン１０８と反対側には、所定の距離（例えば、３０ｍｍ）離れた位置に、張架回転体としての張架ロール１１４が配設されている。張架ロール１１４は、芯金１１６と、芯金１１６の周囲に被覆されたシリコンゴム層及び離型層とで構成されている。また、張架ロール１１４は、芯金１１６が筐体１２０に回転可能に設けられている。

感温ロール１０２及び張架ロール１１４には、定着部材としての定着ベルト１２２が巻き掛けられている。ここで、感温ロール１０２がモータの回転によって矢印方向へ回転すると、定着ベルト１２２が回転して、張架ロール１１４が感温ロール１０２と同方向に回転するようになっている。

定着ベルト１２２を間に挟んで張架ロール１１４と対向する位置には、定着ベルト１２２の回転に対して従動回転する加圧ロール１０４が設けられている。加圧ロール１０４は、アルミニウム等の金属からなる芯金１０６の周囲に、厚さ５ｍｍの発泡シリコンゴムスポンジ弾性層を設け、さらに発泡シリコンゴムスポンジ弾性層の外側に、厚さ５０μｍのカーボン入りＰＦＡからなる離型層を被覆した構成となっている。

また、加圧ロール１０４は、定着ベルト１２２の外周面に圧接されているため、定着ベルト１２２と加圧ロール１０４の接触部（ニップ部）では、加圧ロール１０４外周面が凹状となっている。ここで、加圧ロール１０４は、定着ベルト１２２の外周面に接触し、定着ベルト１２２を張架ロール１１４に向けて加圧して、定着ベルト１２２との間を通過するトナー像Ｔを記録用紙Ｐに定着させる。

一方、定着ベルト１２２の感温ロール１０２側の外周面と対向する位置には、定着ベルト１２２の温度を測定する非接触式の温度センサ１２４が設けられている。温度センサ１２４は、熱電対を有し定着ベルト１２２から与えられる熱量を温度換算することで、定着ベルト１２２の表面温度を間接的に予測計測する。温度センサ１２４の取付位置は、記録用紙Ｐのサイズの大小によって測定値が変わらないように、定着ベルト１２２の幅方向の略中央部となっている。

図４（ｂ）に示すように、温度センサ１２４は、配線１２７を介して前述の制御ユニット５０（図１参照）の内部に設けられた制御回路１２８に接続されている。また、制御回路１２８は、配線１３０を介して通電回路１３２に接続されており、通電回路１３２は、配線１３４、１３６を介して前述の励磁コイル１１０に接続されている。通電回路１３２は、制御回路１２８から送られる電気信号に基づいて駆動又は駆動停止され、配線１３４、１３６を介して励磁コイル１１０に所定の周波数の交流電流を供給（矢印方向）又は供給停止するようになっている。

ここで、制御回路１２８は、温度センサ１２４から送られた電気量に基づいて温度換算を行い、定着ベルト１２２表面の温度を測定する。そして、この測定温度と、予め記憶させてある定着設定温度（本実施形態では１７０℃）とを比較して、測定温度が定着設定温度よりも低い場合は、通電回路１３２を駆動して励磁コイル１１０に通電し、磁気回路としての磁界Ｈ（図２参照）を発生させる。測定温度が定着設定温度よりも高い場合は、通電回路１３２を停止するようになっている。

一方、定着ベルト１２２と加圧ロール１０４の接触部（ニップ部）出口側には、剥離部材１２６が設けられている。剥離部材１２６は、一端が固定された支持部１２６Ａと、支持部１２６Ａに支持されている剥離シート１２６Ｂとで構成されている。剥離シート１２６Ｂの先端は、定着ベルト１２２に近接又は接触するように配置されている。

次に、感温ロール１０２の構成について説明する。

図３（ａ）、（ｂ）、及び図４（ａ）に示すように、感温ロール１０２は、内側から外側に向けて厚さ２００μｍ（１５０〜２００μｍ以下）の感温層１０３及び厚さ３０μｍのＰＦＡからなる離型層１０５が積層され一体となった多層ロール１０７と、多層ロール１０７の外周面に形成された複数のスリット１０９とで構成されている。

感温層１０３は、感温ロール１０２の強度を保持するための基層に位置しており、鉄、ニッケル、クロム、シリコン、ホウ素、ニオブ、銅、ジルコニウム、コバルト等からなる合金で構成される金属軟磁性材料が用いられる。また、感温層１０３は、感温ロール１０２の耐熱温度（熱による機能低下や変形などが始まる温度）以下で、定着装置１００の定着設定温度（感温ロール１０２で必要とされる定着温度）以上の温度領域に、透磁率が連続的に低下し始める透磁率変化開始温度を有するものが用いられる。

なお、透磁率変化開始温度とは、図５に示すように、透磁率（ＪＩＳ−Ｃ２５３１で測定）が連続的に低下し始める温度であり、磁界の磁束の貫通量が変化し始める点をいう。また、透磁率変化開始温度は、キュリー点とは異なるものであり、１５０℃〜２３０℃で設定されることが好ましい。

本実施形態では、耐熱温度２４０℃、定着設定温度１７０℃と設定し、感温層１０３として、透磁率変化開始温度が２１０℃程度の鉄−ニッケル合金を用いている。感温層１０３の固有抵抗は、６０×１０^−８Ωｍ以上であり、厚さは２００μｍとなっている。

また、感温層１０３は、透磁率変化開始温度より低い温度では強磁性体であり、前述の磁界Ｈ（図２参照）を侵入させる。また、透磁率変化開始温度を超えると、透磁率が低下し始め、キュリー点に到達すると非磁性体（常磁性体）となって磁束密度が低下し、磁界Ｈの磁束貫通量が非常に多くなる。

感温層１０３の感温機能を十分に発現させるためには、透磁率変化開始温度より低い温度で磁界Ｈが侵入できる深さを示す表皮深さδを、感温層１０３の厚み以下にする必要がある。表皮深さδは（１）式で与えられる。逆に、感温層１０３の厚みを表皮深さδ以上にする必要があるともいえる。

（１）式において、ρは固有抵抗、ｆは周波数（電磁誘導加熱周波数）、μｒは比透磁率（室温）である。例えばいま、ρ≧７０×１０^−８Ωｍ、ｆ≧２０ｋＨｚを必要条件として、（１）式に基づいて例えばδ≦２００μｍとなる比透磁率を求めると、少なくとも比透磁率μｒ≧２３０が必要となる。本実施形態の感温層１２４は、比透磁率μｒが２３０以上となるように、予め熱処理（焼鈍）によって高透磁率化されている。感温層１０３の材料の固有抵抗ρは例えばＪＩＳ Ｋ７１９４などの方法で求められる。

一方、スリット１０９は、長さ１０ｍｍ、幅０．２ｍｍの切込みで構成されており、励磁コイル１１０（図２参照）の電磁誘導作用により発生する渦電流Ｂ１の流れる方向と交差する方向（ループを遮断する方向）に形成されている。本実施形態では、スリット１０９の形成方向が、感温ロール１０２の回転方向（矢印Ｒ方向）と同じとなっている。

複数のスリット１０９は、感温ロール１０２の幅方向（矢印Ｘ方向）に１５ｍｍの等間隔で１１箇所形成された第１スリット列１０９Ａと、同様に１５ｍｍの等間隔で１０箇所形成された第２スリット列１０９Ｂとで構成されている。第１スリット列１０９Ａと第２スリット列１０９Ｂの各スリットは、互いにずれた千鳥配置となっており、いずれも感温ロール１０２の周方向全体に均等に配置されている。

また、第１スリット列１０９Ａと第２スリット列１０９Ｂは、それぞれのスリット１０９の両端部が、感温ロール１０２の幅方向の中心線Ｍから互いに延出されており、幅方向に見て各端部が重なりあっている。ここで、スリット１０９の量、スリット間隔、スリット同士のオーバーラップ範囲を変更することにより、感温ロール１０２で発生する渦電流量が調整される。

次に、定着ベルト１２２の構成について説明する。

図４（ａ）に示すように、定着ベルト１２２は、内側から外側に向けて厚さ２００μｍ（１５０〜２００μｍ以下）のポリイミト゛からなる基層１３８、厚さ１２μｍ（５〜２０μｍ）の発熱層１４０、厚さ４００μｍの弾性層１４２、及び厚さ３０μｍの離型層１４４が、積層され一体化された構成となっている。また、定着ベルト１２２は、直径を３０ｍｍ、幅方向長さを３００ｍｍとしている。

発熱層１４０は、前述の磁界Ｈ（図２参照）を打ち消す磁界を生成するように渦電流が流れる電磁誘導作用により発熱する金属材料が用いられる。このような金属材料としては、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、亜鉛、錫、鉛、ビスマス、ベリリウム、アンチモン、又はこれらの合金を用いることができる。また、定着装置１００のウォームアップ時間を短くするためにも、発熱層１４０の厚さはできるだけ薄くした方がよく、発熱層１４０として厚さ５〜２０μｍ、固有抵抗２．７×１０^−８Ωｃｍ以下の非磁性金属材料を用いれば、汎用電源が活用できる交流周波数２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲において必要な発熱量を効率よく得ることができる。５μｍ以下であると、メッキや金属ペーストで形成した場合に均一な層を構成しずらく、温度分布むらができるため５μｍ以上が望ましい。また、２０μｍ以上であると、発熱層１４０の抵抗値が小さくなるために渦電流損が得にくくなるため、２０μｍ以下が望ましい。本実施形態では、発熱効率とコストの観点から、銅を用い、厚さを１２μｍとしている。これは表皮深さδよりも十分に薄いため、磁束を貫通させる。

弾性層１４２は、優れた弾性と耐熱性が得られる等の観点から、シリコン系ゴム、又はフッ素系ゴムが用いられ、本実施形態ではシリコンゴムを用いている。

離型層１４４は、記録用紙Ｐ上で溶融されたトナーＴ（図２参照）との接着力を弱めて、記録用紙Ｐを定着ベルト１２２から剥離し易くするために設けられる。優れた表面離型性を得るためには、離型層１４４として、フッ素樹脂、シリコン樹脂、又はポリイミド樹脂を用いることが用いられ、本実施形態ではＰＦＡ（四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂）を用いている。

次に、本発明の実施形態の作用について説明する。

図１に示すように、前述のプリンタ１０の画像形成工程を経て、トナーＴが転写された記録用紙Ｐが定着装置１００に送られる。

続いて、定着装置１００では、制御ユニット５０によってモータ（図示省略）が駆動され、感温ロール１０２が矢印方向へ回転する。これにより、定着ベルト１２２、張架ロール１１４、及び加圧ロール１０４が回転する。このとき、制御回路１２８からの電気信号に基づいて通電回路１３２が駆動され、励磁コイル１１０に交流電流が供給される。

ここで、図６（ａ）に示すように、励磁コイル１１０に交流電流が供給されると、励磁コイル１１０の周囲に磁気回路としての磁界Ｈが生成消滅を繰り返す。そして、磁界Ｈが定着ベルト１２２の発熱層１４０を横切ると、磁界Ｈの変化を妨げる磁界が生じるように発熱層１４０に渦電流が発生する。発熱層１４０は、発熱層１４０の表皮抵抗、及び発熱層１４０を流れる渦電流の大きさに比例して発熱し、これによって定着ベルト１２２が加熱される。なお、磁界Ｈは、感温ロール１０２の感温層１０３に到達し、閉磁路を形成している。

続いて、図１に示すように、定着装置１００に送り込まれた記録用紙Ｐは、所定の定着設定温度（１７０℃）となっている定着ベルト１２２及び張架ロール１１４と加圧ロール１０４とによって加熱押圧され、トナー画像が記録用紙Ｐ表面に定着される。定着装置１００から排出された記録用紙Ｐは、用紙搬送ロール３６によりトレイ３８に排出される。

ここで、感温ロール１０２の作用について説明する。

図６（ａ）に示すように、励磁コイル１１０で生成された磁界Ｈ１は、感温層１０３まで侵入する。感温層１０３は金属のため、感温層１０３も磁界Ｈ１の電磁誘導作用により渦電流が発生し、発熱しようとする。

しかし、図３（ｂ）に示すように、感温層１０３で発生しようとする渦電流Ｂ１の大きな流れは、スリット１０９で遮断される。そして、感温層１０３の各スリット１０９間では、ごく僅かな渦電流しか発生せず、感温ロール１０２の過剰な昇温が抑制される。このため、感温層１０３の発熱量は、定着ベルト１２２の発熱層１４０の発熱量にほとんど影響を与えない程度となる。

これにより、図７に示すように、昇温時の定着ベルト１２２のピーク温度は、スリット１０９が無く過剰な加熱が行われる従来の加熱ロールを用いた場合に比較して、低く抑えられる。また、複数枚の記録用紙Ｐの連続定着で定着ベルト１２２の温度が低下したとき、励磁コイル１１０に通電して昇温を行っても、ほとんど定着ベルト１２２の発熱層１４０のみの発熱となるので、定着ベルト１２２の温度を、定着設定温度に近い温度とすることが可能となる。

このように、本実施形態の定着装置１００を用いた場合では、感温ロール１０２の自己発熱による発熱量が抑制され、感温ロール１０２及び定着ベルト１２２の過剰な昇温が抑えられるため、トナーＴが必要以上の高温溶融状態になりにくくなり、画像汚れが抑制される。

続いて、図６（ｂ）に示すように、感温層１０３の温度が透磁率変化開始温度以上となった場合は、感温層１０３の透磁率が低下するため、磁界Ｈ１が感温層１０３を貫通して誘導体１１８に向かう。このとき、誘導体１１８においても磁界Ｈ１が貫通されるため、閉磁路を形成しにくくなり、磁界Ｈ１が弱まって磁界Ｈ２となり、発熱層１４０の発熱量が低減される。これにより、図７に示すように、定着ベルト１２２の必要以上の昇温が抑制される。

なお、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、感温ロール１０２の他の実施例として、励磁コイルを内包する方式の感温ロール１５０を用いることも可能である。

感温ロール１５０は、感温層１０３と同様の材質からなる感温層１５２が内側に配置され、離型層が外側に積層された円筒状の多層ロール１５４で構成されている。多層ロール１５４の内側中央には、一端から他端まで螺旋状の励磁コイル１５６が挿通されている。

励磁コイル１５６は、図示しない通電回路に接続されており、通電によって磁界を発生させる。また、多層ロール１５４の外周面と対向する位置には、図示しない非磁性体からなる誘導体が設けられている。

多層ロール１５４には、複数のスリット１６０が形成されている。スリット１６０は、長さ１０ｍｍ、幅０．２ｍｍの切込みで構成されており、励磁コイル１５６の電磁誘導作用により発生する渦電流Ｂ２の流れる方向と交差する方向（ループを遮断する方向）に形成されている。ここでは、スリット１６０の形成方向が、多層ロール１５４の幅方向（矢印Ｘ方向）と同じとなっている。

複数のスリット１６０は、多層ロール１５４の幅方向（矢印Ｘ方向）に１５ｍｍの等間隔で５箇所形成された第１スリット列１６０Ａと、第１スリット列１６０Ａから周方向に１５ｍｍずれた位置で幅方向に１５ｍｍの等間隔で４箇所形成された第２スリット列１６０Ｂとで構成されている。

第１スリット列１６０Ａと第２スリット列１６０Ｂの各スリットは、互いにずれた千鳥配置となっている。なお、第１スリット列１６０Ａ及び第２スリット列１６０Ｂは、多層ロール１５４の周方向全体に等間隔で交互に設けられている。また、第１スリット列１６０Ａと第２スリット列１６０Ｂは、それぞれのスリット１６０の両端部が、多層ロール１５４の幅方向に見て重なりあっている。ここで、スリット１６０の量、スリット間隔、スリット同士のオーバーラップ範囲を変更することにより、感温ロール１５０で発生する渦電流量が調整される。

この感温ロール１５０のように、渦電流Ｂ２が周方向に延びる複数のループを形成するときは、幅方向に延びるスリット１６０を形成することで渦電流Ｂ２のループが遮断され、感温層１５２の発熱が抑制される。これにより、感温ロール１５０の過剰な昇温が抑制される。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。

プリンタ１０は、固体の現像剤を用いる乾式の電子写真方式だけでなく、液体現像剤を用いるものであってもよい。また、定着ベルト１２２の温度検知手段として、非接触式の温度センサ１２４の代わりに、定着ベルト１２２の内側に配置され内周面と接触するサーミスタを用いてもよい。さらに、予め温度の換算を設定しておけば、温度センサ１２４は、加圧ロール１０４の表面と対向する位置に設けてもよい。

スリット１０９、１６０は、渦電流を遮断可能であれば、斜め方向に形成されていてもよい。また、渦電流遮断手段は、スリット１０９、１６０に限らず、例えば、導電性の低い樹脂材料を感温層１０３、１５２に部分的に埋め込んでもよい。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の断面図である。 （ａ）本発明の実施形態に係る感温ロールにスリットが形成された状態を示す斜視図である。（ｂ）本発明の実施形態に係る感温層に流れる渦電流をスリットで遮断した状態を示す模式図である。 （ａ）本発明の実施形態に係る感温ロール及び定着ベルトの断面図である。（ｂ）本発明の実施形態に係る制御回路及び通電回路の接続図である。 本発明の実施形態に係る感温磁性部材の透磁率と温度の関係を示した模式図である。 （ａ）、（ｂ）本発明の実施形態に係る定着ベルト及び感温ロールを磁界が貫通する状態を示した模式図である。 本発明の実施形態に係る感温ロール及び定着ベルトと従来例の加熱ロールとについて時間と温度の関係を比較したグラフである。 （ａ）本発明の他の実施例として感温ロールにスリットが形成された状態を示す斜視図である。（ｂ）本発明の他の実施例として感温層に流れる渦電流をスリットで遮断した状態を示す模式図である。

符号の説明

１０ プリンタ（画像形成装置）
１８ 画像形成ユニット（露光部）
２４ 現像器（現像部）
３２ 転写ロール（転写部）
３４ 用紙搬送路（搬送部）
１００ 定着装置（定着装置）
１０２ 感温ロール（加熱回転体）
１０３ 感温層（感温層）１０７ 多層ロール（回転体）
１０４ 加圧ロール（加圧回転体）
１０９ スリット（渦電流遮断手段、切込み）
１１０ 励磁コイル（磁界発生手段）
１１１ 加熱部（加熱装置）
１１４ 張架ロール（張架回転体）
１２２ 定着ベルト（定着部材）
１４０ 発熱層（発熱層）
１５０ 感温ロール（加熱回転体）
１５２ 感温層（感温層）
１５４ 多層ロール（回転体）
Ｈ 磁界
Ｐ 記録媒体（記録媒体）
Ｔ トナー（現像剤）

Claims (8)

1. 磁界の電磁誘導により発熱し、加熱設定温度以上で耐熱温度以下の温度領域にある透磁率変化開始温度から透磁率が連続的に低下し始める回転体と、
   前記回転体に形成され、前記電磁誘導により生じる渦電流の一部を遮断する渦電流遮断手段と、
   を有する加熱回転体。
2. 少なくとも前記回転体が、加熱設定温度以上で耐熱温度以下の温度領域にある透磁率変化開始温度から透磁率が連続的に低下し始める感温層を有し、
   前記渦電流遮断手段が、前記感温層に形成された切込みである請求項１に記載の加熱回転体。
3. 請求項１又は請求項２に記載の加熱回転体と、
   前記加熱回転体と対向配置され磁界を発生する磁界発生手段と、
   を有する加熱装置。
4. 請求項３に記載の加熱装置と、
   前記加熱回転体の外周面に接触し、前記加熱回転体との間を通過する記録媒体上の現像剤像を該記録媒体へ定着させる加圧回転体と、
   を有する定着装置。
5. 請求項３に記載の加熱装置と、
   前記加熱回転体と離間配置された張架回転体と、
   前記加熱回転体及び前記張架回転体に巻き掛けられた定着部材と、
   前記定着部材の外周面に接触し、前記定着部材を前記張架回転体に向けて加圧して、前記定着部材との間を通過する記録媒体上の現像剤像を該記録媒体へ定着させる加圧回転体と、
   を有する定着装置。
6. 前記定着部材は、少なくとも表皮深さより薄い厚さの発熱層を有し、前記発熱層より前記加熱回転体の感温層の発熱量が小さくなるように前記切込みが形成された請求項５に記載の定着装置。
7. 前記発熱層は、厚さ２〜２０μｍ、固有抵抗２．７×１０^−８Ωｃｍ以下の非磁性金属材料を含む請求項６に記載の定着装置。
8. 請求項４から請求項７のいずれか１項に記載の定着装置と、
   露光光を出射する露光部と、
   前記露光光で形成された潜像を現像剤で顕在化して現像剤像を形成する現像部と、
   前記現像部で顕在化された前記現像剤像を記録媒体上に転写する転写部と、
   前記転写部で前記現像剤像が転写された記録媒体を前記定着装置に搬送する搬送部と、
   を備えた画像形成装置。

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