JP2010232066A - 電磁誘導加熱体及びこれを用いた電磁誘導加熱装置、定着装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造性に優れた誘導加熱用多層金属からなる電磁誘導加熱体及びこれを用いた電磁誘導加熱装置、定着装置、画像形成装置を提供する。
【解決手段】温度によって透磁率が変化する感温磁性材料からなる基層３１１と、前記基層の表面に積層され、電磁誘導によって発熱する発熱層３１２と、前記発熱層の表面に積層され、温度によって透磁率が変化する感温磁性材料からなる保護層３１３とを備え、前記基層と前記発熱層と前記保護層を一体的に積層したクラッド材を塑性加工することにより薄くした。
【選択図】図１

Description

この発明は、電磁誘導加熱体及びこれを用いた電磁誘導加熱装置、定着装置、画像形成装置に関するものである。

従来、上記電磁誘導加熱体及びこれを用いた定着装置に関連する技術としては、例えば、特許第３４９９２３３号公報、特開２００３−２２３０６３号公報、特開２００３−２３３２６０号公報、特開２００５−２０５４８６号公報及び特開２００８−２０９４８７号公報等に開示されたものが既に提案されている。

上記特許第３４９９２３３号公報に係る金属円筒体は、電子写真式プリンターや複写機において、感光体又は定着用ローラとして使用可能な金属円筒体に関するものであり、塑性加工された金属組織を呈しており、厚さの公差が±２．５μｍ以内であるように構成したものであります。

また、上記特開２００３−２２３０６３号公報に係る定着装置は、磁性金属層と非磁性金属層から構成される定着ローラであって、前記非磁性金属層は、前記磁性金属層よりも外側に設けられ、かつ前記磁性金属層より薄く構成されているものである。

さらに、上記特開２００３−２３３２６０号公報に係る定着装置は、内部空間が形成された無端帯状若しくは中空円筒状の回転可能な定着部材と、該定着部材の内部空間内に配設され発熱して該定着部材を加熱する発熱体と、上記定着部材に圧接する加圧部材とを備え、未定着像を担持する記録材を上記定着部材及び上記加圧部材によって挟持搬送しながら加熱及び加圧することにより上記未定着像を上記記録材に定着させる定着装置において、定着部材は、少なくとも、基層をなす第一金属層と、該第一金属層の外側に設けられる第二金属層とを含む複数の金属層を有し、該第二金属層が上記第一金属層よりも大きい熱伝導率の金属材料で形成されているものである。

又、上記特開２００５−２０５４８６号公報に係る複合金属板を用いた絞りしごき成形体の製造方法は、例えば、プリンターやコピー機の感光ドラム基体、現像ロール、定着ロール、転写ロール、紙送りロール、帯電ロール等の各種ロール、ベルト、スリーブ、パイプなど、直径に対して長さが大きい長尺の薄肉化円筒体の成形にも用いられるものであり、母材の片面又は両面に、該母材より溶解度が大きい金属を被覆層として被覆した複合金属板を絞りしごき加工して有底シームレス缶体を成形し、
該有底シームレス缶体を溶解液に浸漬して前記被覆層を溶解液で溶解・除去して薄肉化有底シームレス缶体を得るように構成したものである。

更に、上記特開２００８−２０９４８７号公報に係る加熱装置は、磁界を発生する磁界発生手段と、
前記磁界発生手段と対向配置され、少なくとも前記磁界によって電磁誘導され発熱する発熱層と、前記発熱層を支持する支持層とを含み、下記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の条件を満たすｎ層（ｎ≧２）の金属層を有する加熱回転部材と、
を備えるように構成したものであり、
（ａ）前記金属層の総厚みｔが３０μｍ以上で、且つ２００μｍ以下であること。
（ｂ）下記（１）式及び（２）式を満足すること。
金属層の総厚みｔ＜δ１＋δ２＋δ３＋・・・＋δｎ (１)
第ｎ層の金属層の厚みｔｎ＜δｎ （２）
但し、δは金属の表皮深さを示し、第１層、第２層、第３層、・・・、第ｎ層の表皮深さδ１、δ２、δ３、・・・、δｎは、δ１＝５０３√(ρ１/ｆ×μ１)、δ２＝５０３√(ρ２/ｆ×μ２)、δ３＝５０３√(ρ３/ｆ×μ３)、δｎ＝５０３√(ρｎ/ｆ×μｎ)である。ρｎは各金属層の固有抵抗、ｆは磁界発生手段における信号の周波数、μｎは各金属層の室温における比透磁率である。
（ｃ）下記（３）式を満足すること
１／Ｒ≦１／Ｒ１＋１／Ｒ２＋１／Ｒ３＋・・・＋１／Ｒｎ (３)
但し、Ｒは固有抵抗値と厚さの比で、Ｒ１＝ρ１／ｔ１、Ｒ２＝ρ２／ｔ２、Ｒ３＝ρ３／ｔ３、Ｒｎ＝ρｎ／ｔｎである。

特許第３４９９２３３号公報 特開２００３−２２３０６３号公報 特開２００３−２３３２６０号公報 特開２００５−２０５４８６号公報 特開２００８−２０９４８７号公報

ところで、この発明が解決しようとする課題は、製造性に優れた誘導加熱用多層金属からなる電磁誘導加熱体及びこれを用いた電磁誘導加熱装置、定着装置、画像形成装置を提供することにある。

すなわち、請求項１に記載された発明は、温度によって透磁率が変化する感温磁性材料からなる基層と、
前記基層の表面に積層され、電磁誘導によって発熱する発熱層と、
前記発熱層の表面に積層され、温度によって透磁率が変化する感温磁性材料からなる保護層とを備え、
前記基層と前記発熱層と前記保護層を一体的に積層したクラッド材を塑性加工することにより薄くしたことを特徴とする電磁誘導加熱体である。

また、請求項２に記載された発明は、前記基層及び前記保護層は、二元系Ｆｅ−Ｎｉ合金、又は三元系Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導加熱体である。

さらに、請求項３に記載された発明は、前記保護層を形成する感温磁性材料と基層を形成する感温磁性材料は異なり、前記保護層の透磁率変化開始温度が、前記基層の透磁率変化開始温度よりも低く設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁誘導加熱体である。

又、請求項４に記載された発明は、前記発熱層は、非磁性体によって形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電磁誘導加熱体である。

更に、請求項５に記載された発明は、前記発熱層は、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌの何れかから形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電磁誘導加熱体である。

また、請求項６に記載された発明は、電磁誘導によって発熱する発熱層の裏面側に、温度によって透磁率が変化する感温磁性材料からなる基層を積層するとともに、前記発熱層の表面側に温度によって透磁率が変化する感温磁性材料からなる保護層を一体的に積層したクラッド材を、塑性加工することにより薄くした電磁誘導加熱体を有し、他の部材を加熱しつつ回転する加熱回転体と、
前記加熱回転体の内部又は外部に対向配置され、前記加熱回転体を電磁誘導によって発熱させる磁界を発生させる磁界発生手段とを備えたことを特徴とする電磁誘導加熱装置である。

さらに、請求項７に記載された発明は、前記保護層は、少なくとも前記磁界発生手段で発生された磁界による磁束が前記発熱層まで透過する厚さに設定されていることを特徴とする請求項６に記載の電磁誘導加熱装置である。

又、請求項８に記載された発明は、電磁誘導によって発熱する発熱層の裏面側に、温度によって透磁率が変化する感温磁性材料からなる基層を積層するとともに、前記発熱層の表面側に温度によって透磁率が変化する感温磁性材料からなる保護層を一体的に積層したクラッド材を、塑性加工することにより薄くした電磁誘導加熱体を有し、他の部材を加熱しつつ回転する加熱回転体と、
前記加熱回転体に圧接され、当該加熱回転体との間に形成される圧接部を通過する未定着トナー像を担持した記録媒体を加圧しつつ回転する加圧回転体と、
前記加熱回転体の内部又は外部に対向配置され、前記加熱回転体を電磁誘導によって発熱させる磁界を発生させる磁界発生手段とを備えたことを特徴とする定着装置である。

更に、請求項９に記載された発明は、像担持体上にトナー像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部によって像担持体上に形成されたトナー像を、直接又は中間転写体を介して記録媒体に転写する転写手段と、
前記記録媒体上に転写された未定着トナー像を定着する定着手段とを備え、
前記定着手段として、請求項８に記載された定着装置を用いたことを特徴とする画像形成装置である。

請求項１に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比較して、薄く加工する際の製造性に優れた電磁誘導加熱体を提供することができる。

また、請求項２に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比較して、過剰な温度上昇を抑制することが可能となる。

又、請求項３に係る発明によれば、保護層の透磁率変化開始温度が、前記基層の透磁率変化開始温度よりも高く設定されている場合に比較して、過剰な温度上昇を抑制することが可能となる。

さらに、請求項４に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比較して、過剰な温度上昇を抑制することが可能となる。

更に、請求項５に記載された発明によれば、本構成を有しない場合に比較して、効率良い発熱が可能となる。

また、請求項６に記載された発明によれば、本構成を有しない場合に比較して、製造性に優れた電磁誘導加熱装置を提供することができる。

また、請求項７に記載された発明によれば、本構成を有しない場合に比較して、効率良い発熱が可能となる。

さらに、請求項８に記載された発明によれば、本構成を有しない場合に比較して、製造性に優れた定着装置を提供することができる。

又、請求項９に記載された発明によれば、本構成を有しない場合に比較して、製造性に優れた電磁誘導加熱体を用いた画像形成装置を提供することができる。

この発明の実施の形態１に係る電磁誘導加熱体を用いた定着ベルトを示す断面構成図である。 この発明の実施の形態１に係る定着装置を適用した画像形成装置としてのカラー画像形成装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１に係る電磁誘導加熱体を用いた定着装置を示す断面構成図である。 感温磁性材料の成分比によるキュリー点の変化を示すグラフである。 発熱制御部材の感温磁性を示すグラフである。 交番磁界発生装置にて生成される磁界が各部材を通過する状態を示す断面構成図である。 交番磁界発生装置にて生成される磁界が各部材を通過する状態を示す構成図である。 クラッド材を示す斜視構成図である。 クラッド材を加工した状態を示す断面構成図である。 定着ベルトの製造工程を示す断面構成図である。 定着ベルトの端部を支持する構造を示す構成図である。 この発明の実施の形態１に係る定着装置を示す構成図である。 交番磁界発生装置を示す構成図である。 交番磁界発生装置にて生成される磁界が各部材を通過する状態を示す構成図である。 定着ベルトの加熱時の温度変化を示すグラフである。 定着ベルトの軸方向に沿った温度分布を示す説明図である。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

実施の形態１
図２はこの発明の実施の形態１に係る電磁誘導加熱体を用いた定着装置が適用された画像形成装置としてのカラー画像形成装置を示すものである。このカラー画像形成装置１は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）２から送られてくる画像データをプリントするプリンターとしての機能以外に、画像読取装置３によって読み取られた図示しない原稿の画像を複写する複写機や、画像情報を送受信するファクシミリとしても機能するように構成されている。

カラー画像形成装置１の内部には、図２に示すように、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）２や画像読取装置３から送られてくる画像データに対して、必要に応じて、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消し、色／移動編集等の予め定められた画像処理を施す画像処理部４が配設されているとともに、カラー画像形成装置１全体の動作を制御する制御部５が配設されている。

そして、上記の如く画像処理部４で予め定められた画像処理が施された画像データは、同じく画像処理部４によって、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４色の画像データに変換され、次に述べるように、カラー画像形成装置１の内部に設けられた画像出力部６によってフルカラー画像やモノクロ画像として出力される。

上記画像処理部４によってイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４色の画像データに変換された画像データは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋの画像露光装置８に送られ、これらの画像露光装置８では、対応する色の画像データに応じてＬＥＤ発光素子アレイから出射される光によって画像露光が行われる。

上記カラー画像形成装置１の内部には、図２に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４つの画像形成ユニット（画像形成部）７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋが、第１色目のイエロー（Ｙ）の画像形成ユニット７Ｙが相対的に高く、最終色の黒（Ｋ）の画像形成ユニット７Ｋが相対的に低くなるように、水平方向に対して予め定められた角度だけ傾斜した状態で一定の間隔を隔てて並列的に配置されている。

このように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４つの画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋを、予め定められた角度だけ傾斜した状態で配置することにより、これら４つの画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋを水平に配置した場合に比較して、画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ間の距離を短く設定することができ、カラー画像形成装置１の幅を小さくして小型化が可能となる。

これらの４つの画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋは、基本的に、形成する画像の色以外は同様に構成されており、図２に示すように、大別して、図示しない駆動手段により矢印Ａ方向に沿って予め定められた速度で回転駆動される像担持体としての感光体ドラム１０と、この感光体ドラム１０の表面を一様に帯電する一次帯電用の帯電ロール１１と、当該感光体ドラム１０の表面に予め定められた色に対応した画像を露光して静電潜像を形成するＬＥＤプリントヘッドからなる画像露光装置８と、感光体ドラム１０上に形成された静電潜像を予め定められた色のトナーで現像する現像装置１２と、感光体ドラム１０の表面を清掃するクリーニング装置１３とから構成されている。

上記感光体ドラム１０としては、例えば、直径３０ｍｍのドラム状に形成され、表面に有機光導電体（ＯＰＣ）を被覆したものが用いられ、図示しない駆動モータにより矢印Ａ方向に沿って予め定められた速度で回転駆動される。

また、上記帯電ロール１１としては、例えば、芯金の表面に合成樹脂やゴムからなり電気抵抗を調整した導電層を被覆したロール状の帯電器が用いられ、この帯電ロール１１の芯金には、予め定められた帯電バイアスが印加される。

上記画像露光装置８は、図２に示すように、４つの画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ毎にそれぞれ個別に配置されており、各画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋに設けられた画像露光装置８としては、ＬＥＤ発光素子を予め定められたピッチ（例えば、６００ｄｐｉ〜２４００ｄｐｉ）で感光体ドラム１０の軸方向に沿って直線状に配置したＬＥＤ発光素子アレイと、当該ＬＥＤ発光素子アレイの各ＬＥＤ発光素子から出射された光を感光体ドラム１０上にスポット状に結像するセルフォックレンズ（商品名）アレイとを備えたものが用いられる。また、上記画像露光装置８は、図２に示すように、下方から感光体ドラム１０上に画像を走査露光するように構成されている。

なお、上記画像露光装置８としては、ＬＥＤ発光素子アレイからなるものに限らず、レーザービームを各感光体ドラム１０の軸方向に沿って偏向走査するものなどを用いても勿論良い。この場合には、４つの画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋに対して１つの画像露光装置８を配設するように構成しても良い。

上記画像処理部４からは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋに個別に設けられた画像露光装置８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋに、対応する色の画像データが順次出力され、これらの画像露光装置８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋから画像データに応じて出射された光束は、対応する感光体ドラム１０の表面に走査露光され、画像データに応じた静電潜像が形成される。上記感光体ドラム１０上に形成された静電潜像は、現像装置１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋによって、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像として現像される。

上記各画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋの感光体ドラム１０上に、順次形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、各画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋの上方にわたって傾斜した状態で配置された無端ベルト状の中間転写体としての中間転写ベルト１４上に、４つの一次転写ロール１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋによって順次多重に一次転写される。

この中間転写ベルト１４は、複数のロールによって張架された無端ベルト状部材であって、当該ベルト状部材の下辺走行領域が、その走行方向に沿った下流側が相対的に低く、且つ上流側が相対的に高くなるように、水平方向に対して傾斜した状態で配置されている。

即ち、上記中間転写ベルト１４は、図２に示すように、駆動ロール１６と、背面支持ロール１７と、張力付与ロール１８と、従動ロール１９との間に一定の張力で掛け回されており、図示しない定速性に優れた駆動モータによって回転駆動される駆動ロール１６により、矢印Ｂ方向に沿って予め定められた速度で循環移動される。上記中間転写ベルト１４としては、例えば、可撓性を有するポリイミドやポリアミドイミド等の合成樹脂フィルムを帯状に形成し、この帯状に形成された合成樹脂フィルムの両端を溶着等の手段によって接続することにより無端ベルト状に形成したものや、あるいは最初から無端ベルト状に形成したものが用いられる。上記中間転写ベルト１４は、その下辺走行領域において、各画像形成ユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋの感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋに接触するように配置されている。

また、上記中間転写ベルト１４には、図２に示すように、当該中間転写ベルト１４の上部走行領域の一端部に配置され、中間転写ベルト１４上に一次転写されたトナー像を記録媒体２１上に二次転写する二次転写手段としての二次転写ロール２０が、背面支持ロール１７によって張架された中間転写ベルト１４の表面に当接するように配置されている。

上記中間転写ベルト１４上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、図２に示すように、背面支持ロール１７に中間転写ベルト１４を介して圧接する二次転写ロール２０によって、記録媒体としての記録用紙２１上に静電気力で二次転写され、これらの各色のトナー像が転写された記録用紙２１は、鉛直方向の上方に位置する本実施の形態に係る定着装置３０へと搬送される。上記二次転写ロール２０は、背面支持ロール１７の側方に中間転写ベルト１４を介して圧接しており、鉛直方向の下方から上方に搬送される記録用紙２１上に、各色のトナー像を一括して二次転写するようになっている。

上記二次転写ロール２０としては、例えば、ステンレス等の金属からなる芯金の外周に、導電剤を添加したゴム材料等の導電性弾性体からなる弾性体層を予め定められた厚さに被覆したものが用いられる。

そして、上記各色のトナー像が転写された記録用紙２１は、この実施の形態に係る定着装置３０によって熱及び圧力で定着処理を受けた後、排出ロール２２によって装置１の上端部に設けられた排出トレイ２３上に画像面を下にした状態で排出される。

上記記録用紙２１は、図２に示すように、装置１内の底部に配置された給紙トレイ２４から予め定められたサイズ及び材質のものが、給紙ロール２５及び用紙分離搬送用のロール２６により一枚ずつ分離された状態で給紙され、レジストロール２７まで一旦搬送されて停止される。そして、上記給紙トレイ２４から供給された記録用紙２１は、予め定められたタイミングで回転するレジストロール２７によって中間転写ベルト１４上のトナー像と同期した状態で二次転写位置へ送出される。上記記録用紙２１としては、普通紙以外にも、表面又は表裏両面にコーティング処理が施されたコート紙等の厚紙なども供給可能となっており、コート紙からなる記録用紙２１には、写真画像なども出力される。

トナー像の二次転写工程が終了した中間転写ベルト１４の表面は、駆動ロール１６の位置に設けられたベルトクリーニング装置２８によって残留トナー等が除去されて、次の画像形成工程に備える。尚、図２中、２９は、カラー画像形成装置１の各部に電力を供給する電力供給部を示している。

図３はこの発明の実施の形態１に係るカラー画像形成装置に適用される電磁誘導加熱装置を用いた定着装置を示す構成図である。

この定着装置３０は、図３に示すように、矢印Ｃ方向に沿って回転する電磁誘導加熱体を用いた本実施例において加熱回転体（第１の回転体）として使用した無端状の定着ベルト３１と、当該定着ベルト３１の外周面に圧接され、矢印Ｄ方向に沿って回転する加圧回転体（第２の回転体）としての加圧ロール３２と、定着ベルト３１の加圧ロール３２との圧接部（ニップ部Ｎ）の反対側の外周面に予め定められた間隙を介して離間した状態で対向配置される本実施例において磁界発生手段として使用した交番磁界発生装置３３とを備えている。

さらに、上記定着装置３０は、定着ベルト３１の内部に当該定着ベルト３１を介して交番磁界発生装置３３と対向するように非接触状態で配置され、定着ベルト３１の発熱を制御する発熱制御部材３４と、予め定められた条件下で発熱制御部材３４を通過する磁束を誘導する非磁性金属誘導部材３５と、定着ベルト３１に加圧ロール３２を圧接させるための押圧部材３６と、これらの発熱制御部材３４、非磁性金属誘導部材３５及び押圧部材３６を支持する支持部材３７と、定着ベルト３１から記録用紙２１の剥離を補助する剥離補助部材３８を備えている。

上記定着ベルト３１は、加熱ロール３２に圧接されて変形する前の断面形状が、外径２０〜５０ｍｍ程度の薄肉円筒形状に形成されており、この実施の形態では、定着ベルト３１の外径が３０ｍｍに設定されている。この定着ベルト３１は、図１に示すように、例えば、基層３１１と、その外周面に順次積層された発熱層３１２と保護層３１３と弾性層３１４と表面離型層３１５とから構成されており、基層３１１と発熱層３１２と保護層３１３は、一体的に積層されたクラッド材３１６から形成されている。ここで、クラッド材とは二種以上の異なる金属を張り合わせた材料で、メッキよりも金属境界面での結合力が強く、耐久性に優れているものである。また、基層３１１と発熱層３１２と保護層３１３は、後述するように、一体的に積層されたクラッド材３１６として塑性加工が施されるため、表裏の面を構成する基層３１１と保護層３１３が同様の材質からなり、加工性に優れている。さらに、基層３１１と保護層３１３は、同様の材質からなり、定着ベルト３１の使用時にひずみの掛かり方がほぼ同一となるので耐久性がよい。なお、上記定着ベルト３１の層構成は、これに限定されないことは勿論である。また、保護層３１３と弾性層３１４との間及び弾性層３１４と表面離型層３１５との間には、必要に応じて図示しないプライマー層（接着層）を介在させるように構成しても良い。

上記基層３１１は、保護層３１３と共に発熱層３１２を中間層として上下に挟んだ状態一体的にクラッド材３１６として積層されるものであり、これらの基層３１１と発熱層３１２と保護層３１３は、一体で、定着ベルト３１はこれらの層により機械的強度を持っている。また、上記基層３１１及び保護層３１３は、交番磁界発生装置３３によって発生される交番磁界の磁路を形成している。これらの基層３１１及び保護層３１３としては、例えば、透磁率が温度によって変化する感温磁性材料からなるものが用いられる。また、基材層３１１及び保護層３１３は、例えば、透磁率が変化する透磁率変化開始温度が、各色トナー像が溶融する温度である定着ベルト３１の加熱設定温度以上であって、弾性層３１３や表面離型層３１４の耐熱温度よりも低い予め定められた温度範囲内に設定された感温磁性を有する強磁性体の材料から構成される。

更に説明すると、上記基層３１１及び保護層３１３は、定着ベルト３１の加熱設定温度以上の予め定められた温度範囲内、例えば加熱設定温度と当該加熱設定温度よりも１００℃程度高い温度の範囲内において、比透磁率が数百以上である強磁性と比透磁率がほぼ１である常磁性（非磁性）との間を可逆的に変化する“感温磁性”を有する材料で構成される。そして、上記基層３１１及び保護層３１３は、透磁率変化開始温度以下の温度範囲では強磁性を呈し、交番磁界発生装置３３によって発生された交番磁界の磁束を誘導して、基層３１１及び保護層３１３の内部に当該基層３１１及び保護層３１３の表面に沿った方向に磁路を形成する磁路形成部材として機能する。また、上記基層３１１及び保護層３１３は、透磁率変化開始温度を超える温度範囲では常磁性を呈し、交番磁界発生装置３３によって発生された磁束を当該基層３１１及び保護層３１３の層厚方向に横切るように透過させる。

上記基層３１１及び保護層３１３としては、具体的には、透磁率変化開始温度が例えば定着ベルト３１の加熱設定温度以上で耐熱温度以下の温度範囲である１４０℃〜２４０℃の範囲内に設定された例えばＦｅ−Ｎｉ合金（パーマロイ）等の二元系感温磁性合金やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金等の三元系感温磁性合金等が用いられる。このようなパーマロイや感温磁性合金などの金属合金は、薄肉成型性や塑性加工性に優れ、熱伝導率も高く安価であり、さらには機械的強度が高い等の理由から、定着ベルト３１の基層３１１及び保護層３１３に適している。基層３１１及び保護層３１３のその他の材料としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｂ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｍｏ等からなる金属の合金が用いられる。例えば、Ｆｅ−Ｎｉの二元系感温磁性合金やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒの三元系感温磁性合金においては、図４に示すように、おおよそＦｅ６４％、Ｎｉ３６％（原子数比）、Ｆｅ６４．５％、Ｎｉ３５．５％（原子数比）、Ｆｅ６５％、Ｎｉ３５％（原子数比）というように、ＦｅとＮｉの配合比（原子数比）や、ＦｅとＮｉとＣｒの配合比（原子数比）を変化させることで、透磁率変化開始温度を例えば２１０℃〜２３０℃程度の温度に約±５℃の精度で設定することができる。また、これらの合金は、すべて６０×１０^-8Ωｍ以上の高い固有抵抗値を有するため、２００μｍの厚さ以下では誘導加熱しにくいので、本実施例では別途、誘導加熱しやすい発熱層３１２が必要となる。

この実施の形態では、基層３１１と保護層３１３では合金の配合比を若干変えており、それにより基層３１１の透磁率変化開始温度と、保護層３１３の透磁率変化開始温度とが異なる温度に設定されており、例えば、基層３１１の透磁率変化開始温度が２３０℃、保護層３１３の透磁率変化開始温度が基層３１１の透磁率変化開始温度よりも低い２１０℃に設定されている。ただし、このように基層３１１と保護層３１３との透磁率変化開始温度を変えるに十分なくらい合金の配合比を異ならせても、それぞれの加工性はほぼ同じとなり、例えば応力−ひずみ線図にはほとんど変化がない。

上記基層３１１及び保護層３１３の感温磁性について更に説明すると、これらの基層３１１及び保護層３１３は、図５に示すように、強磁性体として機能する強磁性体機能領域（１）と非磁性体（常磁性体）となる非磁性領域（４）との間に、比透磁率μ_rが小さな勾配で増加して最大値となった後に減少する遷移領域（２）と、比透磁率が略直線的に急激に減少して非磁性（常磁性）体へと変化する非磁性変態化領域（３）とを有している。通常、強磁性体が非磁性体（常磁性体）へと変化するキュリー点（ＣＰ：Curie Point）とは、比透磁率が１となる温度を指すが、この実施の形態では、図５において、強磁性体機能領域（１）を近似する直線Ｌ１と、非磁性変態化領域（３）を近似する直線Ｌ２との交点であり、透磁率が変化を開始する温度と見なせる透磁率変化開始温度をも含めてキュリー点と称することがある。

上記基層３１１及び保護層３１３は、両者が透磁率変化開始温度（キュリー点）以下の温度では、比透磁率μ_rが数百と高い強磁性体として機能し、図６（ａ）に示すように、交番磁界発生装置３３によって発生された交番磁界の磁束を誘導して、基層３１１及び保護層３１３の内部に当該基層３１１及び保護層３１３の表面に沿った方向に磁路を形成する磁路形成部材となる。そのため、上記基層３１１と保護層３１３とによって挟まれた発熱層３１２を通過する磁束の磁束密度が高くなり、発熱層３１２の発熱量が多くなる。

次に、上記基層３１１及び保護層３１３のうち、相対的に透磁率変化開始温度が低い保護層３１３のみが透磁率変化開始温度を超えると、保護層３１３の比透磁率μ_rが１となって非磁性体として機能し、図６（ｂ）に示すように、交番磁界発生装置３３によって発生された交番磁界の磁束が保護層３１３を透過し、基層３１１のみがその内部に当該基層３１１の表面に沿った方向に磁路を形成する磁路形成部材となる。そのため、上記基層３１１と保護層３１３とによって挟まれた発熱層３１２を通過する磁束の磁束密度が中程度となり、発熱層３１２の発熱量がやや減少する。

さらに、上記基層３１１及び保護層３１３が共に透磁率変化開始温度を超えると、基層３１１及び保護層３１３の比透磁率μ_rが１となって非磁性体として機能し、図６（ｃ）に示すように、交番磁界発生装置３３によって発生された交番磁界の磁束が基層３１１及び保護層３１３を透過し、これらの基層３１１及び保護層３１３の表面に沿った方向に磁路が形成されなくなる。そのため、上記基層３１１と保護層３１３によって挟まれた発熱層３１２を通過する磁束の磁束密度が大幅に低下し、発熱層３１２の発熱量が大幅に減少する。

また、上記基層３１１及び保護層３１３は、次に述べるように、例えば、交番磁界発生装置３３により生成された交番磁界（磁力線）に対する表皮深さよりも何れも薄い予め定められた厚さに形成される。具体的には、基層３１１及び保護層３１３の材料としてＦｅ−Ｎｉ合金を用いた場合には、２０〜８０μｍ程度の厚さ、例えばいずれも同じ２１μｍに設定される。

ある材料に交番磁界が入射すると、交番磁界が１／ｅ（≒１／２．７１８）に減衰する距離として表皮深さ（δ）というパラメータが知られている。この表皮深さ（δ）は、次の（１）式によって表される。この（１）式において、ｆは交番磁界の周波数（例えば２０ｋＨｚ）、ρは固有抵抗値（Ωｍ）、μ_rは比透磁率である。

例えば、定着ベルト３１の基層３１１及び保護層３１３として固有抵抗値ρが７０×１０^-8Ωｍ、比透磁率μ_rが４００である材料の場合、交番磁界の周波数を２０ｋＨｚとすると、（１）式より、基層３１１及び保護層３１３の表皮深さ（δ）は１４９μｍとなる。そのため、定着ベルト３１の機械的強度を確保するとともに、定着ベルト３１の柔軟性・フレキシブル性を高める観点から、定着ベルト３１の基層３１１及び保護層３１３の厚さを共に２１μｍの薄層に形成すると、基層３１１及び保護層３１３の層厚は、表皮深さ（δ）である１４９μｍよりも薄くなる。そのため、交番磁界発生装置３３により生成された交番磁界（磁力線Ｈ）は、図７に示すように、領域Ｒ１、Ｒ２や領域Ｒ３において、交番磁界の一部が保護層３１３を透過して発熱層３１２に至るのは勿論のこと、当該交番磁界の一部が定着ベルト３１の基層３１１及び保護層３１３の内部に誘導されて磁路を形成するが、残りはこれらの基層３１１及び保護層３１３を透過することになる。

それに対して、定着ベルト３１の内周面側に発熱制御部材３４を配置することにより、定着ベルト３１の温度が透磁率変化開始温度以下の温度である定着温度にある場合には、図７に示したように、基層３１１及び保護層３１３を透過した残りの磁力線Ｈは発熱制御部材３４の内部を通過し、主な磁束が領域Ｒ３を通過して励磁コイル５６に戻るような閉ループを構成する。このように、磁路を形成することによって領域Ｒ１、Ｒ２や領域Ｒ３において発熱制御部材３４を設けない場合と比較して磁気結合度が高まり、磁束密度が高められ、定着ベルト３１の発熱層３１２に大きな渦電流Ｉを発生させ、定着ベルト３１に大きなジュール熱Ｗを生じさせることができる。

なお、この実施の形態の発熱制御部材３４は、定着装置３０の立ち上げ時に、誘導加熱される定着ベルト３１から熱が直接流入するのを抑え、定着ベルト３１を定着可能温度に到達させるまでの時間を短縮するために、定着ベルト３１の内周面とは非接触状態に配置されているが、定着ベルト３１の内周面に接触させて配置しても良い。

非接触状態で配置する場合には発熱制御部材の自己発熱は小さくすることが望ましく、磁路形成部材でのエネルギーロスを小さくしたい。エネルギーロスは本来定着ベルト３１を高い効率で誘導加熱できれば望ましく、励磁コイル５６が発生させる電磁エネルギーすべてを定着ベルト３１で熱エネルギーに変換できることが最も望ましいが、発熱制御部材でのエネルギーロスが大きければ、定着ベルト３１で発生できる熱エネルギー分は少なくなる。

接触させる場合には、自己発熱によるエネルギーロス分は定着ベルト３１側への伝熱で使うことができるため、非接触時と比較すると発熱制御部材での自己発熱は大きくてもよい。この場合には定着ベルト３１へ熱伝導させることで定着装置を高速化した場合の定着ベルト３１の温度低下を抑制される。

このように発熱制御部材を接触させる場合には、発熱制御部材を磁路形成だけでなく発熱体として使ってもよく、その場合には発熱制御部材を発熱しやすい厚さに設定すればよい。本実施例の二元系Ｆｅ−Ｎｉ合金または三元系Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金の場合には厚さを２００μｍ以上にすればよく、望ましくは３００μｍ以上であると自己発熱を大きくできる。

また、上記基層３１１と保護層３１３との間に積層される発熱層３１２は、交番磁界発生装置３３にて生成される交番磁界によって電磁誘導加熱される電磁誘導発熱体層として機能するものであり、例えばＡｇ、Ｃｕ、Ａｌといった固有抵抗値が相対的に小さい非磁性金属が、厚さ２〜３０μｍ程度に薄膜化できるので適している。因みに、銀の固有抵抗値は、１．５９×１０^-8Ωｍ、銅の固有抵抗値は、１．６７×１０^-8Ωｍ、アルミニウムの固有抵抗値は、２．７×１０^-8Ωｍである。

この実施の形態に係る定着装置３０では、例えば、厚さ２１μｍのＦｅ−Ｎｉ合金からなる基層３１１と、同じく厚さ２１μｍのＦｅ−Ｎｉ合金からなる保護層３１３との間に、厚さ１３μｍの導電率の高いＣｕからなる発熱層３１２が積層されている。このように、基層３１１、発熱層３１２及び保護層３１３を薄層に形成することで、定着ベルト３０全体としての柔軟性・フレキシブル性を高めるとともに、機械的強度を確保している。

なお、この実施の形態で用いた基層３１１及び保護層３１３は、上述したように発熱層３１２に対して１０倍以上高い固有抵抗値を有する材料であるため、発熱層３１２に比べて渦電流Ｉが流れにくく、発熱層３１２の発熱量に対しては、発熱量が十分に無視することができる非発熱性の層となっている。また、基層３１１及び保護層３１３は、たとえ微少に発熱したとしても、発熱層３１２を含む定着ベルト３１に吸収されることとなる。

上記の如く構成される基層３１１、発熱層３１２及び保護層３１３は、例えば、次のようにして製造される。

まず、図８に示すように、Ｆｅ−Ｎｉ合金（パーマロイ）等の二元系感温磁性合金やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金等の三元系の感温磁性合金等からなる基層３１１と、Ｃｕからなる発熱層３１２と、基層３１１と同じＦｅ−Ｎｉ合金（パーマロイ）等の二元系感温磁性合金やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金等の三元系の感温磁性合金等からなる保護層３１３とが一体的に順次積層された厚さ０．４〜１ｍｍ程度、縦１２０ｍｍ×横１２０ｍｍ四方のクラッド母材３２０を製造する。その際、上記基層３１１、発熱層３１２及び保護層３１３の３層からなるクラッド母材３２０は、これら基層３１１、発熱層３１２及び保護層３１３の３層の層厚が、最終的な定着ベルト３１の層厚である２１μｍ、１３μｍ、２１μｍの層厚比と等しい割合になるように設定される。

次に、上記の如く製造された基層３１１、発熱層３１２及び保護層３１３の３層からなるクラッド母材３２０を、図９に示すように、プレス加工等によって有底円筒形状の円筒体３２１に成形し、このクラッド母材３２０からなる円筒体３２１を、図１０に示すように、回転軸３２３に嵌め込んだ状態でヘラ状の加工治具３２４によって絞り加工を行うヘラ絞り加工、スピニング加工、冷間深絞りしごき加工等の塑性加工を必要に応じて組み合わせて複数回施すことによって、基層３１１、発熱層３１２及び保護層３１３の各層が、予め定められた層厚である２１μｍ、１３μｍ、２１μｍと等しい層厚を有する薄肉円筒体３２２を製造する。

そして、この薄肉円筒体３２２を定着ベルト３１の長さに対応した形状に切断することで、基層３１１、発熱層３１２及び保護層３１３からなる電磁誘導加熱体３２３が製造される。

さらに、上記の如く製造された電磁誘導加熱体３２３の表面に積層される弾性層３１３は、シリコーンゴム等の弾性体で構成されている。被定着部材である記録用紙２１に保持されるトナー像は、粉体からなる複数色のトナーが積層して形成されており、特にフルカラー画像の場合にはトナーの総量が多い。そのため、定着装置３０のニップ部Ｎ内でトナー像を均一に加熱して溶融するには、記録用紙２１上のトナー像の凹凸に倣って定着ベルト３１の表面が弾性変形することが望ましい。この実施の形態では、弾性層３１３として、厚さが１００〜６００μｍ、例えば２００μｍの厚さで、ＪＩＳ−Ａ硬度が１０°〜３０°のシリコーンゴムを用いている。

また、上記弾性層３１３の表面に積層される表面離型層３１４は、記録用紙２１上に保持された未定着トナー像と直接接触する層であるため、離型性の高い材質が使用される。この表面離型層３１４は、例えば、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、シリコーン共重合体、またはこれらの複合層等が用いられる。この表面離型層３１４の厚さとしては、薄すぎると、耐摩耗性の点で不十分であり、定着ベルト３１の寿命を短くする。その反面、表面離型層３１４は厚すぎると、定着ベルト３１の熱容量が大きくなりすぎ、ウォームアップタイムが長くなる。そこで、この実施の形態では、表面離型層３１４の厚さとして、耐摩耗性と熱容量とのバランスを考慮して１〜５０μｍ、例えば３０μｍに設定している。その結果、上記定着ベルト３１は、例えば、総厚が２８５μｍとなる。

上記の如く構成される定着ベルト３１は、図１１（ａ）に示すように、その長手方向（軸方向）に沿った両端部に、当該定着ベルト３１を回転駆動するために駆動力を伝達する駆動力伝達部材としてのフランジ部材３９が圧入や接着等の手段によって固定した状態で装着されている。このフランジ部材３９は、定着ベルト３１の端部に挿入される円筒形状の円筒部３９ａと、定着ベルト３１の軸方向外側に円筒部３９ａよりも厚肉の円筒形状に突出した状態で設けられ、外周面にハスバギア等の歯面が一体的に形成された駆動部３９ｂと、円筒部３９ａと駆動部３９ｂとの間に半径方向の外向きの円環状に突出するように設けられたフランジ部３９ｃとを備えるように構成されている。また、上記フランジ部材３９は、図１１（ｂ）に示すように、その円筒部３９ａから駆動部３９ｂにわたる内周面に配設された軸受部材４０を介して固定部材４１に回転自在に支持されている。この固定部材軸４１は、図１１（ｂ）に示すように、支持部材３７の長手方向に沿った両端部に、外側に向けて突出するように形成された断面矩形状の支持部４２の外周に装着されている。

上記フランジ部材３９を構成する材質としては、機械的強度や耐熱性の高い、例えば、フェノール樹脂、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、ＰＰＳ樹脂、ＬＣＰ樹脂等の所謂エンジニアリングプラスチックスが適している。

また、上記定着装置３０は、図１２に示すように、細長い矩形状に形成された枠体４３を備えている。この枠体４３には、定着ベルト３１を回転駆動する駆動軸４４の両端部が軸受部材４５を介して回転自在に支持されている。上記駆動軸４４には、枠体４３の内側に位置する両端部に、定着ベルト３１の両端部に位置するフランジ部材３９の駆動部３９ｂと噛み合う駆動ギア４６がそれぞれ取り付けられている。また、上記駆動軸４４には、枠体４３の外側に位置する一端部に、当該駆動軸４４に駆動力を伝達する伝達ギア４７が取り付けられており、この伝達ギア４７には、駆動モータ４８の回転軸４９に固着された伝達ギア５０が噛み合わされている。また、上記駆動モータ４８の回転軸４９は、その一端部が定着装置３０の枠体４３に回転自在に取り付けられている。そして、上記定着装置３０は、駆動モータ４８を回転駆動することにより、当該駆動モータ４８の回転駆動力を伝達ギア５０及び伝達ギア４７を介して駆動軸４４に伝達し、駆動軸４４に取り付けられた駆動ギア４６、４６を回転させ、これらの駆動ギア４６、４６と噛み合う定着ベルト３１の両端部に設けられたフランジ部材３９の駆動部３９ｂ、３９ｂによって、定着ベルト３１が予め定められた回転速度（例えば、周速１４０ｍｍ／ｓｅｃ）で回転駆動される。

なお、上記定着ベルト３１は、上述したように、金属材料や合成樹脂材料などからなる基層３１１、発熱層３１２、保護層３１３、弾性層３１４及び表面離型層３１５を積層して構成されているため、柔軟性・フレキシブル性を有しているとともに、機械的強度をも有しており、フランジ部材３９の駆動部３９ｂ、３９ｂから回転駆動トルクを受けた場合であっても、座屈等が生じることはなく、滑らかに回転駆動される。

なお、上述した支持部材３７の支持部４２は、図１２に示すように、軸受部材４５の図中奥側の位置において枠体４３に貫通された状態で固定されている。

一方、上記定着ベルト３１に圧接する加圧ロール３２としては、図３に示すように、例えば、直径１８ｍｍの中実の円柱形状に形成された金属製芯材３２１と、該金属製芯材３２１の外周に例えば５ｍｍの厚さに被覆されたシリコーンゴムやフッ素ゴム等からなる耐熱弾性体層３２２と、当該耐熱弾性体層３２２の表面に例えば５０μｍの厚さに被覆されたＰＦＡ等からなる表面離型層３２３とから構成されたものが用いられる。

上記加圧ロール３２は、図１２に示すように、その金属製芯材３２１の両端部が定着装置３０の枠体４３に軸受部材５１を介して回転自在に支持されているとともに、付勢手段としてのコイルバネ５２により定着ベルト３１に対して予め定められた圧力（例えば、２０ｋｇｆの荷重）で圧接するように付勢されている。なお、上記加圧ロール３２を回転自在に支持する軸受部材５１は、定着装置３０の枠体４３に対して、定着ベルト３１に接離する方向に移動自在に図示しない長孔によって保持されている。

なお、上記加圧ロール３２は、図示しない接離機構によって、定着ベルト３１と圧接又は離間する方向に移動可能に構成しても良い。この場合、上記加圧ロール３２は、定着可能状態になるまでの加熱時である予備加熱時には、接離機構によって定着ベルト３１と離間した状態に移動される。

また、上記定着ベルト３１と加圧ロール３２とが圧接するニップ部Ｎの記録用紙２１の搬送方向（矢印方向）に沿った下流側には、図３に示すように、剥離補助部材３８が設けられている。この剥離補助部材３８は、一端が固定支持された支持部５３と、この支持部５３に支持された剥離シート５４とからなり、剥離シート５４の先端が定着ベルト３１に近接又は接触するように配置されている。そして、この剥離補助部材３８は、記録用紙２１自身の剛性によって定着ベルト２１から剥離されなかった記録用紙２１を、剥離シート５４の先端部によって強制的に剥離するものである。

さらに、上記定着ベルト３１の加圧ロール３２と反対側に配設される交番磁界発生装置３３は、図１３に示すように、例えば、耐熱性樹脂等の非磁性体から構成される支持体５５と、交番磁界を発生させる励磁コイル５６と、励磁コイル５６を支持体５５上に固定する弾性体で構成された弾性支持部材５７と、励磁コイル５６にて生成された交番磁界の磁路のうち、定着ベルト３１の外周側の磁路を形成する磁心５８と、磁界が外部に漏れるのを防止するために磁界を遮蔽する遮蔽部材５９と、磁心５８を支持体５５側に加圧する加圧部材６０と、励磁コイル５６に交流電流を供給して励磁する励磁回路６１とを備えている。

上記支持体５５は、その定着ベルト３１側に位置する端面の断面形状が、定着ベルト３１の表面形状に沿って湾曲した同心円の円弧形状に形成されており、励磁コイル５６を支持する上端面（支持面）５５ａが定着ベルト３１との距離が予め定められた値（例えば０.５〜２ｍｍ）となるように円弧形状に形成されている。また、この支持体５５を構成する材質としては、例えば、耐熱ガラス、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォン、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の耐熱性樹脂、又はこれらにガラス繊維を混合した繊維強化の耐熱性樹脂等の耐熱性を有する非磁性材料が用いられる。

上記励磁コイル５６は、相互に絶縁された例えば直径０.１７ｍｍの銅線材を例えば９０本束ねたリッツ線が長円形状や楕円形状、長方形状等の中空の閉ループ状に巻かれて構成されている。そして、この励磁コイル５６には、励磁回路６１から所定の周波数の交流電流が供給され、励磁コイル５６の周囲には、閉ループ状に巻かれたリッツ線を中心とする交番磁界が生成される。励磁回路６１から励磁コイル５６に供給される交流電流の周波数は、例えば、２０〜１００ｋＨｚに設定される。

また、上記磁心５８は、例えば、ソフトフェライト、フェライト樹脂、非晶質合金（アモルファス合金）やパーマロイ、感温磁性合金等の高透磁率の酸化物や合金材料で構成される強磁性体が用いられ、定着ベルト３１の外側に位置する磁路形成部材として機能する。この磁心５８は、励磁コイル５６によって発生された交番磁界による磁力線（磁束）が、図７に示すように、励磁コイル５６から定着ベルト３１を横切って発熱制御部材３４の方向に向かい、発熱制御部材３４の中を通過して励磁コイル５６に戻るといった磁力線の通路（磁路）を形成する。このように、磁心５８によって磁路を形成することにより、励磁コイル５６によって発生された交番磁界（磁力線）が定着ベルト３１の磁心５８と対向する領域に集中される。この磁心５８としては、磁路形成による損失が小さい材料が望ましく、具体的には渦電流損を小さくする形態（凹所等による電流経路遮断や分断化、薄板束ね等）で使用するのが望ましく、しかもヒステリシス損の小さい材料からなるものが望ましい。

また、定着ベルト３１と加圧ロール３２を圧接させる押圧部材３６は、図３に示すように、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の弾性体で構成され、支持部材３７の加圧ロール３２と対向する位置に固定した状態で取り付けられている。そして、この押圧部材３６は、定着ベルト３１を介して加圧ロール３２と圧接されることにより、加圧ロール３２との間でニップ部Ｎを形成する。

さらに、上記押圧部材３６は、図３に示すように、記録用紙２１の搬送方向上流側に位置するニップ部Ｎの入口側であるプレニップ領域３６ａと、記録用紙２１の搬送方向下流側に位置するニップ部Ｎの出口側である剥離ニップ領域３６ｂとでニップ圧が異なるように設定されている。更に説明すると、押圧部材３６のプレニップ領域３６ａは、加圧ロール３２側の面が加圧ロール３２の外周面に略倣う円弧形状に形成され、均一で幅の広いニップ部Ｎを形成する。一方、押圧部材３６の剥離ニップ領域３６ｂでは、当該剥離ニップ領域３６ｂを通過する定着ベルト３１の曲率半径が小さくなるように、加圧ロール３２の表面を加圧ロール３２側に向けて凸形状となるよう局所的に大きなニップ圧で押圧するように形成される。かかる構成により、剥離ニップ領域３６ｂを通過する記録用紙２１に定着ベルト３１表面から離れる方向のカール（ダウンカール）を形成して、記録用紙２１に対する定着ベルト３１表面からの剥離を促進させている。その結果、上記記録用紙２１は、ニッップ部Ｎを通過した後、ダウンカールを形成するように変形して、自らの剛性によって定着ベルト３１の表面から剥離される。

また、押圧部材３６を支持する支持部材３７は、図３に示すように、押圧部材３６が加圧ロール３２からの押圧力を受けた状態での撓み量が一定量以下となるように、剛性の高い材料で構成される。それにより、ニップ部Ｎにおける長手方向の圧力（ニップ圧）の均一性を維持している。さらに、この支持部材３７は、誘導磁界に影響を与えないか、又は与え難い材料であり、かつ、誘導磁界から影響を受けないか、又は受け難い材料で構成される。上記支持部材３７としては、例えば、ガラス繊維が混入したＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の耐熱性樹脂や、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ａｇ等の非磁性金属材料等が用いられる。

また、上記定着ベルト３１の内部には、図３に示すように、発熱制御部材３４が配設されている。この発熱制御部材３４は、定着ベルト３１を介して交番磁界発生装置３３と対向するように配置され、当該交番磁界発生装置３３が発生する交番磁界の内側の磁路を形成する部材であって、しかも透磁率が温度によって変化する感温磁性材料からなり、定着ベルト３１の発熱層３１２の発熱を制御するものである。この発熱制御部材３４は、図３に示すように、定着ベルト３１の内周面に倣った円弧形状に形成されており、その定着ベルト３１の内周面に沿った円弧状部分の中心角は、例えば、１６０度程度に設定される。また、上記発熱制御部材３４は、定着ベルト３１の内周面と予め定められた約１〜３ｍｍ程度の一定の間隙を有するように、非接触状態であるが定着ベルト３１からの熱を受け易いように近接して配置されている。さらに、この発熱制御部材３４は、定着ベルト３１の基層３１１と同様に、透磁率変化開始温度が各色トナー像が溶融する定着ベルト３１の加熱設定温度以上であって、定着ベルト３１の弾性層３１３や表面離型層３１４の耐熱温度よりも低い所定の温度範囲内に設定された材質で構成される。

即ち、上記発熱制御部材３４は、定着ベルト３１の加熱設定温度以上の予め定められた温度範囲内、例えば加熱設定温度よりも１００℃程度高い温度範囲内において、比透磁率が数百以上である強磁性と比透磁率がほぼ１である常磁性（非磁性）との間を可逆的に変化する“感温磁性”を有する材料で構成される。そして、上記発熱制御部材３４は、透磁率変化開始温度以下の温度範囲では強磁性を呈し、交番磁界発生装置３３によって発生された交番磁界の磁束を誘導して、発熱制御部材３４の内部に当該発熱制御部材３４の表面に沿った方向に磁路を形成する内側の磁路形成部材として機能する。また、上記発熱制御部材３４は、透磁率変化開始温度を超える温度範囲では常磁性を呈し、交番磁界発生装置３３によって発生された磁束を発熱制御部材３４の層厚方向に横切るように透過させる。

そして、上記発熱制御部材３４は、強磁性を呈する透磁率変化開始温度（キュリー点）以下の温度範囲においては、図７に示すように、交番磁界発生装置３３にて生成され定着ベルト３１を透過した磁束を誘導して、発熱制御部材３４の内部に発熱制御部材３４の表面に沿った方向に磁路を形成する磁路形成手段として機能する。また、この発熱制御部材３４は、透磁率変化開始温度を超える温度範囲においては、図１４に示すように、非磁性（常磁性）体へと変化し、交番磁界発生装置３３にて生成され定着ベルト３１を透過した磁束を、発熱制御部材３４の層厚方向に横切るように透過させる。その結果、上記の如く定着ベルト３１を透過し、しかも発熱制御部材３４を層厚方向に横切るように透過した磁束は、その下方に位置する非磁性金属誘導部材３５との間の空間や、非磁性金属誘導部材３５の内部を通過する。

上記発熱制御部材３４に適する材質は、定着ベルト３１の基層３１１と同様、透磁率変化開始温度が例えば定着ベルト３１の加熱設定温度である１４０℃〜２４０℃の範囲内に設定された例えばＦｅ−Ｎｉ合金（パーマロイ）等の二元系感温磁性合金やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金等の三元系の感温磁性合金等が用いられる。このようなパーマロイや感温磁性合金などの金属合金等は、薄肉成型性や加工性に優れ、熱伝導性も高く安価である等の理由から、発熱制御部材３４としても適している。発熱制御部材３４のその他の材質としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｂ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｍｏ等からなる金属の合金が用いられる。例えば、Ｆｅ−Ｎｉの二元系感温磁性合金においては、図４に示すように、おおよそＦｅ６４％、Ｎｉ３６％（原子数比）とすることで２３０℃前後に透磁率変化開始温度を設定することができる。

また、発熱制御部材３４は、交番磁界発生装置３３により生成された交流磁界（磁力線）に対する表皮深さよりも薄いか又はそれよりも厚い予め定められた厚さに形成される。具体的には、Ｆｅ−Ｎｉ合金を用いた場合、定着ベルトの基層３１１の厚さ（例えば、５０μｍ）よりも大幅に厚い１００〜３００μｍ程度の厚さに設定される。

上記発熱制御部材３４としては、例えば、定着ベルト３１の基層３１１と同じＦｅ−Ｎｉ合金を用い、強磁性を呈する状態でのＦｅ−Ｎｉ合金の室温の固有抵抗値ρが７０×１０^-8Ωｍ、比透磁率μｒが４００の材料で、交番磁界の周波数を２０ｋＨｚとした場合に、上述した（１）式より、強磁性を呈する状態での表皮深さ（δ）は１４９μｍとなる。また、常磁性を呈する状態でのＦｅ−Ｎｉ合金の固有抵抗値ρは、温度係数分だけ微増するが室温時とほぼ変わらないとすると、比透磁率μ_rは１に変化するので、（１）式より、完全に常磁性を呈する状態での表皮深さ（δ）は２９７８μｍとなる。この場合は、少なくとも定着ベルト３１の基層３１１の厚さと発熱制御部材３４の厚さの合計値が、強磁性を呈する状態での表皮深さ(δ)の１４９μｍよりも厚く形成すると、交番磁界発生装置３３により生成された交番磁界の磁力線Ｈは、強磁性を呈する状態において、（１−１／ｅ）×１００％以上の磁路を形成することができる。

交番磁界の磁力線Ｈが発熱制御部材３４に作用すると、発熱制御部材３４には渦電流Ｉが発生する。例えば、発熱制御部材３４の厚さを薄く形成した場合には、発熱制御部材３４の電気抵抗Ｒが大きくなるため、発熱制御部材３４に流れる渦電流Ｉは減少し、発熱制御部材３４での発熱量は少なくなる傾向を示す。

上記発熱制御部材３４の内部で発生する渦電流Ｉの渦電流損によるジュール熱Ｗは、Ｗ＝Ｉ²Ｒで表され、ジュール熱Ｗに対して渦電流Ｉは二乗で作用する。そのため、発熱制御部材３４の電気抵抗Ｒを大きくするか、渦電流Ｉが少なくなるようにすれば、発熱制御部材３４での発熱量Ｗを少なくすることができる。

発熱制御部材３４の電気抵抗Ｒは、次の（２）式により導かれる。（２）式において、ρは発熱制御部材３４の固有抵抗値（Ωｍ）、Ｓは発熱制御部材３４の断面積、Ｌは発熱制御部材３４中を流れる渦電流Ｉの経路長を示している。（２）式から明らかなように、発熱制御部材３４の厚さを薄く形成した場合には、発熱制御部材３４の断面積Ｓが小さくなり、発熱制御部材３４の電気抵抗Ｒは大きくなる。

Ｒ＝ρ（Ｌ／Ｓ） ・・・（２）

発熱制御部材３４の厚さをｔ０とし、強磁性を呈する状態での主な磁束が侵入している深さをｔ１とし、常磁性を呈する状態での表皮深さをｔ２とすると、ｔ０＞ｔ１の場合には、（ｔ０−ｔ１）の部分に流れる渦電流Ｉは少ない。しかし、発熱制御部材３４が常磁性を呈する状態に変化した場合、発熱制御部材３４の表皮深さ（δ）が２９７８μｍとなり、渦電流Ｉは、発熱制御部材３４の厚さであるｔ０の全領域を流れるため、渦電流Ｉが流れる厚さ方向の領域が増加する。よって、発熱制御部材３４が常磁性を呈する状態では、（２）式から、発熱制御部材３４の断面積Ｓが大きくなり、高固有抵抗である発熱制御部材３４の電気抵抗Ｒは小さくなるため発熱し易くなる。そこで、望ましくは、発熱制御部材３４では、強磁性を呈する状態での磁束の侵入深さｔ１をできるだけ小さくして渦電流Ｉが流れる領域の厚さを小さくして電気抵抗Ｒを高くするとともに、常磁性を呈する状態での電気抵抗Ｒを大きくするのが好ましい。

次に、発熱制御部材３４の厚さがｔ０＜ｔ１の場合には、厚さｔ０すべてに渦電流Ｉが流れる場合が、発熱制御部材３４の断面積Ｓが最も大きくなって電気抵抗Ｒが最も小さくなるケースに当たる。この場合は、強磁性を呈する状態での渦電流Ｉが流れる厚さ領域と常磁性を呈する状態に変化した状態での渦電流Ｉが流れる厚さ方向の領域は、共にｔ０と同じ領域となる。したがって、発熱制御部材３４の厚さがｔ０＜ｔ１の場合は、発熱制御部材３４の厚さが表皮深さ（δ）より薄い分だけ発熱量を小さく設定することができる。

すなわち、発熱制御部材３４の厚さを例えば１００μｍと強磁性を呈する状態での主な磁束が侵入している深さｔ１よりも薄くｔ０＜ｔ１とした場合には、発熱制御部材３４内で発生するジュール熱Ｗ（Ｗ＝Ｉ²Ｒ）において、発熱制御部材３４の電気抵抗Ｒを小さくしながら、渦電流Ｉも同時に小さくなる。それにより、発熱制御部材３４での発熱量Ｗが最少化される。ただし、この実施の形態では、基層３１１及び保護層３１３の磁路から漏れた磁束分の殆どが発熱制御部材３４により磁路を形成することが前提となる。

磁束の侵入深さｔ１をできるだけ小さくして電気抵抗Ｒを大きくすれば、強磁性を呈する状態でのジュール発熱Ｗを抑制することができる。また、常磁性を呈する状態（表皮深さｔ２）での電気抵抗Ｒを大きくすれば、発熱制御部材３４の渦電流Ｉによる自己発熱が抑制できる。磁束の侵入深さｔ１を小さくして電気抵抗Ｒを大きくするためには、発熱制御部材３４の比透磁率を高くすればよい。比透磁率が高いと磁気結合度や磁束密度も高くなり磁路形成手段としても望ましい。比透磁率を高くするためには、発熱制御部材３４を熱処理してフルアニール（焼鈍）すれば良い。

また、発熱制御部材３４の自己発熱を抑制する手段として、発熱制御部材３４に流れる渦電流の主回路を遮断する手段を適用してもよい。具体的例としては、例えば発熱制御部材３４に励磁コイル５６に流れる電流の方向に対して垂直方向に複数のスリットを入れて渦電流が流れにくくし、見掛けの電気抵抗Ｒを小さくすることができる。

さらに、上記発熱制御部材３４の内側に配設された非磁性金属誘導部材３５は、例えばＡｇ、Ｃｕ、Ａｌといった固有抵抗値が比較的小さい非磁性金属で構成される。そして、この非磁性金属誘導部材３５は、図１４に示すように、定着ベルト３１の基層３１１及び保護層３１３や発熱制御部材３４が透磁率変化開始温度以上の温度に上昇した際に、交番磁界発生装置３３により生成された交番磁界（磁力線）を誘導して、定着ベルト３１の導電層３１２や発熱制御部材３４よりも渦電流Ｉが発生し易い状態を形成する。それにより、非磁性金属誘導部材３４の厚さは、渦電流Ｉが流れ易いように、表皮深さよりも充分に厚い所定の厚さ（例えば１ｍｍ）で形成される。

上記の如く構成される定着装置では、次のようにして記録用紙へのトナー像の定着処理が行われる。

すなわち、上記定着装置３０では、図３に示すように、記録用紙２１上に多重に転写されたフルカラー等のトナー像を定着するにあたり、図１２に示すように、駆動モータ４８を起動することにより定着ベルト３１を予め定められた回転速度で回転駆動するとともに、交番磁界発生装置３３の励磁回路６１により励磁コイル５６に予め定められた周波数の交流電流を通電する。

こうすることによって、上記定着装置３０では、図７に示すように、交番磁界発生装置３３の励磁コイル５６にて交番磁界が生成され、交番磁界の磁束が形成され、主に定着ベルト３１の発熱層３１１が電磁誘導作用によって発熱し、図１５に示すように、定着ベルト３１が予め定められた定着温度まで加熱される。

このとき、上記定着ベルト３１の温度が予め定められた定着温度まで上昇する際に、定着ベルト３１は薄層に形成されているためにそれ自体の熱容量は小さく、しかも定着ベルト３１の非通紙部は熱を奪う記録用紙２１は供給されていないため、当該定着ベルト３１の温度が保護層３１３の透磁率変化開始温度を超えると、保護層３１３が強磁性体から非磁性体へ変化するため、発熱層３１２の領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を透過する磁束の磁束密度が低下し、発熱層３１２の発熱量が減少する。その後、上記定着ベルト３１の温度が基層３１１の透磁率変化開始温度を超えると、保護層３１３に加えて基層３１１が強磁性体から非磁性体へ変化するため、図１４に示すように、発熱層３１２の領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を透過する磁束の磁束密度が大幅に低下し、発熱層３１２の発熱量が大幅に減少する。

そのため、上記定着ベルト３１の温度が予め定められた定着温度まで上昇するにあたり、当該定着ベルト３１の温度が予め定められた定着温度を大きく超えようとすると、発熱層３１２の発熱が抑制され、図１５に示すように、オーバーシュートが発生するのを抑制できる。

そして、この定着装置３０では、定着ベルト３１が予め定められた定着温度Ｔｓに加熱されると、図３に示すように、未定着トナー像が転写された記録用紙２１が、定着ベルト３１と加熱ロール３２との間のニップ部Ｎに搬送され、定着ベルト３１及び加熱ロール３２による加熱・加圧作用によって、未定着トナー像が加熱溶融されて記録用紙２１上に定着された後、定着ベルト３１から剥離され、図２に示すように、排出ロール２２によってカラー画像形成装置１の上部に設けられた排出トレイ２３上に排出される。

その際、上記カラー画像形成装置１では、Ａ３サイズやＡ４サイズ、あるいはＢ４サイズやＢ５サイズ、レターサイズ等の種々のサイズの記録用紙２１に画像を形成することが可能となっている。また、このカラー画像形成装置１では、図１６に示すように、記録用紙２１の搬送方向と交差する方向の中央部を基準（所謂センターレジ）にて、記録用紙２１を搬送するように構成されている。

このとき、上記定着装置３０において、図１６に示すように、例えば、Ａ４サイズの記録用紙２１を長さが相対的に短い短辺２１ａを先頭にした縦送り（ＳＥＦ）にて連続的に通紙した場合には、記録用紙２１が通過する定着ベルト３１の通紙領域Ｆｓの温度は、定着ベルト３１の発熱層３１２の発熱量が定着に必要な熱量とバランスするように設定することで、定着ベルト３１の熱が記録用紙２１によって奪われるため、予め定められた定着温度Ｔｆ近傍に維持される。一方、記録用紙２１が通過しない定着ベルト３１の非通紙領域Ｆｂは、定着ベルト３１の熱が記録用紙２１によって奪われることがないため、予め定められた定着温度Ｔｆ以上の上限値Ｔｌｉｍ近傍まで上昇する。

このように、上記定着ベルト３１の非通紙領域Ｆｂの温度が上限値Ｔｌｉｍ近傍まで上昇すると、感温磁性材料からなる定着ベルト３１の基層３１１及び保護層３１３は、透磁率変化開始温度を超えるため、強磁性体から常磁性体へと変化する。そのため、定着ベルト３１の基層３１１及び保護層３１３が強磁性体から常磁性体へと変化すると、当該基層３１１及び保護層３１３が発揮していた磁束の集束作用が消滅し、交番磁界発生装置３３の励磁コイル５６にて生成された交番磁界の磁束が、図１４に示すように、基層３１１、保護層３１３及び発熱層３１２を透過して、発熱層３１２を電磁誘導加熱する磁束密度が低下する。

これと同時に、定着ベルト３１の内周に非接触状態で配設された温度制御部材３４も、定着ベルト３１の基層３１１及び保護層３１３と同様に感温磁性材料からなり、定着ベルト３１からの輻射熱によって加熱されるとともに、当該温度制御部材３４は、交番磁界発生装置３３にて生成される交番磁界によって発熱し、透磁率変化開始温度を超えるため、やはり強磁性体から常磁性体へと変化する。

そのため、上記の如く定着ベルト３１の基層３１１、保護層３１３及び発熱制御部材３４が常磁性体へと変化すると、交番磁界発生装置３３にて生成された交番磁界は、図１４に示すように、定着ベルト３１の基層３１１、保護層３１３及び発熱制御部材３４を透過して、発熱制御部材３４と非磁性金属誘導部材３５との間の空間及び非磁性金属誘導部材３５の内部を通過した後に励磁コイル５６へと戻り、定着ベルト３１の発熱層３１２及び発熱制御部材３４を通過する磁束の磁束密度が低下するため、定着ベルト３１の発熱層３１２及び発熱制御部材３４における発熱量が減少し、図１６に示すように、定着ベルト３１の非通紙領域Ｆｂの温度が低下することになる。そのため、記録用紙２１の連続通紙時においては、上記定着ベルト３１の非通紙領域Ｆｂの温度上昇が抑制されつつ、定着処理が継続される。

また、上記実施の形態では、温度によって透磁率が変化する感温磁性材料からなる基層３１１と、基層３１１表面に積層され、電磁誘導によって発熱する発熱層３１２と、発熱層３１２の表面に積層され、温度によって透磁率が変化する感温磁性材料からなる保護層３１３とを備え、基層３１１と発熱層３１２と保護層３１３を一体的に積層したクラッド材を塑性加工することにより薄くしたので、耐久性が良い。

さらに、上記実施の形態では、電磁誘導によって発熱する発熱層３１２の裏面側に、温度によって透磁率が変化する感温磁性材料からなる基層３１１を積層するとともに、発熱層３１２の表面側に温度によって透磁率が変化する感温磁性材料からなる保護層３１３を一体的に積層したクラッド材を、塑性加工することにより薄くした電磁誘導加熱体を有し、他の部材を加熱しつつ回転する定着ベルト３１と、定着ベルト３１に圧接され、定着ベルト３１との間に形成される圧接部を通過する未定着トナー像を担持した記録媒体を加圧しつつ回転する加圧ロール３２と、定着ベルト３１の外部に対向配置され、定着ベルト３１を電磁誘導によって発熱させる磁界を発生させる交番磁界発生装置３３とを備えているので、定着ベルト３１の耐久性がよい。

この発明は、電子写真方式を用いたプリンターや複写機等の画像形成装置の定着装置として適用されるが、これに限られるものではなく、予め定められた温度に加熱される加熱回転体を用いて他の部材を回転し、フィルム部材などを予め定められた温度に加熱して溶着処理を行うための用いられる電磁誘導加熱装置などとして広く用いることができる。

２１：記録媒体、３０：定着装置、３１：定着ベルト、３１１：基層、３１２：発熱層、３１３：保護層、３２：加熱ロール、３４：発熱制御部材。

Claims (9)

1. 温度によって透磁率が変化する感温磁性材料からなる基層と、
   前記基層の表面に積層され、電磁誘導によって発熱する発熱層と、
   前記発熱層の表面に積層され、温度によって透磁率が変化する感温磁性材料からなる保護層とを備え、
   前記基層と前記発熱層と前記保護層を一体的に積層したクラッド材を塑性加工することにより薄くしたことを特徴とする電磁誘導加熱体。
2. 前記基層及び前記保護層は、二元系Ｆｅ−Ｎｉ合金、又は三元系Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導加熱体。
3. 前記保護層を形成する感温磁性材料と基層を形成する感温磁性材料は異なり、前記保護層の透磁率変化開始温度が、前記基層の透磁率変化開始温度よりも低く設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁誘導加熱体。
4. 前記発熱層は、非磁性体によって形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電磁誘導加熱体。
5. 前記発熱層は、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌの何れかから形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電磁誘導加熱体。
6. 電磁誘導によって発熱する発熱層の裏面側に、温度によって透磁率が変化する感温磁性材料からなる基層を積層するとともに、前記発熱層の表面側に温度によって透磁率が変化する感温磁性材料からなる保護層を一体的に積層したクラッド材を、塑性加工することにより薄くした電磁誘導加熱体を有し、他の部材を加熱しつつ回転する加熱回転体と、
   前記加熱回転体の内部又は外部に対向配置され、前記加熱回転体を電磁誘導によって発熱させる磁界を発生させる磁界発生手段とを備えたことを特徴とする電磁誘導加熱装置。
7. 前記保護層は、少なくとも前記磁界発生手段で発生された磁界による磁束が前記発熱層まで透過する厚さに設定されていることを特徴とする請求項６に記載の電磁誘導加熱装置。
8. 電磁誘導によって発熱する発熱層の裏面側に、温度によって透磁率が変化する感温磁性材料からなる基層を積層するとともに、前記発熱層の表面側に温度によって透磁率が変化する感温磁性材料からなる保護層を一体的に積層したクラッド材を、塑性加工することにより薄くした電磁誘導加熱体を有し、他の部材を加熱しつつ回転する加熱回転体と、
   前記加熱回転体に圧接され、当該加熱回転体との間に形成される圧接部を通過する未定着トナー像を担持した記録媒体を加圧しつつ回転する加圧回転体と、
   前記加熱回転体の内部又は外部に対向配置され、前記加熱回転体を電磁誘導によって発熱させる磁界を発生させる磁界発生手段とを備えたことを特徴とする定着装置。
9. 像担持体上にトナー像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成部によって像担持体上に形成されたトナー像を、直接又は中間転写体を介して記録媒体に転写する転写手段と、
   前記記録媒体上に転写された未定着トナー像を定着する定着手段とを備え、
   前記定着手段として、請求項８に記載された定着装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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